книги из ГПНТБ / Материалы к Совещанию по геохимии гипергенеза, ноябрь 1964 г. (тезисы докладов)

отдельных элементов в растворах различных генетиче­ ских типов, является эффективным методом установле­ ния геохимических характеристик осадочных и магмати­ ческих горных пород, а также восстановления палеогеологических условий рудных районов.

Всесоюзный научно-исследовательский геологический институт Госгеолкомитета СССР

В. В. БЕЛИЦКИЙ, Л, А. МАТВЕЕВА, Т. С. НУЖДЕНОВСКАЯ, 3. С. РОЖДЕСТВЕНСКАЯ

РАЗЛОЖЕНИЕ МИНЕРАЛОВ ОРГАНИЧЕСКИМИ КИСЛОТАМИ

каолинит, биотит, мусковит, роговую обманку и клинохлор. Минералы были измельчены и просеяны через сито с размером отверстий 0,063 мм. Использовались водные растворы кислот с нормальностями от 0,05 до 0,001 н. с интервалом pH от 2,5 до 4,0.

При проведении опытов 1 г порошка минерала поме­ щался в колбу со 100 мл водного раствора кислоты. Смесь перемешивалась в течение 30 мин и сутки отстаи­ валась, после чего раствор отделялся центрифугирова­ нием от осадка и анализировался.

В растворе определялось содержание Si02, А120з, Fe20 3, ТЮ2, CaO, MgO, Na20, К2О, а также pH кислоты до опыта и pH суспензии после него. Все опыты прово­ дились при атмосферном давлении и комнатной темпе­ ратуре.

Проделанная работа позволяет сделать следующие выводы.

1. По степени разложения в кислых растворах иссле­ дованные силикаты можно расположить в следующий ряд: нефелин>биотит>лабрадор>роговая обманка>

>клинохлор> мусковит > каолинит.

2.Степень разложения исследованных минералов воз­ растает при увеличении кислотности раствора.

3.При разложении силикатов наблюдается значи­

тельный вынос в раствор щелочных и щелочноземельных элементов при относительно малом выносе кремния и алюминия. Это явление, очевидно, ^ожно объяснить тем,

90

что при выветривании минералов в результате гидроли­ за прежде всего идет вытеснение водородными ионами оснований из решеток минерального каркаса, а затем уже происходит распадение самих кремнеглиноземных тетра­ эдров.

4.Поведение А1 и Si при разложении минералов и их соотношения в растворах различны. Вынос алюминия по отношению к исходному содержанию в минералах в кис­ лых средах (pH от 1,5 до 4) в большинстве случаев пре­ вышает вынос кремния, тогда как в нейтральных и сла­ бокислых растворах (pH от 4,5 до 7,5) алюминий в ион­ ной форме отсутствует и может присутствовать в растворе лишь в виде комплексного соединения (например, алю- миний-тартратного). Главными факторами, определяю­ щими содержание алюминия в растворе, являются pH среды и комплексообразование.

Растворимость кремнезема в исследованных опытах мало зависит от значения pH, его содержание в растворе определяется в основном степенью разложения мине­ ралов.

Суменьшением концентрации кислоты увеличивается молярное отношение Sj02: А120 3 в растворе, так как с понижением кислотности вынос R-2O3 уменьшается в большей степени, чем Si02. Таким образом, уменьшение кислотности раствора способствует обогащению остатка алюминием, железом и титаном.

5.Вынос железа обусловлен главным образом вели­ чиной pH раствора. Наиболее интенсивно оно выносится кислыми растворами, но уже при pH 5,5 совсем не извле­

кается ни серной, ни слабо комплексующими органиче­ скими кислотами. В виннокислых вытяжках из биотита железо присутствует в значительных количествах даже при pH 7,0 (2,8 мг/л), находясь в растворе в виде желе-

.зо-тартратного комплекса.

6.В заметных количествах титан присутствует только

вбиотите. Титан выносится сильно кислыми растворами. С повышением pH среды до 2—3 он гидролизуется и вы­ падает в осадок. Винная кислота образует с титаном хо­ рошо растворимое комплексное соединение и тем самым повышает его растворимость и миграционную способ­

91

Полученные экспериментальные данные позволяют сделать вывод, что все исследованные минералы в той или иной степени разлагаются под действием органиче­ ских кислот. При этом освобождаются и переходят в раствор наряду с другими элементами алюминий и же­ лезо, являющиеся основными элементами в составе бок­ ситов.

Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии АН СССР

Н. Н. ВАСИЛЬЕВА, Н. Л. ЗАГРЕБИНА

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ БИОГЕОХИМИЧЕСКОГО МЕТОДА ПРИ ПОИСКАХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

В РАВНИННЫХ И ВЫСОКОГОРНЫХ УСЛОВИЯХ

Распространение химических элементов в растениях зависит от ландшафтно-геохимических условий регио­ нов, определяющих также и фитоценотический характер растительного покрова, и физиологические, и биогеохимические особенности растений. Биогенная миграция и кон­ центрация химических элементов в каждой геохимиче­ ски однородной среде протекает специфически, в связи с этим методические вопросы относительно постановки биогеохимическихпоисков должны разрабатываться для конкретных регионов.

Установлены комплексы характерных химических эле­ ментов для золы растений, произрастающих на участках развития редкометального и полиметаллического оруде­ нений. Установлены величины средних содержаний этих характерных химических элементов для золы растений равнинного и высокогорного ландшафтов, а также ано­ мальные значения их.

Ассоциации химических элементов в золе многолет­ них растений отражают минеральный состав рудных тел, над которыми они произрастают, лучше, чем аналогич­ ные показатели однолетних.

Среди многолетних растений выявлены виды — биогеохимические индикаторы, дающие наилучшие резуль­ таты при поисках. Как правило, это растения (полуку­ старники, кустарники и травы) с глубокой (2—3 м) кор­

92

невой системой. Это свойство многолетних глубококор­ невых растений особенно характерно для участков, где рудные тела не выходят на дневную поверхность. Эффек­ тивность биогеохимического метода при поисках во мно­ гом зависит от правильного определения региональных норм распространения химических элементов в расте­ ниях. Целесообразно для этого определять нормальные (фоновые) содержания элементов в растениях, принад­ лежащих к различным семействам, характерным и ши­ роко представленным в регионе, и только на основании такого анализа определять региональные нормы для ра­ стений в целом.

Исследования показали, что некоторые элементы мо­ гут накапливаться главным образом в растениях с по­ верхностной, стелющейся корневой системой и давать заметно повышенные по сравнению с нормальными со­ держания при отсутствии рудных тел в породах (арид­ ный климат, равнинный ландшафт, области развития со­ левых ореолов при близком к поверхности залегании грунтовых вод).

В условиях аридного климата при равнинном и сред­ негорном ландшафтах для ведения биогеохимической съемки на свинец, цинк, а также марганец, висмут, гал­ лий, титан, цирконий и некоторые другие элементы наи­ более благоприятно позднелетнее и раннеосеннее вре­ мя, когда.растения находятся в стадии отцветания и пло­ доношения.

Возрастного различия растительных тканей по содер­ жанию в них таких элементов, как медь, молибден, бе­ риллий, вольфрам, не наблюдается. Для ведения биогеохимических поисков на перечисленные элементы одина­ ково благоприятны все сезоны (весна, лето, осень).

Постановка комплексных геохимических исследова­ ний (металлометрии, гидрохимии и биогеохимии) пока­ зала, что на равнинных территориях при поисках полиметаллических и редкометальных месторождений, перекрытых мощной толщей рыхлых отложений, биогеохимический метод более эффективен. Пригоден он и в слабообнаженных средне- и высокогорных районах, где должен сочетаться с гидрохимическим и литохимическим опробованиями.

Всесоюзный научно-исследовательский геологический институт Госгеолкомитета СССР

93

Л. И. ГРАБОВСКАЯ

ОСОБЕННОСТИ КОНЦЕНТРАЦИИ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ РАСТЕНИЯМИ

И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИ БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ ПОИСКАХ

В состав растительных организмов входят почти все элементы таблицы Менделеева. За последнее время благодаря повышению чувствительности анализов обна­ ружены новые, ранее неизвестные в составе зол растений элементы. К ним относятся Be, Nb, Та, Y, Yb, Se и дру­ гие элементы. Для каждой ландшафтно-географической зоны характерны свои определенные содержания хими­ ческих элементов в растениях, причем непосредственно в районах месторождений содержание рудных элементов и элементов-спутников значительно возрастает. Накопле­ ние химических элементов в растениях районов место­ рождений является одним из основных поисковых при­ знаков биогеохимического метода.

Редкие элементы и элементы-спутники (Be, Nb, Та, Li, Rb, Y, Yb, La, Ce, Zr, Sn, Mo, Pb) усваиваются боль­ шинством растений, но степень концентрации их раз­ личными группами и видами растений различна. Опре­ делены растения-концентраторы Be, Nb, Та, Li, Rb, Zr, Mo, Sn, Y, Yb, La, Ce, In.

