Geochemie

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 6. června 2021; kontroly vyžadují 5 úprav .

Věda
Geochemie
Angličtina  Geochemie
Téma	Geologie , Chemie
Předmět studia	Země a planety
Období původu	19. století
Hlavní směry	biogeochemie , kosmochemie , izotopová geochemie , regionální geochemie atd.
Mediální soubory na Wikimedia Commons

Geochemie (chemie Země, z jiného řeckého γῆ "Země" + chemie ) - nauka o chemickém složení Země a planet , zákony distribuce a pohybu prvků a izotopů v různých geologických prostředích , procesy vzniku hornin , půdy a přírodních vod.

Mezi úkoly geochemie patří:

• Stanovení relativního a absolutního zastoupení prvků a izotopů v Zemi a na jejím povrchu.
• Studium distribuce a pohybu prvků v různých částech Země ( kůra , plášť , hydrosféra atd.) za účelem objasnění zákonitostí a příčin nerovnoměrného rozložení prvků.
• Analýza rozložení prvků a izotopů ve vesmíru a na planetách sluneční soustavy ( kosmochemie ).
• Studium geologických procesů a látek produkovaných živými nebo vyhynulými organismy ( biogeochemie ).

Historie

Termín geochemie zavedl v roce 1838 Christian Schönbein [1] , který řekl: „Srovnávací geochemie musí být spuštěna dříve, než se geochemie stane geologií a než bude odhalena záhada existence našich planet a jejich anorganických látek“ [2 ] , vydané v roce 1844.

Běžným termínem byla také „chemická geologie“ [2] .

Velký příspěvek k vytvoření geochemie jako samostatné vědy měli V. M. Goldshmidt , F. W. Clark , V. I. Vernadsky , A. E. Fersman , A. P. Vinogradov a další vědci.

Geochemie se historicky utvářela jako chemie prvků v geosférách a v mnoha ohledech tomu tak je i nadále. To bylo oprávněné v době Fersmana a Vernadského. Ale vlastnosti látek jsou vlastnostmi fází. Stejný prvek může být ve složení různých fází a sám tvořit mnoho fází s velmi odlišnými vlastnostmi (příkladem je několik fází uhlíku ). Metody fázové analýzy se objevily ve 20. století. Proto je dalším vývojem geochemie chemie fází v geosférách. Hrubá elementární analýza geologických vzorků by měla být podpořena fázovou analýzou. V opačném případě nyní dochází k neopodstatněnému skoku strukturní úrovní organizace látek: od chemického prvku, který obchází minerální fázi, ke skále a geologickému tělesu.

Během první poloviny 20. století mnoho vědců používalo různé metody k určení složení zemské kůry a geochemie mnoha vzácných prvků byla studována pomocí vznikající metody emisní spektroskopie . Krystalové struktury většiny minerálů byly určeny rentgenovou difrakcí . VI Vernadsky vyvinul základy biogeochemie .

Obrovský pokrok ve vědě a technice během druhé světové války vedl ke vzniku nových nástrojů. . Geochemie se ale v té době ještě vyvíjela poměrně pomalu. V 50. letech 20. století stačilo k publikování všech důležitých pokroků v geochemii jen pár časopisů. Na setkání Americké geofyzikální společnosti proběhlo několik geochemických sezení, většina z nich byla věnována lokálním problémům a nepřesahovala rámec geochemie.

V polovině 50. let založil akademik Akademie věd SSSR Alexandr Pavlovič Vinogradov nový směr v geochemii - izotopová geochemie - frakcionace izotopů lehkých prvků ( kyslík , síra , uhlík , draslík a olovo ) v přírodních procesech. Výsledkem práce akademika Vinogradova bylo určení absolutního stáří Země , štítů - Baltského , Ukrajinského , Aldanského a dalších, stejně jako hornin Indie, Afriky a dalších oblastí; bylo studováno složení meteoritů (různé formy uhlíku, plyny a další) . [3] Jeho výzkum odstartoval novou etapu ve vývoji geochemie. [čtyři]

V 60. letech 20. století byla atmosférická a námořní geochemie integrována do geochemie pevné Země; kosmochemie a biogeochemie nesmírně přispěly k našemu chápání historie naší planety. Začalo studium Země jako jediného systému.

