Биогеохимия и органическая геохимия.

Биогеохимия изучает геохимическую роль живого органического вещества, а органическая геохимия – мертвого вещества. Таким образом, объект этого раздела геохимия биосферы, которая характеризуется интенсивной миграцией химических элементов. Сейчас под термином биосфера понимается область жизнедеятельности организмов или суммарное количество живого органического вещества. В своем жизненном цикле организмы концентрируют многие химические элементы – биофилы (серу, фосфор, углерод, железо, кальций и др.). Это положено в основу биогеохимических методов поисков месторождений полезных ископаемых. Эти методы объединены в две группы: 1)методы прямой индикации, основанные на отклонении от нормы внешнего вида растения, обусловленном избыточным содержанием тяжелого металла; 2)методы косвенной индикации, для которых растение озоливается, а полученная зола анализируется. Результаты анализов наносятся на план и проводятся кривые изосодержаний, оконтуривая аномально богатые участки. Эти методы позволяют вести опоискование на глубину до 25 м (в случае использования древесной растительности). Биогеохимические методы высокоэффективны и используются в целях поисков месторождений многих металлов (кобальт, золото и др.), они отличаются большой дешевизной, позволяя заменить поверхностные горные работы.

Большое внимание уделяется во всем мире проблемам охраны окружающей среды, которые теснейшим образом связаны с биогеохимией. К настоящему времени выявлены биологически активные химические элементы, вызывающие реакцию со стороны живых организмов. В неблагоприятных условиях развиваются эндемичные болезни (зобная болезнь щитовидной железы и др.). В зависимости от физико-географической обстановки выделяют две группы биогеохимических провинций – зональные и азональные. Биогеохимическими провинциями называются такие участки, которые характеризуются аномальным (дефицитом или избыточным) содержанием химически активного элемента, вызывающего реакцию со стороны живущих организмов. Зональные провинции приурочены к зонам повышенного увлажнения и характеризуются обычно дефицитом активного элемента, азональные развиваются вокруг месторождений, особенно в условиях недостаточного увлажнения и отличаются избытком активного элемента.

Биогеохимическое районирование имеет большое значение, т.к. дает возможность нейтрализовать или ослабить неблагоприятное влияние окружающей среды, предотвратить заболевание эндемичными болезнями.

В связи с хозяйственной деятельностью человека всё большую роль играют техногенные биогеохимические провинции, которые могут быть точечными (образующимися вокруг добывающих и перерабатывающих предприятий) и ленточными (вдоль рек и автострад и других крупных путей сообщения). Глобальное значение приобрела в последнее время проблема сохранения озонового экрана с её непредсказуемыми последствиями в случае его разрушения (1.197–215; 2.176–189).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Геохимическая история Земли является сложной, и по многим крупным проблемам еще недостаточно изученной. Это особенно касается седиментологии докембрия, формирования окислов, карбонатов, сульфатов, роли кислорода и углекислоты в геологической истории планеты. Большое значение имеет реконструкция геохимии магматизма, эволюция пород во времени и пространстве. Рудообразование теснейшим образом связано с магматизмом и тектонической историей Земли. Имеющийся материал по отдельным элементам (золото, медь, свинец и др.) позволил составить качественные геохимические циклы их миграции в различных природных процессах. Большое значение имеет исследование геохимических циклов миграции химических элементов в физико-химических условиях природных процессов.

Выделяется два типа глобальной миграции химических элементов – полярная и циклическая. Различают два вида полярной миграции – центробежную (доказанную) и центростремительную (пока гипотетическую). Циклическая миграция включает два цикла цикл эндогенной и цикл экзогенной миграции. Совместно они составляют общий геохимический цикл миграции химических элементов. По состоянию наших знаний нет даже качественных (а не количественных) циклов миграции, известны лишь отдельные моменты поведения некоторых элементов в природных процессах. Составление циклов миграции химических элементов имеет большое и теоретическое и практическое значение (1.217–219, 290–309; 2.259– 278).

ЛИТЕРАТУРА

1. Войткевич Г.В., Закруткин В.В. Основы геохимии.– М.: Высшая школа, 1976.– 366с.

2. Тугаринов А.И. Общая геохимия. – М.: Атомиздат, 1973.–288с.

3. Щербина В.В. Основы геохимии.– М.: Недра, 1972.– 295с.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

Содержание геохимии, объекты её изучения, связь геохимии с другими науками. История геохимии.

Сущность основного закона геохимии. Охарактеризуйте строение ядра атома и его электронных оболочек.

Типы химической связи. Что такое электроотрицательность химических элементов?

Приведите геохимические классификации В.М. Гольдшмидта и Э. Садецки-Кардоша. Чем они отличаются друг от друга?

Что понимается под первичной и вторичной распространенностью химических элементов? Назовите химический состав атмосферы, гидросферы и литосферы Земли. Химический состав Солнца. Химический состав метеоритов.

Что называется кларком? Виды кларков. Что называется геохимической провинцией и принципы её выделения? Закономерности распределения химических элементов в земной коре.

Какие стабильные изотопы используются в геологии? Для каких целей используют стабильные изотопы? Какие методы абсолютной геохронологии Вы знаете и какова их сущность? Абсолютный возраст Земли и абсолютная геохронологическая шкала.

