6. Кристалохімія та їзоморфізм. Головні типи ізоморфізму та їх геохімічне значення.

Кристалохімія вивчає зв'язок між атомною будовою (структурою) кристалів і їх хімічними, фізичними й геометричними властивостями.

ІЗОМОРФІЗМ – здатність кристалічних речовин різного хімічного складу утворювати геометрично подібні кристалічні структури. Це пов’язано з взаємозамінністю в його кристалічних ґратках елементів, близьких за своєю хімічною будовою, наприклад, взаємозаміняють один одного натрій і калій, кальцій і магній. Можна показати на прикладі: у мінералі олівіні (Mg, Fе)SіО₄ іон Mg ізоморфно заміщений на іон Fе.

Ізоморфізм - це явище взаємозаміщення атомів або іонів в кристалічній решітці мінералу. При цьому чужорідний іон повинен відповідати певним вимогам: мати приблизно ті ж розмірами, що і елемент який заміщається, а також однакові з ним валентності і мати подібні властивості поляризації. Такий ізоморфізм називається ізовалентним. До нього можна віднести широко відомі заміщення цирконію гафнію, молібдену ренієм, калію рубідію, алюмінію галієм і т. д. Завдяки близькості іонних радіусів гафній, рубідій, реній, галій, будучи рідкісними елементами, практично повністю поглинаються мінералами своїх більш поширених елементів-господарів. Їхні власні мінерали невідомі.

Більш складною формою ізоморфізму є гетеро валентний ізоморфізм, при якому атоми, що заміщають один одного мають однакові розміри, володіють різною валентністю. Правило електростатичної нейтральності, тобто збереження нейтрального заряду сполуки, може бути дотримано завдяки компенсації валентності іншим іоном. Наприклад, в плагіоклазу Са⁺²+Аl⁺³ (сумарна валентність дорівнює п'яти) ↔ Na⁺+Si⁺⁴ (сумарна валентність також дорівнює п'яти). Широко поширені взаємні заміщення елементів, мало відрізняються за розмірами атомів. Наприклад, заміщення магнію і заліза нікелем і кобальтом в олівінs, кремнію германієм в силікатах.

Крім ізоморфізму відомо явище поліморфізму, яке полягає в тому, що одна і та ж по хімічному складу речовина при кристалізації в різних умовах (Р, Т) утворює різні мінеральні модифікації. Приклади: графіт і алмаз, кварц - тридимит - кристобаліт - стішовіт.

7. Радіоактивні ізотопи в геохімії.

Використовуються в першу чергу для датування

Ізотопні методи в геохімії засновані на дослідженні вмісту і співвідношенню радіоактивних, радіогенних і стабільних ізотопів окремих хімічних елементів в гірських породах, мінералах, природних водах, газах і органічних речовинах.

Найбільш розроблені і широко застосовні методи абсолютної геохронології, з їх допомогою, по співвідношенню радіоактивних ізотопів і дочірніх продуктів їх розпаду, наприклад 235 U — 207 Pb; 238 U — 206 Pb; 232 Th — 208 Pb; 87 Rb — 87 Sr; 40 K — 40 Ar і ін., визначається абс. вік гірських порід і мінералів. Методами абс. геохронології визначений вік порід Землі, Місяця, метеоритів; по ізотопному складу інертних газів (Ar, Xe…) судять про радіаційний вік метеоритів (часу дії на них косміч. опромінення), Ізотопний склад інертних газів Землі і метеоритів несе багату інформацію про особливості утворення речовини Сонячної системи. Вміст 14 C(T1/2 = 5600 років) у викопних залишках на Землі дозволяє визначати час їх поховання По парах 230 Io — 232 Th: 230 Io — 231 Ra, а також по абс. вмісту радіоактивних 14 C і 10 Bc в донних відкладах океанів визначаються швидкість і час накопичення різних донних морських опадів; середня тривалість накопичення неконсолідованих відкладів в океані досягає 150×10 6 років.