Geokemi

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 6 juni 2021; kontroller kräver 5 redigeringar .

Vetenskapen
Geokemi
engelsk  Geokemi
Ämne	Geologi , kemi
Studieämne	Jorden och planeterna
Ursprungsperiod	1800-talet
Huvudriktningar	biogeokemi , kosmokemi , isotopgeokemi , regional geokemi m.m.
Mediafiler på Wikimedia Commons

Geokemi (Jordens kemi, från andra grekiska γῆ "Earth" + kemi ) - vetenskapen om jordens och planeternas kemiska sammansättning , lagarna för distribution och rörelse av element och isotoper i olika geologiska miljöer, processerna för bildning av stenar , jordar och naturliga vatten.

Geokemins uppgifter inkluderar:

• Bestämning av den relativa och absoluta förekomsten av element och isotoper i jorden och på dess yta.
• Studiet av fördelningen och rörelsen av element i olika delar av jorden ( skorpa , mantel , hydrosfär , etc.) för att klargöra lagarna och orsakerna till den ojämna fördelningen av element.
• Analys av fördelningen av grundämnen och isotoper i rymden och på solsystemets planeter ( kosmokemi ) .
• Studiet av geologiska processer och ämnen som produceras av levande eller utdöda organismer ( biogeokemi ).

Historik

Termen geokemi introducerades 1838 av Christian Schönbein [1] , som sa: "Komparativ geokemi måste lanseras innan geokemi kan bli geologi, och innan mysteriet med existensen av våra planeter och deras oorganiska ämnen kan avslöjas" [2 ] , utgiven 1844.

En vanlig term var också "kemisk geologi" [2] .

Ett stort bidrag till skapandet av geokemi som en oberoende vetenskap gjordes av V. M. Goldshmidt , F. W. Clark , V. I. Vernadsky , A. E. Fersman , A. P. Vinogradov och andra vetenskapsmän.

Geokemi har historiskt sett formats som grundämnenas kemi i geosfärerna och fortsätter i många avseenden att vara så. Detta var motiverat på Fersmans och Vernadskys tid. Men ämnens egenskaper är fasernas egenskaper. Samma grundämne kan vara i sammansättningen av olika faser och själva bilda många faser med mycket olika egenskaper (ett exempel är flera faser av kol ). Fasanalysmetoder dök upp på 1900-talet. Därför är vidareutvecklingen av geokemin kemin av faser i geosfärerna. Grov elementaranalys av geologiska prover bör stödjas av fasanalys. Annars sker nu ett omotiverat hopp genom den strukturella nivån av ämnesorganisation: från ett kemiskt element, som går förbi mineralfasen, till en sten och en geologisk kropp.

Under första hälften av 1900-talet använde många forskare en mängd olika metoder för att bestämma sammansättningen av jordskorpan , och geokemin av många sällsynta grundämnen studerades genom att använda den framväxande metoden för emissionsspektroskopi . Kristallstrukturerna för de flesta mineraler har bestämts genom röntgendiffraktion . VI Vernadsky utvecklade grunderna för biogeokemi .

De enorma framstegen inom vetenskap och teknik under andra världskriget ledde till uppkomsten av nya instrument. . Men geokemin vid den tiden utvecklades fortfarande relativt långsamt. På 1950-talet räckte bara några få tidskrifter för att publicera alla viktiga framsteg inom geokemin. Det var flera geokemiska sessioner vid mötet i American Geophysical Society, de flesta av dem ägnades åt lokala problem och gick inte utöver geokemi.

I mitten av 1950-talet grundade akademiker vid USSR Academy of Sciences Alexander Pavlovich Vinogradov en ny riktning inom geokemi - isotopgeokemi - fraktionering av isotoper av lätta element ( syre , svavel , kol , kalium och bly ) i naturliga processer. Resultatet av akademiker Vinogradovs arbete var bestämningen av jordens absoluta ålder , sköldarna - Östersjön , ukrainska , Aldan och andra, såväl som klipporna i Indien, Afrika och andra regioner; sammansättningen av meteoriter (olika former av kol, gaser och andra) har studerats . [3] Hans forskning lanserade ett nytt steg i utvecklingen av geokemi. [fyra]

På 1960-talet integrerades atmosfärisk och marin geokemi i den fasta jordens geokemi; kosmokemi och biogeokemi har gjort enorma bidrag till vår förståelse av vår planets historia. Studiet av jorden som ett enda system började.

