"2. Factori geochimici care determină migrarea elementelor în scoarţa terestră
(...)
Dintre factorii externi ai migrării elementelor, un rol deosebit îl au diferitele forme de energie mecanică, termică, electrică etc., care pot fi de origine telurică (gravitaţională, energia proceselor radioactive şi căldura reziduală din interiorul globului pământesc), fie de origine cosmică, manifestată în primul rând prin radiaţiile luminoase şi calorice.
Energia datorită acţiunii gravitaţiei joacă un rol deosebit de important în formarea rocilor sedimentare, contribuind într-o mare măsură la deplasarea materiei pe suprafaţa globului şi în special la realizarea procesului de sedimentare, iar energia degajată în cadrul proceselor radioactive, ca şi cea datorată căldurii emanante din interiorul globului contribuie la topirea rocilor, adică la formarea magmelor, care reprezintă începutul unui nou ciclu de migrare.
Energia cosmică, în special cea solară, controlează regimul termic al hidrosferei şi atmosferei, punând în mişcare mase imense de aer şi apă, care reprezintă principalii agenţi de transport ai materiei pe suprafaţa planetei noastre. În acelaşi timp, energia cosmică, sub acţiunea presiunii radiaţiilor luminoase, tinde să disperseze elementele uşoare (H, He etc.) în spaţiul cosmic, având deci o acţiune de sens contrar atracţiei Pământului.
3. Asociaţiile elementelor chimice din minerale şi roci
Urmărirea atentă a compoziţiei mineralogice a rocilor magmatice, sedimentare şi metamorfe, pe de o parte, şi urmărirea compoziţiei mineralogice a diverselor acumulări de substanţe minerale utile, pe de altă parte, arată că mineralele se asociază între ele în anumite moduri ca, de exemplu: cuarţ + ortoză + mice; olivină + piroxeni + cromit; galenă + blendă + pirită + calcopirită etc. Această constatare l-a determinat pe V.M. Severzkin să introducă, în 1798, noţiunea de asociaţie mineralogică şi apoi pe Breithaupt, în 1948, noţiunea de parageneză a mineralelor, prin acest din urmă termen definindu-se asociaţiile naturale de minerale.
Paragenezele caracteristice diverselor roci magmatice, sedimentare şi metamorfice au fost prezentate la descrierea rocilor respective. Iniţial, termenul de parageneză se referea numai la asociaţiile de minerale. Având în vedere că mineralele au o compoziţie chimică bine definită, asocierea acestora atrage după sine asocierea elementelor chimice care intră în componenţa lor; acest considerent l-a făcut pe V.I. Vernadski să introducă noţiunea de parageneză a elementelor.
Bineînţeles, paragenezele mineralogice presupun şi asociaţiile corespunzătoare de elemente. Paragenezele elementelor nu se referă numai la asociaţiile de elemente din roci solide, ci şi la asociaţiile caracteristice din hidrosferă şi atmosferă.
Când se vorbeşte de parageneza elementelor din minerale şi roci, aceasta se referă la elemtele majore, care formează concentraţii importante, pe baza cărora acestea se definesc, cât şi la elementele care nu sunt incluse în formule chimice, dar se găsesc în cantităţi foarte mici în toate mineralele, numite disperse. Existenţa unor asemenea asociaţii ridică problema apariţiei lor. Fenomenul poate fi explicat la scară restrânsă în urmărirea procesului de consolidare a magmelor în interiorul scoarţei terestre. Se poate presupune că în topitura respectivă elementele chimice componente se găsesc amestecate între ele.
Principala cauză care a determinat separarea şi concentrarea elementelor chimice este desigur scăderea de temperatură, care a provocat mai întâi cristalizarea mineralelor, apoi separarea substanţelor volatile şi a soluţiilor apoase.
Procesul de cristalizare a topiturilor magmatice nu reprezintă altceva decât o concentrare a anumitor elemente şi o separare a acestora de alte elemente ale topiturii respective. Această separare nu este niciodată perfectă. Totdeauna, în reţeaua mineralelor magmatice se găsesc cantităţi infime de elemente străine, dispersate în masa acestora. Practic, se poate afirma că în fiecare material se găsesc sub formă dispersă toate elementele din tabela lui Mendeleev.
Nu toate elementele se găsesc însă într-un anumit mineral, concentrate în aceleaşi proporţii. Se constată că în anumite minerale se concentrează în cantităţi mai mari anumite elemente chimice. Aşa este cazul concentrării argintului în galenă, a cadmiului în blendă etc.
