WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 18 |
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ “МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ” Н.Е. КОЗЛОВ, А.А. ПРЕДОВСКИЙ ВВЕДЕНИЕ В ГЕОХИМИЮ Допущено Ученым советом университета в качестве учебного пособия по дисциплинам «Общая геохимия» и «Прикладная геохимия» для направления 553200 «Геология и разведка полезных ископаемых» Мурманск 2005 УДК 550.4 ББК 26.30 К 59 Козлов, Н.Е. Введение в геохимию: Учеб. пособие по дисциплинам «Общая геохимия» и «Прикладная геохимия» для направления 553200 «Геология и разведка полезных ископаемых» / Н.Е. Козлов, А.А. Предовский. – Мурманск: Изд-во МГТУ, 2005. – 127 с.: ил.

В пособии приведены общие сведения о предмете геохимия, его связи с другими дисциплинами. Освещена история развития геохимии как самостоятельного направления геологической науки. Рассмотрены вопросы геохимической классификации элементов, состава Земли и планет Солнечной системы. Приведена информация о методиках определения абсолютного возраста пород, геохимии изотопов. Дано краткое описание геохимии эндогенных и экзогенных процессов, приведены сведения о геохимии ноосферы, затронуты проблемы техногенеза и вопросы практического применения геохимии.

Предназначено для подготовки бакалавров и магистров геологии. Может быть рекомендовано для самостоятельной работы студентам других специальностей, а также тем, кто интересуется вопросами геохимии.

In the manual the general information about a subject geochemistry are given, to its communication with other disciplines. The history of development of geochemistry as independent direction of a geological science is highlighted. Questions of geochemical classification of elements, structure of the Earth and planets of Solar system are considered. The information on techniques of definition of absolute age rocks, geochemistry of isotopes is resulted. The brief description of geochemistry endogenous and exogenous processes is given, data on geochemistry are resulted.

It is intended for the bachelors and masters of geology. The manual can be recommended for the other specialties, and for every person, interested in geochemistry.

Ил. 15; табл. 6; список лит. – 12 назв.

Рецензенты – Ю.А. Балашов, д-р геол.-мин. наук, гл. науч. сотрудник ГИ КНЦ РАН;

В.А. Припачкин, канд. геол.-мин. наук, профессор кафедры Геологии полезных ископаемых АФ МГТУ;

Геологический институт КНЦ РАН.

Николай Евгеньевич Козлов Александр Александрович Предовский ВВЕДЕНИЕ В ГЕОХИМИЮ Редактор Е.В. Попова Корректор Т.А. Пехтерева © Мурманский государственный технический университет, © Н.Е. Козлов, © А.А. Предовский, ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ………….ГЛАВА 2. ПРИКЛАДНАЯ ГЕОХИМИЯ……………………………………ГЛАВА 3. ИСТОРИЯ ГЕОХИМИИ…………………………………………ГЛАВА 4. СТРОЕНИЕ АТОМОВ И ХИМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ.

ИЗОМОРФИЗМ……………………………………………………………......ГЛАВА 5. ИЗОТОПЫ. ГЕОХРОНОЛОГИЯ И ИЗОТОПНАЯ ГЕОХИМИЯ………………………………………………5.1. Rb-Sr метод…………………………………………………………....5.2. K-Ar метод…………………………………………………………….5.3. 40Аr/39Аr метод………………………………………………………...5.4. Sm-Nd метод…………………………………………………………..5.5. Lu-Hf метод……………………………………………………………5.6. K-Ca метод…………………………………………………………….5.7. U-Th-Pb метод………………………………………………………...5.8. Стабильные изотопы водорода и кислорода………………………..5.9. Изотопы углерода…………………………………………………….5.10. Изотопы серы………………………………………………………..ГЛАВА 6. ГЕОХИМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ…………………………………………………………………..ГЛАВА 7. СОСТАВ МЕТЕОРИТОВ………………………………………...ГЛАВА 8. СОСТАВ ПЛАНЕТ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ………………ГЛАВА 9. СТРОЕНИЕ И СОСТАВ ЗЕМЛИ………………………………..ГЛАВА 10. ГЕОХИМИЯ ЭНДОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ………………..10.1. Общие особенности магматических процессов…………………….10.2. Геохимия магматических пород……………………………………..10.2.1. Ультраосновные породы.………………………………….….10.2.2. Основные породы…………………………………….....…….10.2.3. Кислые породы……………….……………………………….10.2.4. Щелочные породы…………………………………………….10.2.5. Пегматиты……………………………………………………...10.3. Геохимия метаморфических пород………………………………….ГЛАВА 11. ГЕОХИМИЯ ЭКЗОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ……………….11.1. Процессы выветривания горных пород и минералов ……………11.2. Перенос и осаждение вещества……………………………………. 11.3. Влияние климатических и тектонических факторов на экзогенез…………………………………………………………………..11.4. Геохимия кор выветривания………………………………………….11.5. Геохимия диагенеза……………………………………………………ГЛАВА 12. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ГЕОХИМИИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ……………………………………………….ГЛАВА 13. НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОГЕНЕЗА………………...13.1. Химические элементы в ноосфере и технофильность………………13.2. Техногенные геохимические аномалии……………………………...13.3. Проблема глобального изменения климата………………………….13.4. Оптимизация техногенеза……………………………………………..13.5. Человек и ноосфера (геохимический аспект)………………………..РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА………………………………………… ВВЕДЕНИЕ Геохимия изучает поведение химических элементов в ходе геологических процессов, формы их переноса и нахождения в горных породах и минералах, поведение ионов в кристаллических решетках минералов и энергетику геохимических процессов. Еще совсем недавно полагали, что геохимия – это химия Земли. Но с того времени, как была взята первая проба лунного грунта, геохимия стала рассматриваться как наиболее изученная часть космохимии.

Космохимия – наука о химическом составе Земли, планет и Вселенной в целом, в то время как геохимия – наука о законах распределения и взаимном сочетании химических элементов в земной коре, наука, изучающая химические процессы земной коры – миграцию химических элементов, их концентрацию и рассеяние, химический состав Земли и ее оболочек.



По определению известного российского геохимика В.Ф. Барабанова, геохимия – наука об истории и судьбах атомов и их соединений на нашей планете. Но судьба атомов в горных породах тесно связана с судьбой минералов. Поэтому изучение химических элементов Земли целесообразно проводить на основе углубленного исследования минералов, их свойств, состава и генезиса. Таким образом, геохимия неразрывно связана с минералогией.

По направлениям исследований современную геохимию можно подразделить на атмогеохимию, гидрогеохимию, биогеохимию, литогеохимию, геохимию эндогенных, экзогенных и метаморфогенных процессов, геохимию океана, геохимию мантии, прикладную геохимию и т. д. Кроме того, в середине прошлого столетия начали активно создаваться специальные разделы геохимии, связанные с отдельными элементами и различными видами и типами полезных ископаемых (например, геохимия нефти и газа, геохимия золота и т. д.).

И, наконец, появились разделы геохимии, связанные с аналитической геохимией, геохимией изотопов, ядерной геохимией, геохимией ландшафтов, геохимией редких и рассеянных элементов в почвах и т. д. Этот список постоянно расширяется. На стыке физической химии и геологии возникла физическая геохимия, изучающая физико-химические процессы в Земле и на Земле – природные фазовые реакции.

Геохимию можно определить как науку комплексную, занимающую промежуточное положение между науками геологическими (минералогия, петрология, литология, учение о полезных ископаемых, гидрогеология, океанология) и химическими (неорганическая и физическая химия, химическая термодинамика, кристаллохимия, коллоидная химия). Добавим, что в вопросах исследования состава планеты геохимия соприкасается с астрономическими (космогония, метеоритика), физическими (радиология, ядерная геология, геофизика) и биологическими науками (биохимия, почвоведение, биогеохимия). При этом все геологические науки в той или иной степени могут быть отнесены к геохимии, что еще более осложняет систему их взаимоотношений.

