28. Второй закон геохимии.

Принцип всюдности химических элементов:если какой-либо компонент геосистемы содержит Х элемент, то несомненно он будет обнаружен во всех других компонентах геосистемы. Каждый компонент геосистемы отражает ее общий состав ,другими словами , в каждом клмпоненте геосистемы в том или ином количестве обнаруживаются все химические элементы, присутствующие в геосистеме.

29. Закон р/а распада, управление определения возраста. Теория р/а распада была сформулирована Резерфордом и Содди. Согласно их теории скорость распада радиогенного родительского нуклида пропорциональна числу его атомов (N).Уравнение скорости распада имеет вид:

N=No*e^(-λt), где λ-коэф. пропорциональности, постоянная распада.

Число р/а родительских нуклидов(N), которое осталось к моменту t из первоначального их количества No (соответствующее t=0).

D = Do+N (e^(-λt) -1). - уравнение, используемое для определения возраста ГП и мин-лов по методам, основанным на пр-ссе превращения родительского радионуклида в дочерний стабильный.

1.Порода или мин-л не должны терять или приобретать ни Р ни D. Т.е.отношение должно меняться только за счёт распада. 2. Do – вписывают реальные значения. 3. Считается что λне меняется в теч. 4,6млрд.лет. 4. Измерения D и N должно производиться с достаточной точностью,

30. Понятие кларка химического элемента. Кларк — числа, выражающие среднее содержание хим. элементов в ЗК, гидросфере, Земле, космических телах, геохимических или космохимических системах и др., по отношению к общей массе этой системы. Выражается в % или г/кг. Различают весовые (в %, в г/т или в г/г) и атомные (в % от числа атомов) кларки. Весовые кларки - это средние массовые содержания элементов, выраженные в процентах или в граммах на грамм породы. Атомные кларки выражают процентные количества числа атомов элементов. Т.е. эти параметры пропорциональны и значение меняется лишь от атомной массы элемента.

31. Кларк концентрации и кларк рассеивания. Кларк концентрации - отношение среднего содержания данного хим. элемента в ГП, рудах, геохимических ореолах и др. геол. объектах к кларку этого элемента в ЗК. Кларк рассеяния - отношение кларка элемента в литосфере к его содержанию в данном природном объекте.

32.Ряд Боуэна. Ряд Боуэна – опытным путём установленная Боуэном последовательность кристаллизации мин-лов из магмы в виде 2 рядов: 1. прерывистого ряда фемических (тёмноцветы) мин-лов: Ol -> Opx -> Cpx -> Am -> By->Q; 2. непрерывного ряда салических (светлых) мин-лов: основной Pl -> средний Pl -> кислый Pl -> КПШ ->Q. Совместная кристаллизация минералов 2х рядов протекает с образованием эвтектики (состав смеси 2х и более компонентов, плавящийся при мин. температуре) и в этом случае последовательность выделения зависит от состава расплава. Предложенные Боуэном реакционные ряды кристаллизации минералов могут нарушаться в зависимости от состава расплава, от температуры, давления и других условий.

33.Принцип Оддо-Харкинса. «Распространенность химических элементов с чётной суммой протонов и нейтронов (порядковым номером) больше чем с нечётным». Этот принцип много раз подтверждался на практике. Когда мы строили графики кларка концентрации в различных ГП, он всегда был пилообразным. И практически все подъёмы всегда приходились на элементы с чётным порядковым №.

34.Распространённость хим.элементов в ЗК. .К группе главных отноятся, те содержание которых превышает1 %.(O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K).И все они образуют собственные минералы. Второстепенные от 0,1до 1,редкие меньше 0,1%.

Распределение хим. элементов в ЗК подчиняется следующим закономерностям:

1. Закону Кларка-Вернадского - все химические элементы есть везде, но в рассеянном состоянии(з-н о всеобщем рассеянии);

2. С усложнением строения атомного ядра химических элементов, его утяжелением, кларки элементов уменьшаются (Ферсман);

3. В ЗК преобладают элементы с чётными порядковыми номерами и атомными массами.

