ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.09.2020
Просмотров: 3926
Скачиваний: 7
156
Метод
Определяемые
элементы
Сущность метода
Чувствительность
метода
Потенциомет-
рический
H, NH
4
, Ag, Pb,
Cd, Ca, Mg, Cu,
J, Br, Cl, F, SO
4
,
HS, S, BF
4
, NO
2
,
NО
3
и др.
метод основан на том, что
мембранные электроды из
специальных (для данного
элемента) веществ избира-
тельно реагируют на этот
элемент в присутствии дру-
гих ионов
0,0 n
Кинетический
метод
J, V, Au, Co, Mn,
Mo, Re, Se, Ag, U
метод основан на зависи-
мости скорости химической
реакции от концентрации
реагирующих веществ
0,n–0,000n мкг/л
Рентгеноспек-
тральный
основан на использовании
рентгеновских спектров
элементов
n мг/кг
Для
качественной оценки
используются небольшое количество пробы (1-5
г), которая переводится в водный, кислотный или щелочной раствор. Для деталь-
ного ознакомления с микрохимическими реакциями на 21 элемент следует озна-
комиться с работой У. Энерглин, Л. Брили «Аналитическая геохимия». Л.: Недра,
1975. 256 с. В ней рассматриваются также количественный химический анализ
макро- и микроэлементов, спектральный, фотометрический, атомно-абсорбци-
онный, рентгеноспектральный, рентгеноструктурный, флуорометрический, хро-
матографический.
Рассмотрим сущность отдельных видов анализа.
Эмиссионная спектроскопия
используется для определения более 70 элемен-
тов. Наиболее распространена при проведении аналитических работ. Метод высо-
кочувствительный. Аппаратура включает источник энергии, спектрограф и
устройство для регистрации и оценки относительной интенсивности спектраль-
ных линий. Приборы разнообразные по конструкции.
Пламенная фотометрия
используется для анализа растворов и вод. Раствор
вводится в пламя газа. Он излучает лучи характерного цвета, интенсивность кото-
рых изменяется в зависимости от количества введенного элемента. Это оптиче-
ский анализ. Приборы различные по конструкции.
Атомно-абсорбционная спектрофотомерия
. Анализируемый раствор рас-
пыляется в лучах в виде аэрозоля и измеряется степень поглощения атомов иссле-
дуемого элемента излучения стандартным источником света. Абсорбционный ме-
тод дополняет эмиссионный, имеет преимущества из-за более высокой чувстви-
тельности и установления микроколичества элемента. Определяется более 60 хи-
мических элементов.
Рентгеноспектральный анализ
слабочувствительный, определяется элемент
с количеством более 0,1% в породе. Анализируются металлы в виде образцов по-
рошка, раствора или плавки. При воздействии рентгеновских лучей на образец
появляется вторичное излучение. Полученный спектр идентичен спектру при
бомбардировке электронами.
157
Рентгеноструктурный анализ
используется для установления кристалличе-
ской структуры, для идентификации веществ и определения состава смесей, со-
держания минералов в глинах. Разработано несколько методов определения.
Флуоресцентный метод
измеряет интенсивность флуоресценции растворов.
Это достигается облучением раствора пробы монохроматическим светом и
наблюдением испускаемого излучения под прямым углом в отношении падающе-
го луча. Вещество поглощает свет выборочно. Для определения движения под-
земных вод включается красящее вещество флуоресцин желтого цвета.
Хроматография
базируется на графическом использовании цвета при иден-
тификации соединений, изолированных процессами диффузии. Делят на абсорб-
ционную и распределительную хроматографию: существует бумажная тонко-
слойная, колончатая, парофазная (газовая). Используют для качественного и ко-
личественного разделения органических и неорганических веществ.
Пирохроматография
используется для определения углеводородов с высо-
кой температурой кипения.
Активационный
(нейтронный) метод
основан на изучении ядерных реакций
– производится облучение исследуемого образца медленными нейтронами в реак-
торе.
Колориметрический метод
основан на переводе определенного компонента
в окрашенное соединение и установление его концентрации по интенсивности
или оттенку окраски.
