Файл: Конспект подготовлен студентами, не проходил проф. Редактуру и может содержать ошибки. Следите за обновлениями на vk. Comteachinmsu.pdf

МЕХАНИКА
• СЛЕПКОВ АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ
КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ
ПРОФ. РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ.
СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU.
ГЕОХИМИЯ
БЫЧКОВ
АНДРЕЙ ЮРЬЕВИЧ
ГЕОЛФАК МГУ
КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН
СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ
ПРОФ. РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ
СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ.
СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ
НА VK.COM/TEACHINMSU.
ЕСЛИ ВЫ ОБНАРУЖИЛИ
ОШИБКИ ИЛИ ОПЕЧАТКИ,
ТО СООБЩИТЕ ОБ ЭТОМ,
НАПИСАВ СООБЩЕСТВУ
VK.COM/TEACHINMSU.
ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ
ФАКУЛЬТЕТ
МГУ ИМЕНИ
М.В. ЛОМОНОСОВА

БЛАГОДАРИМ ЗА ПОДГОТОВКУ КОНСПЕКТА
СТУДЕНТКУ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА МГУ
СЕМАНОВУ АНАСТАСИЮ СЕРГЕЕВНУ

ГЕОХИМИЯ
БЫЧКОВ АНДРЕЙ ЮРЕВИЧ
КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ
ПРОФ РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ
СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU
3
Содержание
Лекция 1 Введение в геохимию. Предмет и методы геохимии. История геохимии .. 6
Предмет и методы геохимии ................................................................................................... 6
История геохимии ................................................................................................................... 7
Лекция 2 Космическая распространённость элементов ................................................ 9
Вещество, из которого состоит наша планета ....................................................................... 9
Зависимость распространенности элементов от порядкового номера ............................. 10
Закономерности распределения изотопов. Космологический нуклеогенез .................... 11
Лекция 3 Химический состав метеоритов....................................................................... 14
Виды метеоритов .................................................................................................................... 14
Химический состав метеоритов ............................................................................................ 16
Лекция 4 Химия планетных тел ........................................................................................ 21
Планеты - гиганты .................................................................................................................. 21
Планеты земной группы ........................................................................................................ 22
Лекция 5 Геохимическая классификация элементов ................................................... 24
Классификация В.И. Вернадского ........................................................................................ 24
Классификация В.М. Гольдшмидта ..................................................................................... 24
Космохимическая классификация элементов ..................................................................... 25
Лекция 6 Геохимия Земли. Геохимия мантии ................................................................ 27
Источники информации о химическом составе Земли ...................................................... 27
Физические параметры Земли ............................................................................................... 28
Геохимия мантии Земли ........................................................................................................ 28
Лекция 7 Строение мантии Земли и образование Солнечной системы .................... 33
Мантия Земли ......................................................................................................................... 33
Формирование Солнечной системы и Земли ...................................................................... 34
Лекция 8 Энергия геологической активности ............................................................... 38
Энергия Земли ........................................................................................................................ 38
Формы нахождения элементов в Земле ............................................................................... 39
Лекция 9 Изоморфизм. Факторы миграции химических элементов ........................ 43
Применение изоморфизма ..................................................................................................... 43
Факторы миграции химических элементов ......................................................................... 45
Геохимические барьеры ........................................................................................................ 47

