геохимия ответы

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Вся земная жизнь основана на углероде. Каждая молекула живого организма построена на основе углеродного скелета. Атомы углерода постоянно мигрируют из одной части биосферы в другую. На примере круговорота углерода в природе можно проследить в динамике картину жизни на нашей планете.

Основные запасы углерода на Земле находятся в виде содержащегося в атмосфере и растворенного в Мировом океане диоксида углерода, то есть углекислого газа (CO2).

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 17

17-1. Распределение вещества в Солнечной системе. Закон Тициуса – Бодэ

В спектре солнечной атмосферы открыто более 70 элементов с преобладанием Н (70 % по массе), Не (28%), на долю остальных приходится 2 %. Очень мало тяжелых элементов после железа. В порядке уменьшения обнаружены следующие 13 элементов: H, He ,O,C, N, Si, Mg, Ne, Fe, S, Ca, Ni, Ar. Ядерные реакции зависят от температуры звезд.

Энергетически более выгодно образование устойчивых ядер с небольшим числом четного количества протонов и нейтронов, поэтому в космосе и на

Земле преобладают элементы с небольшими атомными массами. Солнце представляет собой водородно-гелиевый раскаленный шар. Газовые туманности состоят из сильно разреженных газов, (Н,О).В космических лучах космические нейтроны образуют вторичные радиоактивные изотопы(12C.10Be, 22Na,26Al, 32Si, 36Cl, 39Ar.) в верхней

части атмосферы, преобразуя атомные ядра азота.Космические частицы богаче тяж.ме. метеориты по составу бывают металлические (Fe, Ni), силикатные (Si, Al), сульфидные (FeS и др.).

Правило Тициуса — Боде (известно также как закон Боде) представляет собой эмпирическую формулу, приблизительно описывающую расстояния между планетами Солнечной системы и Солнцем (средние радиусы орбит)

. Полученное число считается радиусом орбиты i-й планеты в астрономических единицах.

Планета-i Меркурий −1 Венера 0 Земля 1

Марс 2 Т.о. Di=0,3,6,12..

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

И например для венеры теор.раст=(3*2^0+4)/10=0.7(на самом деле=0.72)

17-2. Изотопы в геохимии. Стабильные и нестабильные изотопы.

Изото́пы - разновидности атомов (и ядер) какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковый атомный номер, но при этом разные массовые числа.

ИЗОТОПЫ СТАБИЛЬНЫЕ-устойчивые изотопы, не претерпевающие радиоактивных

превращений. Кислород (Z=6) является наиболее распространенным химическим элементом в земной коре. Он имеет три стабильных изотопа – 16О = 99,63%, 17O = 0,0375% и 18O = 0,1995%.

Водород (Z=1) имеет два стабильных изотопа 1Н и 2Н, распространенность которых составляет, соответственно 99,9852% и 0,0148%.

3He=0,000138, 4He =99,999862 10B=19,8, 11B=80,2 14N=99,634, 15N=0,366

20Ne =90,48, 21Ne =0,27 ,22Ne =9,25 28Si=92,23, 29Si =4,67 , 30Si=3,10

Углерод (Z = 6) имеет два стабильных изотопа: 12С= 98,89% и 13С=1,11%. Сера (Z = 16) имеет четыре стабильных изотопа, приблизительная распространенность которых: 32S == 95,02%, ЗЗS=0,75%, 34S=4,21% и 36S=0,02%.

нестабильные – радиоактивные, ядра атомов которых подвержены самопроизвольному превращению в другие ядра с испусканием различных частиц (или процессам так называемого радиоактивного распада). Изотоп водорода 3Н (тритий) нестабилен. Его период полураспада составляет 12,32 лет[4]. Тритий содержится в природе в очень малых количествах.

17-3. Органическое вещество в биосфере Земли.

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. органические вещества — класс химических соединений, в состав которых входит углерод Во-первых, органическое вещество в педосфере является основным природным

генератором и источником углеродосодержащих газов (прежде всего, СО2), поступающих в атмосферу. Во-вторых, оно нередко является фактором, определяющим биопродуктивность природных и агроэкосистем; от качественного и количественного состава органического вещества зависит поведение загрязнений различного происхождения, формирование противоэрозионной устойчивости и водно-физических свойств почв и т.д.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 18

18-1. Современные данные о строении Земли, оболочки, их предполагаемый состав.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

в ядре содержание железа около 90,2 %, никеля 9,04 %. имеется примесь легких элементов (Si, S, Al, O) Нижняя мантия считается силикатно-сульфидной. Ее химический состав соответствует каменным метеоритам: О – 35 %, Fe –25, Si –18, Mg – 14, S – 2, Ca – 1,4, Al

– 1,3, Ni –1,35, Na – 0,7, Cr – 0,25, Mn – 0,20 %. Переходная зона (слой С 400–1000 км) имеет, возможно, силикатно-магнезиальный состав. Основным компонентом допускается

оливин Mg2SiO4. Верхняя мантия считается неоднородной по элементарному и изотопному составу. Ряд авторов приравнивают ее состав к хондритам. На глубине до 200 км расположен мягкий пластичный слой с пониженной скоростью распространения сейсмических волн, получивший название астеносферы.

Считается, что перемещение вещества в астеносфере – причина вулканизма и тектонических подвижек. В мантии вещество близко до металлического состояния. Породы верхней мантии соответствуют ультрабазитам, имеют разный состав и при выходе на поверхность близкие к пиролиту (пироксенооливиновая порода).

Граница Мохоровичича по одной гипотезе разделяет химически разные слои, по другой – это поверхность фазового перехода, но она не исключает наличия химической границы. Литосфера (слой А от 0 до 30–70 км) залегает выше астеносферы и у поверхности в зоне окисления называется корой выветривания. По изменению скорости сейсмических волн литосферу делят на верхнюю часть (гранитный слой) и нижнюю часть более тяжелую

(базальтовый слой). Их разделяет поверхность Конрада. Тектоносфера выделена В. В. Белоусовым, объединяет литосферу, астеносферу и верхнюю мантию, с которой связаны тектонические и магматические процессы.Оболочки Землиатмосфера,гидросфера,литосфера,биосфера.

18-2 График глубина (давление) – температура планеты Земля.

давление на глубинах тихоокеанских впадин составляет 1100 атмосфер. На нижней границе магмы (на глубине 2900 километров) давление уже превышает 1000000, а в центре земного шара достигает почти 4000000 атмосфер.

Давление растет с глубиной. Гидростатичное давление 100 атм. Литостатическое давление в силу того, что плотность горных пород в 3 раза выше, растет в 3 раза быстрее.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

нефтематеринской толщи) к лету все съедено, вода чистая, теплая, не цветет. С осаждается в виде карбонатов, к августу в аридном климате басеины засолоняются и в осадок выпадает соль, в гумидном климате Т моря снижается, вода перемешивается: глубинные воды, богатые Р поднимаются наверх и далее также отлагаются углеродистый осадок. На экваторе происходит только один взрыв жизни-осенний, когда происходит перемешивание, в полярных – весенний, когда световой день удлиняется

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 19

19-1. Рост с глубиной температуры, давления. Границы разделов.

С глубиной температура Земли возрастает. Измерения, проведенные в шахтах и буровых скважинах, показывают, что в разных местах увеличение температуры с глубиной варьирует от 15 до 75 °С на километр. Фактически измерить температуру Земли на глубинах, превышающих размер самых глубоких буровых скважин, достигающих чуть более 10 км, не представляется возможным. По оценкам ученых температура ядра Земли может достигать 2760 °С и более.. Установлено, что геотермический гарадиент не является постоянным, обычно в более глубоких горизонтах он уменьшается, нарастание температуры идет быстрее, чем в верхних горизонтах, такой темп нарастания характерен для первых км. Глуюже градиент увеличивается и нарастание почти прекращается. Нижняя граница для Т глубоких горизонтов земли. Эта граница около 1100. Верхнюю возможную границу установить непосредственно невозможно. Повышение Т переводит вещество в различные агрегатные состояния. На каждый км давление увеличивается в среднем на 300 атмосфер.

19-2. Цикличность и необратимость геохимической эволюции земной коры

Разделение планеты на кору, мантию, ядро позволяет рассматривать часть земли как независимую физ-хим систему. В этом случае миграцию вещества в пределах коры можно считать независимым явлением. Миграция бывает механическая и химичская. Механическая-результат орогенных движений и гравитации. Физ-хим в рамках процессов магматизма, седиментации и метаморфизма.

1.магматическая кристаллизация

2.процессы осадкообразования-дальнейшее развитие геохимической дифференциации. Большое значение имеют процессы соосаждения в конкретных условиях, в результате которых возникают определенные ассоциации элементов.

3.большую роль в процессах осадкообразования играет взаимодействие гидросферы и атмосферы с литосферой

4.с осадкообразованием тесно связаны процессы жизнедеятельности организмов

Все это приводит ко все более увеличивающейся геохимической дифференциации

19-3. Ноосфера. Геохимия и экология. Охрана недр

Ноосфе́ра— сфера разума; сфера взаимодействия общества и природы, в границах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития

С деятельностью человека связаны многочисленные геохимические процессы, во многом принципиально отличаются от других живых организмов. Участвуя, как и в процессах обмена веществ, человечество кроме того осуществляет грандиознейшее перемещение атомов хим элементов в биосфере, связанной с общественной деятельностью. Так, общее количесвто ежегодно механически перемещаемого материала литосферы составляет около 100 млрд тонн, что соизмеримо с денудационной работой всех рек земли.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Ноосфера-есть новое геологическое понятие на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологичекой силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни – вернадский.

Техногенез-термин, предложенный Ферсманом для обозначения процессов перемещения (перераспределения) и концентрации хим элементов, происходящих в результате технической деятельности людей.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 20

20-1. Метеориты: столкновение с Землей.

Метеориты – обломки космической материи. Изотопный состав по C, O, Si, Cl, Fe, Ni, Co, K, Cu, Ga, U такой же, как изотопный состав этих элементов земного происхождения. Различие в изотопах по некоторым редким элементам и инертным газам (He, Ne, Kr, Xe) образуется из-за облучения метеоритов космическими лучами. По составу метеориты бывают металлические (Fe, Ni), силикатные (Si, Al), сульфидные (FeS и др.). Самые распространенные каменные (аэролиты) метеориты (90 %). Среди каменных преобладают хондриты, для силикатной части которых характерны «хондры» – шарики диаметром около одного миллиметра из стекла или нераскристализованного материала.

«Хондры» не встречаются в земных условиях и могут выполнять роль индикатора при изучении генезиса метеоритов. Редко встречаются углистые хондриты с добавлением графита, органического вещества и аминокислот, еще реже – ахондриты без «хондр», близкие по составу к земным изверженным породам. Средний состав хондритов следующий: O (33 %), Fe (27), Si(17), Mg (14,), S (2), Ni (2), Ca (1), Al (1,), Na (1), Cr

(0,29), Mn (0,25), P (0,11), K (0,08 %) (Б. Мейсон, 1971). Относительная частота выпадения метеоритов разных классов по Дж. Вуду (1971) следующая: хондриты (85,7 %), ахондриты (7,1), железные (5,7), железо-каменнные 1,5 %. Поверхности Земли ежегодно достигает 500 метеоритов размером меньше 10 см в диаметре. На Земле известно 150 кратеров от падения метеоритовДля глобальной катастрофы достаточно падения метеорита диаметром 1км с радиусом разрушения 200–300 км. При падении его в океан высокие волны затопят участки суши на низменностях. В марте 1989 г. Астероид

диаметром около 300 м пересек орбиту в точке, где всего лишь 6 часов назад находилась Земля. Наземные службы зарегистрировали его лишь после удаления от планеты. Поэтому необходимо направлять усилия на усовершенствование сети наблюдений за небесными телами и разработку способов нейтрализации небесных тел, появляющихся в зоне притяжения Земли. Метеориты позволяют получать данные по абсолютной распространенности нелетучих компонентов при наличии представительных аналитических данных.

20-2. Геохимия метаморфизма: выплавление гранита и базальта.

В месте пересечения линий Т (1) с линиями 2 и 3 происходит их реальное плавление. Гранит и базальт выплавляется по закону эвтектики. Гранит на глубинах 50-100 км, а базальт 200 км. Т.о. в

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Это изменение в горных породах и минералах, обусловленные происхождением мощной ударной (метеоритной) волны. Единственным известным природным процессом, при котором может происходить ударный метаморфизм является падение крупных метеоритов. Характеризуется мгновенностью проявления, высоким Р (10-100 кбар-Мбар) и остаточной температурой свыше 1500. Возникают высокобарические фазы ряда соединений, происходит дробление минералов, разрушение их кристаллических решеток, плаление минералов и горных пород.

21-3. Сжигание угля, нефти и газа как возвращение в биосферу и оживление мертвой биомассы.

