Geokemia

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 6.6.2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 5 muokkausta .

Tiede
Geokemia
Englanti  Geokemia
Aihe	Geologia , kemia
Opintojen aihe	Maa ja planeetat
Alkuperäkausi	1800-luvulla
Pääsuunnat	biogeokemia , kosmokemia , isotooppigeokemia , alueellinen geokemia jne.
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Geokemia (Maan kemia, muusta kreikasta γῆ "Maa" + kemia ) - tiede Maan ja planeettojen kemiallisesta koostumuksesta , alkuaineiden ja isotooppien jakautumisen ja liikkumisen laeista erilaisissa geologisissa ympäristöissä, maapallon muodostumisprosesseista kiviä , maaperää ja luonnonvesiä.

Geokemian tehtäviin kuuluu mm.

• Alkuaineiden ja isotooppien suhteellisen ja absoluuttisen runsauden määrittäminen maapallolla ja sen pinnalla.
• Alkuaineiden jakautumisen ja liikkumisen tutkimus Maan eri osissa ( kuori , vaippa , hydrosfääri jne.) alkuaineiden epätasaisen jakautumisen lakien ja syiden selvittämiseksi.
• Alkuaineiden ja isotooppien jakautumisen analyysi avaruudessa ja aurinkokunnan planeetoilla ( kosmokemia ).
• Geologisten prosessien ja elävien tai sukupuuttoon kuolleiden organismien tuottamien aineiden tutkimus ( biogeokemia ).

Historia

Termin geokemia esitteli vuonna 1838 Christian Schönbein [1] , joka sanoi: "Vertaileva geokemia on käynnistettävä ennen kuin geokemiasta voi tulla geologiaa ja ennen kuin planeettojen ja niiden epäorgaanisten aineiden olemassaolon mysteeri voidaan paljastaa" [2] , julkaistu vuonna 1844.

Yleinen termi oli myös "kemiallinen geologia" [2] .

V. M. Goldshmidt , F. W. Clark , V. I. Vernadsky , A. E. Fersman , A. P. Vinogradov ja muut tutkijat antoivat suuren panoksen geokemian luomiseen itsenäisenä tieteenä .

Geokemia on historiallisesti muodostunut geosfäärien alkuaineiden kemiaksi ja on sitä monessa suhteessa edelleen. Tämä oli perusteltua Fersmanin ja Vernadskyn aikana. Mutta aineiden ominaisuudet ovat faasien ominaisuuksia. Sama alkuaine voi olla eri faasien koostumuksessa ja muodostaa itse useita faaseja, joilla on hyvin erilaisia ​​ominaisuuksia (esimerkki on useita hiilen faaseja ). Vaiheanalyysimenetelmät ilmestyivät 1900-luvulla. Siksi geokemian jatkokehitys on geosfäärien vaiheiden kemiaa. Geologisten näytteiden kokonaisalkuaineanalyysiä olisi tuettava vaiheanalyysillä. Muuten tapahtuu nyt perusteeton hyppy aineen organisoitumisen rakenteellisen tason läpi: kemiallisesta alkuaineesta, ohittaen mineraalifaasin, kallioon ja geologiseen kappaleeseen.

1900-luvun ensimmäisellä puoliskolla monet tutkijat käyttivät erilaisia ​​menetelmiä maankuoren koostumuksen määrittämiseen , ja monien harvinaisten alkuaineiden geokemiaa tutkittiin kehittyvällä emissiospektroskopiamenetelmällä . Useimpien mineraalien kiderakenteet on määritetty röntgendiffraktiolla . VI Vernadsky kehitti biogeokemian perusteet .