Luând în considerare statea de agregare a materiei: solidă, lichidă, gazoasă, se deosebesc:
-asociaţii de elemente din scoarţa solidă a globului;
-asociaţii de elemente din hidrosferă;
-asociaţii de elemente din atmosferă;
Este de observat că cele mai variate asociaţii de elemente se găsesc în scoarţa solidă, la alcătuirea acestora participând în special elementele litofile, la care se adaugă cele calcofile şi siderofile. Luându-se în considerare natura rocilor care alcătuiesc scoarţa solidă, se deosebesc mai multe parageneze ale elementelor, ca:
-parageneze caracteristice rocilor magmatice, în care se înglobează: Si, O, Mg, Ni, Pt, Cr, K, Na, Ca etc.;
-parageneze specifice rocilor sedimentare, care cuprind: O, S, H, N, C, Fe, Cu, Mn, Ba, Sr, Ca, V etc.;
-parageneze specifice filoanelor pegmatitice, care cuprind: H, Li, Be, O, Si, Al, Na, K, Rb, Cs, B, F, P etc.;
-parageneze specifice zăcămintelor pneumatolitice, ca: Si, F, Be, Li, K, Na, Ca etc.;
-parageneze specifice zăcămintelor hidrotermale, care cuprind: S, Fe, Cu, Zn, As, Sb, Se, Sn, Pb, Co, Ni, Mo, Cd, Te, W, Au, Hg, Bi, U, F şi H.
Condiţiile în care se realizează formarea paragenezelor mineralogice respective au fost arătate, în linii generale anterior.
Pentru explicarea paragenezelor elementelor respective, este necesar să se ţină seama de proprietăţile elementelor, de posibilităţile lor de migrare, ca şi de transformările lor, adică de stabilitatea nucleelor lor.
Proprietăţile elementelor sunt determinate de poziţia lor în sistemul periodic. În general, elementele care ocupă poziţii apropiate prezintă şi proprietăţi fizice, chimice şi geochimice apropiate şi, de obicei, migrează împreună. Pe acest criteriu s-au separat câmpuri geochimice de elemente, grupând elementele care alcătuiesc în general, asociaţiile naturale.
Astfel, A.E. Fersman a delimitat 3 câmpuri: câmpul obişnuit, care cuprinde elementele cele mai răspândite, din roci, câmpul sulfurilor, care cuprinde elemente caracteristice zăcămintelor hidrotermale, şi câmpul elementelor caracteristice magmelor acide şi filoanelor pegmatitice.
Realizarea asociaţiilor naturale de elemente este favorizată şi de migrarea elementelor în scoarţă. Totdeauna, elementele, respectiv combinaţiile acestora, care se aseamănă sub aspectul proprietăţilor de migrare, prezintă tendinţa de a forma asociaţii naturale. Printre principalele proprietăţi care uşureză formarea asociaţiilor de elemente sunt: solubilitatea, greutatea specifică, stabilitatea reţelei cristaline şi tensiunea de vapori.
Solubilitatea elementelor are un rol deosebit de important atât la formarea seriilor izomorfe cât şi la formarea paragenezelor caracteristice hidrosferei. Formarea seriilor izomorfe, care reprezintă soluţii solide de diferite elemente, este determinată, după cum se ştie, în primul rând, de raza ionică a diferitelor particule materiale. Elementele cu raze ionice apropiate se pot înlocui cu uşurinţă între ele, alcătuind asociaţii specifice. Trebuie avut în vedere totuşi faptul că izomorfismul explică numai paragenezele elementelor din interiorul reţelelor cristaline, fără să explice şi asociaţiile mineralogice.
Solubilitatea anumitor elemente şi a diferitelor combinaţii în apă explică foarte bine parageneza elementelor din hidrosferă. În apele mărilor se concentrează de preferinţă elementele uşor solubile. Aceleaşi elemente se găsesc asociate în depozitele sedimentare de precipitaţie (sare gemă, silvină, gips etc.)
Stabilitatea reţelei, respectiv rezistenţa la agenţii chimici, favorizează concentrarea anumitor minerale, inclusiv a elementelor corespunzătoare, în formaţii sedimentare. Aşa se explică concentrarea cuarţului, respectiv a bioxidului de siliciu, în nisipuri şi gresii.
Greutatea specifică ridicată a olivinei, piroxenilor, pirotinei etc. explică concentrarea acestora în unele gabbrouri, concentrarea aurului, granaţilor, ilmenitului etc., în unele nisipuri şi gresii, iar tensiunea de vapori ridicată a N, Co2, O etc. explică concentraţia acestora în atmosferă.
Este demn de remarcat faptul că asociaţiile de elemente din hidrosferă şi atmosferă sunt cu mult mai uniforme în comparaţie cu cele din scoarţa solidă. Aceasta se datorează, în primul rând, marei mobilităţi a ionilor din aceste geosfere. (V. Manilici, MINERALOGIE şi PETROGRAFIE, Editura didactică şi pedagocică, Bucureşti -1965)"
