1. Возникновение и становление науки геохимии.

Геохимия – наука на стыке химии и геологии.

В 18 веке Ломоносов обосновал значение химии для геологии, дал объяснение процессам образования угля, нефти, торфа, другие геохимические проблемы в книгах «о слоях земных», «о рождении металлов».

Лавуазье заложил фундамент геохимии газов атмосферы и природных вод.

19 век – развитие геохимических идей, большое значение в трудах Берцелиуса в области химического анализа горных пород, руд, минералов, он получил в свободном состоянии рад химических элементов. Термин «геохимия» был предложен химиком Шёнбейном. Важная роль в становлении геохимии – разработка спектрального анализа (Кирхгоф и Бунзен) и периодический закон Менделеева.

Первая половина 20 века – Вернадский и Ферсман. Вернадский определил предмет науки и изучаемые проблемы, пришел к выводу о всеобщем рассеянии химических элементов, все элементы есть везде. Основал биогеохимию – геохимическая роль организмов. Новый раздел – «геохимия пресных вод». Ферсман – экспедиции на Кольский, Средняя Азия, Урал. Опубликовано 4 тома «геохимии» - первое систематическое изложение науки. Основал региональную геохимию, геохимию техногенеза.

Гольдшмидт – вычислил радиусы ионов для большинства элементов, первый закон кристаллохимии, правила изоморфизма. Уделялось внимание среднему содержанию вещества в земной коре.

Геохимия развивается в тесной связи с геологией, физикой, химией, биологией, математикой.

Главная особенность геохимии (Вернадский и Ферсман) – исследование геологических процессов на атомарном уровне. Основная задача геохимии – изучение миграции атомов. В результате миграции происходят концентрация, рассеивание, трансформиция вещества на планете.

2. Предмет, методы и направления геохимии в системе наук о земле.

Геохимия ландшафта – направление геохимии, предмет изучения которой химические элементы, их поведение в земной коре, в геосферах. Геохимия – наука на стыке химии и геологии. Главная особенность методологии геохимии – исследование геологических процессов на атомарном уровне.

3 основных аспекта геохимии:

Геохимия процессов. Изучает миграцию химических элементов в определенном процессе, который распространен в различных частях земной коры, в разных системах. (Выветривание полевых шпатов развивается и в почвах, и в корах выветривания и в водоносных горизонтах, в илах и т.д. )

Геохимия систем. Изучает миграцию элементов различных системах, для которых характерны противоположные взаимосвязанные процессы. Необходимо исследовать вещество, энергетику, информацию.

Геохмия элементов. Изучает конкретный химический элемент или группу элементов, их миграцию в разных процессах и системах. Несколько разделов - геохимия редких элементов, геохимия газов и т.д.

3. Распространенность (кларки) химических элементов в земной коре.

Кларк – среднее содержание химического элемента в земной коре, какой-либо ее части, земле в целом, других космических объектах (Кларк Ф.У. – по анализам горных пород определил среднее содержание в них 10 химических элементов)

В настоящее время содержание элементов в горных породах определяется с помощью радиометрии, нейтронно-активационного, атомно-адсорбционного методов и др.

Рассеянное состояние химических элементов (Вернадский предположил). Рассеянное состояние является основным: йод, гафний, скандий, рубиний, индий, цезий, радий и некоторые др. – они почти или вообще не образуют собственные минералы. Большинство элементов: преобладает рассеянное состояние. Собственные минералы как главная форма нахождения: кислород, кремний, алюминий, кальций, натрий, калий, магний.

Закон Кларка-Вернадского: Все элементы есть везде, но современные методы анализа могут быть недостаточно чувствительными, чтобы определить их содержание.

В земной коре: почти половина кислорода, потом кремний, алюминий (они в сумме более 80%). Дальше – железо, кальций, натрий, калий, магний.

В ландшафте: преобладают те же, что и в литосфере, но большая роль у углерода, водорода, азота, хлора.

Редкие элементы – с низкими кларками, менее 0, 01% (цинк, медь, свинец).

Редкие рассеянные элементы – как низкие кларки, так и малая способность к концентрации (радий, кадмий, скандий, галлий и др.).

Типоморфные элементы – распространенные элементы, определяют характерные особенности ландшафта (кальций, водород, железо, хлор). Говорят о кальциевой, кислой тайге например.

Распространение элементов в земной коре связано со строением атомного ядра, преобладают с наибольшим количеством протонов и нейтронов. Ферсман выявил закономерность: усложняется строение атомного ядра и утяжеляется элемент – кларк уменьшается (средняя линяя понижается по мере увеличения порядкового номера). Элементы выше линии – избыточные (кислород, железо, кремний), ниже – дефицитные (литий, бериллий, бор…). После железа нет ни одного распространенного элемента.