Геохимия / Ответы на билеты / 8, 22 билет

Билет 8.1. Массоперенос в гидрогеохимических системах

Из результатов термодинамического изучения открытых гидрогеохимических систем следует, что в них устанавливаются стационарные неравновесные состояния, возникновение которых связано с поддержанием в открытой системе постоянных градиентов по концентрациям, температурам и давлениям. Применительно к открытым системам стационарным называют такое состояние, при котором параметры системы являются постоянными- они не меняются со временем и поддерживаются благодаря определенным процессам в окр.среде. Примеры таких стационарных неравновесных состояний наблюдается при формировании подземных вод в почвенных горизонтах или углекислых в гидрогеологических структурах альпийской зоны складчатости. В обоих случаях поступающая в подз.воды углекислота вызывает протекание необратимого процесса растворения карбонатных пород типа :

СаСо₃ + Н₂О + СО₂ = Са² + 2НСО₃^-. Мы рассмотрели только один пример протекания химич.реакции, определяющей растворение карбонатных пород. На самом деле в открытых неравновесных гидрогеохим.системах происходит не только растворение ,но и др.,например, кристаллизация, ионный обмен. Действие всех этих процессов в откр.неравновесных системах определяет направленное перемещение вещества, называемое массопереносом.

Как совокупность геохимических явлений, происходящих при движении подземных вод , массоперенос может быть изучен и познан на основе положений и методов физико – химической гидродинамики и кинетики, которые изучают взаимовлияние движения жидкостей , скорость, механизм, время протекания этих процессов.

8.2. Геохимия брома

Бром- типичный анионогенный элемент, характеризующийся очень высокой растворимостью его соединений с основными катионами хим.состава подз.вод.

Основным концентратором брома в земн.коре являются высокоминерализованные подз.воды и хлоридные соли галогенных формаций. Среднее содержание брома в океанической воде – 65 мг/л при величине Cl/Br, равной 293- 300. Минимальные содержания брома установлены в водах морских бассейнов- содержание брома уменьшается до 2 мг/л, а величина Cl/Br возрастает до 2000.

Принципиальные закономерности поведения брома при испарительном концентрировании морских вод и галогенезе изучены Валяшко. По данным исследования , накопление брома при концентрировании морских вод идет таким образом, что коэффициент распределения в равновесной системе «соль - вода» Д = Ст / Сж (Ст- %-ое содержание брома в ТВ.фазе, Сж- в жидкой)всегда меньше единицы. Это означает, что бром в указанной системе распределяется таким образом , что в ТВ.фазу его осаждается постоянно меньше, чем остается в растворе. Поэтому, несмотря на соосаждение с хлоридами , содержания брома в растворах при концентрировании увеличиваются. Следовательно, содержания брома в природных водах являются функцией их минерализации.

Диапазон содержания брома в подз.водах оч.велик- от 0,00 n мг/л в маломинер.грунт.водах до 10000 мг/л и более в высокоминерализованных внутрисолевых рассолах галогенных формаций. Маломинерализ.воды верхних горизонтов земн.коры обладают значит.дефицитом брома( в n- n*10 раз меньше кларковых). Величина Br/Cl в этих водах снижается до единицы(Cl/Brдо 1000).

Рассолы с максимальными содержаниями брома известны в Ангаро – ленском (8,81- 10,7 г/л), Волго- Уральском (17, 4) бассейнах. Все рассолы с максим.содерж.брома имеют Cl- Mg, Cl- Mg- Ca, Cl- Ca- Na состав.

Подз.воды, имеющие низкую минерализацию , характеризуются меньшими содержаниями брома. Граница минерализации 270- 320 г/л, соответствующая началу кристаллизации галита, является тем пределом, ниже которого содержания брома резко снижаются. Поэтому подз.воды, имеющие минерализацию менее 270 обычно содержат менее 1 г/л брома.

Кларк Брома – 10 ⁴ %

Миним.кларк – в у/о породах – 10 ^-5 %

Максим. – водоросли – 10^-3 %

В атм.водах- 10^-7%

В морских водаз- 10^-3(60- 65 мг/л)

В пластовых водах- в глубинных- 10^-1% (1000мг/л)

- в грунтовых – минимум- 10^-5%

Билет 22.1. Распространенность хим.элементов в земной коре. Понятие о кларках. Коэффициент водной миграции.

В 1908г. Монография ам. Химика Кларка «Данные геохимии»

Кларк- среднее весовое содержание хим.элементов в земной коре, выраженное в %.

8 химических элементов составляют 98,5 %

Первая декада (если элементы ›10%)

O – 46,9 %

Si –27,7

Вторая декада

Al – 8,1

Fe – 5

Ca –3,6

Na – 2,8

K – 2,6

Mg –2,1

Сравнительная характеристика содержания хим.элементов в гидросфере

Первая декада:

O –85,9%

H –10,8

Вторая декада:

Cl –1,9

Na –1,1

Коэффициент водной миграции( Перельман)- коэффициент, характеризующий миграционные способности хим.элементов в воде и равен отношению содержания данного элемента в воде к содержанию этого элемента в водовмещающей породе с учетом минерализации.

К _х= m_x* 100%/n_x* M

По значению К_х можно построить ряд интенсивности миграции Zn› Ca› Cu› Si

Можно построить ряд интенсивности миграции в рассолах.