D. Определение термина геохимия

ЛЕКЦИЯ 1. Введение в геохимию

План лекции.

Продолжительность курса – 144 часа

Лекции – 18 часов

Практические занятия – 54 часа

Самостоятельная работа – 45 часов

 

Цели и задачи курса:

Дать представление:

1. О геохимических методах решения геологических задач;
2. О строении и составе оболочек Земли;
3. О факторах миграции и геохимических свойствах химических элементов;
4. О современных методах изотопного датирования геологических объектов;
5. О современных методах анализа состава вещества.

 

1. Получить представление о геохимических свойствах элементов и их поведении в геологических процессах;
2. Получить представление об изотопах и их использовании в геологических задачах;
3. Получить представление о строении Земли и составе ее оболочек;
4. Иметь представления о геохимических следствиях планетарных геодинамических процессов;
5. Ознакомиться с современными методами анализа вещества, знать их особенности и преимущества.

 

 

1. Геохимия как наука:

A. Ввод термина геохимия

В переводе с греческого термин геохимия означает науку о химии Земли. Впервые этот термин был предложен Швейцарским химиком Х.Шенбергом в 1842г.

Геохимия это самостоятельная наука со своими задачами и методами исследования.

Геохимия – наука на стыке химии и геологии. Она изучает геологические процессы на атомарном уровне.

Геохимия «выросла» из генетической минералогии и как самостоятельная наука оформилась в 1 десятилетие 20-го века. Годы рождения геохимии как самостоятельной науки 1908-1911. Место рождения – кафедра минералогии Московского государственного университета.

Первый курс геохимии был прочитан А.Е.Ферсманом в 1912г для студентов народного университета им. А.Л.Шанявского.

B. Предпосылки для ее возникновения

Необходимыми предпосылками для появления геохимии были следующие достижения человеческой мысли:

i. Открытие периодического закона Д.И.Менделеевым;

ii. Синтез минералов и моделирование природных условий минералообразования;

iii. Создание генетической минералогии;

iv. Открытие явления радиоактивности;

v. Установление химического состава земной коры;

vi. Открытие законов квантовой механики объясняющей строение атомов, природу химической связи, структуру периодической системы элементов, свойств элементарных частиц составляющих атомы;

vii. Разработка и внедрение первых методов исследования земного вещества

c. Основоположники науки:

I. Кларк (1847-1931) и его вклад

Главный химик геологической службы США.

Впервые определил содержания химических элементов в земной коре.

 

Решение проблемы содержаний химических элементов в земной коре.

Ii. В.И. Вернадский (1863-1945) и его вклад.

Создал геохимию как науку, сформулировал цели, задачи, определил объекты и методы исследования

Ввел понятие о всеобщем рассеянии элементов

Указал важный вклад биологических процессов в историю химических элементов, создал новую науку – биогеохимию.

Iii. А.Е. Ферсман (1883-1945) и его вклад

Он выделил факторы миграции элементов, дал классификации геохимических процессов, выявил последовательность выделения минералов из растворов и расплавов при понижении температуры в зависимости от величины энергии кристаллической решетки, основал геохимические методы поисков полезных ископаемых.

«…Геохимия изучает историю химических элементов – атомов в земной коре и их поведение при различных термодинамических и физико-химических условиях природы…»

Iv. В.М. Гольдшмидт (1888-1947) и его вклад.

Основоположник кристаллохимического и физико-химического направления в геохимии:

Создал геохимию эндогенных процессов;

Показал значение радиусов ионов и атомов при образовании кристаллических структур;

Заложил основы геохимии минералов и сформулировал первый закон кристаллохимии;

Сформулировал правила изоморфизма.

 

d. Определение термина геохимия

«…Главная задача геохимии – изучение количественного состава планеты…».

Кларк

«…Важная задача геохимии – объяснить распределение химических элементов между различными минералами и горными породами исходя из кристаллохимических особенностей решеток минералов…».

Гольдшмидт

«…Геохимия научно изучает химические элементы, т.е. атомы земной коры и, насколько возможно, всей планеты. Она изучает их историю, их распределение в пространстве – времени, их генетические соотношения…»

Вернадский

«…Геохимия изучает историю химических элементов – атомов в земной коре и их поведение при различных термодинамических и физико-химических условиях природы…»

Ферсман

 

Первые два автора сужают задачи геохимии в первом случае исключительное значение придается определению химического состава оболочек Земли, в другом – размерам атомов и ионов.

Следующие два автора рассматривают задачи геохимии значительно шире. Основное внимание уделяется миграции химических элементов и их поведению в различных условиях Земли. Цель – дать для каждого элемента картину его распространения в пространстве и времени.

Пример экологических съемок. Односторонний подход в фиксации повышенных концентраций. Подход Вернадского – определить химические соединения образуемые токсичными элементами, определить их устойчивость, сделать прогноз на будущее, предложить методику рекультивации.

Современная геохимия создана, в значительной мере, трудами Вернадского.