Storskaliga marina expeditioner har visat hur och hur snabbt havens vatten blandas, de har visat sambandet mellan marinbiologi , fysisk oceanologi och marin sedimentation. Upptäckten av hydrotermiska ventiler har visat hur malmfyndigheter bildas . Tidigare okända ekosystem har upptäckts och de faktorer som styr havsvattnets sammansättning har klarlagts.

Teorin om plattektonik har förändrat geokemin. Geokemister har äntligen förstått beteendet hos sediment och oceanisk skorpa i subduktionszoner , deras sänkning och exhumation. Nya experiment med temperaturer och tryck på jordens djup har gjort det möjligt att ta reda på vad mantelns tredimensionella struktur är och hur magmagenerering sker . Leveransen av månstenar till jorden, utforskningen av planeter och deras satelliter med rymdfarkoster och det framgångsrika sökandet efter planeter i andra stjärnsystem har revolutionerat vår förståelse av universum.

Geokemi är också nära sammanflätad med ekologi. . Upptäckten av ozonhål lät som ett entydigt alarmerande tecken och en källa till nya grundläggande synpunkter inom fotokemi och atmosfärisk dynamik. Ökningen av atmosfärisk CO 2 till följd av förbränning av fossila bränslen och avskogning har varit och kommer att fortsätta att vara föremål för stora diskussioner om globala antropogena klimatförändringar. Studiet av dessa fenomen fungerar som en källa till ny information om atmosfärens interaktion med biosfären, jordskorpan och haven.

Idag har geokemin tagit en ledande plats bland geovetenskaperna. . Den studerar den globala rörelsen av materia och energi i tid och rum. . Vernadskys förutsägelse om geokemins centrala roll bland materiens vetenskaper gick i uppfyllelse .

Branscher inom geokemin

Några undersektioner av geokemi [5] :

• Akvatisk geokemi studerar olika elements roll i vattendelar, inklusive koppar, svavel, kvicksilver, och hur partikelflöden utbyts genom interaktioner mellan atmosfären, marken och vattnet 6]
• Biogeokemi  är ett studieområde som studerar livets inverkan på jordens kemi [7] .
• Kosmokemi inkluderar analys av fördelningen av grundämnen och deras isotoper i rymden [8] .
• Isotop geokemi inkluderar bestämning av relativa och absoluta koncentrationer av grundämnen och deras isotoper på jorden och dess yta [9] .
• Organisk geokemi studerar rollen av processer och föreningar som härrör från levande eller en gång levande organismer [10] .
• Fotogeokemi  är studiet av ljusinducerade kemiska reaktioner som inträffar eller kan inträffa bland de naturliga komponenterna på jordens yta [11] .
• Regional geokemi inkluderar tillämpningar på ekologiska, hydrologiska och mineralstudier [12] .

Metoder

1. Röntgenfluorescensanalys (XRF, XRF) . För närvarande den mest använda metoden för att bestämma stora och sällsynta grundämnen i bergarter. Upp till 80 grundämnen kan bestämmas vid ett brett spektrum av koncentrationer från 100 % till första g/t.
2. Atomabsorptionsspektrometri (AAS) . Hög känslighet, men inte hög prestanda, kan inte jämföras med XRF och ICP-MS.
3. Neutronaktiveringsanalys .
   • instrumentell neutronaktiveringsanalys (INAA)
   • radiokemisk neutronaktiveringsanalys (NAA)
4. Gammaspektrometri . Mätning av den naturliga radioaktiviteten för de tre grundämnena U, Th, K. Med hjälp av en detektor mäts den karakteristiska strålningen för varje grundämne.
5. Emissionsspektrometri med induktivt kopplad plasma . En relativt ny typ av analys, i princip alla delar av PS kan bestämmas.
6. Masspektrometri . I olika former är detta den mest effektiva metoden för att bestämma isotopförhållanden.
   • Isotopspädningsmasspektrometri
   • Induktivt kopplad plasmamasspektrometri ICP-MS
7. Elektron-mikrotest (mikrosondanalys) . Bestämning av petrogena grundämnen i enstaka små korn av mineraler. Principen liknar röntgenfluorescensmetoden, men provet exciteras av en elektronstråle.
8. Jon-mikroanalysanalys (jonsond) . Det används för att bestämma sällsynta grundämnen och isotoper.

Tolkning av geokemiska data:

Sällsynta jordartselement (REE) är normaliserade till C1-kondrit (Boynton, 1984) och primitiv mantel (PM) (Sun & McDonough, 1989). De erhållna normaliserade data plottas på en logaritmisk skala. Den resulterande trenden, de avslöjade maxima och minima för elementen indikerar de förhållanden under vilka berget bildades.

Geokemiska organisationer och sällskap

• 1955 - Geochemical Society _
• 1966 - International Association of Geochemistry and Cosmochemistry
• European Geochemical Association ( European Association for Geochemistry ).

Organisationer och laboratorier i Ryssland:

• Vladivostok

Far Eastern Geological Institute, Far Eastern Branch av Russian Academy of Sciences

• Jekaterinburg

Institutet för geologi och geokemi. A. N. Zavaritsky Ural gren av den ryska vetenskapsakademin

• Irkutsk

Institutet för jordskorpan SB RAS

Institutet för geokemi. A. P. Vinogradova SB RAS

• Moskva

Institutet för mineralogi, geokemi, kristallkemi och sällsynta grundämnen (IMGRE)

Institutet för geologi av malmfyndigheter, petrografi, mineralogi och geokemi RAS

Institutet för geokemi och analytisk kemi. V. I. Vernadsky

• Novosibirsk

Institutet för mineralogi och petrografi [13] som en del av

United Institute of Geology, Geophysics and Mineralogy. A. A. Trofimuka

• Petrozavodsk

Institutet för geologi vid Karelian Scientific Center vid Ryska vetenskapsakademin

• Syktyvkar

Institutet för geologi, Komi Scientific Center, Ural-grenen av den ryska vetenskapsakademin

Geokemisters kongresser

• 1971 - Internationell geokemisk kongress [14] .
• 1991 - Goldschmidt-konferensen .

Geokemisk litteratur

Serier

• 1950 - Geokemi och kosmokemi Geochimica et Cosmochimica Acta
• 1986 - Tillämpad Geokemi (" Tillämpad Geokemi ")

I Ryssland publiceras artiklar om geokemi i tidskriften Geochemistry .

Recensioner, monografier och läroböcker

Geokemi av K. Rankam och T. G. Saham (K. Rankam, Th. G. Saham) publicerades 1950. V. M. Goldshmidt startade en bok med samma titel på 1940-talet, utgiven 1954.

Mellan 1969 och 1978 skapade KH Wedepohl tillsammans med en grupp redaktörer (CW Correns et al.) och ett stort antal författare HandBook of Geochemistry. Alla tre översikterna inleds med översiktskapitel följt av kapitel om geokemin hos ett eller en liten grupp av liknande element. Alla är nu föråldrade, eftersom innovationer inom analytiska metoder och ökningen av antalet forskare inom vetenskap har producerat en betydande mängd data som har genererat många nya synpunkter på grundläggande geokemiska problem.

År 2003 publicerade Elsevier förlag en ny sammanfattande recension av geokemi " Treatise on geochemistry " redigerad av Holland och Turekian. Den här recensionen är skriven på ett lite annorlunda sätt än de tidigare. Den består av 10 volymer, som var och en är ägnad åt en av geosfärerna eller en sektion av geokemi. Den sista volymen är en ordlista. 2014 återutgavs avhandlingen i utökad upplaga. Den nya upplagan består av 16 volymer .

