- •Міністерство освіти і науки україни
- •Конспект лекцій
- •Донецьк ДонНту – 2013
- •Вступ до курсу. Історія виникнення науки «Геохімія». Головні поняття геохімії
- •Введение в курс
- •2. Наука «Геохимия», история формирования и основные понятия
- •I этап – эмпирический
- •II этап – аналитический (физико-химический)
- •III этап – кристаллохимический
- •IV этап – геоэнергетический
- •3. Связь «Геохимии» с другими науками
- •Походження і поширеність хімічних елементів у природі
- •1. Происхождение химических элементов
- •2. Особенности распределения химических элементов
- •(По а.А. Саукову)
- •Основи кристалохіміі. Енергія кристалічної решітки, методи її розрахунку
- •1. Состав и строение атомов
- •2. Строение вещества и типы химических связей
- •3. Атомные и ионные радиусы, закономерности их изменения. Координационное число. Явление поляризации.
- •4. Энергия кристаллической решетки. Методы ее определения
- •Ізоморфізм мінералів, його види і прояви, практичне значення
- •1. Понятие изоморфизма, виды изоморфизма
- •2. Условия проявления изоморфизма
- •3. Практическое значение изоморфизма
- •1. Понятие изоморфизма, виды изоморфизма
- •2. Условия проявления изоморфизма
- •3. Практическое значение изоморфизма
- •Земля як геохімічна система. Будова і склад Землі та інших планет.
- •1. Оболочки Земли и их состав. Состав планет солнечной системы
- •2. Строение и состав земной коры
- •1. Оболочки Земли и их состав. Состав планет солнечной системы
- •2. Строение и состав земной коры
- •3. Состав гидросферы и атмосферы Земли
- •Геохімічні класифікації хімічних елементів, їх практичне значення
- •1. Основа геохимических классификаций элементов. Геохимическая классификация элементов Гольдшмидта.
- •2. Геохимические классификации элементов Вернадского и Заварицкого.
- •3. Геохимические классификации элементов Ферсмана и Перельмана.
- •1. Основа геохимических классификаций элементов. Геохимическая классификация элементов Гольдшмидта.
- •2. Геохимические классификации элементов Вернадского и Заварицкого.
- •3. Геохимические классификации элементов Ферсмана и Перельмана.
- •Геохімічна спеціалізація геологічних утворень
- •1. Загальні положення.
- •2. Цільове призначення карт геохімічної спеціалізації
- •1. Загальні положення
- •2. Цільове призначення карт геохімічної спеціалізації
- •Міграція хімічних елементів, внутрішні чиники міграції
- •Понятие миграции
- •Виды и типы миграции химических элементов
- •Факторы миграции, внутренние факторы
- •1. Понятие миграции
- •2. Виды и типы миграции химических элементов
- •3. Факторы миграции, внутренние факторы
- •Міграція хімічних елементів, зовнішні чиники міграції
- •1. Внешние факторы миграции
- •2. Законы и правила, определяемые внешними факторами
- •3. Геохимические барьеры
- •1. Внешние факторы миграции
- •2. Законы и правила, определяемые внешними факторами
- •3. Геохимические барьеры.
- •1. Барьеры для веществ, перемещающихся в водных потоках.
- •2. Барьеры для веществ, перемещающихся в воздушных потоках.
- •Фракціонування елементів та ізотопів в природних процесах
- •1. Общие сведения об изотопах.
- •2. Распространение изотопов в природе и причины разделения изотопов в природе.
- •3. Изотопы углерода, их значение при решении геолого-геохимических задач
- •1. Общие сведения об изотопах
- •2. Распространение изотопов в природе и причины разделения изотопов в природе
- •3. Изотопы углерода, их значение при решении геолого-геохимических задач
- •Изотопный состав углерода пород и различных объектов Земли
- •Головні положення ізотопної геохімії. Практичне значення ізотопної геохімії
- •1. Изотопы кислорода и их практическое значение
- •2. Изотопы свинца и их практическое значение
- •3. Изотопы серы и их практическое значение
- •1. Изотопы кислорода и их практическое значение
- •2. Изотопы свинца и серы и их практическое значение.
- •3. Изотопы серы и их практическое значение
- •Халькопирит-пирит
- •Основи геохімії систем. Геохімія магматичних систем і процесів
- •1. Магма, ее дифференциация и кристаллизация.
- •Габбро (у/о и о магма)– Диоритовая (средняя) магма – Гранитная (кислая) магма– водные растворы
- •2. Основные черты геохимии ультраосновных и основных пород
- •3. Основные черты геохимии пегматитов.
- •Основи геохімії систем. Геохімія постмагматичних систем і процесів
- •Общие сведения о постмагматических процессах
- •2. Основные черты геохимии гидротермального процесса
- •Распределение элементов халькокристаллизации по Ферсману
- •Изменение химических свойств гидротермальных растворов
- •3. Практическое значение продуктов постмагматических процессов
- •Основи геохімії систем. Геохімія метаморфогенних систем і процесів
- •Факторы и виды метаморфизма
- •Минеральные фации метаморфических пород
- •Главные фации метаморфизма
- •Метаморфические фации по (из в.Ф. Барабанова)
- •Основные минералогогеохимические черты метаморфических процессов
- •Основи геохімії систем. Геохімія екзогенних систем і процесів
- •Понятие гипергенеза и его отличие от других процессов
- •2. Физико-химические, биогенные и механические процессы гипергенеза.
- •Выветривание различных типов горных пород
- •Зона окисления рудных (сульфидных) месторождений
- •Геохімія техногнезу і захист природного середовища
- •1. Геохимия техногенеза понятие «ноосфера»
- •2. Техногенная миграция элементов
- •3. Технофильность и другие показатели техногенеза.
- •Список рекомендованной Литературы
Основи геохімії систем. Геохімія постмагматичних систем і процесів
1. Общие сведения о постмагматических процессах.
2. Основные черты геохимии гидротермального процесса.
3. Практическое значение продуктов постмагматических процессов
Общие сведения о постмагматических процессах
Постмагматические процессы – это процессы, связанные с летучими веществами, которые выделяются в процессе и после остывания магмы. Продукты постмагматической стадии образуются из остаточных магматических расплавов, являющихся самыми поздними продуктами магматической дифференциации.
По мере кристаллизации при увеличении количества летучих веществ в расплаве наступает момент выделения веществ в газовой фазе (пневматолитовый этап). Далее в результате миграции в породе и взаимодействия с ними газовая фаза охлаждается и переходит в состояние сжатого горячего (гидротермального) раствора. Гидротермальные растворы могут образовываться также в результате охлаждения газовой фазы, которая остается после кристаллизации расплава и выделяться как жидкие водные остаточные растворы из расплава.
К числу самых важных вопросов о рудных месторождениях относится вопрос о происхождении рудных компонентов гидротермальных жил. Разнообразные гипотезы сводятся к 3 основным группам:
Источники растворов:
минералы гидротермальных жил были отложены постмагматическими водами. При температуре 450оС пары воды переходят в жидкое состояние.
месторождения образовались при участии метеорных вод, выщелочивших рудные элементы. По этой гипотезе холодные метеорные воды приникали вниз, в нагретые части земной коры, и, постепенно нагреваясь, извлекали из различных пород, которые лежали на их пути, металлические элементы. Нагретые воды, содержащие в растворе ряд металлов, могли стать восходящими. Согласно этой гипотезе (Зандбергер) металлы в раствор поступали из боковых пород и концентрировались при движении метеорных вод к крупным трещинам, в которых и отлагалась руда.
допускают возможность образования рудных жил как из метеорных, так и из магматических растворов (синтез первой и второй точек зрения).
2. Основные черты геохимии гидротермального процесса
Элементы гидротермальных жил:
Ведущие и главные – S, Fe, Cu, Zn, As, Sb, Se, Ag, Sn, Pb, Co, Ni, Mo, Cd, Te, W, Au, Ag, Bi, V, F, Н.
Промежуточные - Si, Mn, C
Малое значение - Ga, Ge, Pt, In, Re
Захваченные из других геохимических полей - K, Li, Be, Cl, Ca, Ba, Al, Mg
По Ферсману, для гидротермальных руд характерны ионы с 18-электронной оболочкой. Гидротермальный процесс, в общем, приводит к некоторому накоплению нечетных атомов и напоминает пегматитовый, где накопление нечетных атомов проявляется еще более ярко. По-видимому, это связано вообще с большей подвижностью нечетных атомов, с их способностью по преимуществу перед четными оставаться в жидких фазах или даже переходить в газообразные летучие соединения. Многие элементы имеют сильное сродство к сере (халькофилы), низкие кларки (обычно ниже 1х10-2%), двухвалентны, ионы средних размеров. Потенциалы ионизации халькофильных элементов высокие, поэтому они стремятся перейти в атомарному состоянию и с этим связано самородное состояние некоторых халькофильных элементов (золото, серебро, ртуть, медь и др.). По Ферсману, рудоносные растворы вначале были кислыми, а потом стали щелочными. Параллельно с ростом рН, уменьшается Eh. Последовательность кристаллизации халькофилов характеризуется уменьшением валентности, постепенно сменой четных элементов нечетными, ростом ионных радиусов: молибден (0,68), свинец (1,32) и т.д. Поэтому последовательность кристаллизации отвечает уменьшению энергии кристаллической решетки образующихся минералов.
Многие минералы гидротермальных руд богаты элементами-примесями. Например, 95% меди на земном шаре добывается из халькопирита, в котором установлены повышенные содержания рения, индия, селена, германия, золота, никеля, кобальта, кадмия, мышьяка, платины и др. Стоимость элементов-спутников в некоторых рудах в 2-3 раза превышает стоимость самой меди. Но нередко из руд извлекается только медь. Закономерности парагенных ассоциаций элементов-примесей в рудных минералах в значительной степени объясняются изоморфизмом.
Летучие компоненты могут отделяться в течение всего процесса дифференциации, т.е. не только от кислых, но и от основных магм. Так как характер этих возгонов функционально связан с температурой и давлением, которые изменяются, то их генетический ряд может быть разбит на несколько самостоятельных групп – «уровней». А.Е.Ферсман дает следующую схему распределения элементов халькристаллизации по уровням.