Распределение редких элементов и элементов-спутни­ ков между различными органами одного и того же де­ рева неравномерно. Одни элементы лучше концентри­ руются в листьях, другие — в ветках , третьи — в коре деревьев.

Содержание микроэлементов в растениях зависит от возраста растений и их отдельных органов. Большинство элементов лучше всего концентрируется молодыми ра­ стениями.

На усвоение и концентрацию микроэлементов расте­ ниями влияют их фазы развития. Одни элементы лучше усваиваются и концентрируются в начале развития рас­ тений, другие — в период цветения, третьи — в период плодоношения. Наблюдаются колебания в содержании микроэлементов в растениях в зависимости от времени года и степени освещенности их солнцем. У одних расте­ ний наблюдается усиленный приток микроэлементов вес­ ной и осенью, у других — только весной, у третьих —

94

осенью. Большинство микроэлементов лучше концен­ трируется в наиболее освещенных солнцем частях ра­ стений.

Растения, развитые над редкометальным месторож­ дением, характеризуются не только повышенным содер­ жанием в них редких элементов и элементов-спутников, но и целым рядом отклонений от нормального роста и развития, выражающихся в изменении окраски и плот­ ности стеблей и листьев, характере опушения, угнетении растений, раннем пожелтении и осыпании листьев. На­ блюдается также определенная приуроченность расти­ тельных ассоциаций к участкам развития редкометаль­ ного оруденения.

Геолого-геохимический трест Госгеолкомитета СССР

Т. В. ДРОЗДОВА

КОМПЛЕКСЫ НЕКОТОРЫХ ПРИРОДНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ С РЕДКИМИ МЕТАЛЛАМИ

Концентрация редких металлов в торфах, углях за­ висит от многих факторов: от химических свойств и со­ става ископаемого органического вещества, свойств ме­ талла, природных условий, в которых происходило на­ копление металлов, и т. д.

В процессах миграции и концентрации редких метал­ лов в осадочных породах, богатых ископаемым органи­ ческим веществом, большое место занимают реакции комплексообразования. Способность редких металлов об­ разовывать подвижные или нерастворимые комплексы с рядом органических соединений является одной из при­ чин переноса и отложения металлов в зоне гипергенеза. В образовании комплексных соединений металлов в при­ родной среде большую роль играют гуминовые кислоты, а также природные органические соединения — органи­ ческие кислоты, аминокислоты, углеводы, фенолы и др.

Образование подвижных комплексов меди, никеля, кобальта, железа с гуминовыми кислотами, растворимых комплексов германия с пирокатехином и другими фе­ нольными соединениями, имеющими гидроксильные группы в орто-положении, указывает на возможность миграции этих металлов с органическими соединениями в зоне гипергенеза.

95

Образованием нерастворимых комплексов меди, ни­ келя, кобальта, урана, германия и других металлов с гуминовыми кислотами и фульвокислотами при определен­ ных pH среды частично можно объяснить накопление редких металлов в осадочных породах.

Образовавшиеся комплексы редких металлов спо­ собны участвовать в процессах превращения и полиме­ ризации органических веществ в течение геологического времени.

Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского

П. М. КАПЛАНЯН

ЛАНДШАФТНО-ГЕОХИМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ АРМЯНСКОЙ ССР

ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПОИСКОВ

Ландшафтно-геохимическое районирование терри­ тории Армянской ССР масштаба 1 : 1000 000 — первый опыт подобного районирования территории республики— было вызвано необходимостью широкой постановки геохимических поисковых работ. В основу районирования положен принцип, предложенный А. И. Перельманом. В указанном масштабе такая работа носит скорее мето­ дический характер для последующего более крупномас­ штабного расчленения.

Геохимические ландшафты выделены в результате анализа биоклиматических, рельефно-морфологических, геолого-литологических условий с учетом водной мигра­ ции элементов и соединений.

Для каждого из выделенных районов даются условия образования ореолов, фоновые содержания некоторых элементов в водах, почвах, коре выветривания, породах.

На базе данного районирования выделяются различ­ ные участки, характеризующиеся однородностью по усло­ виям ведения геохимических поисков. Геохимические ландшафты объединяются и группируются в районы, подлежащие опоискованию различными геохимическими методами.

Приводится методика отдельных видов поисков, их специфика для условий данного конкретного района.

96

Предлагается комплекс рациональных методов поисков в данных районах с выделением ведущего метода и соче­ тания его с другими.

