Внутренние факторы миграций

1. Электростатические (кристаллизационные) свойства ионов. Данную группу факторов следует принимать во внимание только при миграции элементов в виде свободных ионов. Такая миграция характерна для водных растворов, газовых смесей, живого вещества и др. При рассмотрении электростатических свойств ионов традиционно применяется приближённо-количественный показатель ― ионный потенциал (отношение валентности иона к радиусу: Z/10r_i, где Z ― валентность, r_i ― радиус иона, нм). По величине данного показателя обычно выделяются 3 группы элементов (меньше 3; 3― 12; больше 12) (рис.1).

Элементы первой группы (малозарядные и крупные ионы Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Fe²⁺, Mn²⁺, Cu, Zn, La, Pb и др.) легко переходят в ионные растворы природных вод, способны перемещаться на далёкие расстояния и не образуют комплексные ионы. Элементы второй группы (Be, Al, Si, Sc, Ti, V, Cr, Mn⁴⁺, Fe³⁺, Co, Ni, Ga, Y, Zr, Nb, Mo⁴⁺, Mo⁶⁺, Sn, Hf, Lu, Th), именуемые гидролизатами, образуют труднорастворимые гидролизованные и сложные комплексные соединения. Поведение членов данной группы дифференцированно в зависимости от pH среды. В частности, Mn выпадает в осадок в щелочной среде (pH 8― 10), Al и Fe²⁺ ― в кислой (pH 3― 5, 5). Элементы третьей группы (малый ионный радиус и высокая валентность ― C, N, P, S, As, Se, Te), соединяясь с O^2― , образуют растворимые комплексные ионы.

Последовательность кристаллизации минералов из растворов, как правило, в первом приближении контролируется энергией их кристаллических решёток. Последняя зависит от энергетических коэффициентов ионов (ЭК), возрастающих с увеличением валентности и уменьшением ионного радиуса:

ЭК_кат = (Z²/20r_i) × 0, 75(10r_i + 0, 20); ЭК_ан = Z²/20r_i,

где Z ― валентность, r_i ― радиус иона, нм.

Ионы с большими значениями ЭК раньше выпадают из растворов; в процессах выветривания они, как менее подвижные, накапливаются в элювии. Дальность свободной миграции с увеличением радиуса иона возрастает ^[1], тогда как при диффузии ― уменьшается.

Рис.1. Группировка элементов в соответствии с их ионными потенциалами.

2. Свойство связи соединений. Эти свойства характеризуют способность соединений противостоять усилиям, направленным на их разрушение. Связь элементов в соединении определяется рядом параметров, среди которых необходимо указать на особенности внутреннего строения соединения и энергию его кристаллической решётки. Наибольшей механической прочностью обладают образования с большой энергией кристаллической решётки, с плохо выраженной спайностью и повышенной твёрдостью.

3. Химические свойства соединений. Говоря о наиболее распространённых в условиях земной поверхности соединениях ― карбонатах, хлоридах, сульфатах, ― следует учитывать, что только карбонаты Na, K, Cr растворимы в воде в значительной степени, тогда как прочие либо нерастворимы, либо растворимы незначительно; хлориды Na, Mg, Mn, Ni, K, Ca, Fe, Cu, Zn, Sr, Cd, Sn, Sb, Ba, Pt, Pb растворимы в воде, Cr, Ag, Au, Hg, Bi ― нерастворимы; в свою очередь в воде растворимы сульфаты Na, Mg, K, Mn, Cr, Fe, Co, Ni, Zn, Cd, Sn, Pt, остальные ― не растворимы или слабо растворимы. Мономинеральные породы разлагаются быстрее полиминеральных, присутствие изоморфных примесей может играть роль катализатора или ингибитора процессов выветривания.

4. Гравитационные свойства атомов.

5. Радиоактивный распад ядер атомов.