4. Стабильными считаются атомы с приблизительно равным количеством протонов и нейтронов в ядре

5. Особенно велики кларки элементов, атомная масса которых делится на 4 (O, Mg, Si, Са...), а начиная с Аl, наибольшими кларками обладает каждый 6-й элемент (O, Si, Са, Fe).

35. ГХ гипергенных процессов:выветр. гранитов. Мин состав гранитов: КПШ, Pl, Q – по 30%, By-10%. Q в граните хим. преобразованием не подвержен. ПШ и By образуют глинистые минералы. Главный участник процесса – H. Углекислота является поставщиком H. Количество СО2 зависит от поступания из атмосферы и фотосинтеза растений. Наиболее значимый минерал в граните-кпш. На первом этапе КПШ преобразуется в гидромусковит. 2KAlSiO8+H+HCO3+4H2O+nH2O= Al2[Si4O10](OH)2 * nH2O+K+HCO3+2SiO4+8H. Обогащение 1)К поступает в раствор, увеличивая количество протонов H. 2)гидромусковит в каолинит. На втором этапе поступает большее количество К, SiO2 в виде коллоидов кислоты, вторичное изменение pH. На последней стадии образуется гидропирит, глинозем, кремнезем – при избыточном влажноси в тропич. климате.

36. ГХ гипергенных процессов:выветр дунитов. Состав дунита – Ol 90-100%.Процесс выветривания сложен и ему предшествует серпентинизация дунита:

(Mg,Fe)[SiO₄]+H2O+O2=Mg6[Si4O10](OH)8+Fe3O4(магнетит)

При выветривании серпентинизированного дунита на начальной стадии возникает пироаурит, при дальнейшем развитии образуются керолит, сапонит, нонтронит.

Т.о. выветривание практически мономинерального дунита приводит к образованию, по крайней мере, 7 минералов.

37.ГХ щел-х элементов (на примере Na). Элементы первой группы периодической системы представлены щелочами - Li, Na, К, Rb, Cs и Fr. Вниз по вертикали в них увеличивается число электронных оболочек, но на внешней оболочке всегда находится один электрон. Эти элементы имеют s-электронный тип строения атомов, когда электронные орбитали наиболее близки к сферическим. Это определяет отсутствие поляри­зации их соединений, наименьшие энергии металлической связи и наиб. ионность связи в соединениях. Для них хар-ны меньшие величины энергии образования изолированных атомов, более низкие энергетические и термические показатели, чем для элементов других периодов и групп таблицы. Вниз по таблице от Li к Cs усиливаются щелочные свойства элементов. Из пяти природных щелочей Li, Rb, Cs относятся к рассеянным элементам, а Na и К являются широко распространенными породообразующими элементами. По распространенности в Солнечной системе и оболочках Земли лидирует Na.

Он широко распространён в силикатных оболочках Земли, включая гидросферу. Na во всех типах изверженных пород представлен Pl, образующими совершенную изоморфную серию (CaAI2Si208(Анортит) - NaAISi208 (Альбит)) Здесь осуществляется гетеровалентный изоморфизм Са -> Na (+ Si). В пегматитах и метасоматитах широко развит Ab. В метаморфических сланцах и гнейсах также устойчивы Pl (Ab в низкотемпературных и более кальциевые Pl - в высокотемпературных зонах). В метаморфических фациях высоких давлений Na входит в структуры Naевых-Px - омфацита, жадеита и Am - глаукофана наряду с устойчивым в этих условиях альбитом, а место анортита занимает лавсонит, водный его аналог. Здесь же устойчива Na-белая слюда - парагонит. При высоких температурах К и Na, несмотря на разницу в ионных радиусах, образуют натрий-калиевые ПШ. По мере ↓Т их твердые растворы распадаются с формированием пертитов, вростков Ab в микроклине. Широко развиты метасоматические процессы с участием щелочей, где более высокотемпературная калишпатизация ранней щелочной стадии сменяется альбитизацией на поздней щелочной стадии, когда при более низких температурах растет активность Na. Это характерно для постмагматических процессов в гранитах и пегматитах. Это месторождения солей в Соликамске, Прикарпатье, Сибири. Наиболее мощные и огромные по площадям развития залежи солей подстилают чехол Сибирской платформы.