Полярографический (электрохимический) метод
основан на получении и
интерпретации кривых «ток-напряжение».
Кинетический метод
основан на зависимости скорости химической реакции
от концентрации реагирующих веществ.
При наличии выбора приборов для анализа применяют тот метод, который
характеризуется высокой
точностью, чувствительностью и производительно-
стью
.
13.2.2. Полевые геохимические методы анализа
В полевых условиях при наличии приборов проводят некоторые виды ана-
лиза. Это вызвано потерей части геохимической информации при длительном
хранении отобранных образцов. Происходит дагазация ртути, иода, изменение
состава газов в атмогеохимических пробах, осаждение элементов-индикаторов
вод и т.д. При геохимических поисках полезных ископаемых многие элементы-
индикаторы определяются экспрессивными полевыми ядерно-физическими мето-
дами. Выбор комплекса необходимых полевых аналитических методов для гео-
химического изучения геологических систем зависит от задач исследования и ти-
па изучаемых пород.
При литогеохимических исследованиях используются следующие методы
анализа: ядерно-физические методы с фиксированной настройкой каналов на
определенные элементы, со сканированием по спектру от 20 до 82 элементов. Их
можно определять аппаратурой РКК–103, Барс–3, Гагара, полевая аналитическая
лаборатория «Геос» с приборами АР–104, АР–109, Роса 2, Спарк–2, дукат–2. В
комплекте с АР–109, Фанта имеются полевые вычислительные комплексы ПВК–
158
1, ПВК–2, позволяющие обрабатывать на месте аналитическую информацию.
Определение
Ca, Fe, V, Th, K
выполняется на аппарате ЭРА–111, фтора – на СП–
3М. Атомно-абсорбционные методы используются для определения валовой рту-
ти (приборы АГП–01, РГА–10, ДАР–1), формы ртути – на приборе ТАР–2, золота
и серебра – на АПЗ–1. Для определения халькофильных элементов подходит ла-
зерный анализатор керна ЛАК–1.
При гидрогеохимических методах исследования элементы определяются
полевыми лабораториями ПЛАВ–2, Комар–2, Поиск, рН и Еh-метры, физико-
химическими методами на основе ионно-селективных электродов РХ «Автомат».
Использование биогеохимического метода позволяет в полевых условиях
определять элементы-индикаторы в пробах золы и измельченной брикетирован-
ной фитомассе, древесных спилах с использованием приборов АР–104, Спарк-2,
Дукат.
В отобранных пробах подпочвенного воздуха или в приземном слое в по-
левых условиях можно определять
Не
(приборы
ИНГЕМ–1, ИНГЕМ–2),
СО
2
,
СН
4
, О
2
(приборы ШИ–10, ИГД),
H
2
S, SO
2
(
приборы ФАР–2–11а, УГ–2), радон
(приборы СГ–11, ЭМ–6), хроматографическое определение некоторых газов (при-
боры ХПМ–4, ХПМ–5, ХПЧ–1), газы
СО, О
2
, СН
4
и другие
с помощью дистанци-
онных трассовых анализаторов на основе диодных лазеров (АГЛ–01, АГЛ–2). В
полевых условиях для дегазации жидкости используется аппарат МПД–1.
159
14. ГЕОХИМИЧЕСКОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ И РАЙОНИРО-
ВАНИЕ
Картографирование содержания химических элементов в породах, водах и
растениях используется для прогнозирования и поисков месторождений полез-
ных ископаемых, решения вопросов охраны природной среды, при медико-
геохимической оценке территории. На основе геохимического картографирования
производится районирование, которое необходимо для реализации эффективного
и рационального природопользования.
14.1. Геохимическое картографирование
Основы геохимического картографирования были разработаны А.Е.
Ферсманом в начале 30-х годов ХХ столетия. Массовое составление геохимиче-
ских карт начато в период использования геохимических методов при поисках
полезных ископаемых.
В соответствии с общей методологией геохимии карты разделяются на три
вида:
элементов и их ассоциаций; систем; процессов
.