Velké mořské expedice ukázaly, jak a jak rychle se vody oceánů mísí, prokázaly vztah mezi mořskou biologií , fyzickou oceánologií a mořskou sedimentací. Objev hydrotermálních průduchů ukázal, jak se tvoří ložiska rudy . Byly objeveny dříve neznámé ekosystémy a byly objasněny faktory, které určují složení mořské vody.

Teorie deskové tektoniky změnila geochemii. Geochemici konečně pochopili chování sedimentů a oceánské kůry v subdukčních zónách , jejich pokles a exhumaci. Nové experimenty při teplotách a tlacích zemských hlubin umožnily zjistit, jaká je trojrozměrná struktura pláště a jak dochází k tvorbě magmatu . Doručování měsíčních hornin na Zemi, průzkum planet a jejich satelitů kosmickými loděmi a úspěšné hledání planet v jiných hvězdných systémech způsobilo revoluci v našem chápání vesmíru.

Geochemie je také úzce spjata s ekologií. . Objev ozonových děr zněl jako jednoznačné alarmující znamení a zdroj nových zásadních pohledů na fotochemii a dynamiku atmosféry. Nárůst atmosférického CO 2 v důsledku spalování fosilních paliv a odlesňování byl a nadále bude předmětem velkých diskusí o globálních antropogenních změnách klimatu. Studium těchto jevů slouží jako zdroj nových informací o interakci atmosféry s biosférou, zemskou kůrou a oceány.

Dnes geochemie zaujala přední místo mezi geovědami. . Studuje globální pohyb hmoty a energie v čase a prostoru. . Vernadského předpověď o ústřední roli geochemie mezi vědami o hmotě se naplnila .

Odvětví geochemie

Některé podsekce geochemie [5] :

• Vodní geochemie studuje roli různých prvků v povodích, včetně mědi, síry, rtuti a to, jak dochází k výměně toků částic prostřednictvím interakcí atmosféry, země a vody 6]
• Biogeochemie  je obor, který studuje vliv života na chemii Země [7] .
• Kosmochemie zahrnuje analýzu distribuce prvků a jejich izotopů ve vesmíru [8] .
• Izotopová geochemie zahrnuje stanovení relativních a absolutních koncentrací prvků a jejich izotopů na Zemi a jejím povrchu [9] .
• Organická geochemie studuje roli procesů a sloučenin pocházejících z živých nebo kdysi živých organismů [10] .
• Fotogeochemie  je studium chemických reakcí vyvolaných světlem, které se vyskytují nebo mohou vyskytovat mezi přírodními složkami zemského povrchu [11] .
• Regionální geochemie zahrnuje aplikace pro ekologické, hydrologické a minerální studie [12] .

Metody

1. Rentgenová fluorescenční analýza (XRF, XRF) . V současnosti nejpoužívanější metoda pro stanovení hlavních a vzácných prvků v horninách. Lze stanovit až 80 prvků v širokém rozmezí koncentrací od 100 % do prvního g/t.
2. Atomová absorpční spektrometrie (AAS) . Vysoká citlivost, ale ne vysoký výkon, nelze srovnávat s XRF a ICP-MS.
3. Neutronová aktivační analýza .
   • instrumentální neutronová aktivační analýza (INAA)
   • radiochemická neutronová aktivační analýza (NAA)
4. Gama spektrometrie . Měření přirozené radioaktivity tří prvků U, Th, K. Pomocí detektoru se měří charakteristické záření každého prvku.
5. Emisní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem . Relativně nový typ analýzy, v zásadě lze určit všechny prvky PS.
6. Hmotnostní spektrometrie . V různých formách je to nejúčinnější metoda pro stanovení izotopových poměrů.
   • Izotopová diluční hmotnostní spektrometrie
   • Hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem ICP-MS
7. Elektronový mikrotest (analýza mikrosondou) . Stanovení petrogenních prvků v jednotlivých malých zrnkách minerálů. Princip je podobný jako u rentgenové fluorescenční metody, ale vzorek je excitován svazkem elektronů.
8. Analýza iontovým mikrotestem (iontová sonda) . Používá se k určení vzácných prvků a izotopů.

