Геохимия

Сипаттама: Геохимия геологиялық процестер барысындағы химиялық элементтердің мінез-құлқын, оларды тасымалдау және тау жыныстары мен минералдарда орналасуын, минералдардың кристалды торларындағы иондардың мінез-құлқын және геохимиялық процестердің энергетикасын зерттейді.

Кредиттер саны: 5

Компонент: Таңдау бойынша компонент

Цикл: Базалық пәндер

Мақсат
  • Бұл пәнді оқу мақсаты-студенттердің элементтердің айналымы, атмосферадағы, гидроферадағы, әр түрлі ландшафттардағы атомдардың миграциясы, жекелеген элементтердің геохимиясын білу жаратылыстану-ғылыми білімнің тұтастығын қалыптастыруға ықпал етеді, сонымен қатар, геология, химия, табиғатты пайдалану және т. б. кейбір салаларда түсініктерді терең меңгеруге мүмкіндік береді.
Міндет
  • Негізгі міндеттер: Жер қыртысындағы элементтерді табу формаларын зерттеуге; элементтердің көші-қонының негізгі факторларын меңгеруге; геохимиялық ореолдарды қалыптастыру ерекшеліктерін зерделеуге; геохимиялық деректерді математикалық өңдеу дағдыларын меңгеруге негізделеді.
Оқыту нәтижесі: білу және түсіну
  • Білім және түсіну: - Геохимияның жалпы заңдары; - химиялық элементтердің геохимиялық жіктелуі; - табиғи және техногендік геохимиялық ландшафтардың қалыптасуының негізгі заңдылықтары, ландшафты-геохимиялық аудандастыру; - геологиялық үдерістердегі химиялық элементтер тәртібінің негізгі заңдылықтары; - элементтердің көші-қон, концентрациясы және шашырауы жағдайлары.
Оқыту нәтижесі: білім мен ұғымды қолдану
  • Білім мен түсініктерді қолдану: - жер қыртысының әртүрлі түрлері мен блоктарының құрамының ерекшеліктерін және геохимиялық жағдайын сипаттау; - әртүрлі жүйелердегі геохимиялық ауытқулардың қалыптасуын бақылайтын факторларды анықтау.
Оқыту нәтижесі: талқылай білуді қалыптастыру
  • әртүрлі ғылыми теориялар мен идеяларды сыни талдау, бағалау және салыстыру; аналитикалық және эксперименттік ғылыми қызмет; Зерттеу нәтижелерін жоспарлау және болжау
Оқыту нәтижесі: коммуникативтік қабілеттіліктер
  • Коммуникативтік қабілеттер: - жер қыртысының әртүрлі түрлері мен блоктарының құрамының ерекшеліктерін және геохимиялық жағдайын сипаттау; - әртүрлі жүйелердегі геохимиялық ауытқулардың қалыптасуын бақылайтын факторларды анықтау; - аумақтың геохимиялық ерекшеліктерін анықтау мақсатында арнайы карталар кешенін талдау.
Оқыту нәтижесі: Оқу дағдылары немесе сабаққа қабілеттілігі
  • Оқыту дағдылары немесе оқуға қабілеттілік: Пәнді игерудің қолданыстағы технологияларын жетілдіру және жаңа технологияларды (мамандандырылған компьютерлік бағдарламаларды) енгізу.
Дәріс сабақтарының тақырыптары
  • Кіріспе. Геохимия ғылымының дербес саласы ретінде Ресейде ХХ ғасырдың бірінші онжылдығында рәсімделген; оның негізін қалаушы В. И. Вернадский болды. Жер қыртысындағы химиялық процестер туралы ғылымды белгілеу үшін, бірақ термин кеңінен пайдаланылмады, өйткені жер қыртысының химизмі минералогияны, петрография және басқа да ғылымдарды зерттеу пәні болды. Кейінірек "геохимия" терминін В. И. Вернадский жаңа ғылым - жер атомдарының тарихын белгілеу үшін пайдаланды.
  • Күн жүйесі затының пайда болуы. Химиялық элементтердің геохимиясы мен космохимиясы бойынша қолда бар деректер Күн жүйесінің (КЖ) бүкіл затының генетикалық бірлігін көрсетеді.
  • В. М. Гольдшмидттің геохимиялық жіктелуі. В. М. Гольдшмидт металлургиялық пештің түбіне тығыздығы 7-ге жуық ауыр металл түсірілгенде, ал бетіне жеңіл Силикат шлак (жер қыртысының аналогы) қалқып шығады. Олардың арасында басқа металдардың сульфидтері бар "штейн" - Fe сульфидінің қабаты (мантия аналогы) орналасқан. Гольдшмидт бойынша қабықшалар бойынша элементтерді бөлу олардың атом көлеміне байланысты.
  • Жердің сейсмикалық моделі. Сейсмикалық толқындардың таралу жылдамдығын зерттеу "жердің сейсмикалық үлгісін" құруға, жер қыртысын, мантия мен ядро бөліп көрсетуге мүмкіндік берді. Мантия мен жер ядросы тікелей зерттеулер үшін қол жетімді емес және олардың геохимиясы туралы түсінік жанама, негізінен геофизикалық деректерге негізделген. Бұл саладағы құрылыстың көпшілігі гипотеза сипатында болады, бірақ бастапқы геофизикалық деректер даусыз.
  • Метеорит құрамы мантия моделінің негізі және жер ядросы ретінде. Метеориттер үш негізгі фазадан тұрады - металл (никелді темір), силикат және сульфид (FeS және т.б.). Олардың жіктелуі осы фазалардың қатынасына, элементарлық және минералды құрамның айырмашылықтарына, тотығу-қалпына келтіру және түзудің температуралық жағдайларына негізделген.
  • Кларктер. Жер қыртысындағы химиялық элементтердің сандық таралуын алғаш рет Ф. У. Кларк орнатты. Ол жер қыртысына сондай-ақ, гидросфера мен атмосфераны қосты. Гидросфераның массасы тек бірнеше пайызды құрайтындықтан, атмосфера-қатты жер қыртысының массасының жүздік үлесі, сондықтан Кларк саны негізінен ЖҚ құрамын көрсетеді.
  • В. И. Вернадский элементтерінің геохимиялық жіктелуі. Периодтық жүйе бойынша ұқсас элементтер жер қыртысында бірдей емес. Мысалы, К және Na, Fe және Ni, Cl және I, CR және Мо - химиядағы аналогтар, бірақ жер қыртысында әртүрлі қоныс аударады. Бұл геохимия үшін жалпы химиялық позициялардан екінші дәрежелі және жіктемеде ескерілмейтін элементтердің қасиеттерінің жиі маңызына байланысты. Демек, элементтердің ерекше геохимиялық жіктелуі қажет. В. И. Вернадский жер қыртысындағы элементтер тарихының ең маңызды сәттері ескерілген жіктеуді ұсынды. Ғалым ең басты мән радиоактивтілікті, кері қайтымды немесе қайтымсыз миграцияны, элементтердің бірнеше түрлі атомдардан тұратын минералдарды беру қабілетін берді.
  • Химиялық элементтердің миграциясы.
  • Магмалық көші-қон ерекшеліктері.Геохимиялық түрлері. Тау жыныстарының магмалық миграциясы. Магмалық процестердің геохимиясы бойынша негізгі ақпаратты атқыланған жыныстарды зерттеу, қазіргі заманғы вулканизмді зерттеу, эксперименттер мен петрургия (тас құю туралы ғылым) және т. б. деректер береді. Магмалық процестер Жер қыртысын және жоғарғы мантияның бөлігін қамтиды. Базальт магмасы үшін айтарлықтай үлкен тереңдіктер келтіріледі - 50 - 500км. Қабықты және мантийлік магматизмдер ажыратылады, олардың индикаторлары изотоптардың 87S/86Sr, 3He/4Не, 143Nd/144Nd, сондай - ақ элементтері - Rb/Ѕг, Lu/Hf, Ва/Та және т. б. жыныстарындағы қатынастар болып табылады.
  • Гидротермальды жүйелердің геохимиясы. Заманауи гидротермалар. Гидротермалдық жүйелер-Сu, Pb, Zn, Ag, Hg, Sb, Мо және басқа да түсті, сирек және асыл металдардың, сондай-ақ хризотил-асбест, магнезит және басқа да кенсіз шикізаттың негізгі көзі. Термиялық сулар жылу және электр энергиясының көзі болып табылады, Li, Cs, Sr, В, Br, I және т.б. байытылған қазіргі уақытта жер қыртысында барлық гидротерманың басталуын алатын термиялық сулардың ерекше белдеуі бар деп саналады. Қазіргі гидротермнің құрамы әртүрлі.