Назовите известные Вам формы нахождения химических элементов в земной коре. Охарактеризуйте самостоятельные минеральные виды как одну из форм нахождения химических элементов.

Что называется неструктурной примесью?

Дайте определение изоморфизма. Типы изоморфизма. Назовите внутренние и внешние факторы изоморфизма. Сущность закона автолизии. Перечислите причины распада изоморфных смесей. Для каких целей используют изоморфные смеси?

Охарактеризуйте внутренние и внешние факторы миграции. Назовите формы миграции химических элементов. Роль комплексных соединений в миграции химических элементов. Критерии форм переноса химических элементов.

Назовите причины отложения вещества. Что понимается под геохимическим барьером? Литогеохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых по первичным ореолам.

Генезис основной и кислой магмы. Происхождение гранитов. Происхождение пегматитов и типы гранитных пегматитов. Процессы эволюции магмы.

Причины отложения вещества гидротермальными растворами. Роль серы в формировании сульфидных месторождений.

Особенности метасоматических процессов. Типы метасоматоза. Факторы регионального метаморфизма. Сущность ультраметаморфизма. Метаморфические фации и условия их формирования. Поведение элементов-примесей в метаморфическом процессе.

Какие процессы происходят при выветривании горных пород? Факторы выветривания. Что такое электрохимическое растворение? Особенности строения зон окисления сульфидных месторождений. Какие минералы используются в качестве индикаторов физико-химических условий в зонах окисления сульфидных месторождений?

Литогеохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых по вторичным (солевым) ореолам. Гидрогеохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых

Факторы седиментации. Геохимические классификации седиментогенеза. Диагенез и его сущность.

Задачи биогеохимии и органической геохимии. Что такое биосфера? Химический состав биосферы. Организмы-концентраторы химических элементов. Биогеохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. Причины эндемичных болезней. Биогеохимические провинции и их типы. Геохимические аспекты охраны окружающей среды.

Что такое геохимические циклы миграции химических элементов?

ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ

В процессе изучения курса студент должен выполнить одно контрольное задание. Для работы над ним необходимо использовать основную литературу, указанную в программе. Рекомендуется внимательно ознакомиться с отдельными разделами учебного пособия Б.А. Гаврусевича, а также с работами А.П. Соловьева и В.В. Аристова.

Студент выбирает номер варианта контрольного задания по номеру своего шифра, последняя цифра которого отвечает номеру варианта. Например, шифру з-2360/12 отвечает вариант №2, шифру з-2370/30 – вариант 0 и т.д. Выполненное задание заблаговременно высылается для проверки на кафедру геологии и разведки полезных ископаемых.

№1

1. Геохимия как наука, объект и цели геохимии. 2. Геохимическая классификация химических элементов В.М. Гольдшмидта. 3. Миграция химических элементов в условиях земной коры.

№2

1. Внутренние факторы миграции химических элементов. 2. Связь организма с окружающей средой. Эндемичные болезни и меры борьбы с ними. 3. Химический состав литосферы.

№3

1. Строение атома. Строение атомного ядра и электронного облака. 2. Формы нахождения химических элементов в земной коре. Самостоятельные минеральные виды как одна из важнейших форм нахождения химических элементов. 3. Геохимия магматического процесса.

№4

1.Типы химической связи. Электроотрицательность. 2. Изоморфизм и его типы. 3. Геохимия пегматитового процесса.

№5

1. Химический состав Солнца и метеоритов. 2. Факторы изоморфизма. 3. Литогеохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых.

№6

1. Химический состав атмосферы и гидросферы Земли. 2. Внешние факторы миграции – температура и давление среды миграции, роль концентрации и закона действующих масс. 3. Геохимия гидротермального процесса.

№7

1. Стабильные изотопы и их применение в геологии. 2. Внешние факторы миграции – концентрация водородных ионов и коллоидное состояние веществ, сорбционные свойства коллоидных систем. 3. Распад изоморфных смесей.

№8

1. Радиоактивные изотопы и их применение в геологии. 2. Внешние факторы миграции химических элементов – окислительно-восстановительный потенциал. 3. Геохимическая роль живых организмов. Биосфера.

№9

1. Геохимия зоны окисления сульфидных месторождений. 2. Гидрогеохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. 3. Геохимия диагенеза.

№0

1. Геохимия регионального метаморфизма. 2. Состояние рассеяния как одна из форм нахождения химических элементов в земной коре. 3. Геохимические циклы.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Войткевич Г.В., Закруткин В.В. Основы геохимии.– М.: Высшая школа, 1976.– 366с.

2. Тугаринов А.И. Общая геохимия. – М.: Атомиздат, 1973.–288с.

3. Щербина В.В. Основы геохимии.– М.: Недра, 1972.– 295с.

Дополнительная

1. Аристов В.В. Методика геохимических методов поисков месторождений твердых полезных ископаемых.– М.: Недра, 1984.–300с.

2. Брукс Р.Р. Биологические методы поисков полезных ископаемых. – М.: Мир, 1986.– 311с.

3. Гаврусевич Б.А. Основы общей геохимии.– М.: Недра, 1968.–328с.

4. Соловьев А.П. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. –М.: Недра, 1985.–294с.

5. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. – М.: Недра, 1998. – 430 с.

6. Овчинников А.М. Гидрогеохимия. – М.: Недра, 1970. – 200 с.