Interpretace geochemických dat:

Prvky vzácných zemin (REE) jsou normalizovány na C1 chondrit (Boynton, 1984) a primitivní plášť (PM) (Sun & McDonough, 1989). Získaná normalizovaná data jsou vynesena na logaritmické stupnici. Výsledný trend, odhalená maxima a minima prvků udávají podmínky, za kterých hornina vznikla.

Geochemické organizace a společnosti

• 1955 – Geochemická společnost _
• 1966 - Mezinárodní asociace geochemie a kosmochemie
• Evropská geochemická asociace ( European Association for Geochemistry ).

Organizace a laboratoře v Rusku:

• Vladivostok

Geologický institut Dálného východu, pobočka Dálného východu Ruské akademie věd

• Jekatěrinburg

Ústav geologie a geochemie. A. N. Zavaritsky Ural pobočka Ruské akademie věd

• Irkutsk

Ústav zemské kůry SB RAS

Ústav geochemie. A. P. Vinogradova SB RAS

• Moskva

Ústav mineralogie, geochemie, krystalové chemie a vzácných prvků (IMGRE)

Ústav geologie rudních ložisek, petrografie, mineralogie a geochemie RAS

Ústav geochemie a analytické chemie. V. I. Vernadskij

• Novosibirsk

Mineralogický a petrografický ústav [13] jako součást

Spojený ústav geologie, geofyziky a mineralogie. A. A. Trofimuka

• Petrozavodsk

Geologický ústav Karelského vědeckého centra Ruské akademie věd

• Syktyvkar

Geologický ústav, Komi Scientific Center, Uralská pobočka Ruské akademie věd

Kongresy geochemiků

• 1971 – Mezinárodní geochemický kongres [14] .
• 1991 – Goldschmidtova konference .

Geochemická literatura

Seriály

• 1950 - Geochemie a kosmochemie Geochimica et Cosmochimica Acta
• 1986 - Applied Geochemistry (" Applied Geochemistry ")

V Rusku jsou články o geochemii publikovány v časopise Geochemistry .

Recenze, monografie a učebnice

Geochemistry od K. Rankama a T. G. Sahama (K. Rankam, Th. G. Saham) byla publikována v roce 1950. V. M. Goldshmidt začal knihu se stejným názvem ve 40. letech, která vyšla v roce 1954.

V letech 1969 až 1978 vytvořil KH Wedepohl spolu se skupinou editorů (CW Correns et al.) a velkým množstvím autorů Příručku geochemie. Všechny tři přehledy začínají přehledovými kapitolami, po nichž následují kapitoly o geochemii jednoho nebo malé skupiny podobných prvků. Všechny jsou nyní zastaralé, protože inovace v analytických metodách a nárůst počtu vědeckých pracovníků ve vědě přinesly značné množství dat, která vytvořila mnoho nových pohledů na základní geochemické problémy.

V roce 2003 vydalo nakladatelství Elsevier novou souhrnnou recenzi geochemie „ Pojednání o geochemii “, kterou vydali Holland a Turekian. Tato recenze je napsána trochu jiným způsobem než ty předchozí. Skládá se z 10 svazků, z nichž každý je věnován jedné z geosfér nebo sekci geochemie. Poslední svazek je glosář. V roce 2014 bylo pojednání znovu publikováno v rozšířeném vydání. Nové vydání obsahuje 16 svazků .

