83

Г.А.Московский

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ПО ГЕОХИМИИ

Саратов 2008

УДК 550.4

ББК 26.301

Учебное пособие содержит основные сведения по программе курсов «Геохимия» и «Геохимия окружающей среды» для специальностей 011200 – геофизика, 011400 – гидрогеология и инженерная геология, 011500 – геология и геохимия горючих ископаемых, 013600 – геоэкология. Пособие представляет также исходный материал для проведения лабораторных и практических занятий студентов геологического факультета, которым читаются эти курсы. Предлагаемые для решения задачи разработаны по аналитическим материалам научных отчетов Научно-Исследовательского Института Геологии при СГУ (ныне отдел геологии Института Естественных наук СГУ). Анализы выполнялись в спектральной и химической лаборатории НИИГ СГУ.

Рецензент

Изд. СГУ

СОДЕРЖАНИЕ Раздел 1. ГЕОХИМИЯ ГИПОГЕННЫХ И ГИПЕРГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ 1. ВВЕДЕНИЕ 2. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КЛАССИФИКАЦИИ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ 3. ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ГЕОХИМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ. 4. НЕКОТОРЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ТЕРМИНЫ ГЕОХИМИИ. 5. ИЗОМОРФИЗМ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ 6. МИГРАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ 7. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ БАРЬЕРЫ. 8. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КОМЕТ, МЕТЕОРИТОВ, СОЛНЦА И ПЛАНЕТ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ. 9. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МАНТИИ И ЗЕМНОЙ КОРЫ. 10. ГЕОХИМИЯ АТМОСФЕРЫ 11. ГЕОХИМИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 12. ГЕОХИМИЯ ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ СИСТЕМ. 13.ГЕОХИМИЯ ПРОЦЕССОВ МЕТАМОРФИЗМА 14. ГЕОХИМИЯ ОКЕАНИЧЕСКИХ ВОД. 15. ГЕОХИМИЯ ГАЛОГЕНЕЗА 16. ГЕОХИМИЯ ГИПЕРГЕНЕЗА. 17.ГЕОХИМИЯ ДИАГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. 18. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ВОДОНОСНЫХ ГОРИЗОНТАХ 19. ГЕОХИМИЯ БИОСФЕРЫ 20. ГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТОВ 21.ЭЛЕМЕНТЫ ПРИКЛАДНОЙ ГЕОХИМИИ 22. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЛЕКЦИЙ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ :»ГЕОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА» И «ГЕОЛОГИЯ». Раздел 2. ЗАДАЧИ И ТЕСТЫ ПО ГЕОХИМИИ Раздел 3. ПРИЛОЖЕНИЯ Раздел 4. ПРОГРАММА КУРСА И СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Раздел 1. Геохимия гипогенных и гипергенных процессов

1. Введение

Геохимия, наука о химическом составе Земли, об истории атомов земного вещества, законах их концентрации и рассеяния. Как самостоятельная научная дисциплина она сложилась лишь к началу двадцатого века. Ее появление как науки связано с именами Ф.Кларка, В.И.Вернадского, В.М.Гольдшмидта, А.Е.Ферсмана.

Становлению геохимии как науки способствовали в числе прочего (В.Ф.Барабанов, 1985): открытие периодического закона Д.И.Менделеевым; успехи в синтезе минералов и в моделировании природных условий минералообразования, создание В.В.Докучаевым и В.И.Вернадским и их учениками генетической минералогии; открытие явления радиоактивности; установление химического состава земной коры; открытие законов квантовой механики; общий прогресс науки и повышение чувствительности старых аналитических методов и разработка новых.

Объекты исследований в геохимии. Объектами исследований в геохимии являются атомы, их изотопы, ионы, молекулы, дисперсионные фазы коллоидов, реликты минералообразующие сред, которые слагают породы, руды, представляют растворенные компоненты поверхностных и поземных вод, поровых растворов, флюидных компонентов расплавов и самих расплавов или захвачены в минералах при их кристаллизации.

Геохимические системы: Геохимические системы можно определитькакэлементы геологических оболочек Земли, характеризующиеся определенной степенью независимости протекающих в них геохимических процессов. По формам движения материи А.И.Перельман выделяет абиогенные, биогенные и биокосные геохимические системы. Геохимические системы: Земная кора, очаги магматических расплавов, гидросфера, атмосфера, почвы, коры выветривания и др.

Геохимические процессы – физико-химические и биогеохимические процессы, характерные для определенных оболочек Земли или ее частей (геохимических систем) в рамках тех давлений и температур, которые для последних характерны.

Задачи геохимии:

Оценка качественного и количественного распределения химических элементов в космических телах,

Установление закономерностей распределения химических элементов в геосферах Земли, геохимических системах, горных породах и минералах.

Установление парагенезисов химических элементов в геохимических системах.

Анализ поведения химических элементов в геохимических процессах.

Анализ форм нахождения химических элементов в минералах,

Установление поведения и закономерностей распределения химических элементов в биосфере и техносфере.

Решение прикладных задач по поиску различных видов полезных ископаемых.

Методические приемы геохимии. Основные методические приемы геохимии, присущие только ей – литогеохимические, термобарогеохимические, атмогеохимические, биогеохимические. Аналитические методы геохимии: химические, спектральные, хроматографические, рентгено-флюоресцентные, термобарогеохимические (изучение реликтов минералообразующих растворов в минералах) и др.

Приемы обработки и представления геохимической информации. Обработка аналитической информации в геохимии производится, обычно, методами математической статистики, ее компьютерными вариантами в виде программStatistica,Mathcad,MicrosoftExcelи др. Результаты исследований представляются в матричной форме, в виде графиков и карт содержаний элементов, профилей, геохимических колонок и в виде колонок геохимического каротажа и др.

Разделы геохимии. Космогеохимия, физическая геохимия, термобарогеохимия, геохимия океанических вод, геохимия галогенеза, геохимия нефти и газа, гидрогеохимия, геохимия окружающей среды, геохимия ландшафтов, геохимия редких элементов и др.

Методология геохимия. Анализ процессов миграции химических элементов (закономерностей и причин его концентрации и рассеяния), анализ закономерностей распределения элементов в геохимических системах

Формы нахождения химических элементов в земной коре. Собственная минеральная форма, изоморфные смеси в минералах, магматические расплавы, включения минеральных сред в минералах, сорбированное состояние, газовые смеси, водные растворы, коллоиды, биогенная форма, состояние рассеяния, техногенные соединения.

Парагенезисы химических элементов: химические элементы, образующие закономерные ассоциации (сообщества), типичные для определенных пород, руд, расплавов, растворов.