1.Геохимия как наука: цели, задачи, предмет исследования
Термин предложен Ф. в 1838 г. для обозначения науки о хим. проц. в ЗК.Термин использовал основатель ГХ. В.И.Вернадский в первом десятилетии ХХ века для обознач. созданной науки об истории атомов Земли.
А.Е.Ферсман (1932): “ГХ. Изуч. Истор. Хим. Эл. - атомов ЗК и их поведение при различ. термодинамических и физ.-хим. Усл. природы”.
Объектом ГХ. явл. хим. эл. или органич-е в-во, его содержание в различ. точках пространства и миграция в различ. Гео. системах.
Предметом или целями ГХ. явл.:
1)Разработка основ теории форм-я состава з.к., образ-я и разруш-я м/рий неорган. и орган. ПИ(теоретический аспект)
2) Прикладное испол. ГХ.их знаний в обл. поиска, разведки и разработки м/рий. (практический аспект)
Задачи ГХ:1) опред-е сред. Сост. З.к. (проблема кларков), 2) изуч. всеобщего рассеяния хим. Эл. и орган. В-ва, 3) изуч. форм нахождения и миграции хим. эл. и орган. В-ва в литосфере и др.
2.Геохимические методы исследования
1) В ГХ. используются физ.-хим. методы анализа в-ва, они служат для опред. Содер-я хим. эл. и их изотопов. Осн. Совр. методы анализа включают: а) Оптический атомный спектральный анализ – основан на хар-ких спектрах хим. эл., кот. явл. основным св-вом хим. эл. Спектры испускаются внешними e– атомов. Атомизируют порошковую пробу. Различают качественный (какие эл. Присут. в образце) и полуколичественный анализ (сколько каждого эл. в образце). Яркость спектральных линий увел. с ростом относит. доли эл. в образце. Достоинства – не нужно вскрывать пробу и переводить в р-р, экспрессность метода, определение до 70 хим. Эл. одновременно. Недостатки – низкая воспроизводимость. Основной для поиска ПИ.
б) Рентгено-флуоресцентный - наиболее широко используемый метод для опред. Глав. и редких эл. в гп. Определяет до 80 эл. при широком ряде концентраций от 100% до первых г/т без перевода пробы в р-р. Определяются петрогенные эл., из редких эл. обычно опред. Ba, Rb, Sr, Zr, Hf, Nb, Y и др. Достоинства - широкий круг эл., большой диапазон содер-й, экспрессность. Ограничения - кроме эл. легче Na плохо опред. эл. с номерами от 18 до 40. Для анализа петрогенных элементов – пробу в состоянии пудры сплавляют в печах и получают тонкий диск. Для Ba, Rb, Sr, Zr, Hf, Nb, Y - используют порошок.
в) Масс-спектрометрия Поток заряж. ионов разгоняется в загнутой трубке в вакууме под действием постоянного м.п. Ионы начинают двигаться по окружностям различ. радиуса в зависимости от массы. Это позволяет определять их раздельно. Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой ISP-MS примен. для опред. абсолютных конц. широкого спектра микроэл., возможен анализ очень низких конц. 0,01*10-6 г/т. Требуется перевод проб в р-р (навеска 25-100мг). Плюсы: очень низкий ПО,хорошая точность и воспроизводимость.
Локальные методы анализа:
a) Электронно-микропробный или микрозондовый анализ. Метод для проведения хим. анализа на поверхности образца в области размером несколько мкм3 без его разруш. в ряду эл. от Li до U. Аналогичен рентгено-флуоресцентному методу, но образец возбуждается потоком e¬. Измеряется интенсивность вторичных рентгеновских лучей, λ кот. хар-на для каждого эл., пики оцениваются относительно стандарта. Метод имеет высокую разрешающую способность. Предел обнаружения – 0,01%, чаще исп-ся для опред. Содер. петрогенных эл. Возможность анализа в “точке” позволяет исследовать в мин. зональность, структуры распада, обнаружить микровключения. Применяется для анализа силикатных стекол, и важен в экспериментальной петрологии.
b) Ион-микропробный анализ (ионный зонд) Предназначен для проведения локального хим. анализа приповерхностных слоев тв. тел в ряду эл. от H до урана. Сочетает точность и воспроизводимость масс-спектрометрии с разрешающей способностью электронного микропробного анализа. Поверхность образца облучается точно сфокусированным потоком ионов кислорода (~ 20мкм), что вызывает излучение вторичных ионов. Предел обнаружения 1*10-6 %, дает возможность исследовать характер распределения эл. примесей в мин.
2) Для понимания процессов перераспределения и конц. Эл. в ГХ используются методы термодинамики, позволяющие количественно описать поведение эл. в растворах, при выплавлении и кристалл. расплавов.
3)Методы кристаллохимии применяются для изучения условий вхождения эл. в кристалл. решетки мин. фаз, объяснения закономерностей распределения в них микроэл., познания проц. изоморфизма и вероятных форм рассеянного состояния эл.
4)Методы изучения усл-й образования минералов и пород. Позволяют опред. Т, Р, сост. исходных расплавов и мин.образующих р-ров. 5)Численное моделирование магматических процессов по редким элементам.
6)Методы изучения возраста геологических образований. 7) Физико-химичеcкое моделирование природных процессов.
8)Экспериментальная геохимия.
3.Космическая распространенность эл. Понятие “космической” распространенности. Расчетная относительная распространенность эл. во Вселенной названа КР. Распр. Эл. в космосе может рассматриваться как эталонный состав, при сравнении с кот. можно оценить интенсивность процессов фракционирования эл. Его нельзя точно определить, т.к. космос претерпел разд. на различные компоненты, такие как звезды, межзвездное пространство, планетарные тела. Состав звезд изменяется с эволюцией звезд; изменение состава происходит в процессе радиоактивного распада. Пользуются теми значениями распространенности, кот. только приближаются к общему составу космоса. Имеется пять возможных источников сведений: Земля и Луна, Метеориты, Солнце и звезды, Газовые туманности и межзвездная среда, Космические лучи. Основные закономерности распространенности элементов в зависимости от атомного номера. 1 Принцип Оддо Гаркинса: «Распр. Хим. Эл. с чётной суммой протонов и нейтронов (порядковым номером) больше чем с нечётным».
2. Основной закон геохимии: «Распр. атомов зависит от строения (стабильности) их ядер, а распределение – от строения внешних электронных оболочек.