Sovětské a ruské učebnice

• A. E. Fersman . Geochemie. - svazky 1-4, 1933-1939.
• V. I. Vernadskij . Chemická stavba biosféry Země a jejího prostředí. — M.: Nauka , 1965. — 348 s.
• A. I. PERELMAN. Geochemie. - M .: Vyšší škola, 1988. - 527 s.
• A. I. Perelman, N. S. Kasimov . Geochemie krajiny. — M.: Astreya-2000, 1999. — 762 s.
• V. A. Alekseenko . Ekologická geochemie. — M.: Logos, 2000. — 627 s.
• Yu.E. Saet a kol., Geochemie životního prostředí. — M.: Nedra, 1990. — 335 s.
• Ekogeochemie krajin / N. S. Kasimov . — M.: IP Filimonov M.V., 2013—208 s.
• V. A. Alekseenko . Geoekologie. Ekologická geochemie. — Rostov-n/D.: Phoenix , 2016. — 688 s.

Další učebnice geochemie:

Další učebnice geochemie:

• A. A. Jaroševskij. Problémy moderní geochemie Abstrakt přednášek přednesených na Geochemickém ústavu Ruské akademie věd v zimním semestru 2003-2004
• V. F. Barabanov. Geochemie. - L .: Nedra, 1985. - 423 s.
• A. I. Tugarinov "Obecná geochemie". - Atomizdat , 1978.
• „Interpretace geochemických dat“. Editoval E. V. Sklyarov. — Intermet Engineering, 2001.

V oblasti tak důležitého tématu, jako je geochemie sedimentárních hornin, se v ruštině již udělalo mnoho. V některých aspektech (geochemie uhlí, geochemie kovonosných černých břidlic, litochemie - geochemie horninotvorných chemických prvků sedimentárních hornin) - více než na Západě.

Monografie

• Yudovich Ya. E. , Ketris MP Geochemie černých břidlic. — L.: Nauka , 1988, 272 s.
• Yudovich Ya. E. , Ketris MP Elements-nečistoty v černých břidlicích. - Jekatěrinburg: UIF Nauka , 1994, 304 s.
• Yudovich Ya. E. , Ketris MP Anorganická látka uhlí. - Jekatěrinburg: Uralská pobočka Ruské akademie věd , 2002, 422 s.
• Yudovich Ya. E. , Ketris M. P. Základy litochemie. - L .: Nauka, 2000, 479 s.
• Yudovich Ya. E. , Ketris MP Toxické prvky-nečistoty v uhlí. - Jekatěrinburg: Uralská pobočka Ruské akademie věd , 2005, 655 s.
• Yudovich Ya. E. , Ketris MP Cenné prvky-nečistoty v uhlí. - Jekatěrinburg: Uralská pobočka Ruské akademie věd , 2006, 538 s.
• Energlin U., Brealey L. Analytická geochemie. - L. , Nedra , 1975. - 296 s.

Jiná literatura

• Fersman A.E.  Zábavná geochemie. - Leningrad, 1954.
• Faure G. Základy izotopové geologie , 1989 .

Viz také

• Biogeochemický cyklus
• Geochemické klasifikace prvků
• Geoekologie
• heliometrie
• Plášť Země

