Геохимические барьеры

     Министерство  образования и науки Российской Федерации

     Федеральное агентство по образованию

     государственно-образовательное  учреждение

     высшего профессионального образования

     «Иркутский  государственный университет» 
 
 
 

Реферат

по дисциплине: Геохимические методы поисков

     на  тему

     «Геохимические  барьеры» 
 
 

     Выполнила: студентка заочного отеления 4 курса

     Специальность:

     геологическая съемка поиски и разведка МПИ

     Куулар  А.Б.

     Проверил: Буланов В.А. 
 
 
 
 

     Иркутск 2011 
 

Содержание 

Введение 

Глава 1 Теория геохимических барьеров 

Глава 2 Виды геохимических  барьеров 

Глава 3 Техногенные  геохимические барьеры и защита окружающей среды 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

Как и в биосфере в целом, в пределах отдельных  ландшафтов и в их группах, составленных по определенным признакам, практически непрерывно идет перемещение атомов химических элементов, часто с изменением форм их нахождения. Другими словами, идут процессы миграции. Однако их интенсивность в разных участках биосферы может весьма различаться. Само же перемещение, как правило, можно ограничить в пространстве, выделив своеобразный миграционный поток. 

Участки биосферы (и даже земной коры), на которых в  миграционном потоке на коротком (по сравнению  с его протяженностью) расстоянии резко уменьшается интенсивность  миграции химических элементов и, как следствие этого процесса, повышается их концентрация, получили название геохимических барьеров. Этот термин был предложен в 1961 г. А.И. Перельманом. Им же были разработаны основы учения о геохимических барьерах, которое к настоящему времени стало одной из важнейших частей целого ряда наук о Земле. 

Геохимические барьеры - участки ландшафтной сферы, на которых происходит резкое уменьшение интенсивности миграции и концентрация химических элементов и соединений. С латеральными (боковыми) миграционными потоками и сменой на их пути геохимической обстановки связано появление ландшафтно-геохимических барьеров, а с радиальными (вертикальными) потоками и контрастностью условий миграции в различных генетических горизонтах почв -- почвенно-геохимических барьеров. По форме геохимические барьеры разделяются на линейные, приуроченные к границам между элементарными ландшафтными ареалами, и площадные, имеющие субгоризонтальное простирание. Размеры геохимических барьеров могут варьироваться от нескольких сантиметров до сотен и тысяч метров. Выделяют следующие основные виды геохимических барьеров: механические -- участки резкого изменения скорости движения миграционных водных потоков или ветра, на которых происходит накопление химических элементов и соединений, передвигающихся в виде обломочных частиц различного размера; физико-химические -- возникающие на участках резкого изменения окислительно-восстановительных и/или щелочно-кислотных характеристик природных вод (среди них выделяют кислородный, сульфатный, карбонатный, испарительный и др.); биологические -- приурочены к местам накопления химических элементов и соединений за счет жизнедеятельности различных организмов. 

В природе встречаются  как отдельные виды геохимических  барьеров, так и их разнообразные сочетания. Каждая разновидность геохимического барьера обладает способностью концентрировать лишь определенную ассоциацию мигрирующих веществ (например, на карбонатном геохимическом барьере теряют подвижность ионы Ca, Sr, Ba; на испарительном -- ионы Li, Na, Mg, Ca, U и т.п.). Детальное изучение геохимических барьеров является одной из основных задач геохимии ландшафта в связи с огромной практической значимостью, так как концентрации отдельных элементов на геохимические барьеры могут достигать значимых в промышленном отношении величин, а также иметь экологические последствия. Геохимические барьеры выполняют функцию природных "фильтров", сильно снижающих миграционную способность большинства загрязнителей и способствующих их фиксации и различению. Более того, теория геохимических барьеров служит основой для научного обоснования создания искусственных геохимических барьеров (техногенные геохимические барьеры), ограничивающих или полностью исключающих распространение химических загрязнителей. 
 
 

Глава 1 Теория геохимических барьеров 

Обобщение большого фактического материала позволило  В. И. Рехарскому классифицировать гидротермально-метасоматические формации рудных месторождений и  установить характерные для них  ассоциации элементов. Старший научный  сотрудник К. М. Феодотьев проводил эксперименты, моделирующие гидротермальные процессы. 

Геохимия рудообразующих процессов изучалась на примере  молибдена и ртути. Результатом  этих исследований явились монографии: А. А. Саукова, Н. X. Айдиньян, Н. А. Озеровой "Очерки геохимии ртути" (1972) и B. И. Рехарского "Геохимия молибдена в эндогенных процессах" (1973). 

Исследования  по геохимии отдельных элементов  под руководством В. И. Рехарского и  П. А. Озеровой успешно развиваются  и в последующие годы. Широкое  применение получили новейшие методы лабораторных исследований - изучение газожидких включений (Ю. Н. Пашков). 
 

Как известно, А. А. Сауков начал свою научную деятельность с изучения геохимии ртути и эндогенных процессов. С середины 40-х годов  он стал много внимания уделять и гипергенным процессам, особенно в связи с геохимическими методами поисков полезных ископаемых, исторической геохимией, геохимией редких элементов. В отделе А. А. Сауков поддерживал исследования, начатые автором этой книги, по двум научным направлениям - геохимии ландшафта и геохимии эпигенетических процессов зоны гипергенеза. Эти работы продолжаются и в настоящее время. За последние годы наибольшее внимание уделяется теории геохимических барьеров, систематике геохимических аномалий, палеогеохимии ландшафтов СССР, геохимии процессов оглеения (А. И. Перельман, Е. Н. Борисенко). 
 

