3 роки тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Концентрация — процесс прямо противоположный рассеянию.

Способность концентрироваться в земной коре — исключительно важное свойство элементов. Бла­годаря этому замечательному свойству действует современная промышленность. Тяжелая инду­стрия базируется на железных ру­дах. На радиоактивных рудах ос­нована атомная энергетика. Алю­миний для самолетов и тысячеки­лометровых линий электропере­дач также извлекается из руд.

А что такое руда? Это природ­ная концентрация химического элемента, которую экономически выгодно и технически возможно разрабатывать. На протяжении истории человеческого общества технические возможности растут. То, что было трудно и невыгод­но в прошлом веке, вполне доступно в наши дни. Так, напри­мер, в конце XIX в. разрабатыва­лись только такие медные руды, которые содержали металла не менее 4—5%. В начале XX в. тре­бования понизились до 2%. В наше время разрабатываются крупные месторождения, в рудах которых всего 0,5—0,7% меди. Но в любом случае месторожде­ние — это очень большая концент­рация металла по сравнению с его кларком в земной коре.

Для большей части металлов концентрация в рудах составляет сотни и тысячи раз по сравнению с кларком. Конечно, металлы, со­держащиеся в земной коре в ко­личестве нескольких %, не могут давать такую высокую концент­рацию. В железных рудах кон­центрация металла по сравнению с кларком редко достигает 15 раз. Зато концентрация металлов с очень низким кларком (например, ртути) в рудах достигает несколь­ких десятков тысяч.

Каких же атомов больше у малораспространенных элемен­тов: находящихся в упорядочен­ном кристаллическом состоянии или в рассеянной форме? Иными словами, где больше металлов: в рудах или в «пустых» породах? На первый взгляд, кажется, ясно, что основная масса металлов соб­рана в местах их концентрации, в месторождениях руд. Да и как может быть иначе, если в место­рождениях сконцентрированы громадные количества металлов: запасы меди во всем мире оцени­ваются почти в 300 млн. т, свинца около 100 млн. т, цинка — более 150 млн. т и т. д.

Однако проверим наши пред­положения цифрами. Зная вели­чину среднего содержания эле­ментов в земной коре, можно под­считать количество их элементов, находящихся в состоянии рассея­ния. Такие расчеты не для всей земной коры, а лишь для ее верх­ней части мощностью в 1 км про­извел советский геохимик Н. И. Сафронов. Он обнаружил, что в месторождениях меди, цин­ка, вольфрама сконцентрированы всего сотые доли процента обще­го содержания этих металлов, в месторождениях свинца, золота, ртути — несколько больше, но то­же незначительная часть, а в ме­сторождениях никеля, меди и олова — тысячные доли процента. На основании этих подсчетов мож­но думать, что основная масса металлов в земной коре находит­ся в состоянии рассеяния. В каж­дом км3 гранита в среднем со­держится 142 тыс. т цинка, 54 тыс. т свинца, такое же количество меди, 7 тыс. т олова и т. д. Как не вспомнить слова Вернадского: «Впечатление о ничтожности рас­сеяния в реальности исчезает; оно заменяется обратным: впечатле­нием грандиозности».

В результате процессов рассея­ния и концентрации химические элементы распределены в земной коре неравномерно. Образование горных пород из магмы сопро­вождается своеобразной сорти­ровкой как главных, так и ма­лораспространенных элементов. При этом содержание главных эле­ментов меняется менее сильно, чем малораспространенных. На­пример, в граните присутствует кремния 32,3%, а базальте — 24,0%. Иначе обстоит дело с тя­желыми металлами. В базальтах содержится никеля в 20 раз, а ме­ди в 10 раз больше, чем в грани­тах. Зато в гранитах в 2—3 раза больше олова и свинца, а урана — в 7 раз больше, чем в базальтах. Поэтому в областях распростране­ния гранитных массивов и там, где залегают застывшие покровы ба­зальтовой лавы, содержание рас­сеянных элементов на поверхности земной коры неодинаково.

Но это еще не все. Многочи­сленные исследования показали, что даже в горных породах одно­го состава рассеянные элементы содержатся в -неодинаковом ко­личестве.

В гранитах, с которыми свя­заны месторождения* руд олова, свинца, молибдена, этих металлов больше, чем в «безруд­ных» гранитах.

Рассмотрим следующий при­мер. В двух районах изучалось содержание рассеянного металла в породах. В каждом районе было отобрано и проанализировано по 10 проб. Результаты анализов, выраженные в условных едини­цах, следующие:

1 район: 8, 9, 9, 8, 7, 12, 11, 11, 12, 13.

2 район: 2, 1, 1, 2, 3, 18, 19, 19, 18, 17.

Допустим, что кларк этого ме­талла равен 10. Среднее арифме­тическое в обоих районах соответ­ствует кларку. Но если в первом районе средняя величина правиль­но отображает однородность содержания металла, то во вто­ром — затушевывает имеющиеся отличия двух групп пород. В од­ной из этих групп среднее содер­жание равно 1,8, то есть значитель­но меньше кларка, а в другой — больше почти в 2 раза. Следова­тельно, наряду с определением среднего содержания элементов в земной коре необходимо учи­тывать усиленное рассеяние или, наоборот, повышенное содержа­ние в каждом конкретном месте.

Чтобы количественно оценить неоднородность распределения химических элементов в земной коре В. И. Вернадский ввел осо­бый показатель — кларк концент­рации. Он характеризует степень отклонения содержания элемента в изучаемом объекте от кларка элемента. Кларк концентрации численно равен величине отноше­ния содержания химического эле­мента в изучаемом объекте (горной породе, руде и пр.) к его среднему содержанию в земной коре, то есть кларку.

Если кларк концентрации боль­ше 1, то это указывает на повы­шенную концентрацию элемента, если он меньше 1, это означает, что в данном месте содержание элемента ниже его средней ве­личины для земной коры в целом.

В результате многолетних ис­следований ученые выявили тер­ритории, отличающиеся уровнем содержания металлов и составом руд. Такие территории называются геохимическими провинциями.

Так, например, для кристалличе­ских горных пород Уральской геохимической провинции харак­терно повышенное содержание меди, хрома, никеля, кобальта, титана и некоторых других эле­ментов. Не случайно в этой про­винции находятся месторожде­ния меди, хромитов, титаномагнетитов и других руд.