Тяжелые металлы в горных породах

Содержание тяжелых металлов в горных породах и незагрязненных почвах имеет большое практическое значение. Оно необходимо для контроля за состоянием окружающей среды, охраны ее от загрязнения. Так называемое фоновое количество тяжелых металлов служит точкой отсчета при исследовании загрязненных почв, позволяет определить темпы и степень загрязнения.
Горные породы, на продуктах выветривания которых сформировался почвенный покров - источник тяжелых металлов в почвах.
Главные типы горных пород - магматические и осадочные.
Первые - образовались в глубоких слоях земной коры в условиях высоких температур и большого давления. Это: ультроосновные (дуниты, перидотиты, пироксениты), основные (базальт, габбро), средние (диориты, сиениты), кислые (граниты, гнейсы) и кислые вулканические (риолиты, трахиты, дациты).
Осадочные горные породы - это глинистые осадки, сланцы, песчаники, известняки с доломитами.
В образовании осадочных горных пород принимают участие отдельно или совместно продукты разрушения кислых горных пород.
Осадочные горные породы отличаются большим разнообразием как по происхождению, так и по петрографическому, минералогическому. химическому и механическому составам. В горных породах тяжелые металлы обычно приурочены к определенной группе минералов.
К минералам концентраторам относятся калиевые полевые шпаты, биотит, пироксены, минералы, содержащие щелочи, амфиболы, оливины и др Наибольшая насыщенность тяжелых металлов свойственна собственным и акцессорным минералам. Однако ввиду невысокого содержания этих минералов их доля в балансе незначительна. В гранитоидах, например, 70-90% Mn приходится на биотит и роговую обманку, 10-25% - на полевые шпаты, менее 1% на акцессорные минералы, еще меньше - на долю кварца (В.Б. Ильин, 1991).
Тяжелые металлы относятся преимущественно к рассеянным химическим элементам, содержащимся в горных породах в незначительном количестве. Однако и в этом случае уровень концентрации многих из них существенно неодинаковый (например, в горных породах ртути в 100000 раз меньше, чем титана).
В таблице 4 представлены материалы по насыщенности горных пород разного происхождения 17 элементами - по разным литературным источникам.
Как видно из таблицы, в - основных горных породах (базальт) содержание элементов значительно больше, чем в кислых (гранит): в 3- 20 раз Cr, в 24 Co, в 37 раз Ni.

Осадочные горные породы могут существенно отличаться по количеству тяжелых металлов, на содержание которых, помимо генезиса, большое влияние оказывает гранулометрический состав. Прослеживается большое различие в содержании тяжелых металлов между грубыми (песчаными) и тонкодисперсными (суглинистыми и глинистыми) породами: в песках оно в несколько раз меньше, чем в суглинках и глинах. Основная причина - несхожесть минералогического состава пород. В песках преобладает кварц, почти лишенный тяжелых металлов, тогда как в суглинках и глинах велика доля глинных минералов, богатых ими. На этом фоне достаточно заметны региональные особенности близких почвообразующих пород. Так, пески Белоруссии по сравнению с песками Западной Сибири обеднены марганцем, никелем и медью, но обогащены стронцием. Значительные различия в элементном химическом составе обнаруживаются также между лессовидными суглинками регионов. Причина различий - неодинаковая насыщенность тяжелыми металлами горных пород, дериваты которых послужили материалом для формирования почвообразующих пород (табл. 5).

Разное содержание тяжелых металлов в песчаниках и глинистых почвах В.Б. Ильин (1991) объясняет тем, что при выветривании коренных горных пород тяжелые металлы в значительной части сохраняются в рыхлых образованиях, изменив форму и место присутствия. Главными носителями TM становятся вторичные минералы, гидрооксиды и оксиды полуторных элементов, а формами присутствия: водорастворимая, обменная. окклюдированная R2O2, в кристаллической решетке вторичных минералов (изоморфное замещение) и в их межплоскостном пространстве, в первичных минералах.
Что касается карбонатных осадочных горных пород (известняки и доломиты), то по содержанию V, Cr, Cu, Ni, Zn они ближе к песчаникам, а по содержанию Mn, Sr - к глинистым сланцам (табл.4).

---