МЕХАНИЧЕСКАЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ МИГРАЦИИ

Квасникова Зоя Николаевна, к.г.н, доцент , zojkwas@rambler.ruкафедра географии геолого-географического факультета

1. Механическая миграция

Механогенез - это передвижение обломков минералов и горных пород различных размеров, при этом свойства отдельных ионов и элементов практически не проявляются. Механическая миграция обусловлена работой рек, морских течений, ветра, ледников, вулканов, тектонических сил и других факторов.

При механической миграции важным фактором является плотность минералов. Частицы близкого размера и близкой плотности осаждаются вместе. Чем дальше участок расположен от вершины склона, чем меньше его крутизна, тем более тонкий материал накапливается на склоне.

1.2. Водная механическая миграция

Показатель механической миграции (Рм) (т/км2)

Рм = М/S,

М - годовой расход взвешенных частиц в створе реки

S – площадь бассейна.

Показатель механической миграции зависит от природных условий:Климата, РельефаГеологического строения территории

Максимальная величина Рм характерна для рек дренирующих аридные горы (Рм = до 2500 т/ км2).

Минимален показатель механической миграции для обширных равнин гумидной зоны земли (5 т/км2)

Механическая миграция на склонах обязана таким процессам, как

дефлюкция (сползание вязкого или пластичного течения),

солифлюкция (сползание переувлажненной массы на мерзлом основании),

крип (перемещение при совместном действии силы тяжести и др. факторов).

1.2. Воздушная механическая миграция

Состав твердых частиц нижних слоев атмосферы различен: космическая пыль (ежегодное поступление около 10 млн/т), вулканическая пыль (40 млн.т/год), морские соли (около 5,5 млрд т/год), минеральные и органические частицы почвы (дефляция 7-9 млрд

т/год), цветочная пыльца и споры, зола и сажа (пожар).

К ним следует добавить не менее 3 млрд т\год техногенной пыли: летучую золу энергетических установок, сажу, продукты дефляции грунтов и промышленных отходов, связанные с работой транспорта пыль и твердые продукты

сгорания топлива.

2. Физико-химическая миграция2.1. Воздушная миграция

2.1.1.Химический состав атмосферы : газы

компонент % объемные % массовые

N2 78,09 75,50

O2 20,95 23,15

Ar 0,93 1,29

CO2 0,03 0,05

Ne 1,8 * 10-2 1,4 * 10-2

He 4,6 * 10-4 6,4 * 10-3

CH4 1,5 * 10-4 8,4 * 10-3

Kr 1,1 * 10-4 3 * 10 -4

H2 5 * 10 -8 8 * 10-5

N2O 5 * 10 -8 8 * 10-5

Xe 8,6 * 10 -8 4 * 10-5

2.1.2. Перенос и отложение химических элементов

1. Перенос и отложение элементов в виде пыли (песка) характерны для ландшафтов с аридным климатом

2. Более значимы по масштабам перенос элементов с атмосферными осадками.

Химические элементы поступают в осадки за счет: растворения газов воздуха, приноса ветром солей с моря, растворения солей и пыли континентального происхождения и др.

Закономерности распределения атмосферных осадков по их химическому составу:

По долготе – передвижение воздушной массы вглубь континента приводит к обеднению ее химическими элементами по мере выпадения осадков.

По широте - внутри континента наблюдается изменение минерализации осадков по природным зонам.

Атмосферные осадки Томской области

В целом атмосферные осадки характеризуются низкой минерализацией (от 15 до 35 мг/л), сравнительно высоким содержанием органического вещества и

ортокремниевой кислоты, слабокислой реакцией (рН 5.5 – 6.5).

Таблица – Микрокомпонентный состав атмосферных осадкой на юге Томской области, мкг/дм3 (В.К. Попов, В.А. Коробов, Г.М. Рогов и др., 2002)

Элементы Pb Zn Mn Ni Co Mo Ba Ag Cu

Среднее содержание в жидких осадках

0,9 6,4 19,8 0,5 0,03 0,09 5,4 0,05 0,54

Среднее содержание в твердых осадках

0,6 3,7 13,0 0,4 0,07 1,45 8,15 0,08 0,75

Карта станций химического состава атмосферных осадков на территории РФ

2.1.3. Количественные показатели атмосферной миграции

Коэффициент атмогеохимической активности:

КА = КО/КР,

КО – количество элементов, поступающих с осадками,

КР – количество элементов, потребляемых растениями (за год)

Коэффициент гидрогеохимической активности:

КГ = КИ/КО,

КИ – количество элементов, выносимых ионным стоком реками за год

КР – количество элементов, потребляемых растениями (за год)

2.2. Водная миграция химических элементов2.2.1 Состав и свойства воды

Таблица - Распространенность химических элементов (Дж. Фортескью, 1985, мг\кг)