Sovjetiska och ryska läroböcker

• A.E. Fersman . Geokemi. - band 1-4, 1933-1939.
• V. I. Vernadsky . Kemisk struktur av jordens biosfär och dess miljö. — M.: Nauka , 1965. — 348 sid.
• A. I. PERELMAN. Geokemi. - M .: Högre skola, 1988. - 527 sid.
• A.I. Perelman, N.S. Kasimov . Landskapets geokemi. — M.: Asreya-2000, 1999. — 762 sid.
• V. A. Alekseenko . Ekologisk geokemi. — M.: Logos, 2000. — 627 sid.
• Yu. E. Saet et al. Geokemi av miljön. — M.: Nedra, 1990. — 335 sid.
• Landskapens ekegeokemi / N. S. Kasimov . — M.: IP Filimonov M.V., 2013—208 sid.
• V. A. Alekseenko . Geoekologi. Ekologisk geokemi. — Rostov-n/D.: Phoenix , 2016. — 688 sid.

Andra läroböcker i geokemi:

Andra läroböcker i geokemi:

• A. A. Yaroshevsky. Problem med modern geokemi Sammandrag av föreläsningar som hölls vid Ryska vetenskapsakademins geokemiska institut under vinterhalvåret 2003-2004
• V. F. Barabanov. Geokemi. - L .: Nedra, 1985. - 423 sid.
• A. I. Tugarinov "Allmän geokemi". - Atomizdat , 1978.
• "Tolkning av geokemiska data". Redigerad av E. V. Sklyarov. — Intermet Engineering, 2001.

Inom området för ett så viktigt ämne som sedimentära bergarters geokemi har mycket redan gjorts på ryska. I vissa aspekter (geokemi av kol, geokemi av metallbärande svarta skiffer, litokemi - geokemi av bergbildande kemiska element av sedimentära bergarter) - mer än i väst.

Monografier

• Yudovich Ya. E. , Ketris MP Geokemi av svarta skiffer. — L.: Nauka , 1988, 272 sid.
• Yudovich Ya. E. , Ketris MP Element-orenheter i svarta skiffer. - Jekaterinburg: UIF Nauka , 1994, 304 sid.
• Yudovich Ya. E. , Ketris MP Oorganisk substans av kol. - Jekaterinburg: Ural-grenen av den ryska vetenskapsakademin , 2002, 422 s.
• Yudovich Ya. E. , Ketris M. P. Grunderna i litokemi. - L .: Nauka, 2000, 479 sid.
• Yudovich Ya. E. , Ketris MP Giftiga grundämnen-orenheter i kol. - Jekaterinburg: Ural-grenen av den ryska vetenskapsakademin , 2005, 655 s.
• Yudovich Ya. E. , Ketris MP Värdefulla grundämnen - föroreningar i kol. - Jekaterinburg: Ural-grenen av den ryska vetenskapsakademin , 2006, 538 s.
• Energlin U., Brealey L. Analytisk geokemi. - L. , Nedra , 1975. - 296 sid.

Annan litteratur

• Fersman A.E.  Underhållande geokemi. - Leningrad, 1954.
• Faure G. Fundamentals of Isotope Geology , 1989 .

Se även

• Biogeokemisk cykel
• Geokemiska klassificeringar av grundämnen
• Geoekologi
• heliometri
• Jordens mantel