Глава 2 Виды геохимических барьеров 

Геохимические барьеры биосферы разделяются на два основных типа - природные и  техногенные. И те, и другие располагаются  на участках изменения факторов миграции. В первом случае смена факторов, а соответственно и геохимической обстановки, обусловливается природными особенностями конкретного участка биосферы. Во втором такая смена геохимических обстановок происходит в результате антропогенной деятельности. 

Оба типа геохимических  барьеров подразделяются А.И. Перельманом  на три класса: физико-химические, биогеохимические и механические. Позже В.А. Алексеенко был выделен класс только техногенных (социальных) барьеров. На физико-химических барьерах концентрация веществ связана с их отложением из растворов при изменении физико-химической обстановки. В качестве примера уже был рассмотрен один из таких барьеров (испарительный), существенно воздействующий на безопасность жизнедеятельности. 

Механические барьеры представляют собой участки с резким уменьшением интенсивности механического перемещения веществ и соответственно их отложения. В биосфере механические барьеры связаны в основном с миграцией элементов в минеральной или коллоидной форме. Миграция чаще всего происходит в воздушной и в водной средах, а также на границе сред (скатывание обломков по склонам). 

При переносе в  воздушных потоках паров воды своеобразными механическими барьерами  являются горные системы. Задержка на них облаков и выпадение осадков могут приводить к нарушению безопасности жизнедеятельности и даже к экологическим катастрофам. Это необходимо учитывать при освоении новых районов, строительстве населенных пунктов и предприятий. Классическим примером такого барьера может служить район города Рио-де-Жанейро (Бразилия), зажатый между горами и Атлантическим океаном. Катастрофические наводнения, связанные с продолжительными ливнями, происходят в этом районе довольно часто. Во время одного из последних ливней (1988) здесь погибло около 300 человек, а общий экологический ущерб оценен в 935 млн долл. США. Подобных барьеров на земном шаре довольно много, однако сведения о существенных нарушениях безопасности жизнедеятельности в этих районах становятся широко известными лишь при высокой плотности населения. (В районе, приведенном в качестве примера, проживает около 10 млн человек.) 

Биогеохимические  барьеры по своей сути представляют накопление химических элементов растительными  и животными организмами. Наибольшее внимание следует уделять накоплению веществ в высоких (токсичных) концентрациях сельскохозяйственными культурами, используемыми для питания. Такое накопление обычно происходит при внесении в почвы чрезмерных доз удобрений и средств химической защиты растений. Известны случаи массового отравления населения арбузами с высоким содержанием нитратов. Известны случаи токсичных концентраций нитратов в кормовых культурах, картофеле, овощах. 

Иногда в качестве удобрения используются илы из городских  очистных сооружений, как, например, в  Новороссийске. Многие овощи при этом увеличивают урожайность, но содержат в опасных для здоровья концентрациях многие тяжелые металлы. Их токсичное воздействие в одних случаях проявляется сразу. В других случаях они, накапливаясь в организме, нарушают безопасность жизнедеятельности через годы. 

Биогеохимические  барьеры могут приводить и  к возрастанию безопасности жизнедеятельности, задерживая поступление токсичных веществ из атмосферы. Такими барьерами обычно служат зеленые насаждения (декоративные деревья и кустарники) около промышленных и в селитебных ландшафтах. При этом подбор специальных растений, в больших концентрациях поглощающих определенные химические элементы, может резко повысить безопасность жизнедеятельности около определенных предприятий. 

Социальные геохимические  барьеры относятся только к техногенным  и представляют собой участки, в  пределах которых вещества концентрируются  в результате прекращения их социальной миграции. Этим термином целесообразно объединять зоны складирования и захоронения отходов, как промышленных, так и бытовых. Кратко рассмотрим их некоторые особенности, влияющие на безопасность жизнедеятельности. 

Химические элементы (их соединения), накапливающиеся на социальных барьерах в повышенных концентрациях, не соответствуют ни одной природной ассоциации. Это значит, что совместно могут встретиться элементы, которые в повышенных содержаниях в биосфере до вмешательства человека в их распределение не встречались. Последствия их необычного для природы совместного влияния на безопасность жизнедеятельности не изучены. 

Окислительные геохимические барьеры. Развиваются  на участках резкой смены восстановительных  условий окислительными или же в общей форме в местах перехода от менее окислительных условий к более восстановительным (или от более восстановительных к менее окислительным). Наиболее изучены такие барьеры в местах смены восстановительной обстановки окислительной, причем главным агентом окисления служит свободный кислород. В связи с этим данную разновидность окислительного барьера можно назвать кислородным барьером. 
 

Восстановительные геохимические барьеры. Эти барьеры  возникают в тех участках зоны гипергенеза, где окислительные условия сменяются восстановительными или, в более общей форме, где менее восстановительные резко переходят в более восстановительные. В соответствии с двумя основными классами восстановительной среды - сульфидным (сероводородным) и глеевым - устанавливаются и два класса восстановительных геохимических барьера: сульфидный (сероводородный) и глеевый. Оба класса барьеров распространены как в почвах, так и в водоносных горизонтах. 

Сульфидный барьер. Современные термальные сероводородные барьеры формируются на дне впадин Красного моря, в других морских и океанических районах, в районах вулканизма, в зонах разлома и т. д.[1]. Сульфидный (сероводородный) барьер так же возникает в почвах и водоносных горизонтах, когда дренирующие воды встречают на пути своего движения сероводород (сероводородные воды; выделение газов, содержащих H2S; гниющее органическое вещество). При этом происходит выпадение металлов в форме нерастворимых сульфидов. 

Сероводород осаждает медь из природных вод в форме  различных сульфидов. Поэтому на участках встречи меденосных вод с сероводородными возникает восстановительный барьер, на котором осаждается медь и ее спутники свинец и цинк.