Часть углерода после смерти организмов в соответствующих условиях аккумуляции, скапливается в углях-сопропелитах, переходит в нефть и через длительный промежуток времени попадает в исходную малоактивную форму СО2 атмосферы. Этот круговорот углерода осуществляется за счет энергии солнечных лучей, трансформируемых

хлорофиолом зеленых растений.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 22

22-1. Атомный и ионный радиусы.

Атомные радиусы-числа, получаемые при измерении растояния между центрами атомов в кристаллической структуре. Атомные радиусы элементов, у которых заполняются s и p уровни, закономерно возрастают в каждой группе в направлении сверху вниз, при увеличении числа слоев в атоме. В пределах каждого периода слева на право, при увеличении числа элементов в слое, атомные радиусы уменьшаются. Наращивающие d уровни в начале ряда уменьшаются, затем возрастают.

Ионные радиусы-радиусы ионов, а точнее атомов в состоянии, когда у них проявляется ионная связь. Размер иона изменяется в зависимости от внешних условий и влияния окружающих соседей в структуре минерала. Радиус иона зависит от его валентности. При возрастании положительной валентности радиус уменьшается по сравнению с атомами, а при отрицательной валентности возрастает. У s, p, d уровнях в первых периодах радиус чуть сокращается, далее возрастает, для f уменьшается во всем ряду. В вертикальных группах радиусы возрастают сверху вниз

22-2 Периодичность и цикличность процессов: обуславливающие факторы.

Общая картина миграции элементов приводит нас к концепции геохимического цикла. В литосфере геохимический цикл начинается с первичной кристаллизации магмы. Он включает изменение и выветривание изверженных пород, перенос и отложение продуктов их разрушения, диагенез. Геохимический цикл не является замкнутой системой ни в отношении вещества, ни в отношении энергии.

Цикличность-процесс, после которого система возвращается в исходное состояние. Периодичность-процесс, когда система возвращается в исходное состояние с некоторыми изменениями.

Внешние факторы ( солнечное тепло, гравитационные действия луны, других планет, галактики), действие непостоянно, меняют свою интенсивность с различным периодом. Внутренние факторы-внутреннее тепло, которое нередко связано с внешними факторами.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

22-3 Геохимические барьеры антропогенных процессов.

Понятие о зонах выщелачивания и геохимических барьерах распространяется и на техногенез. Существую зоны сернокислого, кислого и прочего техногенно выщелачивания. Техногенный геохимический барьер=это такой участок ноосферы, где происходит резкое уменьшение интенсивности техногенной миграции и как следствие концентрация элементов. Известны кислые, щелочные, испарительные и прочие техногенные барьеры. Техногенные геохим барьеры используются для создания искусственных месторождений п/ и. Так уже в древности с помощью дамб отгораживали наибольшие участки моря, в которых роисходило испарение морской воды и осаждение поваренной соли. Перспективно создание искуственных рудных месторождений.

22-3. Геохимия углерода. распределение в биосфере, карбонатный и углеродистый цикл

Вся земная жизнь основана на углероде. Каждая молекула живого организма построена на основе углеродного скелета. Атомы углерода постоянно мигрируют из одной части биосферы в другую. На примере круговорота углерода в природе можно проследить в динамике картину жизни на нашей планете.

Основные запасы углерода на Земле находятся в виде содержащегося в атмосфере и растворенного в Мировом океане диоксида углерода, то есть углекислого газа (CO2).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

. Глобальный углеродистый цикл может быть разделен на две категории: геологическое, которое работает по большим временным рамкам (миллионы лет), и биологическое/физическое, которое работает в более коротких временных рамках (дни к тысячам лет).

Углерод — существенный элемент для жизни на Земле. Мало того, что углерод найден во всех живых существах, элемент присутствует в атмосфере в слоях осадка известняка на дне океана, и в ископаемом топливе как уголь.

23-1 Изотопная геохронология.

Метод определения возраста. Путем радиоактивного распада 40К превращается в Ar, зная константы, можно измерить концентрацию материнского и дочернего изотопов и вычислить возраст. Распад 40К стабильного 40Ar происходит путем электроного захвата, 11% атомов 40К распадаются путем электронного распада до ядер 40Ar в возбужденном состоянии, которые переходят в основное состояние, испуская гамма излучение. Преимущественно же атомы 40К путем бетта распада переходят в состояние 40Ca. 40Ar-39Ar