Anteckningar

1. ↑ Schönbein  // Khvoyka - Shervinsky. - M  .: Great Russian Encyclopedia, 2017. - S. 793. - ( Great Russian Encyclopedia  : [i 35 volymer]  / chefredaktör Yu. S. Osipov  ; 2004-2017, v. 34). — ISBN 978-5-85270-372-9 .
2. ↑ 12 Kragh , Helge. Från geokemi till kosmokemi: Ursprunget till en vetenskaplig disciplin, 1915–1955 // Chemical Sciences in the 20th Century: Bridging Boundaries  (engelska) / Reinhardt, Carsten. - John Wiley & Sons , 2008. - S. 160-192. - ISBN 978-3-527-30271-0 . . - "en jämförande geokemi borde lanseras, innan geokemi kan bli geologi, och innan mysteriet med tillkomsten av våra planeter och deras oorganiska material kan avslöjas."
3. ↑ Alexander Pavlovich Vinogradov. Ett kreativt porträtt i studenters och kollegors memoarer. Med anledning av 110-årsdagen av hans födelse / Chefredaktör Akademiker E. M. Galimov. V. I. Vernadsky RAS .. - Moskva: Nauka, 2005. - 382 s. — ISBN 5-02-033736-6 .
4. ↑ Vinogradov Alexander Pavlovich, en enastående vetenskapsman, skaparen av en ny riktning inom vetenskapen om isotopgeokemi - Sovjetunionen - Vetenskap / uppfinningar - Artiklar - Härliga namn . slavnyeimena.ru. Datum för åtkomst: 16 februari 2019. Arkiverad från originalet 17 februari 2019. (obestämd)
5. ↑ Välkommen till GPS Geokemi . GPS-forskningsprogram . California Institute of Technology. Hämtad 2 oktober 2017. Arkiverad från originalet 21 september 2017. (obestämd)
6. ↑ Langmuir, Donald. Vattenbaserad miljögeokemi. - Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall , 1997. - ISBN 9780023674129 .
7. ↑ Schlesinger, William H.; Bernhardt, Emily S. Biogeokemi: en analys av global förändring  . — Tredje. - Academic Press , 2013. - ISBN 9780123858740 .
8. ↑ McSween, Jr, Harry Y.; Huss, Gary R. Kosmokemi. - Cambridge University Press , 2010. - ISBN 9781139489461 .
9. ↑ Kendall, Carol; Caldwell, Eric A. Kapitel 2: Fundamentals of Isotopeochemistry // Isotopspårare i upptagningsområdet Hydrologi / Kendall, C.; McDonnell, JJ. - Amsterdam: Elsevier Science , 1998. - S. 51-86.
10. ↑ Killops, Stephen D.; Killops, Vanessa J. Introduktion till organisk geokemi. - John Wiley & Sons , 2013. - ISBN 9781118697207 .
11. ↑ Doane, TA En undersökning av fotogeokemi // Geochem Trans. - 2017. - T. 18 . - S. 1 . - doi : 10.1186/s12932-017-0039-y . — PMID 28246525 .
12. ↑ Garrett, R.G.; Reimann, C.; Smith, D.B.; Xie, X. Från geokemisk prospektering till internationell geokemisk kartläggning: en historisk översikt: Tabell 1  //  Geokemi: Exploration, Environment, Analysis: journal. - 2008. - November ( vol. 8 , nr 3-4 ). - S. 205-217 . - doi : 10.1144/1467-7873/08-174 .
13. ↑ Institutet för mineralogi och petrografi . web.archive.org (4 april 2005). Tillträdesdatum: 6 januari 2022. (obestämd)
14. ↑ Första internationella geokemiska kongressen: Moskva, 1971. Moskva: GEOKHI AN SSSR , 1972.

Länkar

• Geokemi i mineralkatalogen.
• Geokemi av isotoper av radioaktiva grundämnen (U, Th, Ra) .
• Ordbok över geokemiska termer .
• Lärobok i geokemi .

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor norsk Great Soviet (1 upplaga) Britannica (online) Universalis Moderna Ukraina
I bibliografiska kataloger	GND : 4020198-3 J9U : 987007562986505171 LCCN : sh85053960 NDL : 00573044 NKC : ph120501

Geovetenskap
Geografi Geodesi Geologi Geomagnetism Geomorfologi Geofysik Geokemi Geoekologi Glaciologi Hydrologi Klimatologi Meteorologi atmosfäriska vetenskaper Oceanologi miljöskydd Paleoklimatologi markvetenskap Fysisk geografi och andra

Geologi
teoretisk	Geokemi Kristallografi Litologi Mineralogi Petrologi Strukturell Ekologisk
Dynamisk	Vulkanologi Geodynamik Geokryologi Geomekanik Geomorfologi Geotektonik Neotektonik Seismogeologi
historisk	Geokronologi Paleogeografi Paleoklimatologi Paleontologi paleotektonik Stratigrafi Kvartär
Applicerad	Militär Mineralgeologi Hydrogeologi Teknik Regional Geologisk undersökning
Övrig	Geofysik Geoekologi Plats Maritim radiogeologi Geologins historia
Kategori Geologi