В вузах России курсы «Геохимия», «Основы геохимии», «Введение в геохимию» для геологических специальностей изучаются студентами по учебникам, написанным в 70-80-е годы прошлого века ведущими геохимиками А.А. Сауковым, В.В. Щербиной, А.И. Тугариновым, Г.В. Войткевичем и В.В. Закруткиным, В.Ф. Барабановым, А.И. Перельманом и другими.

Данные издания, давая общее представление о предмете, более детально характеризуют те или иные геохимические процессы. Таким образом, многие вопросы геохимии, знание которых необходимо студентам-геологам, рассредоточены в различных учебниках и требуют дополнительной систематизации при их изучении.

Кроме того, такой важный аспект, как геохимия метаморфических комплексов, всеми вышеперечисленными авторами рассмотрен крайне схематично. Настоящее учебное пособие в определенной мере восполняет данный пробел, поскольку его авторы на протяжении многих лет исследуют проблему геохимии метаморфических комплексов докембрия. Лекции, включенные в пособие, на протяжении четырех последних лет читаются студентам 3-х–4-х курсов кафедры геологии и полезных ископаемых Апатитского филиала мурманского государственного технического университета.

Очевидно, что при подготовке такого обширного курса невозможно пользоваться только своими материалами, поэтому настоящее учебное пособие включает в себя изложение авторских взглядов на ту или иную проблему и синтез данных, приведенных в различных учебниках и монографиях российских и зарубежных ученых, опубликованных в конце прошлого столетия и в последние годы нынешнего.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Науки точные и в то же время традиционные, например химия, математика, физика, используют специфические, лишь им свойственные методы исследования. Геохимия, являясь наукой комплексной, использует, соответственно, комплексные методы – геологические, геологоминералогические, физические, химические, термические, математические и т. д.

Физические методы – это, прежде всего, физические методы анализа вещества – рентгеноспектральный, спектральный, рентгеноструктурный анализ, электронография, радиометрия, изотопный анализ, спектрофотометрия, люминисценция, магнитохимические измерения величин магнитной восприимчивости и т. д.

Химические методы исследования вещества включают полярографию, фотокалориметрию, определение pH (щелочности или кислотности среды) и Eh (окислительно-восстановительного потенциала) и классический полный силикатный химический анализ вещества.

Из термических методов помимо термографии, позволяющей получать кривые обезвоживания, температуры диссоциации карбонатов, точки превращения, все большее распространение получают исследования температур гомогенизации газово-жидких включений, температур декрипитации и т. д.

Геохимические методы сосредоточены на изучении минералогической и химической зональности, парагенеза минералов, образовавшихся из общей многокомпонентной физико-химической системы, последовательности выделения минералов, метасоматических замещениях одного минерала другим.

Поэтому геохимические методы исследований трудно отделить от минералогических.





К методам геохимических исследований можно отнести геохимические поиски и экспериментальное воспроизводство природных процессов. Среди методов геохимических поисков следует отметить металлометрию, позволяющую строить ореолы рассеяния элементов вокруг месторождений, как в рыхлых, так и в кристаллических породах. Металлометрию можно отнести и к геохимическим методам, так как ее конечной целью является построение карт геохимических ореолов, и к химическим методам в том случае, если содержание компонентов определяется химически.

Экспериментальное воспроизводство природных процессов получило широкое распространение при синтезе минералов и при изучении процессов их дальнейшего изменения, замещения и разрушения. Иногда таким способом можно выяснить формы переноса химических элементов в каком-либо процессе, состав рудоотлагающих растворов и условия образования отдельных минералов.

Главная особенность методологии геохимии, определенная еще А.Е.