Для территории СССР составлена геохимическая карта в масштабе
1:20 000 000 (автор А.И. Перельман). Для отдельных рудных полей имеются кар-
ты масштаба 1:2 000.
С целью поисков полезных ископаемых составляются карты
элементов и их
ассоциаций
. На их основе можно решать следующие задачи:
деление изучаемой площади на участки по типам геохимической специали-
зации;
выделение потенциально рудоносных геологических комплексов, зон, фа-
ции, метасоматитов, ореолов;
оценку участка по коэффициентам (кларк-концентрации или рассеивания);
отражать фоновое и аномальное содержание элементов в породах;
На геохимических картах
систем
показывается размещение различных си-
стем, для которых на самой карте или в условных обозначениях приводится гео-
химическая характеристика. Например, геохимическая карта СССР масштаба
1:10 000 000 показывает сочетания геологических формаций с типом их дислоци-
рованности. Выделены комплексы платформенных чехлов и их деформированных
частей, а также комплексы щитов, кристаллических массивов, геосинклинальных
и складчатых, орогенных и активизированных областей. В каждом комплексе
устанавливаются участки по вещественному составу, приводится геохимическая
характеристика с выделением литофильных, халькофильных и сидерофильных
комплексов с характерными для них ассоциациями химических элементов.
Геохимические карты
процессов
показывают пространственное распределе-
ние щелочно-кислотных, окислительно-восстановительных условий, осадкообра-
зования, выветривания и т.д.
160
14.2. Геохимическое районирование
Выделение геохимических территориальных единиц разных рангов пред-
ставляет собой
геохимическое районирование
. Его проводят в результате накопле-
ния региональной информации по геохимии элементов на основе геохимического
картографирования. Таксономические единицы районирования предложены А.Е.
Ферсманом в 30-е годы ХХ столетия. Они приживаются с трудом в геологии и
геохимии, хотя и представляют собой практический интерес при решении вопро-
сов прогнозирования, поисков рудных месторождений и др. Используются раз-
личные критерии для выделения таксономических единиц геохимического райо-
нирования. Рассмотрим геохимические объекты разного ранга.
Геохимические системы
– природные сочетания элементов, которые вызы-
ваются основными геотектоническими циклами земной коры или климатическим
режимом широтных зон.
В системах протекают
геохимические циклы
элементов – процессы, под вли-
янием которых элемент после целого ряда миграций возвращается в старое состо-
яние или соединение, чтобы сызнова начать миграцию.
В ходе районирования представляет интерес генезис минералов или горных
пород для установления закономерностей формирования концентрации элемен-
тов.
Установление
генезиса
– это определение физико-химической обстановки, в
которой шло образование и пребывание минералов и пород. При установлении
генезиса иногда получается сложная генетическая картина, так как общие законы
равновесия физико-химических систем не всегда реализуются в чистом виде.
В геохимической системе А.Е. Ферсман выделял таксономические единицы:
пояса, поля, концентры, узлы, эпохи, провинции, области, формации, стадии, фа-
зы, фации.
Геохимический пояс
– области тектонического нарушения, окаймляющие бо-
лее устойчивые щиты и представляющие районы специфичной геохимической
миграции. Например, великий серебряный пояс Америки.
Геохимические поля
– определенные участки протекающих геохимических
процессов, связанные преимущественно с водными и материковыми накопления-
ми и перемещениями химических масс.
Геохимические концентры
(первичные и вторичные) – зональное распреде-
ление химических образований вокруг остывающих массивов или вторичных из-
менений минеральных ассоциаций.
Геохимические узлы
– наложение нескольких тектонических, климатических
типов или циклов и вызванные ими особенности геохимической концентрации
элементов.
Геохимические эпохи
– периоды специфического накопления отдельных
элементов или ассоциации элементов.
Геохимические провинции
– участки геохимически однородные и характери-
зующиеся определенными ассоциациями химических элементов.
Геохимические области
– участки земной коры, отличающиеся определен-
ным накоплением некоторых элементов значительно выше кларка данной геосфе-
ры, например, пегматитовые поля, соляные озера.