Геохимия геологических оболочек

оболочек:
1. Низкого уровня – атмосфера, гидросфера, литосфера;
2. Среднего уровня –

ландшафтная оболочка;
3. Высокого уровня – биосфера и техносфера.
Геохимия атмосферы
Атмосфера – это газовая оболочка (среда) вокруг Земли.
Различают надземную и подземную атмосферу.
Надземная атмосфера имеет зональное строение, которое является результатом гравитационной дифференциации газов. Оболочки различаются по термодинамическим условиям, химическому составу, формам нахождения атомов и аэродинамике.

12-18 км (8-10 км в полярных областях, 10-12 км в

умеренных широтах, 16-18 км в тропиках).
Состав газов(сухой воздух за вычетом паров воды): N2 (78,09%), O2 (20,95%), Ar (0,93%) CO2 (0,03%). Водяной пар – 0,021-4%.
Основная форма нахождения атомов газовые растворы, в которых атомы находятся в виде молекул, аэрозолей, живые организмы, кристаллы минералов.
Аэрозоли – частицы коллоидных размеров (10-5-10-7 см) положительно и отрицательно заряженные. Легкие аэроионы – образуются под действием радиоактивного излучения, космических лучей, которые ионизируют тропосферу. Тяжелые аэроионы – взвешенные частицы воды и пыли.

неравномерный нагрев газов в тропосфере (температура уменьшается на 0,50 на

100 м).

Биогенная миграция обусловлена биологическим круговоро-том вещества. Растения поглащают CO2 и выделяют O2, микроорганизмы почвы, животные выделяют CO2 , N2, Н2О, СН4 и другие летучие органические соединения.
Физико-химические и механические процессы миграции обусловлены круговоротом воды и движением воздушных масс.
Современный состав приземного слоя тропосферы обусловлен процессами биогенной миграции. Существенное влияние оказывает вулканизм. Вулканы поставляют в тропосферу специфические газы: HF, HCl, CO, SO2, H2, H2S, Cl2 и др.

50-55 км.
Состав газов как в тропосфере: N2,O2, Ar,CO2 , пары

воды. Среди элементарных форм нахождения газов отсутствуют аэрозоли. На высоте 20(30) км образуется озон – О3 .
Характерна вертикальная физико-химическая миграция газов. Причина – неравномерный нагрев газов в стратосфере (минимальная температура на высоте 25 км, максимальная на 55 км – 00 С).
Мезосфера
Простирается до высоты 85 км. В составе газов возрастает доля атомов О, образуются молекулы окиси азота –NO.
Характерна вертикальная физико-химическая миграция газов. Причина – неравномерный нагрев газов в мезосфере (максимальная на высоте 55 км – 00 С, а минимальная температура на высоте 85 км – -900С).

атмосферных ионов и свободных электронов. Неоднородна по составу:

1. Выше 150 км преобладает свободный кислород.
2. Выше 300 км преобладает свободный азот.
3. На высотах 100-400 км протекают ядерные реакции, в том числе с образованием изотопов Н3 и С14.
4. На больших высотах обнаружен Na.
Ионизация газов осуществляется под действием электро-магнитного (особенно рентгеновского) и корпускулярного излучения Солнца.
Характерна вертикальная физико-химическая миграция газов, так как температура начинает возрастать.

составу:
1. На высоте 1100-3500 км установлен

слой гелия (He).
2. С высоты 3500 км и выше доминируют ионы водорода Н+.
Характерна вертикальная физико-химическая миграция газов. Водород и гелий постепенно улетучиваются в меж-планетное пространство в силу увеличивающейся разреженности атмосферы.
Эволюция атмосферы:
- поступление индустриального тепла;
- изменение состава атмосферы (потеря кислорода при сжига-нии органического С, производство азотных удобрений);
- выброс в атмосферу экологически вредных газов (CO, H2S, SO2, NO, NO2 и др.), радиоактивных изотопов, минеральной пыли;
- разрушение озонового слоя.

в земной коре зависит от кларков и химической активности элементов.

Активные газы с высокими кларками образуют ведущие газы, которые растворяясь в водах опреде-ляют условия миграции многих элементов: H2S, СO2,O2, СН4, Н2, водяной пар Н2О.
Состав газов в осадочных породах:СН4(39%),СO2(27,4),N2 (26%). Состав газов в магматических породах гранитного слоя: СO2(83,8), N2 (11%), СН4(0,2%).
Газы содержатся: 1. В закрытых порах и кристаллической решетке минералов – окклюдированные газы.
2. Сорбированные газы (СO2, N2 , СН4). Максимальная сорбционная ёмкость у каменных углей, далее у глин.
3. Газы растворённые в жидкой фазе – вода, нефть. В воде хорошо растворяются H2S, СO2, NH3, HCl, HF. Углеводороды лучше растворяются в нефти, чем в воде.

большинства газов в жидкой фазе и уменьшается сорбционная емкость горных

пород.
Увеличение давления повышает растворимость большин-ства газов в жидкой фазе и увеличивает сорбционная емкость горных пород. Аномально высокие пластовые давления в подземных водах замедляют дегазацию земной коры. Подземная гидросфера является гигантским геохимическим барьером для газов.
Миграция газов в земной коре осуществляется путем фильтрации, связанной с проницаемостью пород, и диффузии. Резко увеличивают фильтрацию трещиноватость пород, тектонические нарушения в эпохи поднятий, опусканий.

мировой океан, моря, воды суши, атмосферные осадки, снежный покров и

ледники, генетически связанные между собой.
Гидросфера (в широком смысле) – это непрерывная оболочка системы вода-пар, включая собственно гидросферу, а также пронизанную водой или парами воды литосферу, биосферу и атмосферу.
Основная форма нахождения атомов в гидросфере – это водные растворы. Состав компонентов водных растворов аналогичен составу компонентов водных растворов водоносных горизонтов.
Основным источником воды океана служат атмосферные осадки, в 100 раз меньше даёт речной сток и минимальная доля подземного стока. Основным источником растворённого вещества в океане является речной сток.

Анионы Cl- > SO42- > HCO3- Катионы

Na+ > Mg2+ > Ca2+
Химический состав внутриматериковых вод рек и озёр сильно колеблется, отражая влияние следующих факторов:
состав горных пород, подвергающихся речной эрозии;
направление и сила воздушных течений;
климатические условия;
близость индустриальных центров, океана.
Например, в умеренном климате соотношение растворообра-зующих элементов: HCO3- > SO42- > Cl- ; Ca2+ > Na+ > Mg2+. В соответствии с климатической гидрохимической зональ-ностью в субаридном климате доминируют ионы SO42- и Ca2+ , в аридном климате ионы Cl- и Na+ .
Реки в отличие от океанов, морей более динамичная и быстро-обновляющася система. Вода рек в результате стока меняется каждые 12 суток, озер –каждые 10 лет, мирового океана - 3 тыс. лет.

Относится большинство поверхност-ных вод, содержащих растворённый кислород, поступающий из атмосферы

и за счёт фотосинтеза водных растений.
Глеевый ряд. Относятся некоторые зимние озёрные и речные воды тундровой и таёжной зон.
Сероводородный ряд. Воды некоторых морей и заливов, где затруднён водообмен (Чёрное море с глубин более 200 м).
Температурный режим оказывает влияние на растворимость газов и скорость химических реакций. Выделяют холодные, умеренные и тёплые геохимические типы поверхност-ных вод в соответствии с термическими поясами. Например, в арктическом поясе растворимость кислорода выше, чем в тропиках, но скорость окисления медленнее.

районах сульфидных, угольных месторождений, вулканических районах.
2. Слабокислые воды 3

многих рек и озёр районов влажного климата и равнинного рельефа – тундры, заболо-ченной тайги. Формируются в кислых почвах при разложении растительных остатков c М<0,1 г/л, Са2+- HCO3- .
3. Нейтральные и слабощелочные воды с 6,50,1 г/л, Са2+- HCO3- . Бедные РОВ воды лесостепной, степной, горной зон с М=0,1 г/л, Са2+- HCO3- .
4. Сильнощелочные воды с рН>8,5 субаридных районов, а также в некоторых пустынях. Содовые озёра Барабинской низменности, Калифорнии, восточной Африки.

миграции. Например, участки подъёма глубинных холодных вод (апвеллинг).

изменение физико-химической обстановки, разви-ваются явления сорбции и десорбции, которые приводят

к проявлению сорбционного барьера и образованию взвесей, обогащённых Fe, Mn, Ni, Pb и др.
Механическая миграция связана с морскими и океаническими течениями, течениями рек, волноприбойной деятельностью. В результате мигрирует обломочный материал дифферен-циация которого происходит на гидродинамическом барьере. В качестве барьерной зоны фигурирует береговая полоса – граница суша-море (океан).
Биогенная миграция обусловлена биологическим кругово-ротом вещества. В верхних горизонтах водоёмов за счёт водорослей и проникновения солнечного света развивается фотосинтез и одновременно происходит разложение органического вещества бактериями. В слое воды, где развиваются явления фотосинтеза проявляются зоогенный и фитогенный геохимические барьеры.