Технология геолого-генетического анализа явления адаптации примесных элементов в процессе минерагенеза

Методология адаптивного анализа объектов неживой природы включает в себя:

• выделение объекта неживой природы,

• определение факторов внешней среды, к которым данный объект адаптируется,

• нахождение адаптивных параметров объекта, с помощью которых объект адаптируется к факторам внешней среды.

В случае анализа распределения примесных элементов в минералах объектом нижнего уровня является атом химического элемента, а его основными адаптивными параметрами, как показано выше, являются температура Дебая и расстояние до инертного газа. Посредством функций указанных атомных параметров химический элемент реагирует соответственно на воздействие температуры массива и давления в массиве.

Адаптация химического элемента включает в себя, помимо реагирования на температуру среды и на давление в массиве, возможность его перемещения путем твердофазной диффузии, которая обеспечивает уход атома химического элемента из неблагоприятной среды и последующий его минерагенез в благоприятной среде.

Технология геолого-генетического анализа явления адаптации химических элементов в процессе их минерагенеза включает в себя построение диаграмм и собственно анализ этих диаграмм.

1. Строятся следующие диаграммы:

2. Содержание химического элемента в минерале – Масса атома химического элемента.

3. Содержание химического элемента в минерале – Радиус атома химического элемента.

4. Содержание химического элемента в минерале – Температура Дебая химического элемента.

5. Содержание химического элемента в минерале – Электроотрицательность химического элемента.

6. Содержание химического элемента в минерале – Адаптивность химического элемента.

7. Содержание химического элемента в минерале – Расстояние до инертного газа химического элемента.

8. Коэффициент концентрации химического элемента в минерале – Масса атома химического элемента.

9. Коэффициент концентрации химического элемента в минерале – Радиус атома химического элемента.

10. Коэффициент концентрации химического элемента в минерале – Температура Дебая химического элемента.

11. Коэффициент концентрации химического элемента в минерале – Электроотрицательность химического элемента.

12. Коэффициент концентрации химического элемента в минерале – Адаптивность химического элемента.

13. Коэффициент концентрации химического элемента в минерале – Расстояние до инертного газа химического элемента.

При создании диаграмм используется таблица 1.

В процессе анализа диаграмм необходимо выяснить причину накопления примесных химических элементов в минералах, в горных породах. Необходимо выявить матричные элементы и установить участие в минерагенезе тех матричных элементов, которые отсутствуют в составе минерала или горной породы, однако они присутствовали в ходе минерагенеза и оказывали существенное воздействие на процесс минералообразования.

Например, в результате анализа коэффициента концентрации химических элементов в центре зерна клинопироксена относительно его края, на диаграмме «Коэффициент концентрации химического элемента в минерале – Температура Дебая химического элемента» установлено участие в процессах минерагенеза атомов водорода и ионов гидроксильной группы. В то же время водород не входит в состав формулы клинопироксена (рис. 7).

Рис. 7. Влияние, на коэффициент концентрации примесных химических элементов в клинопироксене, элементов матрицы клинопироксена (атомов, ком-

плексов атомов) и температура Дебая (Ɵ) матричных и примесных элементов. На диаграмме обнаруживается влияние на минерагенез атомов водорода (H) и ионов гидроксильной группы (ОН^-), отсутствующих в формуле клинопироксена. На диаграмме показаны массы атомов примесных элементов

Таблица 1 Параметры химических элементов и их содержание в земной коре

Участие указанных матричных элементов легко распознается на диаграммах «Содержание химического элемента в минерале – Температура Дебая химического элемента».

Расчет массы или температуры Дебая для матричного элемента, представляющего собой комплекс атомов минерала, производится по

(8, 9):

, (8)

где М_матр – масса матричного элемента,

m_i – масса i-го химического элемента, входящего в матричный элемент, k – число атомов i-го химического элемента в формуле минерала, n – общее число химических элементов, входящих в формулу минерала.

Для температуры Дебая:

, (9)

где Ɵ_матр – температура Дебая матричного элемента,

Ɵ_i – температура Дебая i-го химического элемента, входящего в матричный элемент, k – число атомов i-го химического элемента в формуле минерала, n– общее число химических элементов, входящих в формулу минерала.

В результате анализа диаграмм необходимо выявить степень участия шести указанных атомных параметров в процессах минералообразования.

Конкретные задачи студенту ставит преподаватель, выдавая задания в виде таблиц содержания химических элементов в минералах и в горных породах.

Задания студентам выдаются индивидуально в виде таблиц, геологических карт, отчетов.

Ниже приведены таблицы с исходными данными для выполнения студентами лабораторных и практических работ. Таблицы взяты из научных статей, указанных в списке литературы.