Кальций
Известняки (как и др. породы) на континенте разрушаются, и растворимые соли кальция (двууглекислые и др.) реками сносятся в море. Ежегодно в море сбрасывается с континента ок. 5*108м кальция. В тёплых морях углекислый кальций интенсивно потребляется низшими организмами — фораминиферами, кораллами и др. — на постройку своих скелетов. После гибели этих организмов их скелеты из углекислого кальция образуют осадки на дне морей. Со временем происходит их метаморфизация, в результате чего формируется порода — известняк. При регрессии моря известняк обнажается, оказывается на суше и начинается процесс его разрушения.
Кальций относится к главным элементам земной коры, его кларк 3,6 \%. Содержание этого элемента уменьшается от глубин к гранитному слою литосферы.
В природе он ведет себя как химически активный металл. Легко окисляется с образованием СаО. В геохимических процессах выступает как двухзарядный катион Са+2.Число минеральных видов – 390, поэтому он относится к главным минералообразующим элементам. По числу образуемых минералов он занимает 4 место после кислорода, водорода и кремния.Плагиоклазы – наиболее распространенные минералы земной коры.
Кальций обладает относительно высокой миграционной способностью, во многом определяемой особенностями климата. В процессах химического выветривания кальций выщелачивается из минералов природными водами. По отношению к выветриванию кальциевые минералы образуют следующую последовательность: плагиоклаз – кальциевый авгит – кальциевый амфибол. В группе плагиоклазов богатые кальцием разности выветриваются скорее, чем натриевые. При этом природные растворы, энергично удаляющие кальций, содержат значительные количества гидрокарбонатного иона. Зато в почвах гумидных зон наблюдается значительный дефицит кальция. Очень мало его и в корах выветривания. Объясняется это высокой миграционной подвижностью данного элемента.
В ионном стоке с материков кальций занимает первое место среди катионов. Реками он выносится главным образом в виде взвесей карбонатов, сульфатов и бикарбоната в растворенном состоянии.
Кальций – один из важнейших элементов живых организмов – от простейших до высших млекопитающих. Холодные воды высоких широт и морские глубины недосыщены СаСО3 из-за низких температур и рН, поэтому содержащаяся в воде угольная кислота растворяет СаСО3 донных отложений. В экваториальных широтах установлена область пересыщения СаСО3. Здесь наблюдается массовый рост коралловых рифов, у многих живущих здесь организмов массивные карбонатные скелеты и раковины.
Миграция кальция в океане с участием живых организмов – наиболее важное звено в его круговороте. Живые организмы океана концентрируют кальций в виде арагонита и кальцита. Арагонит, однако, неустойчив и со временем переходит в кальцит.
В аридном климате кальций легко выпадает из растворов в виде карбонатов, формируя толщи хемогенных карбонатных пород и иллювиально-карбонатные горизонты в почвах.
Небольшая часть ионов кальция морской воды осаждается в замкнутых водоемах в эвапоритовых условиях химическим путем.
Кальций играет важную роль в процессах почвообразования. Он входит в состав почвенно-поглощающего комплекса, участвует в обменных реакциях почвенного раствора, обусловливая буферную способность почв в кислом интервале среды. Гуматы кальция играют важную роль в формировании структуры почвы. Кроме того, кальций активно участвует в процессах осаждения полуторных окислов, марганца, нередко образуя конкреции совместно с этими элементами и кремнеземом.
В почвах кислого ряда, характеризующихся значительным проявлением процесса выщелачивания, наблюдается явление биогенного накопления кальция в подстилке и аккумулятивных поверхностных горизонтах почв. Он входит в группу элементов-биофилов. Поэтому кальций активно участвует в биологическом круговороте. Масштабы вовлечения кальция значительно различаются в разных природных зонах.
Магний
Кларк магния уступает кларку кальция и составляет 1,87, но распределение магния очень неоднородно.
магний накапливается в океане и соляных озерах и по миграционной способности приближается к таким элементам как натрий и калий. Обусловлено это хорошей растворимостью хлоридов и сульфатов магния. В отличие от других щелочноземельных и щелочных металлов магний, благодаря малому размеру ионов, легко входит в кристаллическую решетку глинистых минералов, образуя вторичные магнезиальные алюмосиликаты.
При выветривании горных пород и почвообразовательных процессах силикаты магния разлагались на более простые соединения с образованием растворимых в воде солей.
Выделяемые корнями растений углекислота и органические кислоты способствовали разложению силикатов и использованию магния. Такое же действие на них оказывали бактерии и другие простейшие организмы. После отмирания остатки растений и микроорганизмов разлагались, и магний освобождался из них уже в растворимой форме в виде различных солей карбонатов, сульфатов и хлоридов. Шел одновременно и обратный процесс: из магния растворимых солей и кремния образовались силикаты магния, так называемые вторичные минералы.
Дальнейшая судьба этих растворимых соединений магния тесно связана с геохимической ролью воды. Соединения магния в зависимости от условий или оставались на месте в сухих районах, или переносились водой в другие места. Вымывание магния из горных пород и почв способствовало накоплению его в морях. Как известно, морские растения и животные богаты магнием и натрием. Морская вода содержит в среднем 0,14% магния. Горький вкус морской воды в основном обусловлен наличием в ней солей магния.
вода оказала сильное влияние на неравномерное распределение магния на земной поверхности. С одной стороны, имеется ряд почв с низким содержанием магния и с другой—• места, где сосредоточены мощные залежи морских отложений различных солей магния. Магний карналлита Соликамского месторождения, магний лангбейнита Прикарпатья и другие месторождения являются отложениями растворимых солей магния из морской воды.
Большое количество магния находится в виде карбонатов, чаще в соединении или с примесью карбонатов кальция—доломиты, доломитизированные известняки, а также в виде почти чистых карбонатов магния — магнезитов.
Кремний
Кремний — второй (после кислорода) по массе элемент земной коры. Он интенсивно накапливался в веществе земной коры в процессе его выплавления. Прочное сочетание катиона кремния с четырьмя анионами кислорода является основной структурной единицей кристаллического вещества земной коры.
Кремний повсеместно содержится в природных водах и широко используется растительными и животными организмами для построения оболочек клеток, прочных тканей и скелета.
Биологический круговорот кремния в океане обусловлен преимущественно жизнедеятельностью диатомовых и радиоляриевых планктонных водорослей и последующим растворением их скелетов.
В природных водах элемент присутствует в виде нейтрального гидрата Si(OH)4, в меньшем количестве в виде анионов типа [Si(OH)3O]-. Для водной миграции кремния характерно преобладающее движение от суши к океану, которое не компенсируется в обратном направлении. Концентрация элемента в морской воде в 2 раза ниже, чем в речной.
