Geochimie

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 6 iunie 2021; verificările necesită 5 modificări .
Știința
Geochimie
Engleză  Geochimie
Subiect Geologie , Chimie
Subiect de studiu Pământul și planetele
Perioada de origine secolul al 19-lea
Direcții principale biogeochimie , cosmochimie , geochimie izotopică , geochimie regională etc.
 Fișiere media la Wikimedia Commons

Geochimie (Chimia Pământului, din alte grecești γῆ „Pământ” + chimie ) - știința compoziției chimice a Pământului și a planetelor , legile de distribuție și mișcare a elementelor și izotopilor în diferite medii geologice, procesele de formare a roci , soluri si ape naturale.

Sarcinile geochimiei includ:

Istorie

Termenul de geochimie a fost introdus în 1838 de Christian Schönbein [1] , care spunea: „Geochimia comparativă trebuie lansată înainte ca geochimia să poată deveni geologie și înainte ca misterul existenței planetelor noastre și a substanțelor lor anorganice să poată fi dezvăluit” [2 ] , publicată în 1844.

Un termen comun a fost și „geologie chimică” [2] .

O mare contribuție la crearea geochimiei ca știință independentă a fost adusă de V. M. Goldshmidt , F. W. Clark , V. I. Vernadsky , A. E. Fersman , A. P. Vinogradov și alți oameni de știință.

Geochimia s-a format din punct de vedere istoric ca chimia elementelor din geosfere și în multe privințe continuă să fie așa. Acest lucru a fost justificat pe vremea lui Fersman și Vernadsky. Dar proprietățile substanțelor sunt proprietățile fazelor. Același element poate fi în compoziția diferitelor faze și poate forma mai multe faze cu proprietăți foarte diferite (un exemplu este mai multe faze de carbon ). Metodele de analiză de fază au apărut în secolul al XX-lea. Prin urmare, dezvoltarea ulterioară a geochimiei este chimia fazelor din geosfere. Analiza elementară brută a probelor geologice ar trebui să fie susținută de analiza de fază. Altfel, există acum un salt nejustificat prin nivelul structural de organizare a substanței: de la un element chimic, ocolind faza minerală, la o rocă și un corp geologic.

În prima jumătate a secolului al XX-lea, mulți oameni de știință au folosit o varietate de metode pentru a determina compoziția scoarței terestre , iar geochimia multor elemente rare a fost studiată folosind metoda emergentă de spectroscopie de emisie . Structurile cristaline ale majorității mineralelor au fost determinate prin difracție de raze X. VI Vernadsky a dezvoltat bazele biogeochimiei .

Progresele extraordinare în știință și tehnologie în timpul celui de-al Doilea Război Mondial au dus la apariția de noi instrumente. . Dar geochimia la acea vreme se dezvolta încă relativ lent. În anii 1950, doar câteva reviste erau suficiente pentru a publica toate progresele importante ale geochimiei. Au fost mai multe sesiuni de geochimie la reuniunea Societății Americane de Geofizică, cele mai multe dintre ele au fost dedicate problemelor locale și nu au depășit geochimia.

La mijlocul anilor 1950, academicianul Academiei de Științe a URSS Alexander Pavlovich Vinogradov a fondat o nouă direcție în geochimie - geochimia izotopilor - fracționarea izotopilor elementelor ușoare ( oxigen , sulf , carbon , potasiu și plumb ) în procesele naturale. Rezultatul lucrării academicianului Vinogradov a fost determinarea vârstei absolute a Pământului , a scuturilor - baltice , ucrainene , Aldan și altele, precum și a stâncilor din India, Africa și alte regiuni; a fost studiată compoziția meteoriților (diferite forme de carbon, gaze și altele) . [3] Cercetările sale au lansat o nouă etapă în dezvoltarea geochimiei. [patru]

În anii 1960, geochimia atmosferică și marina a fost integrată în geochimia Pământului solid; cosmochimia și biogeochimia au adus contribuții enorme la înțelegerea noastră a istoriei planetei noastre. A început studiul Pământului ca un singur sistem.

Expedițiile marine pe scară largă au arătat cum și cât de repede se amestecă apele oceanelor, au demonstrat relația dintre biologia marină, oceanologia fizică și sedimentarea marine. Descoperirea gurilor hidrotermale a arătat cum se formează zăcămintele de minereu . Au fost descoperite ecosisteme necunoscute anterior și au fost elucidați factorii care guvernează compoziția apei de mare.

Teoria tectonicii plăcilor a transformat geochimia. Geochimiștii au înțeles în sfârșit comportamentul sedimentelor și al crustei oceanice în zonele de subducție , tasarea și exhumarea acestora. Noi experimente la temperaturile și presiunile adâncimii Pământului au făcut posibil să se afle care este structura tridimensională a mantalei și cum are loc generarea magmei . Livrarea rocilor lunare pe Pământ, explorarea cu nave spațiale a planetelor și a sateliților acestora și căutarea cu succes a planetelor în alte sisteme stelare au revoluționat înțelegerea noastră asupra universului.