ГЕОХИМИЯ
БЫЧКОВ АНДРЕЙ ЮРЕВИЧ
КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ
ПРОФ РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ
СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU
4
Лекция 10 Изотопная геохимия......................................................................................... 49
Виды радиоактивного распада .............................................................................................. 50
Методы измерения концентраций изотопов ........................................................................ 51
Радиоактивные и радиогенные изотопы .............................................................................. 52
Радиоуглеродный метод ........................................................................................................ 53
Лекция 11 Радиоизотопное датирование ......................................................................... 54
Радиоуглеродный метод(продолжение) ............................................................................... 54
K-Ar метод .............................................................................................................................. 56
Ar-Ar метод ............................................................................................................................. 58
Rb-Sr метод ............................................................................................................................. 59
Лекция 12 Радиоизотопное датирование (продолжение) ............................................. 62
Sm-Nd метод ........................................................................................................................... 62
U-Th-Pb метод ......................................................................................................................... 63
Радиогенные изотопы как петрогенетические индикаторы ............................................... 65
Лекция 13 Радиоизотопное датирование(продолжение). Геохимия стабильных
изотопов.................................................................................................................................. 67
Rb-Sr метод ............................................................................................................................. 67
Стабильные изотопы лёгких элементов ............................................................................... 69
Фракционирование стабильных изотопов ........................................................................... 70
Лекция 14 Применение изотопной геохимии ................................................................. 72
Задачи изотопной геохимии .................................................................................................. 72
Источники вещества .............................................................................................................. 72
Специфические процессы ...................................................................................................... 76
Палеотемпература .................................................................................................................. 78
Лекция 15 Геохимия стабильных изотопов. Геохимия магматизма ......................... 80
Масс - фракционирование ..................................................................................................... 81
Геохимия магматизма. Особенности .................................................................................... 83
Поведение микроэлементов .................................................................................................. 84
Кристаллизационная дифференциация ................................................................................ 86
Лекция 16 Геохимия магматизма (продолжение) .......................................................... 89
Распространённость магматических пород ......................................................................... 89
Механизмы магмообразования на Земле ............................................................................. 89
Толеитовые базальты ............................................................................................................. 93

ГЕОХИМИЯ
БЫЧКОВ АНДРЕЙ ЮРЕВИЧ
КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ
ПРОФ РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ
СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU
5
Лекция 17 Толеитовые и щелочные базальты ............................................................... 96
Толеитовый магматизм .......................................................................................................... 96
Щелочные базальты ............................................................................................................... 97
Известково-щелочной магматизм ....................................................................................... 100
Лекция 18 Известково-щелочной и гранитоидный магматизм ................................ 102
Известково-щелочная серия ................................................................................................ 103
Гранитоидный магматизм ................................................................................................... 106
Геохимия метаморфизма ..................................................................................................... 107
Лекция 19 Геохимия гидротермального процесса....................................................... 108
Особенности гидротермального процесса ......................................................................... 108
Состав гидротермальных растворов ................................................................................... 110
Основные формы переноса элементов в гидротермальных системах ............................ 111
Лекция 20 Причины рудообразования .......................................................................... 115
Растворимость AgCl и ZnS .................................................................................................. 115
Факторы рудообразования .................................................................................................. 116
Чёрные курильщики ............................................................................................................. 118
Лекция 21 Химическая модель земной коры ............................................................... 120
Средний состав земной коры .............................................................................................. 120
Химический состав континентальной коры ...................................................................... 123
Геохимия осадочного процесса ......................................................................................... 125
Лекция 22 Геохимия осадочного процесса .................................................................... 127
Классификация осадочных образований по Гольдшмидту ............................................. 127
Сопоставление осадочной оболочки с магматическими породами ................................ 128
Лекция 23 Геохимия гидросферы ................................................................................... 131
Структура гидросферы ........................................................................................................ 131
Состав океана и его эволюция ............................................................................................ 134
Лекция 24 Геохимия атмосферы ..................................................................................... 138
Состав атмосферы ................................................................................................................ 138
Происхождение и эволюция атмосферы ............................................................................ 139
Лекция 25 Геохимия атмосферы. Геохимия биосферы .............................................. 142
Глобальное потепление ....................................................................................................... 142
Биогеохимические функции живого вещества.................................................................. 144
Происхождение жизни на Земле ......................................................................................... 145