Ферсманом и В.И. Вернадским, состоит в изучении геологических процессов на атомарном уровне. Важной составляющей методологии является также изучение диаметрально противоположных сторон процесса, например, концентрации и рассеяния элементов как составных частей миграции элементов.

Поскольку геохимические процессы являются вероятностными, при их изучении широко используют теорию вероятности и математическую статистику.

Совокупность сведений о процессах миграции выделяют в особый раздел геохимии – геохимию процессов миграции (геохимию процессов), который состоит из самостоятельных направлений – геохимии эндогенных, гидротермальных, экзогенных и других процессов.

При исследовании геохимических процессов, в частности, миграции элементов, применяется системный подход, как метод геохимических исследований. Например, Земля и земная кора неоднородны и расчленяются на системы различного ранга. В различных системах: земной коре, гидросфере, атмосфере и т. п. идут различные, порой разнонаправленные процессы, связанные в одно целое.

Одной из составных частей изучения геохимических систем является исследование их структуры, т. е. совокупности составных частей и способов связи между ними. Связи между геохимическими системами можно классифицировать как по типу среды, в которой они осуществляются, например, водные, воздушные и т. д., так и по характеру взаимодействия.

В последнем случае можно говорить о прямых и обратных связях.

Прямая связь широко распространена в системах земной коры. Примерами прямой связи являются влияние процессов окисления на формирование руд, влияние радиоактивного распада на концентрацию в земной коре свинца, аргона и т. д.

Обратная связь может быть сформулирована как воздействие управляемого процесса на управляющий процесс или объект. Например, появление ледников в результате похолодания привело к увеличению отражательной способности Земли и, соответственно, к более сильному лучеиспусканию, а это, в свою очередь, вызвало еще большее охлаждение и развитие ледников.

Часто при реализации данного типа обратной связи мы наблюдаем «эффект лавины». Такая обратная связь положительна. Обратная связь может и ослаблять какой-либо процесс, в этом случае она отрицательна. Например, в эпохи вулканизма в атмосферу выбрасывалось много CO2, что способствовало потеплению климата и усилению фотосинтеза. Эти процессы вызвали активизацию углеродообразования и карбонатообразования в морях, что привело, в свою очередь, к изъятию избыточного СО2.

Обратная связь определяет явление саморегулирования: всякое отклонение от стационарного состояния вызывает такие процессы, которые возвращают систему в исходное состояние. В физической химии это положение обосновывается законами термодинамики и носит название «принципа Ле-Шателье». Обобщенная теория систем распространяет его на любые системы, именуя «обобщенным принципом Ле-Шателье: всякая система подвижного равновесия стремится измениться таким образом, чтобы эффект внешнего воздействия был минимальным».

Во многих системах можно выделить так называемый структурный центр.

Такие системы называются централизованными. Это, к примеру, Солнечная система (центр – Солнце), разрушающиеся на земной поверхности руды (центр – первичные руды) или горно-обогатительный комбинат (центр – управление ГОКа). Существуют также нецентрализованные системы, системы с двумя или многими центрами – бицентрические и полицентрические. Изучение любой системы начинается с поиска и изучения центра. Принцип централизаци – важная особенность методологии геохимии.

По уровню организации материи системы, изучаемые в геохимии, разделяются на три основных типа:

1. Абиогенные системы, в которых протекают только процессы механической и физико-химической миграции. Это магматические очаги в земной коре и мантии, гидротермальные системы, многолетнемерзлые толщи пород, отдельные минералы и др.

2. Биокосные системы, для которых характерны биогенная миграция, тесное взаимопроникновение живых организмов и неорганической материи.

В этих системах развиваются явления механической миграции, но определяющее значение имеет биогенная миграция. Примерами биокосных систем являются почва, кора выветривания, природный ландшафт, мировой океан, река и т. д. Самая крупная биокосная система – биосфера, т. е. вся область, населенная живыми организмами.

3. Техногенные системы с ведущим значением техногенной миграции.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 18 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.