Министерство образования и науки Российской Федерации

Институт содержания и методов обучения

Российской академии образования

Калужский государственный университет им. К.Э. Циолковского

С.А. Волкова

ГЕОХИМИЯ

Учебное пособие

Калуга, 2012

Печатается по решению кафедры химии КГУ им. К.Э. Циолковского (протокол №2 от 26.10.2012) при поддержке Гранта Российского гума­нитарного научного фонда и Правительства Калужской области 2012 г. Проект №12-16-40020а.

Учебное пособие подготовлено С.А. Волковой, доктором пед. наук, профессором кафедры химии КГУ им. К.Э. Циолковского, ведущим научным сотрудником ИСМО РАО

Рецензенты:

Т.Н. Литвинова, доктор пед. наук, кандидат мед. наук, профессор, Заслуженный деятель науки Кубани, академик РАЕ,

Т.К. Петровская, кандидат геол.-мин. наук, доцент кафедры географии КГУ им. К.Э. Циолковского.

Волкова С.А. Геохимия. Учебное пособие. – Калуга: КГУ им. К.Э. Циолковского, 2012. – 202 с.

В учебном пособии представлены материалы для реализации основного содержания кур­са «Основы геохимии» в процессе подготовки бакалавров высших учебных заведений, обучающихся по направлениям «Химия» и «Педагогическое образование», а также к урокам химии и занятиям в системе дополнительного образования по предметам естественнонаучного цикла средней школы. В пособии рассмотрены основные проблемы геохимии, приводятся современные взгляды на происхождение химических элементов, возникновение Вселенной, Земли и её биосферы; факторы и общие характеристики миграции элементов. В пособии приведены вопросы и задания для самостоятельной работы студентов и школьников, способствующие глубокому пониманию и эффективному усвоению материала; список литературы. В приложении представлены экспериментальные работы с химико-экологической направленностью, составляющие экспериментальный практикум.

Пособие предназначено студен­там биолого-химических специальностей педагогических ву­зов, а также учителям школ.

© С.А. Волкова, 2012

© Издательство КГУ им. К.Э. Циолковского, 2012

Содержание

Предисловие 3

Глава I. ВВЕДЕНИЕ В ГЕОХИМИЮ 4

1.1 Предмет, история и методология геохимии 6

1.2 Распространённость химических элементов в оболочках Земли 17

1.3 Геохимия планет земной группы и космохимии 37

1.4 Факторы и общие характеристики миграции элементов 48

1.5 Механическая миграция (механогенез) 55

Глава 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ МИГРАЦИЯ 61

2.1 Общие закономерности физико-химической миграции 61

2.2 Миграция газов 69

2.3 Общие закономерности водной миграции 76

2.4 Магматические и гипергенные физико-химические системы 86

Глава 3. БИОГЕННАЯ МИГРАЦИЯ 95

3.1 Особенности биогенной миграции 95

3.2 Геохимия ископаемых органических веществ, биологические системы 104

3.3 Геохимия биокосных систем 113

Глава 4. ТЕХНОГЕННАЯ МИГРАЦИЯ 124

4.1 Характеристика техногенной миграции 124

Глава 5. ГЕОХИМИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 135

5.1 Геохимия элементов I группы 135

5.2 Геохимия элементов II группы 142

5.3 Геохимия элементов III группы 147

Библиография 161

Приложения 163

Предисловие

В современном образовательном пространстве в виду его сложности и разнообразия большое значение приобретают информатизация, фундаментальность, интеллектуализация и коммуникация. Его центральной проблемой становится качественная подготовка и развитие личности обучающихся. Перспективы данных тенденций современного образования заложены в развитии социума. В новых условиях системообразующим фактором решения глобальных проблем становится образование, одной из главных черт которого является фундаментальность и качество.

В настоящее время интеграционные процессы охватили всю сферу образования. Особенно глубоко они затронули естественные науки. Сегодня сложно определить грани между физикой и химией, химией и биологией, что вызвало к жизни многие смежные науки: физическую химию, биологическую химию, геохимию, биофизику, химическую экологию и др. Акцент обновления содержания обучения смещается в направлении развития внутри- и межпредметных связей, составляющих основу междисциплинарных коммуникаций.

Основу интеграционных процессов составляет единство материального мира, всеобщая связь явлений природы, общества и процесса познания. Наибольший вклад по сравнению с другими областями в формирование целостного мировоззрения человека вносит предметная область «Естественные науки». Изучение основ естественных наук, в том числе геохимии, открывает перед школьниками и студентами пути познания природы, учит наблюдать, интерпретировать и порой предсказывать явления и процессы материального мира.

Представленные в пособии материалы мы рекомендуем использовать для реализации основного содержания курса «Основы геохимии» в процессе подготовки бакалавров высших учебных заведений, обучающихся по направлениям «Химия» и «Педагогическое образование», а также при обучении учащихся средних школ и студентов средних специальных учебных заведений в системе общего и дополнительного образования.

Автор пособия выражает признательность доктору пед. наук, кандидату мед. наук, профессору, Заслуженному деятелю науки Кубани, академику РАЕ Т.Н. Литвиновой, кандидату геол.-мин. наук, доценту кафедры географии КГУ им. К.Э. Циолковского Т.К. Петровской, кандидату хим. наук, вед. науч. с. лаборатории проектирования учебного оборудования ИСМО РАО Н.С. Куприяновой, кандидату хим. наук, доценту, зав. кафедрой химии КГУ им. К.Э. Циолковского К.Л. Анфилову, кандидату хим. наук, доценту Н.И. Савиткину, кандидату пед. наук С.О. Пустовит за содействие, ценные советы и рекомендации в подготовке данного пособия.