38. Геохимия щел-х элементов (на примере К). Элементы первой группы периодической системы представлены щелочами - Li, Na, К, Rb, Cs и Fr. Вниз по вертикали в них увеличивается число электронных оболочек, но на внешней оболочке всегда находится один электрон. Эти элементы имеют s-электронный тип строения атомов, когда электронные орбитали наиболее близки к сферическим. Это определяет отсутствие поляри­зации их соединений, наименьшие энергии металлической связи и наиб. ионность связи в соединениях. Для них хар-ны меньшие величины энергии образования изолированных атомов, более низкие энергетические и термические показатели, чем для элементов других периодов и групп таблицы. Вниз по таблице от Li к Cs усиливаются щелочные свойства элементов. Из пяти природных щелочей Li, Rb, Cs относятся к рассеянным элементам, а Na и К являются широко распространенными породообразующими элементами. Калий имеет стабильный изотоп 39К и р/а долгоживущий изотоп 40К, который используется для определения абсолютного возраста пород К-Аг-методом. Изотоп 40К распадается на 40Са и 40Аг. Калий широко распр. в силикатных оболочках Земли, включая гидросферу.Калий образует КПШ и слюды - By, Mu, сери­цит. КПШ характерен для кислых изверженных пород и высокотемпературных гнейсов. При высоких температурах калий и натрий, несмотря на разницу в ион­ных радиусах, образуют КПШ. По мере понижения температуры их твердые растворы распадаются с формированием пертитов, вростков альбита в микроклине. Широко развиты метасоматические процессы с участием щелочей, где более высокотемпературная калишпатизация ранней ще­лочной стадии сменяется альбитизацией на поздней щелочной стадии, когда при более низких температурах растет активность Na. Это характерно для пост- магматических процессов в гранитах и пегматитах. При средних и низких темпера­турах метаморфизма и метасоматоза главными калиевыми минералами являются слюды. Калий сходит в состав сильвина (KCl). Это месторождения солей в Соликамске, Прикарпатье, Си­бири. Наиболее мощные и огромные по площадям развития залежи солей подстилают чехол Сибирской платформы.

39. ГХ щёл-земельных элементов (Mg). Элементы первой подгруппы II группы периодической таблицы называют щелочно-земельными. Они являются s-элементами. Их шесть: два широко распространенных, породообразую­щих - Mg и Са, редкие, рассеянные элементы - Be, Sr, Ва и радий Ra - продукт распадов р/аэлементов. В ЗК более распространен кальций, а в целом на планете - магний, чьи минералы широко развиты в мантии. Параметры элементов этой группы меняются в широких пределах. У Ве начинают проявляться амфотерные св-ва. Он может быть катионом и анионом. Образ. различные комплексы по F => накапл. в пегматитах.Широко прим.в металлургии.

Магний

Mg(12) Легко отнимает кислород и Cl у металлов, не боится щелочей, соды и углеводородов, но растворяется в морской и минеральной воде, т.е. в электролитах. Атом Mg очень устойчив. Он имеет четную-четную конфигурацию (и масса, и номер его делятся на 4). Радиус иона близок к Fe, Ni, Со и к Li из редких. Поэтому Mg, Fe, имеют широкие диапазоны изоморфизма во многих минералах. Их соотношения меняются с ростом температуры. Изоморфизм Mg и Са ограничен, а с AI редок. Гипогенные магнезиальные и магнезиально-железистые минералы обычно содержат примеси кобальта, Ni, в меньшей степени хрома и скандия. В низкотемпературных зонах метаморфизма по у/осн и основным породам развиваются магнезиальные минералы: тальк, серпентин и хлорит, а в зонах гипергенеза - магнезит и доломит в морских осадках и карналлит В осадках гиперсоленых озер. Из магнезита и карналлита магний и добывают (Саткинское и Соликамское м/р-я на Урале). Огромное количество магния находится в водах океанов и морей – 1,8*10^15т.

