1. Геохимия, ее содержание и задачи, методы и история развития.

Геохимия — наука о химическом составе Земли и планет (космохимия), законах распределения элементов и изотопов, процессах формирования горных пород, почв и природных вод.

Важнейшие задачи геохимии

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

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

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

Изучение геологических процессов и веществ, производимых живыми или вымершими организмами (биогеохимия).

Геохимические методы поисков полезных ископаемых, основаны на изучении закономерностей пространств. распределения хим. элементов или их природных соед. В литосфере, гидросфере, атмосфере и живом в-ве.

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

2. Современные модели образования Земли.

Земля и другие планеты Солнечной системы сформировались 4,54 млрд лет назад из протопланетарного диска пыли и газа, оставшегося после формирования Солнца. Луна сформировалась позднее, вероятно, в результатекасательного столкновения Земли с объектом, по размерам близким Марсу и массой 10 % от земной (иногда этот объект называют «Тейя»). Часть массы этого тела слилась с Землёй, а часть была выброшена в околоземное пространство и образовала кольцо обломков, со временем агрегировавшееся и давшее начало Луне.

Обезгаживание и вулканическая активность привели к образованию первичной атмосферы. Конденсация водяного пара, усиленная льдом, занесённым кометами, привела к образованию океанов.

По принятой сейчас модели развития Вселенной, формирование слагающего ее вещества является результатом «Большого взрыва». В первые мгновения после него произошло формирование элементарных частиц. Вначале – фотонов, нейтрино, электронов, позитронов. Затем – протонов и нейтронов. После снижения температур ниже уровня 1011 К начинается соединение протонов с нейтронами. Образуются ядра тяжёлых изотопов водорода, возможно также ядер гелия, и небольших количеств Li, Be.

Синтез более тяжёлых атомных ядер начинается после формирования крупных и плотных горячих газовых скоплений – звёзд. Вначале – продолжается образование ⁴Не. Далее же происходит т.н. «выгорание» гелия:

3⁴Не ¹²С

и далее, с присоединением новых ядер гелия: ¹⁶O, ²⁰Ne, ²⁴Mg, ²⁸Si, ³²S и т.д., вплоть до ⁵⁶Fe и ⁵⁸Ni.

3. Закономерности космического распространения элементов.

Распространенность быстро падает от элементов с низкими атомными номерами (примерно до номера 30), а затем, для более тяжелых элементов остается приблизительно постоянной.

Только десять элементов – H, He, C, N, O, Ne, Mg, Si, S, Fe, атомные номера которых меньше 27, характеризуются высокой распространенностью; из них водород резко преобладает над остальными.

Элементы с четными порядковыми номерами более распространены, чем нечетные (закон Оддо - Гаркинса).

Содержания химических элементов зависят от строения их атомного ядра, а их миграция – от строения электронных оболочек, определяющих химические свойства элементов.

4. Строение и состав земной коры.

Существует два типа земной коры: континентальная и океаническая. Континентальная кора покрывает 41% поверхности Земли. Она охватывает сушу всех континентов, шельфовые области и континентальный склон.  Океаническая кора слагает 59% поверхности Земли, охватывая в основном океаническое ложе и срединно-океанические хребты (СОХ)  .

Кора есть на большинстве планет земной группы, Луне и многих спутниках планет-гигантов. В большинстве случаев она состоит из базальтов. Земля уникальна тем, что обладает корой двух типов: континентальной и океанической.

Кора составляет лишь 0,473 % общей массы Земли. Океаническая кора состоит главным образом из базальтов. Согласно теории тектоники плит, она непрерывно образуется в срединно-океанических хребтах, расходится от них и поглощается в мантию в зонах субдукции. Поэтому океаническая кора относительно молодая, и самые древние её участки датируются поздней юрой. Континентальная кора. Ее мощность в среднем составляет 40 км. В ней выделяется три слоя. Верхним является осадочный слой. Он сложен осадочными породами (преимущественно – песчано-глинистыми и карбонатными). Мощность осадочного слоя в среднем составляет 2 км. Ниже залегает гранито-гнейсовый слой мощностью 15-20 км и плотностью – 2,7 г/см3. Он сложен преимущественно гранитами, гранодиоритами, гнейсами, кристаллическими сланцами. Третий (сверху) слой континентальной коры является гранулито-базальтовым. Это название отражает преимущественно гранулитовый породный состав и базальтовый химический состав слоя. Его мощность в среднем составляет 20 км, а плотность пород меняется от 2,8 до 3,1 г/см3. Гранулито-базальтовый слой иногда называют нижней корой, и он отделяется от гранито-гнейсового слоя границей Конрада, а от нижележащей мантии – границей Мохо.

Определение состава верхней континентальной коры стало одной из первых задач, которую взялась решать молодая наука геохимия.