ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 28.09.2020

Просмотров: 4359

Скачиваний: 7

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Н.К. Чертко 

 
 

ГЕОХИМИЯ  

Учебное пособие  

для студентов геологических специальностей вузов 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Минск 

Издательство «ТЕТРА СИСТЕМС» 

2007 


background image

 

УДК 550.4 (075.83) 
ББК  

Ч  

 
 

Рецензенты: 

 
 
 

Утверждено   

 
 
 
 
 
 
 
 

Чертко Н.К. 

Ч            Геохимия: Учебное пособие для студентов геологических  специально-

стей  вузов  /  Н.К.  Чертко.  –  Мн.:  Издательство  «ТЕТРА  СИСТЕМС» 
2007. –   с. 

ISBN  
 
 

В  учебном  пособии  рассматриваются  закономерности  миграции,  кон-

центрации  и  рассеивания  химических  элементов  на  Земле;  геохимические 
факторы,  процессы  и  условия  формирования  месторождений  полезных  ис-
копаемых и методы их поисков; геохимия и экология элементов. Региональ-
ная  часть  посвящена  геохимии  кристаллического  фундамента  и  осадочного 
чехла Беларуси. 

 
  
 

УДК 540.4 (075.83) 
ББК  

ISBN 

© Чертко Н.К., 2007 


background image

 

ВВЕДЕНИЕ 

История  миграции  атомов  на  Земле  и  в  космосе  представляет  одну  из  наи-

важнейших задач в XXI столетии, когда научные школы естественных наук внед-
ряют  новые  приборы,  разрабатывают  новые  методы  исследований  микромира  с 
целью  реконструкции  прошлой  жизни  природы  и  прогнозирования  состояния 
микро-  и  макросистем  при  изменении  условий  и  процессов.  Атомы  химических 
элементов  создают  невероятное  множество  соединений,  объединяющихся  в  гар-
моничную  систему  мироздания.  В  нем  мы  находим  все,  что  необходимо  живым 
организмам и человеку.  

Среди  разнообразных  соединений  природы  геолог  по  определению  должен 

находить  в  концентрированном  виде  все  химические  элементы,  которые  имеют 
широкое  практическое  применение  в  практике  народного  хозяйства.  Для  этого 
необходимо  знать  природные  и  техногенные  факторы  и  условия,  геохимические 
процессы, которые приводят к концентрации, миграции и рассеянию химических 
элементов. Решение этих вопросов возможно при реализации теоретических про-
блем и практических задач научного направления – геохимии. 

Геохимия  создана  на  базе  знаний,  систематизированных  химией,  и  практи-

ческих запросов геологии для поисков месторождений полезных ископаемых. Она 
связана  с  десятками  естественных  дисциплин,  которые  обогащаются  путем  вза-
имного использования информации. Наиболее тесная связь геохимии с минерало-
гией и петрографией, так как в этих курсах ведущее место занимает изучение хи-
мического  состава  минералов  и  горных  пород. Термин ―

геохимия

‖  впервые  упо-

требил в 1838 г. швейцарский химик Шѐнбейн относительно содержания химиче-
ских элементов на Земле. 

Ф. Кларк  (1924)  впервые  в  своей  работе  ―Данные  геохимии‖  определил 

предмет  геохимии  следующим  образом:  ―Каждую  породу  …  можно  рассматри-
вать как химическую систему, в которой под действием различных агентов могут 
происходить  химические  изменения.  Каждое  такое  изменение  означает  наруше-
ние равновесия с образованием в конце концов новой системы, которая, находясь 
в новых условиях, будет в свою очередь стабильной. Исследование этих измене-
ний является предметом геохимии. Определить, какие изменения возможны, как и 
где они происходят, наблюдать явления, которые сопровождают их, и отметить их 
окончательный результат – вот задача геохимика‖. 

В.М. Гольдшмидт  (1954)  считал,  что  ―основной  задачей  геохимии  является 

… количественное определение состава Земли и ее частей, … установление зако-
нов, которые контролируют распределение определенных элементов‖.  

В  ―Очерках  геохимии‖  В.И. Вернадский  (1954)  писал:  ―Геохимия  научно 

изучает  химические  элементы,  т.е.  атомы  земной  коры  и,  насколько  возможно, 
всей планеты. Она изучает их историю, их распределение и движение в простран-
стве-времени, их генетические на нашей планете соотношения‖. 

А.Е. Ферсман  (1956)  считал,  что:  ―Геохимия  изучает  историю  химических 

элементов-атомов в земной коре и их поведение при различных термодинамиче-
ских физико-химических условиях природы‖. 


background image

 

В  современном  учебнике  А.И. Перельмана  ―Геохимия‖  (1989)  дано  опреде-

ление  дисциплины:  «Геохимия  изучает  историю  атомов  Земли  и  других  планет 
земной группы» (с. 6). 

Таким образом, подводя итоги определения научного направления геохимии 

можно  сказать: 

геохимия  изучает  миграцию, концентрацию  и  рассеяние  химиче-

ских элементов в геологических структурах под влиянием факторов и процессов 
при различных термодинамических физико-химических условиях

Миграцию химических элементов изучают по проявлению биологического и 

геологического  круговоротов,  геохимическим  циклам.  Температура,  давление, 
концентрация,  климат,  орография  влияют  на  особенности  перемещения  химиче-
ских элементов, а геохимические процессы приводят к их концентрации или рас-
сеянию. 