Институт геологических наук АН Армянской ССР

В. В. КОВАЛЬСКИЙ

ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ЭКОЛОГИЯ И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ЖИВОТНОВОДСТВА СССР

Эндемические изменения обмена веществ у организ­ мов в большой степени зависят от условий естественной неоднородной геохимической среды и особенностей мигра­ ции химических элементов в биосфере, от возможности на­ копления их в организмах и характера биогеохимических пищевых цепей. Возникает географическая мозаич­ ность обмена веществ и синтеза биологически активных соединений, содержащих микроэлементы. Наблюдаются различия обмена веществ в пределах одного вида, даже одного сорта растений или одной породы животных, в зависимости от избыточного или недостаточного содер­ жания микроэлементов в среде и их различного соотно­ шения (например, синтез витамина В12 в зависимости от содержания кобальта, образование мочевой кислоты — от концентрации молибдена, окислительных ферментов— от содержания меди, аргиназы — от накапливания мар­ ганца). Оптимальный синтез‘в организме биологически активных соединений, содержащих микроэлементы, на­ блюдается только в пределах определенных концентра­ ций или соотношений в организме и в среде микроэле­ ментов.

Установлены критические или пороговые концентрации химических элементов, выше или ниже которых прояв­ ляются биологические эффекты на целом организме. Пороговые концентрации имеют видовой и индивидуаль­ ный характер и зависят от приспособленности организ­ мов к данной геохимической среде.

При резко выраженном недостатке или избытке мик­ роэлементов у меньшего числа особей возникают дис­ функции обменных процессов, эндемические заболева­ ния (например, при недостатке кобальта — авитаминоз В12 у млекопитающих, при избытке молибдена — подаг­ ра у человека, при недостатке меди и относительном из­ бытке молибдена и сульфатов — атаксия у ягнят и те­ лят, при недостатке йода, особенно при одновременном недостатке йода и кобальта,—зоб у человека и живот­ ных), морфологические изменения (например, карлико­ вый рост животных при избытке стронция и недостатке кальция, изменения растений при избытке бора, ко­ бальта, никеля), приводящие к снижению жизнеспособ­ ности организмов. При этом у большинства особей об­ наруживается приспособленность обмена веществ к гео­ химическим факторам среды, что ведет к сохранению и развитию вида в эндемических районах. В условиях повышенного или пониженного содержания микроэле­ ментов может обостряться естественный отбор, усили­ ваться расхождение химических и морфологических признаков видов и видообразование.

На основе установленной зависимости обмена ве­ ществ и биологических реакций организмов от хими­ ческого состава почв, вод, кормов и естественных пище­ вых веществ разрабатывается система биогеохимиче-

В. В. КОВАЛЬСКИЙ, Р. И. БЛОХИНА, Е. Ф. ЗАСОРИНА, И. И. НИКИТИНА

СТРОНЦИЕВЫЕ БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРОВИНЦИИ

Известно, что кальций, фосфор, стронций имеют большое значение в обмене костной ткани. Несбаланси­ рованность этих элементов в почвах и кормах вызывает нарушение костеобразовательного процесса и даже яв­ ляется причиной эндемий у животных и человека.

Провинции, бедные кальцием, фосфором и относи­ тельно обогащенные стронцием, распространены в та­ ежно-лесной нечерноземной зоне. В отдельных районах

98

зоны наблюдается резко выраженный избыток стронция в сочетании с различным содержанием кальция, бария, марганца и других элементов.

Визученных районах установлена прямая зависи­ мость распространения уровской болезни от недостатка кальция и избытка стронция в почвах, кормах и питье­ вых водах.

Вопытах с применением солей, меченных радиоак­ тивными изотопами кальция, фосфора, серы, было по­

казано, что избыток стронция у животных при недостат­ ке кальция замедляет процесс образования минераль­ ного вещества кости, что снижает скорость роста костей.

В провинциях, одновременно обогащенных стронци­ ем и кальцием, растительные и животные организмы могут концентрировать относительно большие количе­ ства этих элементов. Обнаружены растения-концентра­ торы, содержащие от 8 до 12,5% стронция, от 10 до 30% (на золу).

Заслуживает внимания повышенное распростране­ ние рахита, который не поддается лечению витами­ ном D, а также переломов костей у сельскохозяйствен­ ных животных.

Применение витамина D в ряде случаев не приводит к изменению содержания лимонной кислоты в моче

М. М. КОНОНОВА, Н. В. АЛЕКСАНДРОВА, И. А. ТИТОВА

РАЗЛОЖЕНИЕ СИЛИКАТОВ ОРГАНИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ ПОЧВЫ

Испытывалось действие различных органических ве­ ществ (почвенных гуминовых кислот и фульвокислот, винной кислоты, пирокатехина) на минералы класса си­ ликатов (лепидомелан, каолинит, плагиоклаз, нефелин).

99