big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Геохимия йода и брома

Мы знаем из ежедневного опыта наших лабораторий, что эти элементы в условиях нашей жизни могут давать тысячи соединений с другими простыми телами. Многие из этих соединений очень устойчивы в термодинамических условиях земной коры. Однако они в ней не образуются. Мы находим только 13 минералов, содержащих йод, и 3—4 минерала, содержащих бром. Количество брома в земной коре не меньше 1016 т, количество йода — порядка 1015 т. йод и бром гораздо более распространены,

в несколько тысяч раз более, чем сурьма, селен или серебро, но между тем как число минералов этих последних элементов заходит за пределы 100 для каждого из них, для брома и йода оно не больше 17.

Существует пять сомнительных минералов для йода. Ни один минерал, заключающий йод или бром, не был найден в большем количестве.

Огромные массы, сотни тысяч тонн йода сосредоточены в йодноватокислом кальции, может быть, в йодноватокислом натрии, очень мало изученных минералов, из которых лаутарит наиболее исследован. Эти йодноватокислые минералы рассеяны в селитряных и гипсовых отложениях Южной Америки.

Йодистые и бромистые соединения серебра находятся в меньших количествах и кажутся более устойчивыми в нижних областях биосферы, ниже кислородной поверхности. Все другие минералы йода и брома представляют минералогические редкости; их иногда находят килограммами или даже в меньших количествах. Нет сомнения, что количество йода и брома в этой форме нахождения в минералах не превышает в лучшем случае нескольких миллионов тонн. Количество йода в изоморфных подмесях, по-видимому, еще более незначительно. В общем количество йода в минералах представляет лишь ничтожную долю по сравнению с существующей в земной коре его массой. Все минералы йода и брома вадозны, т. е. они образуются и существуют только в поверхностном слое коры, в биосфере. Вадозными должны считаться и вулканические их возгоны, так как они в твердом виде не могут существовать в более глубоких слоях земной коры. Не существует ни одного минерала йода или брома, образовавшегося в слоях коры более глубоких — в областях метаморфических или магматических.

Йод и бром находятся в больших количествах в живом веществе, во всех организмах. Там йод был открыт В. Куртуа. Многие организмы жадно его захватывают. Так, по мнению А. Готье, весь йод биосферы, поверхностных слоев океана до 800 м глубины, почвы, атмосферы существует лишь в этом состоянии — собран в живом веществе. Не менее значительное количество йода (и брома) сосредоточено в водных земных растворах, где они существуют в состоянии ионов J' и JO'3 и свободного йода. Организмы черпают — концентрируют — из них свой йод (и бром). Это более глубокие слои моря, озера и солонцеватые болота, соляные источники, верховодки, вся пресная вода.

Йод и бром проникают все воды земной коры, а не только воды биосферы. Они временами концентрируются в минеральных источниках, в пластовых водах. Источником йода водных растворов в значительной части является его биогенная миграция. Возможно, что это общее явление. Йод может достигать порядка 10-2%. Он находится в этих водах в форме ионов J' и свободного йода.

Миллионы миллионов тонн земного йода не входят ни в организмы, ни в минералы, ни в природные воды. Они рассеяны в горных породах. Все изверженные и метаморфические горные породы и составляющие их минералы, не говоря об осадочных породах, содержат йод в виде следов (в количествах 1,7∙10-5 — 1,25∙10-4%), по А. Готье; в несколько меньшем, — по новым анализам Г. Фелленберга и его сотрудников (от 1,9∙10-5 до 8,1•10-5%). Рассеяние йода полное, напоминает в этом отношении сделавшееся нам привычным нахождение радиоактивных элементов. Йод является по характеру своего нахождения как бы моделью радия. Его можно найти во всех без исключения минералах, в которых он иногда собирается в различных, иногда относительно больших количествах. Многочисленные измерения Фелленберга дают пределы от 3,8∙10-3 (борнит) до 5∙10-6% (кальцит).

Рассеяние в виде таких «следов» является наиболее характерной и обычной формой нахождения йода в земной коре. Мы не можем установить никакого отношения между его количеством и другими элементами горных пород и минералов, где он найден, как будто атомы или, может быть, ионы йода рассеяны во всем земном веществе под влиянием сил не химических, а скорее физических, быть может междуатомных. Очень возможно, однако, что йод и бром находятся, может быть отчасти, в волосной воде, пропитывающей земное твердое вещество, в слабом растворе.

В тесной связи с нахождением его в организмах, в водах, в твердом веществе находится и содержание йода в земной атмосфере, откуда он может через атмосферные осадки опять попадать и в воды, и в организмы.

Наши знания о распространении брома менее полны, но ясно, что его история в общем подобна истории йода.

Здесь мы видим замкнутый круг нового рода. Йод и бром проникают в состоянии рассеяния вещество земной поверхности. Их атомы или свободные ионы захватываются из него живыми организмами и сосредоточиваются в создаваемых ими соединениях, содержащих иногда, как, например, тела морских губок, до 8,5% и, вероятно, больше йода. По-видимому, часть рассеянных атомов йода захватывается также поверхностными химическими реакциями и дает вадозные минералы. Очень возможно, однако, что эти химические реакции могут протекать лишь в зависимости, прямой или косвенной, от живого вещества, ибо они наблюдаются только в условиях, благоприятных накоплению органического вещества, продукта жизни. С течением времени йодистые и бромистые продукты организмов, так же как и вадозные органические минералы, как мы видели, всегда с жизнью связанные, разрушаются, йод и бром возвращаются в состояние атомов и ионов, с тем чтобы вновь начать тот же круговой процесс.

В этом круговом процессе характерны два явления — влияние жизни и в общем слабая концентрация йода. Долгое время проходит, прежде чем круговой процесс заканчивается. Новый фактор выступил в последнее время — человек. Так, в течение геологического времени нетронутым сохранялся йод, собранный жизнью в каменных углях со слабой концентрацией, близкой к 6•10-4%. Сейчас человек, сжигая уголь, ежегодно вводит в атмосферу многие тысячи тонн йода, возвращающегося из атмосферы — после остановки в сотни миллионов лет — вновь в живoe вещество. Другим таким же процессом являются всегда богатые йодом железные руды, образующиеся в биосфере органогенным путем или при участии жизни.

Распределенный на геологически длительное время, такой циклический процесс захватывает в каждый данный момент малую часть атомов йода. Главная масса йода связана с непрерывным рассеянным состоянием.

На этом примере мы уже видим, что изучение одних минералов и горных пород отнюдь не дает нам сколько-нибудь полной картины бытия химических элементов в земной коре.

Столь же мало оно ее дает для наиболее распространенных элементов, строящих земную кору, — элементов циклических.

Здесь на видное место выступает не рассеяние, а живое вещество, живые организмы.

Без них история химических элементов не может быть понята.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.