Toisen maailmansodan aikana tapahtunut valtava tieteen ja teknologian kehitys johti uusien instrumenttien syntymiseen. . Mutta geokemia kehittyi tuolloin vielä suhteellisen hitaasti. 1950-luvulla vain muutama aikakauslehti riitti julkaisemaan kaikki tärkeät geokemian edistysaskeleet. American Geophysical Societyn kokouksessa pidettiin useita geokemiallisia istuntoja, joista suurin osa oli omistettu paikallisille ongelmille eivätkä ylittäneet geokemiaa.

1950-luvun puolivälissä Neuvostoliiton tiedeakatemian akateemikko Aleksanteri Pavlovich Vinogradov perusti geokemiaan uuden suunnan - isotooppigeokemian - kevyiden alkuaineiden ( happi , rikki , hiili , kalium ja lyijy ) isotooppien fraktioinnin luonnollisissa prosesseissa. Akateemikko Vinogradovin työn tulos oli Maan absoluuttisen iän , kilpien - Baltian , Ukrainan , Aldanin ja muiden - sekä Intian, Afrikan ja muiden alueiden kivien määrittäminen; meteoriittien (hiilen, kaasujen ja muiden muodot) koostumusta on tutkittu . [3] Hänen tutkimuksensa aloitti uuden vaiheen geokemian kehityksessä. [neljä]

1960-luvulla ilmakehän ja meren geokemia yhdistettiin kiinteän maan geokemiaan; kosmokemia ja biogeokemia ovat vaikuttaneet valtavasti planeettamme historian ymmärtämiseen. Maan tutkiminen yhtenä järjestelmänä alkoi.

Laajamittaiset merimatkat ovat osoittaneet, kuinka ja kuinka nopeasti valtamerten vedet sekoittuvat, he ovat osoittaneet meribiologian , fyysisen valtameritieteen ja meren sedimentaation välisen suhteen. Hydrotermisten aukkojen löytö on osoittanut, kuinka malmiesiintymiä muodostuu . Aikaisemmin tuntemattomia ekosysteemejä on löydetty ja meriveden koostumukseen vaikuttavia tekijöitä on selvitetty.

Levytektoniikan teoria on muuttanut geokemiaa. Geokemistit ovat vihdoin ymmärtäneet sedimenttien ja valtameren kuoren käyttäytymisen subduktiovyöhykkeillä , niiden vajoamisen ja ekshumoinnin. Uudet kokeet maan syvyyksien lämpötiloissa ja paineissa ovat mahdollistaneet vaipan kolmiulotteisen rakenteen selvittämisen ja magman muodostumisen . Kuun kivien toimittaminen Maahan, planeettojen ja niiden satelliittien tutkiminen avaruusaluksilla ja onnistunut planeettojen etsiminen muista tähtijärjestelmistä ovat mullistaneet ymmärryksemme maailmankaikkeudesta.

Geokemia on myös kiinteästi kietoutunut ekologiaan. . Otsoniaukkojen löytäminen kuulosti yksiselitteiseltä hälyttävältä merkiltä ja uusien perusnäkemysten lähteeltä valokemiassa ja ilmakehän dynamiikassa. Ilmakehän hiilidioksidipäästöjen lisääntyminen fossiilisten polttoaineiden polttamisesta ja metsien hävittämisestä on ollut ja tulee jatkossakin olemaan laajan keskustelun kohteena globaalista ihmisen aiheuttamasta ilmastonmuutoksesta. Näiden ilmiöiden tutkiminen toimii uuden tiedon lähteenä ilmakehän vuorovaikutuksesta biosfäärin, maankuoren ja valtamerten kanssa.

Nykyään geokemia on ottanut johtavan paikan geotieteiden joukossa. . Se tutkii aineen ja energian globaalia liikettä ajassa ja tilassa. . Vernadskyn ennustus geokemian keskeisestä roolista ainetieteiden joukossa toteutui .

Geokemian alat

Jotkut geokemian alakohdat [5] :

• Vesigeokemia tutkii eri alkuaineiden, kuten kuparin, rikin, elohopean, roolia vesistöissä ja sitä, kuinka hiukkasvirtaukset vaihtuvat ilmakehän, maan ja veden vuorovaikutuksissa 6]
• Biogeokemia  on tutkimusala, joka tutkii elämän vaikutusta maapallon kemiaan [7] .
• Kosmokemiaan kuuluu alkuaineiden ja niiden isotooppien jakautumisen analyysi avaruudessa [8] .
• Isotooppinen geokemia sisältää alkuaineiden ja niiden isotooppien suhteellisten ja absoluuttisten pitoisuuksien määrityksen Maan ja sen pinnan pinnalla [9] .
• Orgaaninen geokemia tutkii elävistä tai elävistä organismeista peräisin olevien prosessien ja yhdisteiden roolia [10] .
• Fotogeokemia  tutkii valon aiheuttamia kemiallisia reaktioita, joita esiintyy tai saattaa esiintyä maan pinnan luonnollisten komponenttien joukossa [11] .
• Alueellinen geokemia sisältää sovelluksia ekologisiin, hydrologisiin ja mineraalitutkimuksiin [12] .

Menetelmät

1. Röntgenfluoresenssianalyysi (XRF, XRF) . Tällä hetkellä yleisimmin käytetty menetelmä tärkeimpien ja harvinaisten alkuaineiden määrittämiseen kivissä. Jopa 80 alkuainetta voidaan määrittää laajalla pitoisuusalueella 100 %:sta ensimmäiseen g/t.
2. Atomiabsorptiospektrometria (AAS) . Korkea herkkyys, mutta ei korkea suorituskyky, ei ole verrattavissa XRF- ja ICP-MS-järjestelmiin.
3. Neutroniaktivaatioanalyysi .
   • instrumentaalinen neutroniaktivaatioanalyysi (INAA)
   • radiokemiallinen neutroniaktivaatioanalyysi (NAA)
4. Gammaspektrometria . Kolmen alkuaineen U, Th, K luonnollisen radioaktiivisuuden mittaus. Ilmaisimen avulla mitataan kunkin alkuaineen ominaissäteily.
5. Emissiospektrometria induktiivisesti kytketyllä plasmalla . Suhteellisen uudenlainen analyysi, periaatteessa kaikki PS:n elementit voidaan määrittää.
6. Massaspektrometria . Eri muodoissa tämä on tehokkain menetelmä isotooppisuhteiden määrittämiseen.
   • Isotooppilaimennusmassaspektrometria
   • Induktiivisesti kytketty plasmamassaspektrometria ICP-MS
7. Elektroni-mikrotesti (mikrokoetinanalyysi) . Petrogeenisten alkuaineiden määritys yksittäisissä pienissä mineraalirakeissa. Periaate on samanlainen kuin röntgenfluoresenssimenetelmässä, mutta näyte viritetään elektronisuihkulla.
8. Ioni-mikromääritysanalyysi (ionikoetin) . Sitä käytetään harvinaisten alkuaineiden ja isotooppien määrittämiseen.

Geokemiallisten tietojen tulkinta:

Harvinaiset maametallit (REE) normalisoidaan C1-kondriitiksi (Boynton, 1984) ja primitiivisiksi vaipaksi (PM) (Sun & McDonough, 1989). Saadut normalisoidut tiedot piirretään logaritmisella asteikolla. Tuloksena oleva trendi, alkuaineiden paljastuneet maksimit ja minimit osoittavat olosuhteet, joissa kivi muodostui.

Geokemian organisaatiot ja yhdistykset

• 1955 - Geochemical Society _
• 1966 - Geokemian ja kosmokemian kansainvälinen liitto
• European Geochemical Association ( European Association for Geochemistry ).

Organisaatiot ja laboratoriot Venäjällä:

• Vladivostok

Kaukoidän geologinen instituutti, Venäjän tiedeakatemian Kaukoidän haara

• Jekaterinburg

Geologian ja Geokemian instituutti. A. N. Zavaritsky Venäjän tiedeakatemian Uralin haara

• Irkutsk

Maankuoren instituutti SB RAS

Geokemian instituutti. A. P. Vinogradova SB RAS

• Moskova

Mineralogian, geokemian, kristallikemian ja harvinaisten elementtien instituutti (IMGRE)

Malmiesiintymien geologian, petrografian, mineralogian ja geokemian instituutti RAS

Geokemian ja analyyttisen kemian instituutti. V. I. Vernadsky

• Novosibirsk

Mineralogian ja Petrografian instituutti [13] osana

Yhdistynyt geologian, geofysiikan ja mineralogian instituutti. A. A. Trofimuka

• Petroskoi

Venäjän tiedeakatemian Karjalan tiedekeskuksen Geologian instituutti

• Syktyvkar

Geologian instituutti, Komin tiedekeskus, Venäjän tiedeakatemian Ural-haara

Geokemistien kongressit

• 1971 - Kansainvälinen geokemian kongressi [14] .
• 1991 - Goldschmidtin konferenssi .

Geokemiallinen kirjallisuus

Sarjat

• 1950 - Geokemia ja kosmokemia Geochimica et Cosmochimica Acta
• 1986 - Applied Geochemistry (" Applied Geochemistry ")

Venäjällä geokemian artikkeleita julkaistaan ​​Geochemistry - lehdessä .

Arvostelut, monografiat ja oppikirjat

K. Rankamin ja T. G. Sahamin (K. Rankam, Th. G. Saham) teos Geochemistry julkaistiin vuonna 1950. V. M. Goldshmidt aloitti samannimisen kirjan 1940-luvulla, joka julkaistiin vuonna 1954.

Vuosina 1969-1978 KH Wedepohl loi yhdessä ryhmän toimittajia (CW Correns et al.) ja suuren joukon kirjoittajia kanssa Geochemistryn käsikirjan. Kaikki kolme katsausta alkavat yleiskatsauksilla, joita seuraa luvut yhden tai pienen samankaltaisen elementin ryhmän geokemiasta. Ne kaikki ovat nyt vanhentuneita, sillä analyyttisten menetelmien innovaatiot ja tieteen tutkijoiden määrän kasvu ovat tuottaneet huomattavan määrän tietoa, joka on synnyttänyt monia uusia näkemyksiä geokemian perusongelmista.

Vuonna 2003 Elsevier -kustantamo julkaisi uuden geokemian yhteenvetokatsauksen " Treatise on geochemistry ", jonka toimittivat Holland ja Turekian. Tämä arvostelu on kirjoitettu hieman eri tavalla kuin aiemmat. Se koostuu 10 osasta, joista jokainen on omistettu jollekin geosfääreistä tai geokemian osasta. Viimeinen osa on sanasto. Vuonna 2014 tutkielma julkaistiin uudelleen laajennettuna painoksena. Uusi painos koostuu 16 osasta .

Neuvostoliiton ja Venäjän oppikirjoja

• A. E. Fersman . Geokemia. - osat 1-4, 1933-1939.
• V. I. Vernadsky . Maan biosfäärin ja sen ympäristön kemiallinen rakenne. — M.: Nauka , 1965. — 348 s.
• A. I. PERELMAN. Geokemia. - M .: Korkeakoulu, 1988. - 527 s.
• A. I. Perelman, N. S. Kasimov . Maiseman geokemia. — M.: Astreya-2000, 1999. — 762 s.
• V. A. Alekseenko . Ekologinen geokemia. — M.: Logos, 2000. — 627 s.
• Yu. E. Saet et ai. Geochemistry of the Environment. - M.: Nedra, 1990. - 335 s.
• Maisemien ekogeokemia / N. S. Kasimov . - M.: IP Filimonov M.V., 2013-208 s.
• V. A. Alekseenko . Geoekologia. Ekologinen geokemia. — Rostov-n/D.: Phoenix , 2016. — 688 s.

Muita geokemian oppikirjoja:

Muita geokemian oppikirjoja:

• A. A. Jaroševski. Modernin geokemian ongelmat Tiivistelmä luennoista Venäjän tiedeakatemian Geokemian instituutissa talvilukukaudella 2003-2004
• V. F. Barabanov. Geokemia. - L .: Nedra, 1985. - 423 s.
• A. I. Tugarinov "Yleinen geokemia". - Atomizdat , 1978.
• "Geokemiallisten tietojen tulkinta". Toimittanut E. V. Sklyarov. - Intermet Engineering, 2001.

Niin tärkeän aiheen kuin sedimenttikivien geokemian alalla on jo tehty paljon venäjäksi. Joiltakin osin (hiilen geokemia, metallia sisältävien mustien liuskeiden geokemia, litokemia - sedimenttikivien kiviä muodostavien kemiallisten alkuaineiden geokemia) - enemmän kuin lännessä.

Monografiat

• Yudovich Ya. E. , Ketris MP Mustan liuskeen geokemia. — L.: Nauka , 1988, 272 s.
• Yudovich Ya. E. , Ketris MP Elements-epäpuhtaudet mustassa liuskeessa. - Jekaterinburg: UIF Nauka , 1994, 304 s.
• Yudovich Ya. E. , Ketris MP Hiilen epäorgaaninen aine. - Jekaterinburg: Venäjän tiedeakatemian Uralin haara , 2002, 422 s.
• Yudovich Ya.E. , Ketris M.P. Litokemian perusteet. - L .: Nauka, 2000, 479 s.
• Yudovich Ya.E. , Ketris MP Myrkylliset alkuaineet-epäpuhtaudet hiileissä. - Jekaterinburg: Venäjän tiedeakatemian Uralin haara , 2005, 655 s.
• Yudovich Ya. E. , Ketris MP Arvokkaat alkuaineet-epäpuhtaudet hiilessä. - Jekaterinburg: Venäjän tiedeakatemian Uralin haara , 2006, 538 s.
• Energlin U., Brealey L. Analyyttinen geokemia. - L. , Nedra , 1975. - 296 s.

Muu kirjallisuus

• Fersman A.E.  Viihdyttävä geokemia. - Leningrad, 1954.
• Faure G. Isotooppigeologian perusteet , 1989 .

Katso myös

• Biogeokemiallinen kiertokulku
• Alkuaineiden geokemialliset luokitukset
• Geoekologia
• heliometria
• Maan vaippa

Muistiinpanot

1. ↑ Schönbein  // Khvoyka - Shervinsky. - M  .: Great Russian Encyclopedia, 2017. - S. 793. - ( Great Russian Encyclopedia  : [35 osassa]  / päätoimittaja Yu. S. Osipov  ; 2004-2017, v. 34). — ISBN 978-5-85270-372-9 .
2. ↑ 12 Kragh , Helge. Geokemiasta kosmokemiaan: Tieteellisen tieteen alkuperä, 1915–1955 // Chemical Sciences in the 20th Century: Bridging Boundaries  (englanniksi) / Reinhardt, Carsten. - John Wiley & Sons , 2008. - S. 160-192. - ISBN 978-3-527-30271-0 . . - "Pitäisi käynnistää vertaileva geokemia, ennen kuin geokemiasta voi tulla geologiaa ja ennen kuin planeettamme ja niiden epäorgaanisen aineen synnyn mysteeri voidaan paljastaa."
3. ↑ Aleksanteri Pavlovich Vinogradov. Luova muotokuva opiskelijoiden ja työtovereiden muistelmissa. Hänen syntymänsä 110-vuotispäivän kunniaksi / Päätoimittaja akateemikko E. M. Galimov. V. I. Vernadsky RAS .. - Moskova: Nauka, 2005. - 382 s. — ISBN 5-02-033736-6 .
4. ↑ Vinogradov Aleksanteri Pavlovich, erinomainen tiedemies, uuden suunnan luoja isotooppigeokemian tieteessä - Neuvostoliitto - Tiede / keksinnöt - Artikkelit - Loistavia nimiä . slavnyeimena.ru. Käyttöpäivä: 16. helmikuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 17. helmikuuta 2019. (määrätön)
5. ↑ Tervetuloa GPS-geokemiaan . GPS-tutkimusohjelma . California Institute of Technology. Haettu 2. lokakuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 21. syyskuuta 2017. (määrätön)
6. ↑ Langmuir, Donald. Vesipitoinen ympäristögeokemia. - Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall , 1997. - ISBN 9780023674129 .
7. ↑ Schlesinger, William H.; Bernhardt, Emily S. Biogeochemistry: analyysi globaalista muutoksista  . — Kolmas. - Academic Press , 2013. - ISBN 9780123858740 .
8. ↑ McSween, Jr, Harry Y.; Huss, Gary R. Kosmokemia. - Cambridge University Press , 2010. - ISBN 9781139489461 .
9. ↑ Kendall, Carol; Caldwell, Eric A. Luku 2: Isotooppigeokemian perusteet // Isotope Tracers in Catchment Hydrology / Kendall, C.; McDonnell, JJ. - Amsterdam: Elsevier Science , 1998. - S. 51-86.
10. ↑ Killops, Stephen D.; Killops, Vanessa J. Johdatus orgaaniseen geokemiaan. - John Wiley & Sons , 2013. - ISBN 9781118697207 .
11. ↑ Doane, TA Fotogeokemian tutkimus // 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. Geokemiallisesta etsinnästä kansainväliseen geokemialliseen kartoitukseen: historiallinen yleiskatsaus: Taulukko 1  //  Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis : Journal. - 2008. - marraskuu ( osa 8 , nro 3-4 ). - s. 205-217 . - doi : 10.1144/1467-7873/08-174 .
13. ↑ Mineralogian ja petrografian instituutti . web.archive.org (4. huhtikuuta 2005). Käyttöönottopäivä: 6.1.2022. (määrätön)
14. ↑ 1. kansainvälinen geokemian kongressi: Moskova, 1971. Moskova: GEOKHI AN SSSR , 1972.

Linkit

• Geokemia mineraaliluettelossa.
• Radioaktiivisten alkuaineiden isotooppien geokemia (U, Th, Ra) .
• Geokemiallisten termien sanakirja .
• Geokemian oppikirja .

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen Hienoa norjalaista Suuri Neuvostoliitto (1 painos) Britannica (verkossa) Universalis Moderni Ukraina
Bibliografisissa luetteloissa	GND : 4020198-3 J9U : 987007562986505171 LCCN : sh85053960 NDL : 00573044 NKC : ph120501

Maan tieteet
Maantiede Geodesia Geologia Geomagnetismi Geomorfologia Geofysiikka Geokemia Geoekologia Glasiologia Hydrologia Klimatologia Meteorologia ilmakehätieteet Oceanologia ympäristönsuojelu Paleoklimatologia maaperätiede Fyysinen maantiede ja muut

Geologia
teoreettinen	Geokemia Kristallografia Litologia Mineralogia Petrologia Rakenteellinen Ekologinen
Dynaaminen	Vulkanologia Geodynamiikka Geokryologia Geomekaniikka Geomorfologia Geotektoniikka Neotektoniikka Seismogeologia
historiallinen	Geokronologia Paleogeografia Paleoklimatologia Paleontologia paleotektoniikka Stratigrafia Kvaternaari
Sovellettu	Sotilaallinen Mineraaligeologia Hydrogeologia Tekniikka Alueellinen Maantieteellinen kysely
muu	Geofysiikka Geoekologia Avaruus Merenkulku radiogeologia Geologian historia
Luokka Geologia