Poznámky

1. ↑ Schönbein  // Chvojka - Šervinskij. - M  .: Velká ruská encyklopedie, 2017. - S. 793. - ( Velká ruská encyklopedie  : [ve 35 svazcích]  / šéfredaktor Yu. S. Osipov  ; 2004-2017, v. 34). — ISBN 978-5-85270-372-9 .
2. ↑ 12 Kragh , Helge. Od geochemie ke kosmochemii: Vznik vědecké disciplíny, 1915–1955 // Chemické vědy ve 20. století: Přemosťování hranic  (anglicky) / Reinhardt, Carsten. - John Wiley & Sons , 2008. - S. 160-192. - ISBN 978-3-527-30271-0 . . - "Srovnávací geochemie by měla být spuštěna, než se geochemie stane geologií a než bude odhalena záhada geneze našich planet a jejich anorganické hmoty."
3. ↑ Alexandr Pavlovič Vinogradov. Kreativní portrét ve vzpomínkách studentů a spolupracovníků. U příležitosti 110. výročí narození / Šéfredaktor akademik E. M. Galimov. V. I. Vernadsky RAS .. - Moskva: Nauka, 2005. - 382 s. — ISBN 5-02-033736-6 .
4. ↑ Vinogradov Alexander Pavlovič, vynikající vědec, tvůrce nového směru vědy o izotopové geochemii - SSSR - Věda / vynálezy - Články - Slavná jména . slavnyeimena.ru. Datum přístupu: 16. února 2019. Archivováno z originálu 17. února 2019. (neurčitý)
5. ↑ Vítejte v GPS geochemii . Výzkumný program GPS . Kalifornský technologický institut. Získáno 2. října 2017. Archivováno z originálu 21. září 2017. (neurčitý)
6. ↑ Langmuir, Donald. Geochemie vodního prostředí. - Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall , 1997. - ISBN 9780023674129 .
7. ↑ Schlesinger, William H.; Bernhardt, Emily S. Biogeochemie: analýza globální změny  . - Třetí. - Academic Press , 2013. - ISBN 9780123858740 .
8. ↑ McSween, Jr, Harry Y.; Huss, Gary R. Kosmochemie. - Cambridge University Press , 2010. - ISBN 9781139489461 .
9. ↑ Kendall, Carol; Caldwell, Eric A. Kapitola 2: Základy izotopové geochemie // Stopování izotopů v hydrologii povodí / Kendall, C.; McDonnell, JJ. - Amsterdam: Elsevier Science , 1998. - S. 51-86.
10. ↑ Killops, Stephen D.; Killops, Vanessa J. Úvod do organické geochemie. - John Wiley & Sons , 2013. - ISBN 9781118697207 .
11. ↑ Doane, TA Přehled fotogeochemie // 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. Od geochemického prospekce k mezinárodnímu geochemickému mapování: historický přehled: Tabulka 1  //  Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis: journal. - 2008. - Listopad ( roč. 8 , č. 3-4 ). - S. 205-217 . - doi : 10.1144/1467-7873/08-174 .
13. ↑ Mineralogický a petrografický ústav . web.archive.org (4. dubna 2005). Datum přístupu: 6. ledna 2022. (neurčitý)
14. ↑ 1. mezinárodní geochemický kongres: Moskva, 1971. Moskva: GEOKHI AN SSSR , 1972.

Odkazy

• Geochemie v katalogu minerálů.
• Geochemie izotopů radioaktivních prvků (U, Th, Ra) .
• Slovník geochemických pojmů .
• Učebnice geochemie .

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Skvělý norský Velký sovět (1 ed.) Britannica (online) Universalis Moderní Ukrajina
V bibliografických katalozích	GND : 4020198-3 J9U : 987007562986505171 LCCN : sh85053960 NDL : 00573044 NKC : ph120501

vědy o Zemi
Zeměpis Geodézie Geologie Geomagnetismus Geomorfologie Geofyzika Geochemie Geoekologie Glaciologie Hydrologie Klimatologie Meteorologie vědy o atmosféře Oceánologie ochrana životního prostředí Paleoklimatologie půdní věda Fyzická geografie a další

Geologie
teoretický	Geochemie Krystalografie Litologie Mineralogie Petrologie Strukturální Ekologický
Dynamický	Vulkanologie Geodynamika Geokryologie Geomechanika Geomorfologie Geotektonika Neotektonika Seismogeologie
historický	Geochronologie Paleogeografie Paleoklimatologie Paleontologie paleotektonika Stratigrafie Kvartérní
Aplikovaný	Válečný Minerální geologie Hydrogeologie Inženýrství Regionální Geologický průzkum
jiný	Geofyzika Geoekologie Prostor Námořní radiogeologie Historie geologie
Kategorie Geologie