ГЕОХИМИЯ
БЫЧКОВ АНДРЕЙ ЮРЕВИЧ
КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ
ПРОФ РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ
СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU
6
Лекция 1
Введение
Предмет и методы геохимии. История геохимии. Методология
исследования.
Геохимия - наука о распространенности химических элементов, их изотопов в Земле, её оболочках, а также в других небесных телах.
Геохимия – наука о распределении элементов в природных объектах.
Геохимия – наука о поведении элементов в природных процессах.
Цель геохимии: найти геохимические критерии для анализа природных объектов, геохимические методы поиска месторождений полезных ископаемых.
Геохимия весьма тесно связана с науками геологического цикла:
1)
Кристаллография
2)
Минералогия
3)
Петрология
Методы исследования в геохимии:
1)
Геологические методы – познания о картировании, отборе проб
2)
Аналитическая химия
- химия растворов (классическая) – сравнивает эквивалентные взаимоотношения между различными химическими элементами
- электрохимические методы – основаны на эквиваленте зарядов
- спектральные методы – основаны на том, что разные электронные оболочки испускают или поглощают характеристические излучения. Относятся все виды электромагнитного излучения: γ – XRF – оптические – ИК
- масс – спектрометрия – служит для анализа изотопов элементов. Масс- спектр – отношение массы спектра к заряду
3)
Математические методы – методы обработки данных
4)
Экспериментальные методы – эксперименты, которые воспроизводят природные условия по критерию подобия. Проблемы: масштаб, время. Задача – получение фундаментальных физико-химических констант
5)
Физико-химические методы – позволяют использовать константы, полученные в эксперименте для того, чтобы посчитать на масштабы природных процессов
6)
Собственные методы – использование геохимических индикаторов.
Геохимический индикатор – содержание элементов; отношения элементов
(Br/Cl, K/Rb
); соотношения изотопов.
Направления геохимии:

ГЕОХИМИЯ
БЫЧКОВ АНДРЕЙ ЮРЕВИЧ
КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ
ПРОФ РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ
СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU
7
•
Аналитическая химия
•
Физическая
•
Экспериментальная
•
Прикладная
•
Космохимия
•
Геохимия изотопов и геохронология
•
Геохимические методы поисков
•
По объектам (геохимия океанов, осадочного процесса и т. д.)
История геохимии.
Термин «геохимия» в 1838 году ввёл К. Шёнбейн. Химики в то время анализировали минералы и пытались выявить новые элементы.
1)
Основа геохимии - открытие спектрального анализа (Г. Кирхгоф, Р. Бунзен, 1858 г.)
2)
Таблица Менделеева – открытие периодического закона (1869 г.), классификация химических элементов
3)
Открытие радиоактивности семьёй Кюри
4)
Открытие дифракции рентгеновских лучей на кристаллической решетке (М.
Лауэ, 1913г.)
Только после всех этих открытий геохимия стала наукой о поведении химических элементов.
Основоположники геохимии
1)
Ф. Кларк (1847-1931) – занимался тем, что получил базу данных о составе горных пород, минералов. Анализируя базу данных, создал первую сводку о средних составах земной коры.
В результате А. Ферсман предложил называть среднее содержание химических элементов в горных породах – кларком.
2)
В. И. Вернадский (1863-1945) – основоположник геохимии в России.
Сформулировал основные цели и задачи геохимии. Занимался систематизацией составов минералов и представлениями об изоморфизме.
3)
В.М. Гольдшмидт (1888-1947) – создатель геохимии на западе.
Минералогическое правило фазы Гольдшмидта. Работа по контактовым роговикам, показал возможность использования физической химии для анализа природных процессов. Занимался радиоактивностью, кристаллохимией, классификацией элементов. Труд «Геохимия».
4)
А.Е. Ферсман (1883- 1945) – создал первый учебник из 4 томов «Геохимия», первый минералогический музей.

ГЕОХИМИЯ
БЫЧКОВ АНДРЕЙ ЮРЕВИЧ
КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ
ПРОФ РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ
СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU
8 5)
А.П. Виноградов (1895-1975) – основатель кафедры геохимии в Московском университете. Основатель института геохимии.

ГЕОХИМИЯ
БЫЧКОВ АНДРЕЙ ЮРЕВИЧ
КОНСПЕКТ ПОДГОТОВЛЕН СТУДЕНТАМИ, НЕ ПРОХОДИЛ
ПРОФ РЕДАКТУРУ И МОЖЕТ СОДЕРЖАТЬ ОШИБКИ
СЛЕДИТЕ ЗА ОБНОВЛЕНИЯМИ НА VK.COM/TEACHINMSU
9
Лекция 2