Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Геохімія



План:


Введення

Геохімія - наука про хімічний склад Землі і планет ( космохімія), законах розподілу елементів і ізотопів, процесах формування гірських порід, грунтів та природних вод.


1. Найважливіші завдання геохімії

  • Визначення відносної і абсолютної поширеності елементів і ізотопів в Землі і на її поверхні.
  • Вивчення розподілу і переміщення елементів у різних частинах Землі ( корі, мантії, гідросфері і т. д.) для з'ясування законів і причин нерівномірного розподілу елементів.
  • Аналіз розподілу елементів і ізотопів в космосі і на планетах Сонячної системи ( космохімія).
  • Вивчення геологічних процесів і речовин, вироблених живими або мертвими організмами ( біогеохімія).

Великий внесок у геохімію зробили російські вчені Вернадський, Ферсман та ін

Геохімія історично сформувалася як хімія елементів в геосферах і багато в чому продовжує залишатися такою. Це було виправдано за часів Ферсмана і Вернадського. Але властивості речовин - це властивості фаз. Один і той же елемент може перебувати в складі різних фаз і сам утворювати багато фаз з дуже різними властивостями (приклад - кілька фаз вуглецю). У XX столітті з'явилися методи аналізу фаз. Тому подальший розвиток геохімії - це хімія фаз в геосфері. Валовий елементний аналіз геологічних проб має підкріплюватися фазовим аналізом. Інакше спостерігається нічим зараз не виправданий перескок через структурний рівень організації речовини: від хімічного елемента, минаючи мінеральну фазу, до породи та геологічному тілу.


2. Історія науки

Геохімія має глибоке коріння. Її основи можуть бути простежені в античності, але багато з відкриттів, що лежать в основі науки, були зроблені між 1800 і 1910 роками. Була складена періодична система елементів, відкрита радіоактивність і розроблена термодинаміка гетерогенних систем. Сонячний спектр був використаний для визначення складу Сонця. Ця інформація, разом з хімічними аналізами метеоритів, відкрила двері для нового розуміння Всесвіту.

Протягом першої половини двадцятого століття багато вчених використовували різноманітні методи для визначення складу земної кори, і геохімія багатьох рідкісних елементів була вивчена з використанням з'явився методу емісійної спектроскопії. Вернадський заснував біогеохімії. Кристалічні структури більшості мінералів були визначені методом рентгенівської дифракції. Народилася ізотопна геохімія. Величезний прогрес науки і технологій під час Другої світової війни призвів до появи нових приладів. Але геохімія в цей час ще розвивалася порівняно повільно. У 1950-х роках всього декількох журналів було достатньо для публікації всіх важливих досягнень в геохімії. На зборах Американського геофізичного товариства геохімічних сесій було декілька, більшість з них було присвячено локальним проблемам і не виходили за рамки геохімії.

Проте в 1960-х роках почався розквіт геохімії, що триває досі. За цей час в науці відбувся суттєвий прогрес. Атмосферна і морська геохімія інтегрувалися в геохімію твердої Землі; космохімія і біогеохімія внесли величезний внесок в наше розуміння історії нашої планети. Почалося вивчення Землі як єдиної системи.

Масштабні морські експедиції показали, як і наскільки швидко змішуються води океанів, вони продемонстрували зв'язок між морською біологією, фізичної океанологією і морським опадонакопиченням. Відкриття гідротермальних джерел показало, як формуються рудні родовища. Були відкриті раніше невідомі екосистеми, і були з'ясовані фактори, які управляють складом морської води.

Теорія тектоніки плит перетворила геохімію. Геохіміки нарешті зрозуміли поведінка опадів і океанічної кори в зонах субдукції, їх занурення і ексгумацію. Нові експерименти при температурах і тисках глибин Землі дозволили з'ясувати, яка тривимірна структура мантії і як відбувається генерація магми. Доставка на Землю місячних порід, дослідження за допомогою космічних апаратів планет і їх супутників і успішний пошук планет в інших зоряних системах зробили революцію в нашому розумінні Всесвіту.

Геохімія також тісно зрослася з екологією. Відкриття озонових дір прозвучало як недвозначний тривожна ознака і джерело нових фундаментальних поглядів у фотохімії та динаміку атмосфери. Збільшення вмісту СО 2 в атмосфері внаслідок спалювання викопного палива і знищення лісів було і буде предметом основних дискусій про глобальні антропогенних змінах клімату. Дослідження цих явищ служить джерелом нової інформації про взаємодію атмосфери з біосферою, корою і океанами.