Geochimia este, de asemenea, strâns împletită cu ecologia. . Descoperirea găurilor de ozon a sunat ca un semn alarmant fără ambiguitate și o sursă de noi opinii fundamentale în fotochimie și dinamica atmosferică. Creșterea CO 2 atmosferică din cauza arderii combustibililor fosili și a defrișărilor a fost și va continua să fie subiectul unor discuții majore despre schimbările climatice antropice globale. Studiul acestor fenomene servește ca o sursă de informații noi despre interacțiunea atmosferei cu biosfera, scoarța terestră și oceanele.

Astăzi, geochimia a ocupat un loc de frunte printre geoștiințe. . Studiază mișcarea globală a materiei și energiei în timp și spațiu. . Predicția lui Vernadsky despre rolul central al geochimiei în științele materiei s-a adeverit .

Ramuri ale geochimiei

Câteva subsecțiuni ale geochimiei [5] :

Metode

  1. Analiza fluorescenței cu raze X (XRF, XRF) . În prezent, cea mai utilizată metodă pentru determinarea elementelor majore și rare din roci. Până la 80 de elemente pot fi determinate la o gamă largă de concentrații de la 100% până la primul g/t.
  2. Spectrometrie de absorbție atomică (AAS) . Sensibilitatea ridicată, dar nu performanța ridicată, nu poate fi comparată cu XRF și ICP-MS.
  3. Analiza Activarii Neutronilor .
    • analiza instrumentală a activării neutronilor (INAA)
    • Analiza radiochimică de activare a neutronilor (NAA)
  4. Spectrometrie gamma . Măsurarea radioactivității naturale a celor trei elemente U, Th, K. Cu ajutorul unui detector se măsoară radiația caracteristică fiecărui element.
  5. Spectrometrie de emisie cu plasmă cuplată inductiv . Un tip relativ nou de analiză, în principiu, toate elementele PS pot fi determinate.
  6. Spectrometrie de masă . În diferite forme, aceasta este cea mai eficientă metodă pentru determinarea raporturilor izotopilor.
    • Spectrometria de masă cu diluție izotopică
    • Spectrometrie de masă cu plasmă cuplată inductiv ICP-MS
  7. Microtest electronic (analiza microsondă) . Determinarea elementelor petrogenice în boabe mici de minerale. Principiul este similar cu metoda fluorescenței cu raze X, dar proba este excitată de un fascicul de electroni.
  8. Analiza ion-microtest (sondă ionică) . Este folosit pentru a determina elemente rare și izotopi.

Interpretarea datelor geochimice:

Elementele pământurilor rare (REE) sunt normalizate la condrită C1 (Boynton, 1984) și manta primitivă (PM) (Sun & McDonough, 1989). Datele normalizate obținute sunt reprezentate grafic pe o scară logaritmică. Tendința rezultată, maximele și minimele relevate ale elementelor indică condițiile în care s-a format roca.

Organizații și societăți geochimice

Organizații și laboratoare din Rusia:

Institutul Geologic din Orientul Îndepărtat, Filiala din Orientul Îndepărtat a Academiei Ruse de Științe

Institutul de Geologie și Geochimie. A. N. Zavaritsky Filiala Ural a Academiei Ruse de Științe

Institutul Scoarței Pământului SB RAS

Institutul de Geochimie. A. P. Vinogradova SB RAS

Institutul de Mineralogie, Geochimie, Chimie Cristalală și Elemente Rare (IMGRE)

Institutul de Geologie a Zăcămintelor, Petrografie, Mineralogie și Geochimie RAS

Institutul de Geochimie și Chimie Analitică. V. I. Vernadsky

Institutul de Mineralogie și Petrografie [13] ca parte a

Institutul Unit de Geologie, Geofizică și Mineralogie. A. A. Trofimuka

Institutul de Geologie al Centrului Științific Karelian al Academiei Ruse de Științe

Institutul de Geologie, Centrul Științific Komi, Filiala Ural a Academiei Ruse de Științe

Congresele geochimiştilor

Literatură geochimică

Seriale

În Rusia, articolele despre geochimie sunt publicate în revista Geochemistry .

Recenzii, monografii și manuale

Geochimia de K. Rankam și T. G. Saham (K. Rankam, Th. G. Saham) a fost publicată în 1950. V. M. Goldshmidt a început o carte cu același titlu în anii 1940, publicată în 1954.

Între 1969 și 1978, KH Wedepohl, împreună cu un grup de editori (CW Correns și colab.) și un număr mare de autori, au creat Manualul de Geochimie. Toate cele trei recenzii încep cu capitole de prezentare generală, urmate de capitole despre geochimia unuia sau a unui grup mic de elemente similare. Toate acestea sunt acum învechite, deoarece inovațiile în metodele analitice și creșterea numărului de cercetători în știință au produs o cantitate semnificativă de date care au generat multe opinii noi asupra problemelor geochimice fundamentale.

În 2003 , editura Elsevier a publicat un nou rezumat al geochimiei „ Tratat de geochimie ”, editat de Holland și Turekian. Această recenzie este scrisă într-un mod ușor diferit față de cele anterioare. Este alcătuit din 10 volume, fiecare dintre acestea fiind dedicat uneia dintre geosfere sau unei secțiuni de geochimie. Ultimul volum este un glosar. În 2014, tratatul a fost republicat într-o ediție extinsă. Noua ediție constă din 16 volume .

Manuale sovietice și ruse

Alte manuale de geochimie:

Alte manuale de geochimie:

În domeniul unui subiect atât de important precum geochimia rocilor sedimentare, s-au făcut deja multe în rusă. În unele aspecte (geochimia cărbunilor, geochimia șisturile negre purtătoare de metale, litochimia - geochimia elementelor chimice formatoare de roci ale rocilor sedimentare) - mai mult decât în ​​Occident.

Monografii Altă literatură

Vezi și

Note

  1. ↑ Schönbein  // Khvoyka - Shervinsky. - M  .: Marea Enciclopedie Rusă, 2017. - S. 793. - ( Marea Enciclopedie Rusă  : [în 35 de volume]  / redactor-șef Yu. S. Osipov  ; 2004-2017, v. 34). — ISBN 978-5-85270-372-9 .
  2. ↑ 12 Kragh , Helge. De la geochimie la cosmochimie: originea unei discipline științifice, 1915–1955 // Științe chimice în secolul 20: Bridging Boundaries  (engleză) / Reinhardt, Carsten. - John Wiley & Sons , 2008. - P. 160-192. - ISBN 978-3-527-30271-0 . . - „Ar trebui lansată o geochimie comparativă, înainte ca geochimia să devină geologie și înainte ca misterul genezei planetelor noastre și al materiei lor anorganice să poată fi dezvăluit.”
  3. ↑ Alexander Pavlovici Vinogradov. Un portret creativ în memoriile studenților și asociaților. Cu ocazia împlinirii a 110 de ani de la nașterea sa / Redactor-șef academician E. M. Galimov. V. I. Vernadsky RAS .. - Moscova: Nauka, 2005. - 382 p. — ISBN 5-02-033736-6 .
  4. ↑ Vinogradov Alexander Pavlovich, un om de știință remarcabil, creatorul unei noi direcții în știința geochimiei izotopilor - URSS - Știință / invenții - Articole - Nume glorioase . slavnyeimena.ru. Data accesului: 16 februarie 2019. Arhivat din original pe 17 februarie 2019.
  5. ↑ Bun venit la GPS Geochemistry . Programul de cercetare GPS . Institutul de Tehnologie din California. Preluat la 2 octombrie 2017. Arhivat din original la 21 septembrie 2017.
  6. ↑ Langmuir, Donald. Geochimia mediului apos. - Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall , 1997. - ISBN 9780023674129 .
  7. ↑ Schlesinger, William H.; Bernhardt, Emily S. Biogeochimie: o analiză a schimbării globale  . - Al treilea. - Academic Press , 2013. - ISBN 9780123858740 .
  8. ↑ McSween, Jr, Harry Y.; Huss, Gary R. Cosmochimie. - Cambridge University Press , 2010. - ISBN 9781139489461 .
  9. ↑ Kendall, Carol; Caldwell, Eric A. Chapter 2: Fundamentals of Isotop Geochemistry // Isotope Tracers in Catchment Hydrology / Kendall, C.; McDonnell, JJ. - Amsterdam: Elsevier Science , 1998. - S. 51-86.
  10. ↑ Killops, Stephen D.; Killops, Vanessa J. Introducere în geochimia organică. - John Wiley & Sons , 2013. - ISBN 9781118697207 .
  11. ↑ Doane, TA A survey of photogeochemistry // Geochem Trans. - 2017. - T. 18 . - S. 1 . - doi : 10.1186/s12932-017-0039-y . — PMID 28246525 .
  12. ↑ Garrett, R.G.; Reimann, C.; Smith, D.B.; Xie, X. De la prospectarea geochimică la cartografierea geochimică internațională: o privire de ansamblu istorică: Tabelul 1  //  Geochimie: Explorare, Mediu, Analiză: jurnal. - 2008. - Noiembrie ( vol. 8 , nr. 3-4 ). - P. 205-217 . - doi : 10.1144/1467-7873/08-174 .
  13. ↑ Institutul de Mineralogie și Petrografie . web.archive.org (4 aprilie 2005). Data accesului: 6 ianuarie 2022.
  14. ↑ Primul Congres Internațional de Geochimie: Moscova, 1971. Moscova: GEOKHI AN SSSR , 1972.

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice
 științele pământului
 Geologie
teoretic
Dinamic
istoric
Aplicat
Alte
Categoria Geologie