Геохимический цикл

 – термин введенный А.Е. Ферсманом в 1922 г. и перера-

ботан В.И. Вернадским (1926-1930) – совокупность процессов, в котором элемент 
после целого ряда миграций возвращается в старое состояние и соединения, что-
бы сызнова начать процесс. Одни круговые процессы протекают в пределах одной 
геосферы, другие связаны с миграцией вещества в различных оболочках и разных 
термодинамических условиях. Однако цикл не всегда замыкается и поэтому часть 
атомов не возвращается в исходные состояния. 

Следует вспомнить предложение А.Е. Ферсмана о выделении 

геохимических 

систем

 – такого рода природного сочетания элементов, которые вызываются ос-

новными геотектоническими циклами земной коры или климатических режимом 
определенных широтных зон. 

Исходя из определений геохимии можно сформулировать следующие теоре-

тические и практические вопросы, рассматриваемые этим научным направлением. 

Прежде всего необходимо представлять происхождение химических элемен-

тов во Вселенной. Широкое использование изотопов в геологии привело к разви-
тию нового направления – 

изотопной геохимии

. Изучение закономерностей в хи-

мическом  составе  Вселенной,  Земли  и  ее  геосферах  позволяет  оценивать  и  про-
гнозировать различные геологические, геохимические и экологические ситуации. 
Для оценки результатов миграции элементов широко используется 

кларк

  –  сред-

нее  содержание  химических  элементов  в  земной  коре  (термин  введен 
А.Е. Ферсманом в честь Ф. Кларка, впервые рассчитавшего средние величины для 
пород земной коры). 

Для  того,  чтобы  представить  поведение  элементов,  геохимия  изучает  связь 

строения  атомов  с  их  свойствами  и  геохимической  классификацией  при  учете 
воздействия  факторов и процессов. 

В  геосферах  Земли  изменяется  соотношение  между  основными  термодина-

мическими показателями (

Т

 – температура, 

Р

 – давление, 

С

 – концентрация), по-

этому на миграцию и концентрацию элементов влияют различные геохимические 
процессы, которые в обобщенной форме выделены в зонах действия магматизма, 
метасоматоза, метаморфизма, гидротерм и гипергенеза. 

Зона гипергенеза изучена лучше, поэтому  самостоятельно рассматривается  

геохимия  гидросферы,  осадкообразования,  глин,  газовой  оболочки,  биосферы.  В 
геологии  широко  используются  аналитические  методы  геохимии,  необходима 


background image

 

информация об особенности их применения, оценка  производительности и точ-
ности. 

Для  поисков  месторождений  полезных  ископаемых  применяют  геохимиче-

ские методы. Проводится геохимическое картографирование и районирование как 
завершающая фаза исследований. 

На основе общих представлений в области геохимии необходимо обязатель-

ное изучение частных региональных вопросов (геохимия Беларуси), анализ усло-
вий миграции, концентрации и индикации каждого элемента, их экологии. 

 

Методология, предмет и задачи геохимии 

 

Геохимия  является  необходимым  направлением  в  цикле  геолого-

минералогических наук и тесно связана с минералогией и петрографией. Методо-
логия геохимии базируется на общих законах диалектики и, в частности, на изу-
чении  закономерностей  миграции  химических  элементов  в  геологических  систе-
мах. Предметом изучения геохимии являются атомы химических элементов Земли 
и  космоса,  их  распределение  и  миграция  в  магматических,  метаморфических  и 
гипергенных системах под воздействием физико-химических процессов. 

Научные задачи геохимии: 
1.  Изучение  форм  нахождения  элементов,  их  миграции  и  концентрации  в 

геосферах Земли и космоса. 

2.  Выявление  законов  и  закономерностей  распространения  и  концентрации 

химических элементов в геологических системах. 

3. Термодинамика и геохимия магматических, метаморфических и гиперген-

ных процессов. 

4. Разработка эффективных геохимических методов поисков полезных иско-

паемых, элементов-индикаторов генезиса горных пород и месторождений полез-
ных ископаемых. 

5. Региональная геохимия.  
6. Геохимия изотопов и их применение в геологических исследованиях. 
Практические задачи геохимии: 
1. Использование методов геохимии для поисков полезных ископаемых.  
2. Применение геохимической информации об элементах для индикации не-

которых процессов, генезиса пород и минералов. 

3. Решение экологических проблем, выявление техногенных геохимических 

аномалий. 

История геохимии, ее состояние и пути развития 

 
До появления в печати термина ―геохимия‖ (Х.Ф. Шѐнбейн, 1838) ее корни 

уходят во времена средневековья. Алхимики и их последователи в Европе пыта-
лись  познать  химический  состав  природных  тел  (Т. Парацельс,  1493-1541; 
Г. Агрикола, 1494-1555). Английский врач и химик Роберт Бойль (1627-1691) ин-
тересовался  химией  океана  и  атмосферы.  В  1676 г.  Х. Гюйгенс  высказал  идею  о 
единстве химического состава космоса. Э. Галлею (1656-1742) принадлежит пер-
вая попытка определения возраста океана по накоплению в нем солей, приноси-
мых реками с поверхности суши.