На сьогодні геохімія зайняла провідне місце серед наук про Землю. Вона вивчає глобальні переміщення речовини та енергії в часі і просторі. Збулося передбачення Вернадського про центральну роль геохімії серед наук про речовину.


3. Основоположники науки

Геохімія як самостійна наука була створена: В. І. Вернадським, Ф. У. Кларком, А. Е. Ферсманом, В.М.Гольдшмідт і А.П.Виноградовим.

Журнал "Геохімія"


3.1. Геохімія в Росії та Радянському Союзі

4. Геохімічні методи

1. Рентгено-флуоресцентний аналіз (РФА, XRF). В даний час найбільш широко використовуваний метод для визначення головних і рідкісних елементів в породах. Можна визначити до 80 елементів при широкому ряді концентрацій від 100% до перших г / т.

2. Атомно-абсорбційна спектрометрія (ААС). Висока чутливість, але не висока продуктивність, не може зрівнятися з РФА і Іср-MS.

3. Нейтронно-активаційний аналіз.

- Інструментальний нейтронно-активаційний аналіз (ІНАА)

- Радіохімічний нейтронно-активаційний аналіз (НАА)

4. Гамма-спектрометрія. Вимірювання природної радіоактивності трьох елементів U, Th, K. За допомогою детектора вимірюється характерне випромінювання кожного елемента.

5. Емісійна спектрометрія з індуктівносвязанной плазмою. Відносно новий вид аналізу, в принципі можуть бути визначені всі елементи ПС.

6. Мас-спектрометрія. У різній формі це найбільш ефективний метод визначення ізотопних відносин.

- Масс-спектрометрія з ізотопним розведенням

- Масс-спектрометрія з індуктівносвязанной плазмою Іср-MS

7. Електронно-мікропробний (мікрозондовий аналіз). Визначення петрогенних елементів в одиничних малих зернах мінералів. За принципом аналогічний рентгено-флуоресцентного методу, але зразок збуджується потоком електронів.

8. Іон-мікропробний аналіз (іонний зонд). Застосовується для визначення рідкісних елементів і ізотопів.

Джерело: [Туркина О.М.]


5. Інтерпретація геохімічних даних

Рідкоземельні елементи (РЗЕ) нормуються по хондрити С1 [Boynton, 1984] і за примітивною мантії (РМ) [Sun & McDonough, 1989]. Отримані нормовані дані будуються на логарифмічною шкалою. Отриманий тренд, виявлені максимуми і мінімуми елементів вказують в яких умовах утворилася порода.

6. Організації

Перший випуск журналу " Geochimica et Cosmochimica Acta "з'явився в липні 1950. "Геохімічне суспільство" (Geochemical Society) було створено в 1955 році і прийняв журнал як офіційне видання в 1957. "Міжнародна асоціація геохімії та космохімії" (International Association of Geochemistry and Cosmochemistry) була створена в 1966 році, її журнал "Прикладна геохімія" (" Applied Geochemistry ") почав видаватися з 1986 року. " Chemical Geology "став офіційним журналом" Європейської геохімічної асоціації "(European Association for Geochemistry).

Однією з найбільших щорічних міжнародних конференцій геохимиков є Гольдшмідтовская конференція, вперше проведена в 1991 році. Геохімія стала основним напрямком в геофізичному суспільстві Америки і Американського геофізичного об'єднанні (American Geophisical Union). Необхідно відзначити медалі та інші нагороди, якими зараз відзначаються великі досягнення в геохімії в ряді наукових товариств.


6.1. Найбільші інститути

Єкатеринбург

Інститут геології і геохімії ім. А. Н. Заварицкого УрВ РАН

Іркутськ

Інститут земної кори СО РАН

Інститут геохімії ім. А. П. Виноградова СО РАН

Москва

Інститут мінералогії, геохімії та кристалохімії рідкісних елементів (ІМГРЕ)

Інститут геології рудних родовищ, петрографії, мінералогії і геохімії РАН

Інститут геохімії та аналітичної хімії ім.В. І. Вернадського

Новосибірськ

Інститут мінералогії та петрографії у складі Об'єднаного інституту геології, геофізики і мінералогії ім. А. А. Трофимук