Элемент Пресные воды Морсике водыКислород 889000 657000Кремний 6,5 3,0

Алюминий 0,24 0,01железо 0,67 0,01

Кальций 15 400Магний 4,1 1350натрий 6,3 10500Калий 2,3 380

Фосфор 0,005 0,07Марганец 0,012 0,002

Сера 3,7 885,0Углерод 11,0 28,0

Хлор 7,8 19000Никель 0,01 0,005Цинк 0,01 0,01Азот 0,23 0,50

Свинец 0,005 0,00003Бор 0,013 4,6

Олово 0,0004 0,003Мышьяк 0,0004 0,003

Ртуть 0,00008 0,00003Золото 0,00006 0,00001

Геохимическая деятельность воды определяется минерализацией – суммой растворенных минеральных веществ в одном литре воды, которая колеблется от 0,02 – до 400 г/л.

Классификация минерализации вод по А.М. Овчинникову

1) пресные: ультра пресные < 0,2 г/л, умеренно пресные 0,2 – 0,5 г/л, собственно пресные 0,5 – 1 г/л;

2) солоноватые: слабо солоноватые 1 – 3 г/л, умерено солоноватые 3 – 10 г/л;

3) соленые: слабосоленые 10 – 30 г/л; сильносоленые 30 – 50 г/л;

4) рассолы: слабые 50 – 100 г/л, крепкие 100 – 320 г/л, сверхкрепкие 320 – 500 г/л, предельно насыщенные > 500 г/л.

Классификация водпо химическому

составу

По преобладанию анионов

Гидрокарбонатные(НСО3-)

Сульфатные(SO4

2-)

Хлоридные(Cl-)

По преобладанию катионов

Кальциевые(Ca2+)

Магниевые(Mg2+)

Натриевые(N+)

Ионы и соединения, содержащиеся в воде, влияют на такие показатели, как: окисляемость, жесткость, агрессивность цвет воды.

Окисляемость – это количество кислорода, расходуемого на окисление органических веществ, содержащихся в одном литре воды. О наличии органических веществ в воде дает представление цветность воды.

Жесткость воды – это сумма ионов Ca и Mg в мг. экв./л.

Жесткость бывает общая, она складывается из устранимой и постоянной. Устранимая (временная) жесткость – это та часть ионов Ca и Mg, которая выпадает в осадок при кипячении, оставшиеся – это постоянная жесткость воды.

По общей жесткости: очень мягкие до 1,5 мг экв/л; мягкие до 1,5 мг экв/л; умеренно жесткие 3 – 6 мг экв/л; жесткие 6 – 9 мг экв/л; очень жесткие > 9 мг экв/л.

Для питья наиболее пригодны воды жесткостью 3–7 мг экв/л, для промышленных целей < 3.

Агрессивность воды – способность растворять горные породы, строительные материалы.

Различают 5 видов агрессивности воды: Углекислотная Выщелачивающая Общекислотная Сульфатная Магнезиальная

По величине рН:

Сильнокислые воды с рН< 3 Кислые и слабокислые с рН от 3 до 6,5 Нейтральные и слабощелочные с рН от 6,5 до 8,5 Сильнощелочные с рН > 8,5

2.2.2. Окислительно-восстановительные условия

Окислительно-восстановительное состояние компонентов ландшафта определяется наличием О2, окисных и закисных соединений Fe, Mn, N, S, органического вещества, окислительно-восстановительной деятельности микроорганизмов.

Окислительно-восстановительные

условия

Окислители в ландшафте

О2 , Fe 3+, Mn4+ , S6+ , N5+

Восстановители вландшафте

H+, Fe2+, Mn2+, Cr3+

Окислительно-восстановительный потенциал - Еh

В ландшафте Еh колеблется от + 0,7 до – 0,5 В (вольт).

Поверхностные и грунтовые воды – от + 0,15 до + 0,7 В.

Трещинно-грунтовые воды изверженных пород более 0 В.

Еh солончаков, илов соляных озер, болот от 0 до – 0,5 В.

Для почв оптимально Еh от + 0,25 до +0,75.

при высоких значениях (+) – окислительный процесс

при низких значениях (-) – восстановительный процесс.

2.3. Геохимическая обстановка в ландшафте

А.И. Перельман выделил 3 геохимических обстановки в ландшафте:ОкислительнаяВосстановительная глееваяВосстановительная глеевая с сероводородом.

В основе выделения – поведение железа.

Окислительная обстановка – желая, желто-бурая, красно-бурая окраска соединений

F3+. Типоморфный элемент – О2

Восстановительная глеевая обстановка – зеленоватая, голубоватая, сизая окраска

свойственна соединениям F2+ в почвах и породах.

Типоморфны газы – CO2 и СН4

Восстановительная глеевая с Н2 S определяется по запаху, большое содержание в

водах сульфат-иона.