  • Гидротермалды метасоматоз. Метасоматоз-бұл бір элементтерді жүйеге әкелу және басқаларды шығару метаморфизмі. Метасоматоз кезінде реакциялар алмасу сипатында болады,бір мезгілде элементтерді әкелу және шығару қарама-қарсы процестері жүзеге асырылады. Инфильтрациялық және диффузиялық метасоматоз бар.
  • Гидротермалдық жүйелердің құрылысы. Гидротермальды жүйелерді қалыптастыру үшін еркін көлем қолайлы, сондықтан олар 8 км-ден аспайтын тектоникалық белсенді аймақтар мен тереңдер. Л. Н. Овчинников кенді гидротермалды жүйеде үш облысты бөліп көрсетті: - металдарды жұмылдыру және ерітінділердің пайда болуы (сілтілеу аймағы), - ерітінділердің қозғалысы (транзит); - кен ыдырауы (геохимиялық кедергі).
  • Гидротермальды жүйелердің геохимиялық кедергілері. Гидротермалдық жүйелердегі зат көздері. "Геохимиялық кедергілер" терминін 1961 ж. А. И. Перельман ұсынды. Геохимиялық кедергілер шегінде рН және Еһ параметрлерінің күрт өзгеруі орын алады, бұл белгілі бір химиялық элементтердің немесе олардың қосылыстарының шөгуіне (шоғырлануына) әкеледі. Перельман тотығу, күкіртті сутегі, глеев, сілтілік, қышқылдық және термодинамикалық тосқауылдарды бөледі. Қазіргі уақытта гидротермалды ерітінділердің құрамында ювенильді, магмалық,метаморфогенді, көмілген және метеорологиялық құрамдар бар.
  • Биогенді көші-қон. Вернадский өмірдің геохимиялық процестерге әсері туралы ғылымды биогеохимия деп атады. 20-шы және 30-шы жылдары ол баяу дамыды. 1928 жылы ғалым тірі заттың Биогеохимиялық функциялары туралы түсінік қалыптастырды: газ (оттегі-көмірқышқыл, азот, күкіртті сутегі және т.б.), концентрациялық және биохимиялық.
  • Техногенді көші-қон. Техногенез-А. Е. Ферсман адамзаттың геохимиялық қызметін атады. Ғалым бұл құбылысты геохимияның жалпы әдіснамалық ұстанымдарынан талдады, элементтердің периодтық жүйедегі жағдайына, атомдар мен иондардың, Кларк өлшемдеріне қалай байланысты екенін анықтады. Техногенезбен қамтылған планетаның бір бөлігі ерекше жүйе-ноосфера болып табылады. Ноосфера механикалық да, физика-химиялық да, биогенді көші-қонға тән, бірақ олар оның ерекшелігін анықтамайды: басты рөл техногендік көші-қон атқарады.
Негізгі әдебиет
  • 1.Стримжа Т.П., Леонтьев С.И. Прикладная геохимия. Litres, 2019, - С.251. 2. Я.Э. Юдович ,М.П Кетрис. Основы литохимии.— Л.: Наука, 2010, - С. 479. 3. В.А. Алексеенко. Экологическая геохимия. — М.: Логос, 2011, — С.627. 4. А.А. Ярошевский. Проблемы современной геохимии. Конспект лекций, прочитанных в ГЕОХИ РАН в зимнем семестре 2010—2011 г.
Қосымша әдебиеттер
  • 5. Туркина О.М.Лекции по геохимии мантии и континентальной коры. Учебное пособие.Издательство Новосибирского государственного университета, Новосибирск, 2008 г., 150 стр., УДК: 550.4(075), ISBN: 978-5-94356-561-8 6.Интерпретация геохимических данных / Под ред. Е.В. Склярова.— М.: Интермет Инжиниринг, 2001г. — 288 с. Скляров Е.В., Гладкочуб Д.П., Мазукабзов А.М. и др. 7. В.А. Алексеенко Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. М.: «Логос», 2008. 8. А. И. Перельман, Н. С. Касимов. Геохимия ландшафта. — М.: Астрея-2000, 1999. — 762 с. 9.Щербина В.В. Основы геохимии. М.: Недра, 1992. 10. Сауков А.А. Геохимия. М.: Наука, 1995.