40.ГХ щёл-земельных элементов (Са). Элементы первой подгруппы II группы периодической таблицы называют щелочно-земельными. Они являются s-элементами. Их шесть: два широко распространенных, породообразую­щих - Mg и Са, редкие, рассеянные элементы - Be, Sr, Ва и радий Ra - продукт распадов р/аэлементов. В ЗК более распространен кальций, а в целом на планете - магний, чьи минералы широко развиты в мантии. Параметры элементов этой группы меняются в широких пределах. У Ве начинают проявляться амфотерные св-ва. Он может быть катионом и анионом. Образ. различные комплексы по F => накапл. в пегматитах. Широко прим.в металлургии. Кальций. Это четный-четный элемент, устойчивый и широко распространенный. Он имеет несколько стабильных изотопов – Также имеет четыре электронных оболочки с двумя электронами на последней. Для Са характерны средние термические, энергетические, плотностные свойства. Карбонаты и сульфаты кальция. Кальций имеет более 650 минералов. Из них 300 силикатов. Наиболее часто встречается изоморфизм Са с Na, Sr, RZ в меньшей степени с Mg, Mn, Ва. В карбонатах обычны примеси Sr, Ва, РЬ, Ва. Кальций более распространен в ЗК, чем в мантии. В магматических породах широко распространен анортит (CaAI2Si20). Кальций входит в Рх, Am, гранаты. Но больше всего его в карбонатной форме, в мощных толщах известняков и доломитов, куда он поступает из двух источников: осаждаясь химически из морской воды (хемогенные породы) и накапливаясь в виде остатков раковин (органогенные карбонаты). Существуют и магматические карбонаты. Наиболее крупные и известные месторождения редких металлов, связанные с карбонатитами, это Маймеча-Котуйское и Тулинское Широко распространены сульфаты и фосфаты кальция. Сульфат кальция CaS04 (ангидрит, +2Н2О-гипс) образует мощные залежи, переслаивающиеся с солями. Апатит Са3(Р04)2 является самым обычным акцессорным минералом магматических пород, а в щелочных комплексах образует крупные Эти апатиты содержат большое количество примесей редких металлов Sr, Ва, Nb, Та, F. (Ковдорское м/р) Кости человека и животных состоят из фосфата кальция. Применяют кальций в строительстве или как удобрение (аp).

41.ГХ III группы элементов (Al) Элементы III группы В, Al, Ga, In, TI относятся к p-элементам. В отличие от s-элементов I и II групп они уже обладают свойствами амфотеров и способны к образованию ковалентных связей. Для всех элементов этой группы характерна переменная валентность, но главная валентность +3. Только один из них - алюминий - является широко распространенным элементом(3й после О и Si), образующим вместе с кремнием алюмокрем-некислородный каркас большинства магматических и осадочных пород. Остальные элементы группы относятся к редким и рассеянным. Алюминий.(13) Лёгкий, электропроводный, холодостойкий, средний потенциал ионизации. Амфотерный элемент, основность его повышена в четверной координации и понижена в шестерной. Формирует семейство алюмосиликатов. На воздухе AI покрывается пленкой оксида Аl203, защищающей его от полного окисления. AI легко образует соединения с галогенами. Известны алюмоорганические соединения. По количеству минералов (около 550) AI среди металлов уступает только Fe. Среди них 315 силикатов и алюмосиликатов, остальные относятся ко всем классам соединений. Может содержаться в кварце (0,1-2,0 %), причем его вхождение вместе с каким- либо металлом изменяет размеры ячейки Si02. В октаэдрической координации AI может замещать Fe3+, Ti3, Сг3> (до 20 %), но не Mg. Наиб. распространенными мин-лами AI являются Pl, КПШ, нефелин, лейцит, слюды (Mu), гранаты, РО, Рх . В метаморфических породах, особенно в метапелитах, силикаты алюминия, шпинель, пирофиллит, корунд. Именно они развиваются в бывших корах выветривания и бокситах. В метаморфических породах, богатых глиноземом, образуются три полиморфные модификации AI2Si05, которые являются индикаторами условий метаморфизма: андалузит, кианит - силлиманит. Используется в сплавах, посуде, авиастроении, фольга.

42.ГХ IV группы (C) Элементы IVa подгруппы С, Si, Ge, Sn, Pb относятся к p-элементам, в отличие от подгруппы IVб, которые являются уже d-элементами. Углерод и Si - широко рапространённые неметаллы, занимающие 11е и 2е места по распространенности на Земле. Вниз по таблице возрастают металлические свойства у Ge, Sn и Pb. Наиболее редкий и рассеянный среди них германий. Олово и свинец имеют достаточно собственных мин-лов. Сверху вниз увеличиваются число электронных оболочек и ионные радиусы элементов, но на внешней оболочке все они имеют четыре валентных электрона. Все элементы этой группы имеют четные номера, причем первые два четные-четные и самые распространенные, остальные - чётные-нечётные, поэтому более редкие. Углерод (6). Встречается в природе как в свободном, так и в соединенном состоянии, в весьма различных формах и видах. В свободном состоянии углерод известен по крайней мере в трех видах: уголь, графит и алмаз. Атом углерода имеет две электронные оболочки с двумя и четырьмя валентными электронами на внешней оболочке. Считается, что валентность углерода всегда равна 4 - со знаком плюс в соединениях с кислородом и минус - с металлами (карбиды). При этом размер его ионного радиуса сильно меняется. Образует полимерные соединения. Углерод из элементов IV группы имеет самый высокий потенциал ионизации. Неорганических соединений углерода в тысячи раз меньше, чем органических, но в них содержится наибольшая часть углерода, а именно в карбонатах (кальцит, доломит) Углерод в виде С02 входит в магматические и метасоматические минералы. Но больше всего он содержится в осадочных ГП. Применение: металлургия, электричество, карандаши,его р/а изотоп (Т=5000л) используется в радиоуглеродном методе для определения возраста пород.

43. ГХ IV группы элементов (Si) Элементы IVa подгруппы С, Si, Ge, Sn, Pb относятся к p-элементам, в отличие от подгруппы IVб, которые являются уже d-элементами. Углерод и Si - широко рапространённые неметаллы, занимающие 11е и 2е места по распространенности на Земле. Вниз по таблице возрастают металлические свойства у Ge, Sn и Pb. Наиболее редкий и рассеянный среди них германий. Олово и свинец имеют достаточно собственных мин-лов. Сверху вниз увеличиваются число электронных оболочек и ионные радиусы элементов, но на внешней оболочке все они имеют четыре валентных электрона. Все элементы этой группы имеют четные номера, причем первые два четные-четные и самые распространенные, остальные - чётные-нечётные, поэтому более редкие. Кремний (14) Второй по распространенности на Земле. У кремния, несколько модификаций. Имеет три электронные оболочки с четырьмя валентными электронами на внешней. Атом кремния имеет три стабильных. При низких температурах химически инертен, при повышенных реагирует с Н, С, F, Cl, S, но особенно отличает его сродство с кислородом: большинство его соединений являются оксидами. Наиболее прочным является кремнекислородный тетраэдр. У кремния также проявляется способность к полимеризации. Оксид кремния является неорганическим полимером, а силикаты представляют широкое разнообразие полимеризации кремнекислородных тетраэдров: цепочечные, ленточные, листовые, каркасные. В то же время легкий по сравнению с другими оксидами металлов (Si02).Кремний - литофильный элемент. Образует около 1000 минералов. Оксид кремния имеет много кристаллических форм. Это: аметист, хрусталь, морион, раухтопаз, агаты, опалы, халцедоны. Из ПОМ некоторые также имеют драгоценные разновидности.:турмалин, сподумен и берилл. Содержание кремнезема лежит в основе петрохимической классификации изверженных пород. Содержание Si02 растет от 45 % в у/осн, 45-55 в основных, 55-65 в средних породах и больше 65% в кислых. Известны растения и морские организмы, чьи скелеты состоят из кремния. Скелеты радиолярий и губок состоят из кремнезема, он также необходим для прочности стеблей растению. В организме человека кремний оказался почти везде: в составе костей, кожи, соединительной ткани, он накапливается в местах переломов костей. Месторождения кремнезема - это кварцевые пески и кристаллы кварца в пегматитах. Опоки, опалы, яшмы используются как облицовочные камни. Основные потребители - стекольная, керамическая, металлургическая, и другие отрасли промышленности. Сверхчистый кристаллический кремний, необходим при производстве солнечных батарей. Кремнийорганические полимерные лаки применяются для изоляции в электротехнической промышленности, как более тонкий жаропрочный и холодостойкий материал.

14.Понятние о ГХких барьерах. Геохимические барьеры – участки ЗК, в которых на коротком расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов, и как следствие, их. Резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов происходит в результате резкого изменения внешних факторов миграции. Наиболее наглядный пример геохимического барьера – дельта реки, впадающей в море. Подкисленная пресная вода смешивается с подщелоченной морской водой, что вызывает осаждение коллоидов некоторых элементов.  Градиент барьера – это скорость нарастания изменения параметров среды по направлению миграционного потока:

G= m₁- m₂/l, где l – протяжённость барьера; m₁ и m₂ – геохимические параметры среды до и после барьера (параметры любые – кислотность, окислительно-восстановительный потенциал, давление и т.д.).

44. Геохимия группы железа. Группа состоит из: Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Ni,Cu,Zn,Fe. Железо. Сидеровильный, литофильный, чётный чётный. Валентность +2,+3. В ЗК железо распространено достаточно широко — на его долю приходится около 4,1 % массы земной коры (4-е место среди всех элементов, 2-е среди металлов). В мантии и земной коре железо сосредоточено главным образом в силикатах, при этом его содержание значительно в основных и у/основных породах, и мало — в кислых и средних породах. Известно большое число руд и минералов, содержащих железо: Ol, Am, слюды, гематит, магнетит, лимонит, пирит. Пирит используют для получения серной кислоты, а пирротин часто содержит никель и кобальт. Лимонит чаще всего встречаются в корах выветривания, образуя «железные шляпы». Также они могут иметь осадочное происхождение, выпадая из коллоидных растворов в озёрах или прибрежных зонах морей. Ванадий. нечёт/чёт d-элемент. Валентность: 0, +2, +3, +4, +5. Кол-во мин-лов <100, главный Ванадинит. Связан с железо-рудными м/р-ями (V-примесь к ti-mt) В зонах окисл-я Fe-руд и Au-рудных м/р-й (был на берёзовском м/р). Гетеровалентный изом-м с Ti,Fe,Mn,Si. Между V(III) и Al(III) наблюдается совершенный изом-м. Частично смесимость проявл.в гранатах (РО4->VO4). Хром. Проявл. сидерофил и литофил. св-ва. Чёт/чёт. d-элем. Образует около 50 минералов. Главный промышл.мин-л – хромит. Накопление Cr и Al одноврем => происх на первичных стадиях у/осн магматизма. При метам-ме Cr уходит в шпинель. М/р – Кимберсай, Рай-Из. Марганец. Сидер.,литофил(=оксифил). нечётный. Валентность: +5,+3,+2,+7(редко). С ↑валентности ↑кислотные св-ва.Образует около 300 мин-лов, группа Пиролюзита. Чем >Fe тем >Mn. Чем >Si, тем <Mn. М/р:теригенно-осадочные, вулканогенно-осадочные и метаморфогенные.