Главная | Обратная связь

Миграция элемента в природных системах

В биосфере Алюминий - слабый мигрант, его мало в организмах и гидросфере. Во влажном климате, где разлагающиеся остатки обильной растительности образуют много органических кислот, Алюминий мигрирует в почвах и водах в виде органоминеральных коллоидных соединений; Алюминий адсорбируется коллоидами и осаждается в нижней части почв. Связь Алюминия с кремнием частично нарушается и местами в тропиках образуются минералы - гидрооксиды Алюминия - бемит, диаспор, гидраргиллит. Большая же часть Алюминия входит в состав алюмосиликатов - каолинита, бейделлита и других глинистых минералов. Слабая подвижность определяет остаточное накопление Алюминия в коре выветривания влажных тропиков. В результате образуются элювиальные бокситы. В прошлые геологические эпохи бокситы накапливались также в озерах и прибрежной зоне морей тропических областей (например, осадочные бокситы Казахстана). В степях и пустынях, где живого вещества мало, а воды нейтральные и щелочные, Алюминий почти не мигрирует. Наиболее энергична миграция Алюминия в вулканических областях, где наблюдаются сильнокислые речные и подземные воды, богатые Алюминием. В местах смещения кислых вод с щелочными - морскими (в устьях рек и других), Алюминий осаждается с образованием бокситовых месторождений.

С размером элементарных ячеек минералов связано распределение А1 по различным зонам литосферы и формациям пород. Наименьшие размеры минеральных ячеек характерны для Al-гранитов и омфацита, типичных для нижних частей литосферы, затем идет анор­тит (объем ячейки на 1 ион кислорода 2,1 нм), который имеет самый низкий размер ячейки среди главных минералов А1 и должен также занимать низкое положение (гранулит-базитовая оболочка), выше (гранитно-метаморфическая оболочка) могут располагаться минералы с большими размерами ячейки (нм): альбит 2,16, микроклин 2,23, нефелин 2,27.

Слабая подвижность А1 определяет остаточное накопление его гидрооксидов в коре выветривания влажных тропиков (за счет выноса подвижных элементов). Так образуются главные руды А1-элювиальные и переотложенные бокситы. В осадочных глинистых породах и коре выветривания главными минералами А1 являются: галлуазит Al₄[SiO₄O₁₀](OH)₈ * 4Н₂0 - 20,1% Al; каолинит Al₄[Si₄, O₁₀](OH)₈ (диккит, накрит) - 20,4 %; давсонит -18,5 %; аллофан - 16,5 %; иллит - 15,3 %; хлорит - 13,3 %; монтмориллонит (Al, Mg)₂ [Si₄ O₁₀ ](ОН)₂ • 4H₂0 - 10,5 % и минералы его группы -бейделлит Al₂[(Si, А1)₄O₁₀](ОН)₂*4Н₂O, нонтронит Fe, Al2[(Si, А1)₄ O₁₀](ОН)з * 4Н2О; гидрослюды - глауконит (К, Н₂O)(Fe³⁺, Al, Fe^2-, Mg)2[Si₃AlO10](OH)₂*nH2O - 3,0 % вермикулит (Mg, Fe²⁺, Fe³⁺)3(Si, Al)₄O₁₀](OH)₂ * 4Н₂O; хлориты с пакетами гидраргиллита А1(ОН)₃ -34,6 %; вермикулит - 5,65 %, смектит и продукты его изменения, а также минералы бокситов - бёмит АlO(ОН) - 45,0 %, гиббсит А1(ОН)₃ -34,6 , диаспор 2 - 45,0 %. Последние, по сравнению с остальными, встречаются довольно редко, но являются пока главными промышлен­ными минералами А1.

В метаморфических породах к главным минералам А1 кроме слюд относятся такие высокоалюминиевые минералы, как кордиерит, андалузит, силлиманит, шпинель, корунд, которые иногда добываются в качестве нерудного (абразивного и др.) сырья и поделочных камней. В пегматитовом и пневматолитово-флюидном процессах образуется криолит Na₃[AlF₆]. При воздействии S на обогащенные А1 эффузивные породы обра­зуется алунит КА1₃ (S0₄)₂ (ОН)₂ (36,92 % А1₂О₃) - широко распростра­ненный минерал районов сольфатарной деятельности, как и цеолиты Са, Na (Si, Al)O₄ *nН₂0, которые приобретают все большее промышлен­ное значение.

В нейтральных и слабощелочных водах степей и пустынь А1 почти не мигрирует. Наиболее энергична миграция в сильнокислых водах вулканических районах и зон окисления сульфидов. В сильно щелочных термальных и холодных водах А1 интенсивно мигрирует в анионной форме (А1О^2-).С этими процессами связано образование давсонита и других минералов А1, местами образующие крупные залежи.[11,с. 391]

В районах с влажным климатом большая часть Al мигрирует в коллоидной форме. Al мигрирует в природных водах, кроме того, в форме так называемых псевдоколлоидов, т. е. ионов,адсорбированных истинными коллоидами. Содержание таких псевдоколлоидов может достигать 50% от общей концентрации элемента в воде.[7, с. 254]

За несколько десятилетий из обычного породообразующего ком­понента А1 стал главным рудным элементом - промышленным метал­лом. Он распространен шире, чем Fe, и его минеральные металлогеническне ресурсы соответственно должны быть больше. Благодаря своей легкости, А1 имеет лучшее отношение массы к прочности по сравнению с Fe, однако его производство гораздо более энергоемко (в США на 1 т расходуется ~ 7 т угля, а в целом на его производство потреблялось ~ 3 % всей получаемой в стране электроэнергии). Основным и наиболее экономичным сырьевым источником А1 в миро­вой практике являются бокситы (гидроксиды А1 с Fe и SiО₂), ресурсы которых, по сравнению с общей широкой распространенностью минера­лов А1, весьма ограничены. В зарубежных странах в конце 80-х годов оценка ресурсов бокситов составляла всего 25 млрд т, а запасы ~ 60 млрд т, что по сравнению с Fe ничтожно (< 0,0001 %). Специфич­ность условий образования бокситов все чаще заставляет говорить об исчерпании перспектив новых открытий крупных их месторождений и необходимости перехода к новым сырьевым источникам этого металла.