Сиктивкар

Інститут геології Комі наукового центру УрВ РАН

Владивосток

Далекосхідний геологічний інститут ДВО РАН


7. Підручники та огляди по геохімії

7.1. Зарубіжні підручники

У другій половині 20-го століття було видано величезна кількість оглядів про різні аспекти геохімії. З них тільки три намагалися оглянути науку цілком. Широковідома "Геохімія" К. Ранкама і Т. Г. Сахама (K. Rankam, Th. G. Saham) була опублікована в 1950. Гольдшмідт почав книгу з такою ж назвою в 1940-х. На жаль, його здоров'я було підірване під час окупації німцями його рідний Норвегії, і він помер до того, як книга була завершена. Алекс Муїр (Alex Muir) і кілька друзів Гольдшмідт написали відсутні голови цього класичної праці, який був остаточно виданий в 1954. Між 1969 і 1978 роками К. Г. Ведеполь (KH Wedepohl) спільно з групою редакторів (CW Correns тощо) і великою кількістю авторів створили "Керівництво з геохімії" (HandBook of Geochemistry). Всі три огляду починаються з оглядових розділів, за якими слідують глави, присвячені геохімії одного або невеликої групи подібних елементів. Усі вони на сьогоднішній день застаріли, оскільки інновації в аналітичних методах і збільшення кількості дослідників в науці справило значний обсяг даних, які породили безліч нових поглядів на фундаментальні геохімічні проблеми. У 2003 році видавництвом "Елзевіер" був виданий новий сумарний огляд геохімії "Геохімічний трактат" (" Treatise on geochemistry ") під редакцією Холанд і Турукіана. Цей огляд складено трохи іншим Оразов, ніж попередні. Він становить 10 томів, кожен з яких присвячений одній з геосфер або розділом геохімії. Останній том являє собою глосарій.


7.2. Радянські та російські підручники

  • А. Е. Ферсман "Геохімія".
  • А. І. Тугарінов "Загальна геохімія". Атомиздат, 1978.
  • "Інтерпретація геохімічних даних". Під редакцією Є. В. Склярова. Інтермет Інжиніринг, 2001.
  • А. А. Ярошевський. Проблеми сучасної геохімії Конспект лекцій, прочитаних в ГЕОХІ РАН в зимовому семестрі 2003-2004 р.

Всі ці видання, за винятком останнього, застаріли і не відповідають сучасному стану науки. Книга "Інтерпретація геохімічних даних" зачіпає лише прикладний аспект геохімії - методи визначення походження гірських порід по геохімічним даним. Таким чином, створення великих оглядів з геохімії російською мовою дуже актуально.

У цьому тексті абсолютно відсутня така важлива тема, як Геохімія осадових порід. Між тим, у цій області російською мовою зроблено вже чимало - і в деяких аспектах (Геохімія вугілля, Геохімія металоносних чорних сланців, Літохімія (геохімія породообразующих хімічних елементів осадових порід) - більше, ніж на Заході.


До числа істотних узагальнень слід було б додати ряд монографій:

  • Юдович Я.Е., Кетріс М.П. Геохімія чорних сланців. - Л: Наука, 1988, 272 с.
  • Юдович Я.Е., Кетріс М.П. Елементи-домішки в чорних сланцях. - Єкатеринбург: Уиф Наука, 1994, 304 с.
  • Юдович Я.Е., Кетріс М.П. Неорганічне речовина вугілля. - Єкатеринбург: УрВ РАН, 2002, 422 с.
  • Юдович Я.Е., Кетріс М.П. Основи літохіміі. - Л: Наука, 2000, 479 с.
  • Юдович Я.Е., Кетріс М.П. Токсичні елементи-домішки у вугіллі. - Єкатеринбург: УрВ РАН, 2005, 655 с.
  • Юдович Я.Е., Кетріс М.П. Цінні елементи-домішки у вугіллі. - Єкатеринбург: УрВ РАН, 2006, 538 с.

Інші підручники з геохімії:

  • А. І. Перельман. Геохімія. - М.: Вища школа, 1988. - 527 с.
  • Ю. Є. саєти Геохімія навколишнього середовища. - М.: Недра, 1990-335с.
  • В. Ф. Барабанов. Геохімія. - Л.: Надра, 1985. - 423с.

8. Бібліографія

  • "Treatise on geochemistry" 2003, Elsevier.
  • Ферсман А.Є. "Цікава геохімія", Ленінград, 1954.
  • Фор Г. "Основи ізотопної геології", 1989.
  • Пошук підходів до вирішення проблеми глобальних змін: елементи теорії біотичної-екосистемного механізму регулювання та стабілізації параметрів біосфери, геохімічної і геологічного середовища / / Вісник Моск. ун-ту. Серія 16. біологія. 2005. № 1. С.24-33.
  • Геохімічний апарат водних екосистем: биокосная регуляція / / Вісник Російську. академії наук (РАН). 2004. т. 74. № 9. C.785-791

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru