Съдържание геохимията фундаментална геоложка наука



Дата04.01.2018
Размер137.4 Kb.
#40933
Мария Стефанова

ОСНОВИ НА ГЕОХИМИЯТА

София


В памет на големия геохимик

и поет на камъка

Александър Евгениевич

Ферсман

СЪДЪРЖАНИЕ




ГЕОХИМИЯТА - ФУНДАМЕНТАЛНА ГЕОЛОЖКА НАУКА

Глава 1. Въведение
Глава 2. Предмет на геохимията и история на нейното възникване

  1. Същност на геохимията като самостоятелна геоложка наука…..……

  2. Специфични особености на геохимията като наука за Земята…….….

  3. Исторически предпоставки на геохимията..…………….…………….…………….

  4. Основоположници на геохимията……..……………………..……………………………..


КОСМИЧНИ ФАКТОРИ ЗА РАЗПРОСТРАНЕНИЕТО И РАЗПРЕДЕЛЕНИЕТО НА ХИМИЧНИТЕ ЕЛЕМЕНТИ В ЗЕМЯТА

Глава 3. Произход и космично разпространение на химичните елементи

  1. Главни процеси на нуклеосинтеза в космоса (Голям взрив, нуклеосинтеза в Горещата Вселена, звездите като ядрени реактори, звездни взривове, радиоактивност, техногенна нуклеосинтеза, ядрени процеси с участие на космични лъчи) …………….………….………….………….……………….

  2. Връзка между космичното разпространение на химичните елементи и процесите на нуклеосинтеза..…………….…………………………….……….……

Глава 4. Произход и веществена специфика на Слънчевата система и Земята…………………………………………………………...……

  1. Процеси в протослънчевия облак, предшестващи запалването на Слънцето………………………………………………………………….……………………………………………..

  2. Събития съпровождащи стадия Т на Телец на младото Слънце..………

  3. Факти противоречащи на студения акреционен произход на планетите……………………………………………………….………………………………………………………

  4. Космични стандарти за оценка на изходния състав и еволюцията на веществото на Слънчевата система и Земята………………………………………….

  5. Най-съществени различия на веществения състав и еволюцията на телата от Слънчевата система в сравнение със Земята..………...……………….


СВОЙСТВА НА АТОМИТЕ НА ХИМИЧНИТЕ ЕЛЕМЕНТИ, ОПРЕДЕЛЯЩИ КОСМИЧНОТО И ПЛАНЕТАРНО РАЗПРЕДЕЛЕНИЕ НА ЕЛЕМЕНТИТЕ И ИЗПОЛЗВАНИ КАТО ОСНОВНИ ПАРАМЕТРИ НА ГЕОХИМИЯТА
Глава 5. Свойства на изолирани атоми

  1. Вързка между атомния строеж и положението на химичните елементи в Периодичната система…………………………………………………………………..

  2. Конфигурационни основи. Периодична система на положителните степени на окисление на елементите……………………………………………………………….

  3. Зависимост между енергията на положителна и отрицателна йонизация и положението на елементите в Периодичната система…………

  4. Зависимост между орбиталните атомни и йонни радиуси и положението на елементите в Периодичната система…………………………………

  5. Корелация и геохимичен смисъл на енергетичните и размерни свойства на изолираните атоми…………………………………………………………………………

Глава 6. Свойства на взаимодействащи атоми

  1. Разпределение на електронната плътност при взаимодействие на атомите…………………………………………………………………………………………………………………..

  2. Комплексообразуване. Сродство на елементите към хлоротипни и флуоротипни лиганди…………………………………………………………………………………………….

  3. Връзка между природните степени на окисление на елементите и окислително-редукционните потенциали……………………………………………..……………

  4. Размери на електричното поле на взаимодействащи атоми. Крива на атомните обеми………………………………………………………………………………………………

  5. Зависимост между енергетичните и размерни свойства на взаимодействащите атоми и положението на елементите в Периодичната система. Хоризонтални, вертикални и диагонални корелации и геохимични полета……………………………………………………………………………


ОБЩА ХАРАКТЕРИСТИКА НА КАЧЕСТВЕНИЯ И КОЛИЧЕСТВЕН СЪСТАВ НА ЕКЗОСФЕРИТЕ КАТО ПРОДУКТИ НА ПЛАНЕТАРНАТА ЕВОЛЮЦИЯ НА ЗЕМЯТА

Глава 7. Литосфера

  1. Обща характеристика на качествения и количествен състав на литосферата. Главни (петрогенни) и второстепенни (редки) елементи…………………………………………………………………………………………………………….

  2. Асоциации на елементите в геохимични системи от тип кристална решетка. Главни елементи. Второстепенни елементи в скалообразуващите и акцесорни минерали на главните елементи и в собствени минерали………………………………………………………………………………………….

  3. Асоциации на елементите в геохимични системи от тип магмена скала. Обща характеристика на вариационните криви. Полета на магмените скали в Периодичната система…………………………………………….

Глава 8. Флуидни екзосфери

  1. Хидросфера. Единна асоциация на елементите в океанската вода. Обмен на компоненти с останалите геосфери. Асоциации на химичните елементи във водите на сушата…………………………………………………………………….

  2. Биосфера. Същност на понятието “биосфера” с оглед на веществената, енергетична и информационна специфика на живото вещество. Взаимодействия и генетична взаимообусловеност на екзосферите. Биогенни и органогенни асоциации на химичните елементи……………………………………………………………………………….……………………………

  3. Атмосфера. Единна асоциация на елементите в тропосферата. Обмен на компоненти с останалите геосфери. Подземни атмосфери. Химичен състав на високите части на атмосферата………………………………
Глава 9. Необратима геохимична еволюция на Земята

  1. Основни етапи в космичната история на Земята (протопланетен, активен планетен, пасивен планетен)…………………..……..

  2. Изходни геохимични параметри на Земята (разпространение, разпределение и форма на присъствие на химичните елементи)…………..….

  3. Произход и ранна еволюция на земните екзосфери в отсъствие на живо вещество……………………………………………………………………………………………...

  4. Живото вещество като фактор за необратимата еволюция на екзосферите………………………………………………………………………………………………………...

  5. Най-важни геохимични следствия от планетарната еволюция на Земята………………………………………………………………………………………………………………….


ОСНОВИ НА ГЕОХИМИЧНАТА МЕТОДИКА
Глава 10. Методи използващи параметрите на разпространение, разпределение и формите на присъствие на химичните елементи

  1. Методична роля на средното съдържание. Главни и второстепенни елементи. Глобални, регионални и локални параметри. Геохимични аномалиии. Коефициенти на концентрация. Индикаторни отношения……………………………………………………………………………………………………………

  2. Методична роля на геохимичните асоциации. Типоморфни елементи. Баланс на химичните елементи в съсъществуващи системи. Подвижни и инертни форми на присъствие. Разсеяни и минералообразуващи елементи. Геохимична зоналност……………………………..

  3. Методична роля на изотопното фракциониране като частен случай на разпределението на елементите. Стабилни изотопи на въглерода, сярата и кислорода. Радиогенни изотопи на оловото и стронция……………………………………………………………………………………………………………..

УКАЗАТЕЛ НА ГЕОХИМИЧНИТЕ ТЕРМИНИ…………………………………….

АВТОРСКИ УКАЗАТЕЛ……………………………………………………………………..

ГЕОХИМИЯТА - ФУНДАМЕНТАЛНА ГЕОЛОЖКА НАУКА

ГЛАВА 1. ВЪВЕДЕНИЕ

Проблемите, разгледани в настоящия учебник в качеството на основи на геохимията, са формулирани и систематизирани в съответствие с класическото определение на Вернадски за геохимията като история на атомите в земната кора и доколкото е възможно - в Земята като цяло.

Преди всичко необходимо е да се отбележи, че понятието "геохимия" е употребявано и продължава да се употребява в твърде нееднозначен смисъл, като се започне още от швейцарския химик Шьонбайн в 1838 г. и от създателите на американската и руската геохимични школи Кларк и Вернадски в началото на XX век. Особено важно е уточнението на Вернадски, че в Русия "даденото от Кларк име веднага намира готово съдържание, обаче различно в сравнение с неговото (курсив мой - М. С.) и благодарна почва" (Вернадский, 1983, с. 29).

Може да се спори дали смяната на съдържанието на вече съществуващо понятие е най-целесъобразният начин да се въведе една принципно нова идея в науката. Обаче остава неоспоримият факт, че още от самото си възникване геохимията обединява под общо название два клона на научното познание. От една страна като геохимия се разбира химизацията на геоложките науки, която е част от общия процес на проникване на теоретичния и методичен апарат на фундаменталната химия и физикохимията в природознанието. От друга страна под същото название започва изучаването на атомите на химичните елементи като геоложки обекти, т.е. съставни части на планетата и на движението на атомите в геоложкото пространство и време като израз на планетарната еволюция.

Именно второто направление дава възможност геохимията да се третира не като методичен придатък на науките за земното вещество, а като самостоятелна геоложка наука - геология на химичните елементи, внасяща оригинален аспект в изучаването на природните системи и процеси от гледна точка на химичния елемент. Основните проблеми на геохимията, съставляващи нейния предмет, са разпространението, разпределението и движението на химичните елементи в геоложкото пространство и време. Съобразно с предмета на геохимията авторът на настоящия труд дефинира природните системи като закономерни асоциации на химични елементи, а природните процеси като възникване, изменение и разрушение на тези асоциации, водещи до принципни изменения в разпространението, разпределението и формата на присъствие на химичните елементи (Стефанова, 1988)

Общата единица на изследване в геохимията и фундаменталната химия - атомът на химичния елемент, не е пречка за разграничаването на двете науки, тъй като фундаменталната химия изучава най-общите свойства и взаимодействия на химичните елементи, които не зависят от произхода на атомите, както и от тяхното количество и разпределение в космоса, докато геохимията, като част от космохимията и планетологията, поставя изучаването на химичните елементи именно в зависимост от посочените фактори. В своя специфичен аспект геохимията изучава произхода и еволюцията на Земята като космично тяло, което я приобщава към останалите науки за веществения състав и структурата на Земята.

От своя страна химизацията на природните науки, т.е. проникването в тях на теоретичния и методичен апарат на фундаменталната химия, е органична част от собствената им методология (система). Химичният състав на минералите, скалите, рудите, природните води и всички останали природни обекти е необходим за тяхната модерна характеристика, класификация и генетично тълкуване. Той е необходим за решаване на специфичните проблеми, съставляващи предмета на съответните науки. Използването на химични елементи и дори на собствено геохимични методи на изследване при разработването на определена задача не превръща автоматично изследването в геохимично. Всъщност обектите на всички природни науки са едни и същи, а собствените им методи се преплитат с методите на други науки. По мнение на автора (Стефанова, 1992) това, което разграничава науките една от друга, е постановката на проблемите от гледна точка на тази природна система, която служи за единица на съответната наука - минералът в минералогията, скалата в петрологията, химичният елемент в геохимията и т.н. Неприемливостта на учебниците, озаглавени с термина "геохимия", най-често се състои именно в липсата на единна гледна точка, в механичното обединение на химичните раздели на различни природни науки. Такъв подход към геохимията не позволява да бъдат защитени нейната самостоятелност и ролята й на фундаментална геоложка наука.

Главните характеристики на геохимията, дефинирани в по-ранна работа на автора (Стефанова, 1988) са обект на друг, специализциран учебен курс, който изисква по-голяма геоложка информираност на слушателите, в сравнение с настоящия.

Проблемите, представляващи по мнение на автора основи на геохимията, са разгледани главно в техния глобален, мирогледен аспект. Подборът им произтича преди всичко от обобщението на Голдшмидт, известно като главен закон на геохимията, според което разпространението на химичните елементи зависи от свойствата на техните атомни ядра, а разпределението им - от свойствата на електронната обвивка. Съответно, голямо внимание се отделя на процесите на нуклеосинтеза, но не толкова на физичната им страна, колкото на връзката им с различни етапи от развитието на космичните системи. В раздела, посветен на електронната структура, се подчертава значението на енергетичните взаимодействия на електронната обвивка със собствения и чужди ядрени заряди. Обосновава се връзката между свойствата на елементите и енергетичните параметри на атомите z, w, n, l m, отразени от структурата на Периодичната система. По такъв начин се възраждат и развиват фундаменталните идеи на класика на геохимията Ферсман, който още в 30-те години защитава енергетичния подход при геохимичната интерпретация, въвежда понятията първични и вторични свойства на атомите и подчертава теоретичното и методично значение на геохимичния анализ на Периодичната система.

В съответствие с възприетата дефиниция на предмета на геохимията са обсъдени космичните и планетарни (геоложки) фактори, определящи разпространението, разпределението и формата на присъствие на химичните елементи.

Предложена е само една концепция за космичната и планетарна история на химичните елементи, изграждащи Земята. Тази концепция е опит на автора да обедини в логична последователност такива теоретични представи, които не противоречат на емпиричните факти, доказани от съвременните изследвания на космичното и земно вещество. Пример за несъвместимост със съвременните данни е все още общоприетата теория за студен акреционен произход на планетите от Слънчевата състема. Авторът придава принципно значение на лансираната от Маракушев и Безмен (1983) идея за възникването на капки флуидна магма в условията на плътна, гореща водородна среда по време на формирането на Протослънцето, т.е. за първоначалното течно състояние на Земята и останалите планети, реликт от което е течният слой на земното ядро. Друга принципно важна идея на Маракушев и Безмен е разтворимостта на водорода като фактор за течностното разслояване на протопланетите, предшестващо започването на термоядрени процеси в централната част на Слънцето (собствено звездния стадий на развитието му).

Дегазацията, която съпровожда кристализирането на течните слоеве на Земята, се разглежда като главен фактор за геоложката активност на планетата, водеща до все по-пълно диференциране на земното вещество. В качеството на най-ярка илюстрация на необратимата геохимична еволюция на Земята са обсъдени специфичните геохимични особености на четирите екзосфери, означени според терминологията на Зюс като лито-, хидро-, атмо- и биосфера.

Основна идея на курса е ролята на водорода не само като най-стария и абсолютно преобладаващ елемент на Вселената, но и като двигател на развитието й. Водородът стабилизира звездите като космични системи, доколкото енергетичният ефект от сливането на ядрата му е главното противодействие на гравитацията. Водородът обуславя възникването и стратифицирането на флуидно-магментите тела на планетите. Като главен компонент на флуидните потоци, идващи от земното ядро, водородът изпълнява ролята на носител и трансформатор на консервираната гравитационна енергия на протослънчевия облак, силно подценявана в съвременните глобални геоложки концепции за сметка на радиоактивната емергия. Водородът е носител на свободната гравитационна енергия на собственото гравитационно поле на Земята, а на земната повърхност има решаващо значение за усвояването на слънчевата енергия посредством двата уникални циклични процеса - смяната на агрегатното състояние при изпарението и кондензацията на водата и разрушаването и рекомбинирането на водните молекули при фотосинтезата и окислението на органичното вещество. Водородният запас на течното земно ядро предопределя продължителността на бъдещите дълбочинни геоложки процеси, с прекратяването на които ще се наруши динамичното равновесие на земните екзосфери.

Използването на геохимичните параметри на разпространението и разпределението на химичните елементи като универсални и ефективни критерии за генетично тълкуване на природните системи и процеси е илюстрирано най-общо в последния раздел, който дава идея за приложимостта на методите на геохимията във всякакъв вид геоложки изследвания с теоретичен и приложен аспект и подчертава фундаменталния характер на геохимията по отношение на останалите геоложки науки.



ЛИТЕРАТУРА

Вернадский, В.И. 1983 . Очерки геохимии. М., Наука, 422 с.

Маракушев, А.А., Н.И. Безмен. 1983. Эволюция метеоритного вещества, планет и магматичаских серий. М., Наука, 185 с.

Стефанова, М. 1988. О специфике геохимии как фундаментальной геологической науки. Главные характеристики геохимии. - Геох., минер. и петрол., 25, 85-95

Стефанова, М. 1992. О специфике геохимии как фундаментальной геологической науки. Атом химического елемента - единица геохимии. - Год. СУ, Геол.-геогр. фак., 82, 1 - геология, 71-94

Ферсман, А.Е. 1934. Геохимия, 1. Л., Госхимтехиздат, 324 с.



Ферсман, А.Е. 1937. Геохимия, 3. Л., Химтеорет, 503 с.

Goldschmidt, V.M. 1954. Geochemistry. Clarendon Press, Oxford, 730 p.
Каталог: files -> su files
su files -> "Икономиката е история на човешката трудова дейност." Маршал
su files -> Календар и хронология Астрономични основи на календара
su files -> 1. предмет и задачи на историчната геология
su files -> Икономика на околната среда: Преглед
su files -> Регулиране на пазара: информация и несигурност
su files -> 1. Същност предмет и задачи на екологията. Етапи на формиране място сред другите науки, подразделения, основни методи и значение
su files -> Отлики и единство на цивилизациите От праистория към история
su files -> Карл Велики е един забележителен за времето си властелин
su files -> Панславизмът е културно-политическо движение, имащо за цел освобождението, а след това политическото, културното и икономическото обединение на славяните


Сподели с приятели:




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница