Главная > Наука > Геохимические барьеры на пути элементов
Геохимические барьеры на пути элементов
Химические элементы задерживаются и отдыхают от путешествий у природных препятствий — геохимических барьеров. Затянувшийся отдых может привести к накоплению химических элементов и даже к образованию месторождений полезных ископаемых. Причин для этого много.
В России с древних времён и до конца XIX в. широко использовались озёрные и болотные железные руды как сырьё для местного металлургического производства. Скопления болотных руд давали названия населённым пунктам, например Гусь-Железный в Рязанской области. При переувлажнении почвы в ней резко снижается содержание кислорода. В таких условиях железо и марганец начинают растворяться в почвенных водах, вместе с которыми направляются в понижения рельефа. Далее они поднимаются наверх, где содержание кислорода снова увеличивается, тогда железо и марганец опять переходят в нерастворимые химические соединения и накапливаются. В местах встречи с кислородом образуются чёрные или тёмно-коричневые скопления соединений железа и марганца, ржавые слои, которые «цементируют» почву в железистую или железисто-марганцевую плиту. Так по берегам озёр и на окраинах болот образуются озёрные и болотные руды, которые в прошлом служили сырьём для местных металлургов.
Во влажных субтропиках и тропиках ожелезнение почв достигает ещё больших масштабов. При встрече обогащенных металлами грунтовых вод с кислородом образуются массивные железистые плиты или панцири — латериты (от лат. «later» — «кирпич»). Местное население использует латеритные плиты как строительный материал.
Таким образом, благодаря кислороду, или кислородному геохимическому барьеру, останавливающему путешествия железа и марганца, жители таёжной зоны имеют руды металлов, а жители субтропиков и тропиков — строительный материал. Если на своём пути воды, несущие растворённые железо, марганец, цинк, медь, свинец, встречают сероводород, то препятствием для дальнейшего путешествия элементов становится сероводородный геохимический барьер. На этом барьере металлы накапливаются в виде сульфидов — соединений с серой.
В тайге растениям и животным не хватает многих химических элементов, потому что они активно вымываются водой. Почва приобретает серый цвет золы. И вдруг в той же местности пейзаж резко преображается. Почва сильно темнеет, растительный покров становится более богатым, что свидетельствует об улучшении условий жизни растений. Причина такой перемены — выход на поверхность земли карбонатных пород: известняков, доломитов, содержащих много кальция. Так в земной коре, почвах, водах создаётся щелочной геохимический барьер. Он останавливает многие химические элементы. Здесь накапливаются медь, кобальт, цинк, магний, барий, никель и другие элементы.
В Таджикистане есть удивительные природные образования — «соляные грибы». Они очень разнообразны по величине и форме. «Гриб» сидит на толстой белой соляной ноге; «шляпка» его — буро-коричневая (точь-в-точь гриб-боровик), потому что сложена гипсово-ангидритовыми породами. В них закончили путешествие многие химические элементы, и прежде всего натрий и хлор, застывшие в минерале галите — каменной соли. В глубинах земной коры под большим давлением вышележащих пластов горных пород каменная соль становится пластичной и начинает течь в сторону уменьшения давления, к земной поверхности. Толщи пород как бы выдавливают пласты каменной соли вверх. Когда давление резко падает, каменная соль теряет свойство пластичности, становится неподвижным соляным куполом — месторождением соли. Соляные купола есть и на территории России, но не везде выходят на поверхность. Особенно много соляных куполов в Прикаспийской низменности, где их выходы образуют даже небольшие возвышенности. Одна из таких «гор» — Улаган — питает своими солями известное солёное озеро Эльтон.
В Пятигорске, у подножия горы Машук, на выходе углекислого источника образовалась гора Горячая. В глубинных водах земной коры с увеличением давления увеличивается растворимость газов. При высоком содержании углекислого газа минерал кальцит легко растворяется. При выходе таких вод на поверхность давление в них резко падает, углекислый газ выделяется в атмосферу, а кальцит снова выпадает в осадок и образует известковые туфы — травертины, которыми и сложена гора Горячая.
Создаёт соляные купола и строит горы из травертина термодинамический геохимический барьер. Условия его появления — резкое изменение давления или температуры на пути путешествующих химических элементов.
В сухом жарком климате, особенно в пустынях, химические элементы задерживаются там, где испаряется вода, т.е. на испарительных геохимических барьерах. Там могут скапливаться практически все химические элементы и даже такие «неуловимые путешественники», как хлор и натрий. Насыщенные растворы солей как бы «подтягиваются» в жарком сухом грунте к поверхности и испаряются. Соли выпадают в осадок и образуют сильно засоленные почвы — солончаки, шоровые (т.е. солёные) и грязевые озёра с коркой соли на поверхности.
Часто на пути химических элементов встречаются ловушки — твёрдые или жидкие вещества, способные поглощать их. Такие вещества называют сорбентами. Тогда путешествие химических элементов заканчивается на сорбционном геохимическом барьере, которым могут быть глина, торф, ил.
Химические элементы обладают способностью надолго задерживаться в живых организмах. Такая «остановка» в пути химических элементов называется биогеохимическим барьером. В стволах и ветвях деревьев химические элементы задерживаются на несколько сотен лет. Огромное количество химических элементов сохранялось в залежах каменного угля и нефти миллионы лет. Везде, где есть живые организмы, есть и биогеохимические барьеры.
К сожалению, живые организмы, в том числе и организм человека, становятся пристанищем очень вредных для здоровья химических элементов. С древних времён много бед человеку приносит свинец. Свинцовые трубы водопроводов Древнего Рима и Московского Кремля XVII в., свинцовая посуда, свинцовые белила, выбросы современной промышленности, автотранспорта — всё это источники многовекового поступления свинца в живые организмы.
Организмы приспосабливаются к вынужденному потреблению свинца. Они переводят его в неподвижное состояние и накапливают в отдельных органах. Например, свинец, оседающий из атмосферы на листья, закрепляется в их восковом налёте и дальше не перемещается. Так растения защищают свои плоды и семена. В организме человека свинец тоже переводится из крови в волосы, ногти, а значит, при их стрижке и бритье этот металл частично выводится из организма. Но большая часть этого опасного элемента накапливается в костных тканях. Чтобы свинец, содержащийся в костях, не вредил здоровью, человек должен быть ограждён от стрессовых ситуаций. Такое предостережение дают наблюдения над подопытными обезьянами. При сильных стрессах в крови обезьян резко увеличивалось и в течение длительного времени поддерживалось повышенное содержание свинца, ухудшая здоровье животных.
Постоянная ссылка на страницу: http://pochemy.net/?n=1080
Случайная статья
