元素的遷移，化學元素及其離子在自然環境中的運動。
基本介紹
- 中文名：元素的遷移
- 釋義：化學元素及其離子在自然環境中的運動
這種運動使元素及其離子的賦存位置發生變化，並往往使它們相對於原來的分布狀態產生分散和富集。這種物質運動在空間上可大到元素及其離子在不同地質圈之間的運移，如幔－殼分異過程；也可小至元素或離子在晶格中的擴散，如礦物內某元素或離子的分布隨環境條件改變而發生的有序－無序變化，或在不同晶格位置上的擇位和分配。在時間上，可包括地球和地外物質的整個形成時代，如對某元素的地球化學旋迴及其演化；也可僅局限於某一地質作用過程，如某成礦階段中元素的活化－再沉澱過程。在大多數情況下，元素的遷移是由於偏離平衡的體系力求與變化的環境之間達到新的平衡所發生的變化。元素的遷移可以造成原有物質及其體系的元素濃度隨時間變化，並可能進一步導致體系中物質的種類、組合和性質上的變化，甚至使舊體系完全崩潰或消失而形成新的平衡系統。在相對平衡的條件下，同樣可能存在元素的遷移，此時元素（離子）在體系中的帶進帶出處於動態平衡狀態。例如，現代海水中的元素濃度具有較大的均一性和穩定性，但海洋與地殼、沉積物和大氣之間則不斷產生相當規模的物質交換。因此，元素的遷移是自然界中普遍存在的永恆的現象。影響因素 化學元素在自然界中的遷移能力主要受其原子本身結構所決定的元素物理、化學特性的影響和環境的物理化學條件制約。其中最主要的有以下若干因素。① 原子核的結構和穩定性。主要從二個方面影響元素的遷移，一是原子的質量，直接決定原子在重力場中的遷移行為。最輕的向地球上部轉移，如親氣元素；較重的將向下集中，如親鐵和親銅元素。二是元素的放射性衰變，放射性核素隨地球演化原子數逐漸減少，而衰變產物則相應增加。衰變後形成的新元素在遷移能力上不同於母體原子。② 原子的電子層排布。尤其是外電子層的排布對元素形成化合物的能力、化合物鍵性和能量特徵有重要影響，因此決定了它們的熔點、沸點、硬度、電價、半徑、配位數、溶解度、電負性、平衡常數、氧化－還原性質、類質同象能力、熱力學參數和其他物理化學參數。元素原子的電子層排布是影響元素遷移的最主要內因。③ 環境的溫度、壓力和組成以及氧化－還原電位和酸鹼度。在不同體系中和不同平衡條件下，通過改變元素的原子、離子和化合物、絡合物的反應方向和反應速率對元素的遷移產生重要影響。其影響規律服從一系列化學熱力學和動力學定律。氧化－還原電位影響變價元素的遷移，價態的改變可影響元素的溶解度，由此造成元素遷移能力的變化。許多元素及其化合物的穩定性、溶解度也與溶液的氫離子濃度（即pH值）有關。遷移形式和途徑 由於元素及其離子和化合物本身的性質，其所處環境條件的不同，元素可以呈多種形式通過不同的途徑發生遷移。在各種遷移途徑中，擴散和滲濾可發生在各種地質作用，特別是熱液作用中。元素遷移形式，以水溶液、膠體吸附及熔融體形式最重要，其次為氣態及固態形式。隨著環境物理化學條件的變化或遷移途徑的轉換，元素在遷移過程中的遷移形式也可能發生變化。如各種可溶性絡合物形式的轉化，或由絡合物向膠體聚集物、懸浮物、直至最終發生沉澱的轉化。此外，板塊運動和人類生活及工業活動的影響是元素髮生大規模遷移的另外兩種途徑。在自然界和人類生活環境中，化學元素的現有分布狀態和與此有密切聯繫的礦物、岩石、礦產分布和環境質量，都是化學元素以各種形式通過不同途徑多次遷移、沉澱的結果。這種過程至今仍在繼續，並將不斷進行下去。搞清元素的遷移形式、遷移途徑和遷移的影響因素有助於科學探索和生產實踐。因此，元素遷移的研究具有重要的理論和實際意義。其研究結果套用極廣，包括對各種自然系統，如天體和地殼演化，礦物、岩石、沉積物、礦床的成因研究，對各種自然資源的預測、勘查、開發和綜合利用以及對環境污染的預防和監測等。參考書目南京大學地質系編：《地球化學》，科學出版社，北京，1979。 趙倫山、張本仁編著：《地球化學》，地質出版社，北京，1988。 R.M.GarrelsandC.L.Christ，Solutions，MineralsandEquilibria，Harper，NewYork，1965.
