Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Контрольная работа по геохимии - файл 1.docx


Контрольная работа по геохимии
скачать (29 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx30kb.18.11.2011 21:32скачать

Загрузка...

1.docx

Реклама MarketGid:
Загрузка...

  1. Геохимия - определение, цели, задачи

Геохимия – наука, изучающая распространение атомов химических элементов в космосе и на Земле, историю их существования, происхождение, а также поведение в различных природных условиях.

Понять историю атомов в земной коре (и вообще на Земле и в космосе) можно, лишь изучив свойства этих атомов, так как различные природные процессы, связанные с распределением и миграцией химических элементов в пространстве и времени, являются функцией в первую очередь этих свойств. Современная геохимия учит, что распространенность элементов, т. е. относительные их количества на Земле и в космосе, определяется устойчивостью ядер их атомов, химические же свойства и перемещение атомов (миграция) находятся в тесной связи с характером внешних электронных орбит атомов.

Геохимия, наука сравнительно молодая, переживает в настоящее время стадию особенно интенсивного развития. Достаточно четко оформились следующие основные задачи:

1. Определение относительной и абсолютной распространённости элементов и изотопов в Земле и на её поверхности.

2. Изучение распределения и перемещения элементов в различных частях Земли (коре, мантии, гидросфере и т. д.) для выяснения законов и причин неравномерного распределения элементов.

3. Анализ распределения элементов и изотопов в космосе и на планетах Солнечной системы (космохимия).

4. Изучение геологических процессов и веществ, производимых живыми или вымершими организмами

Говоря об окружающей среде, обычно имеют в виду атмосферный воздух, поверхностные и грунтовые воды, океан, почва, горные породы верхней части литосферы, что можно в целом назвать географической оболочкой.

Геохимия окружающей среды изучает распределение химических элементов верхней части литосферы. Ей приходится много заниматься минералами и горными породами, поскольку они предопределяют форму нахождения веществ и способы их движения в окружающей нас среде. Она должна ответить и на такие вопросы – как сформировался вещественный состав

4



окружающей нас среды, и каковы прогнозы его изменения в будущем. Жизнедеятельность человека протекает на поверхности земной коры, поэтому её вещественный состав непосредственным образом сказывается на качестве его существования.

Большинство организмов, населяющих Землю и оказывающих значительное воздействия на состав атмосферного воздуха, литологии, океанических вод и вод суши, прошли длительный путь эволюции, длительность которой измеряется миллионами, десятками миллионов лет. Бактерии эволюционировали совместно с земной корой уже на протяжении миллиардов лет. Понятно, что в процессе эволюции определились формы жизни, которые воспроизводят условия существования биосферы на поверхности Земли. Поверхность Земли следует воспринимать как целостный организм, воспроизводящий окружающую среду необходимую для собственного существования.

Большой вклад в геохимию сделали русские учёные Вернадский, Ферсман и др.

Вернадский (2005) подчеркивал особую роль геохимии, которая необходима для химиков, геологов, биологов, географов, а её открытия касаются фундаментальных областей физики и подходят к освещению самых общих взглядов на устройство Вселенной. Практическое значение геохимии выражается уже в том, что аномальные содержание веществ в земной коре: очень низкое, или очень высокое может вызвать ряд заболеваний у человека, животных, растений с тяжелыми последствиями. А.А. Сауков (1975) указывал на пользу геохимии в поисках новых источников, видов сырья, что особенно касается рассеянных элементов. По его мнению, человечеству не грозит нехватка минерального сырья, так как в земной коре оно находится в бесконечно большом количестве (относительно потребностей человечества), но в рассеянном состоянии. Необходимы технологии, аналогичные тем, которыми пользуются бактерии, грибы, использующие энергию сол. света для извлечения из первичных минералов горных пород необходимых питательных веществ: фосфатов, солей калия, натрия, кальция, магния, железа и т.д.

Геохимия участвует в поиске месторождений полезных ископаемых, так как концентрация химических элементов, сконцентрированных в месторождении, постепенно снижается в пространстве при удалении от него.

5



2.История науки

Геохимия имеет глубокие корни. Её основы могут быть прослежены в античности, но многие из открытий, лежащих в основе науки, были сделаны между 1800 и 1910 годами. Была составлена периодическая система элементов, открыта радиоактивность и разработана термодинамика гетерогенных систем. Солнечный спектр был использован для определения состава Солнца. Эта информация, совместно с химическими анализами метеоритов, открыла дверь для нового понимания Вселенной.

В течение первой половины двадцатого века множество учёных использовали разнообразные методы для определения состава земной коры, и геохимия многих редких элементов была изучена с использованием появившегося метода эмиссионной спектроскопии. Вернадский основал биогеохимию. Кристаллические структуры большинства минералов были определены методом рентгеновской дифракции. Родилась изотопная геохимия. Огромный прогресс науки и технологий во время Второй мировой войны привёл к появлению новых приборов. Но геохимия в это время ещё развивалась сравнительно медленно. В 1950-х годах всего нескольких журналов было достаточно для публикации всех важных достижений в геохимии. На собрании Американского геофизического общества геохимических сессий было несколько, большинство из них было посвящено локальным проблемам и не выходили за рамки геохимии.

Однако в 1960-х годах начался расцвет геохимии, продолжающийся до сих пор. За это время в науке произошёл существенный прогресс. Атмосферная и морская геохимия интегрировались в геохимию твёрдой Земли; космохимия и биогеохимия внесли огромный вклад в наше понимание истории нашей планеты. Началось изучение Земли как единой системы.

Масштабные морские экспедиции показали, как и насколько быстро смешиваются воды океанов, они продемонстрировали связь между морской биологией, физической океанологией и морским осадконакоплением. Открытие гидротермальных источников показало, как формируются рудные месторождения. Были открыты прежде неизвестные экосистемы, и были выяснены факторы, которые управляют составом морской воды.

Теория тектоники плит преобразила геохимию. Геохимики наконец поняли поведение осадков и океанической коры в зонах субдукции, их погружение и эксгумацию. Новые эксперименты при температурах и давлениях глубин

6



Земли позволили выяснить, какова трехмерная структура мантии и как происходит генерация магм. Доставка на Землю лунных пород, исследование с помощью космических аппаратов планет и их спутников и успешный поиск планет в других звёздных системах произвели революцию в нашем понимании Вселенной.

Геохимия также тесно срослась с экологией. Открытие озоновых дыр прозвучало как недвусмысленный тревожный признак и источник новых фундаментальных взглядов в фотохимии и динамике атмосферы. Увеличение содержания СО2 в атмосфере вследствие сжигания ископаемого топлива и уничтожения лесов было и будет предметом основных дискуссий о глобальных антропогенных изменениях климата. Исследование этих явлений служит источником новой информации о взаимодействии атмосферы с биосферой, корой и океанами.

На сегодня геохимия заняла ведущее место среди наук о Земле. Она изучает глобальные перемещения вещества и энергии во времени и пространстве. Сбылось предсказание Вернадского о центральной роли геохимии среди наук о веществе.

7



3.Прикладная геохимия

Главное практическое применение геохимия приобрела при поисках минерального сырья. Геохимические методы поисков полезных ископаемых оформились в самостоятельную прикладную науку с хорошо развитой теорией и разнообразной методикой.

Важное и все возрастающее значение геохимия приобретает при решении проблем охраны окружающей среды, особенно в борьбе с техногенным загрязнением. Методология таких работ, конкретные методы и методики близки к тем, которые применяют при геохимических поисках полезных ископаемых.

Анализ законов распределения химических элементов в ландшафтах представляет медицине исходные данные для выяснения причин заболеваний, связанных с дефицитом или избытком элементов в почвах, водах, атмосфере, продуктах питания. Перспективно применение методов геохимии в курортологии, геронтологии и при решении др. проблем медицины. Ведущую роль здесь играют учение о биогеохимических провинциях и геохимия ландшафта.

Использование геохимии в с. хозяйстве многообразно. Она помогает бороться с незаразными болезнями культурных растений и домашних животных, связанными с дефицитом или избытком элементов в почвах, водах и кормах. Геохимический подход важен при применении удобрений, мелиорации (особенно при вторичном засолении почв) и т.д.

Геохимические исследования существенны и для химической технологии, т.к. они позволяют выявлять новые источники сырья и намечать пути наибольшей рациональной его переработки.

8



4. Геохимические методы исследований

Для решения своих задач геохимия пользуется различными методами. Изучение качественного и количественного состава горных пород, минералов, вод, газа, живого вещества ведется аналитическими методами: химическим, микрохимическим, спектрально-оптическим квантометри-ческим, рентгенохимическим, полярографическим, радиохимическим, лю-минесцентным и др.

Геохимия предъявляет к этим методам особые, более повышенные требования, чем другие науки. Иногда приходится комбинировать различные методы, чтобы еще более повысить чувствительность определений.

Одним из наиболее важных методов исследований в геохимии окружающей среды – это сравнительно-географический. В течение ряда последних десятилетий большие успехи сделаны в разработке и применении на практике важного метода — геохимического картирования, т. е. составления для определенного участка территории такой карты, которая давала бы представление о содержании тех или иных элементов в любой точке изучаемого участка. Таковы, например, купрометричеокие карты для медных месторождений, станнометрические карты — для оловянных и т. п. На этих картах точки одинаковых содержаний данного элемента соединяются соответствующими кривыми. Такие карты помогают рационально направлять разведочные работы, а в ряде случаев и производить подсчеты запасов металла в данном месторождении.

Кроме подробных частных карт, можно составлять и общие карты, на которые особыми способами могут наноситься спектры химических элементов (соотношения). Попытки составления таких общих карт делались для массивов изверженных пород.

Геохимические особенности той или иной территории, того или иного комплекса пород или месторождения хорошо характеризуются кларками концентрации, т. е. величинами, определяющими содержания элементов для данного объекта по сравнению со средними содержаниями этих элементов, вычисленными для всей земной коры. Если кларк концентрации превышает единицу,— имеем накопление данного элемента, если кларк концентрации меньше единицы,— имеем обеднение данным элементом.

В соответствии с величиной кларков концентрации можно выделить

9



геохимические провинции, для которых характерно обогащение теми или другими элементами. Установление кларков концентрации является также одним из характерных методов геохимических исследований

Важным моментом в геохимии является выявление путей и способов миграции веществ. При выветривании на земной поверхности многих месторождений в результате миграции элементов образуются вокруг этих месторождений ореолы, отличающиеся повышенным содержанием характерных элементов месторождения.

Изучение этих ореолов также является одним из важных геохимических методов, который позволяет вести поиски соответствующих месторождений. Сюда относится и определение содержания различных элементов в растениях, произрастающих на почвах, которые образовались на тех или иных горных породах или месторождениях: повышенное содержание данного элемента в некоторых растениях указывает на избыток его в почвах, а следовательно, и в том первичном субстрате, из которого они образовались (в породах или месторождениях).

При миграции элементов возникают на их пути различные геохимические барьеры, что приводит к концентрации веществ. Изучение таких барьеров также лежит в основе геохимических методов исследования.

Часто, в геохимических исследованиях приходится прибегать и к другим методам, в том числе к методам минералогии, петрографии и других геологических наук, поскольку изучаются в основном минералы, руды, горные породы, воды и газы, залегающие в тех или иных геологических условиях.

1. Рентгено-флуоресцентный анализ (РФА, XRF) . В настоящее время наиболее широко используемый метод для определения главных и редких элементов в породах. Можно определить до 80 элементов при широком ряде концентраций от 100 % до первых г/т.

2. Атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС). Высокая чувствительность, но не высокая производительность, не может сравнится с РФА и ІСР-MS.

3. Нейтронно-активационный анализ: инструментальный нейтронно-активационный анализ (ИНАА); радиохимический нейтронно-акти-вационный анализ (НАА).

10



4. Гамма-спектрометрия. Измерение естественной радиоактивности трех элементов U, Th, K. С помощью детектора измеряется характерное излучение каждого элемента.

5. Эмиссионная спектрометрия с индуктивносвязанной плазмой. Отно-сительно новый вид анализа.

6. Масс-спектрометрия. В различной форме это наиболее эффективный метод определения изотопных отношений: масс-спектрометрия с изотопным разбавлением; масс-спектрометрия с индуктивносвязанной плазмой ІСР-MS

7. Электронно-микропробный (микрозондовый анализ). Определение пет-рогенных элементов в единичных малых зернах минералов. По принципу аналогичен рентгено-флуоресцентному методу, но образец возбуждается потоком электронов.

8. Ион-микропробный анализ (ионный зонд). Применяется для определения редких элементов и изотопов.

11



5. Значение геохимии

Подводя итог вышеизложенному можно с уверенностью сказать, что в наши дни, геохимия стала важной и необходимой для нас наукой. В былые геологические эпохи химический состав оболочек Земли существенно отличался от сегодняшнего и миграция химических элементов протекала не так, как сейчас.

Эволюционный подход - это важнейший методологический принцип геохимии. По мере развития геохимии изменялось и расширялось понимание её значения. Вначале делался основной упор на прикладное значение этой науки для поисков рудных месторождений. В дальнейшем росло осознание значения геохимии для комплексного понимания природных процессов в, для экологических исследований. Здоровье человека, животных и растений во многом определяется содержанием (дефицитом или избытком) различных химических элементов в окружающей среде. В последнее время всё более возрастает понимание значения геохимии для решения проблемы загрязнения окружающей среды.

Геохимия вносит существенно новое: вопросы человеческого сознания в своеобразном облике изменения им хода природных процессов. Этим обусловливается философская значимость в данный момент подымаемых ею проблем. Их значение увеличивается еще потому, что темп философской мысли цивилизованного человечества меняется сейчас не менее интенсивно, чем темп роста научного знания, хотя он и не дошел до тех больших достижений, которых достигла новая наука.

12



Список литературы:

  1. Захарченко А. В. Лекции по предмету "Геохимия". Курс лекций по геохимии;

  2. Сает Ю.Е., Геохимия окружающей среды. — М.:Недра, 1990—335с

  3. Сауков А.А., Геохимия: уч. пособие. - М., 1975 -351с.;

  4. Соловов А. П., Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых: Учебник для вузов. — М.: Недра, 1985, 294 с. ил.





Содержание:

  1. Геохимия – определение, цели, задачи…………………………………..3

  2. История науки……………………………………………………………...6

  3. Прикладная геохимия…………………………………………………….. 8

  4. Геохимические методы исследований……………………………………9

  5. Значение геохимии………………………………………………………..12



Скачать файл (29 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru