Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Кристаллизация изоморфных смесей

Кларки

в земной коре:

О2-47% Si-29 Al-8 Fe-5 Ca-3 Na-3 K-3 Mg-2 Ti-0,5 Mn-0,1

 

Углеродный цикл

Углерод присутствует в природе в нескольких основных формах:

восстановленная форма в виде метана и других углеводородов содержится в мантии, коре, атмо- и гидросфере

в нейтральном состоянии в виде графита, алмаза и карбида в коре и мантии

в окисленной форме в виде углекислого газа, карбонатов и примеси в силикатах в мантии, коре и атмо- и гидросфере

в виде сложных биоорганических соединений углерод сосредоточен в биосфере, почве, и океане.

Перенос углерода между различными геохимическими резервуарами осуществляется через атмосферу и мировой океан. При этом углерод в атмосфере находится в виде углекислого газа и метана.

3.Методы определения возраста горных пород

 

K-Ar (калий арогоновый)

Rb-Sr (Рубидий-Стронцевый)

U-Pb (Уран-свинцовый)

Радиоуглеродный

Кремниевый

Берилиевый

 

Химическая дифференциация

Химическая осадочная дифференциация - Разделение находящихся в растворенном состоянии веществ путем последовательного выпадения из раствора отдельных частей. Последовательность выпадения из раствора определяется степенью растворимости того или иного соединения н общими физико-химическими условиями (концентрацией, температурой, давлением). В последнее время существенное значение придают иеличине pH и окислительно-восстановительному потенциалу среды. Выпадение растворенных и воде веществ, по Пустовалову, идет в следующем порядке: окислы, силикаты, карбонаты, сернокислые и галоидные соли. Закономерности процесса химической осадочной дифференциации в значительной степени определяются физико-химическими условиями растворов. Примеры химической осадочной дифференциации: бурые железняки, доломит, гипс, соли. В морских водоёмах происходит химическая дифференциация элементов: у берегов отлагаются руды алюминия - бокситы, далее руды железа, марганца, фосфориты и за ними известняки и доломиты.

Механическая дифференциация

МЕХАНОГЕНЕЗ —по Ферсману, совокупность геол. процессов, совершающихся на поверхности земли и приводящих к сортировке обломков м-лов по их физ. (механическим) , свойствам: крупности, форме, уд. в. и пр. Частный случай механогенеза — процесс образования россыпей.

Механическая миграция приводит к глубоким изменениям в ландшафте, так как частицы разной крупности и плотности имеют различный химический состав. Глинистые фракции почв и пород по сравнению с песчаными обычно содержат больше Fe, Al, Mn, Mg, K, V, Cr, Ni, Co, Cu и меньше SiO2. Это объясняется тем, что в процессе выветривания соединения Fe и Al образуют коллоиды, в том числе глинистые минералы, в состав которых входят Mg и K. V, Cr, Ni, Co, Cu легко адсорбируются коллоидами. Минералы Ti, Zr, Sn, W, Pt имеют большую плотность и трудно поддаются выветриванию. Они преимущественно входят в состав песчаной фракции.

В результате песчаные, пылеватые, глинистые и прочие отложения имеют различный химический состав. Пески, как правило, обогащены SiO2 и бедны Fe, Al и Mg, и многими редкими элементами. С другой стороны, в песках часто концентрируются Ti, Zr, Sn, Au, Pt, W. Поэтому в районе, сложенном одним комплексом пород (например, гранитоидами), за счет механической дифференциации образуются отложения различного химического состава, определяющие своеобразие приуроченных к ним геохимических ландшафтов.

В реках Fe в основном, мигрирует во взвешенном состоянии - виде коллоидной мути гидроокислов и глинистых минералов, V, Cr, Ni, Co, Cu - в адсорбированном состоянии на глинистых и гумусовых частицах Na, Cl, S - главным образом в виде истинных растворов.

Изоморфные ряды по Вернадскому

 

-Al, Fe,Cr, Mn, Ti, B, V

-Ba, I, Cl, OH

-Au,Ag, Hg, Cu, Pb, Tl

 

Эвтектика

Эвтектика (по H.Yoder, 1976) - это самая низкая точка плавления, отвечающая какому-то соотношению компонентов системы. Добавляя или отводя тепло, можно изменить пропорцию между кристаллическими фазами и расплавом в эвтектической точке без изменения температуры. Эвтектика является пересечением поверхностей насыщения участвующих кристаллических фаз, находящихся в равновесии с расплавом при минимальной температуре плавления. Если отводится соответствующее количество тепла, то расплав эвтектического состава при кристаллизации в равновесных условиях в точке эвтектики даст все кристаллические фазы, участвующие в системе. Если же при сохранении эвтектической температуры в достаточном количестве подводится тепло, то смесь фаз, отвечающая эвтектическому составу, в равновесных условиях полностью расплавится.

Треугольник горных пород

 

Эпигенез-графики

Эпигенез-вторичные процессы, обуславливающие любое изменение горной породы в период ее осуществления в земной коре, к эпигенезу относят: уплотнение, перекристаллизация, старение коллоидов.

1. окислительная фация: избыток О2 поэтому углерода нет и осадки бурые или черные (продуктировать нефть не могут). Эта обстановка сохраняется в мелководье и в сверхглубоких впадинах-красные глины

2. нейтральная (слабовосстановительная) глауконитовая фация, породы светлые или зеленые, нет С (черные), нет Fe2O3 (красные)

3. сидеритовая фация граница присутствует О2 выше поверхности дна. В осадке есть немного углерода поэтому осадок серый.

4. резко восстановительная, сероводородная, нет О2, поступает много мертвого алюминистого вещества, в котором кроме С есть сера. Сероводородное заражение-образование S2 (пирит) именно здесь накапливается органическое вещество, т.е. источник углеводорода

5. нефтематеринскя фация. Над такими толщами тепловая аномалия за счет переработки С. Сейчас такая обстановка в Черном море (центр) область сероводорода может подняться до поверхности. Сероводород загорится-пожар.

Образовавшийся на дне водоема осадок еще не представляет собой осадочную горную породу. В нее он превращается в результате довольно сложных диагенетических преобразований, заключенных в комплексе химических и физ-хим явлений, приводящих к минералообразованию

Методы 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 метод датирования. С помощью 40Ar/39Ar можно преодолеть некоторые затруднения, возникающие при датировании K-Ar методом.

Rb-Sr метод. Точный изотопный состав строения в породе или минерале, которые содержат рубидий, зависит от возраста и отношения Rb/Sr в этой породе или минерале. Из всех этот метод наиболее тесно связан с петрологией и геохимией. Преимущество перед Cl-Pb заключается в том, что в нем используются главные породообразующие минералы, такие как слюда и полевые шпаты, которые определяют историю породы. Перед K-Ar Rb-Sr имеет преимущество в том, что он связан с геохимией пород. Если аргон выносится из слюд, то его сохранность в породе контролируют случайные факторы, такие как наличие близлежащих трещин и зон разломов. Применение метода рубидия-стронция ограничивается двумя факторами:

1. большим периодом полураспада 87Rb

2. тем, что обычный стронций содержит около 7 % 87Sr. Для датирования пригодны только образцы с высокими отношениями Rb/Sr причем чем больше возраст, тем отношение выше

Изоморфные ряды земли

-В таблице Менделеева с движением вниз по столбцам и вправо по строкам размер ионов увеличивается. соответственно на элементы, которые расположены по диагонали к друг другу действует два противоположно направленных фактора: увеличивается заряд и уменьшается радиус иона. В результате радиус иона изменяется на 6 — 10 %. такие параметры идеально подходят для гетеровалентного изоморфизма. Первым эту закономерность заметил Ферсман, и и сформулировал правило диагонального изоморфизма.

Элементы расположенные в клетках расположенных по диагонали, ниже и правее, часто гетеровалентно замещают ионы. Исключением являются элементы 6-го ряда, радиус которых благодаря лантаноидному сжатию сокращается до величин наиболее подходящих для изоморфизма.

Свойства кристаллов с изоморфными рядами постепенно меняются от одного компонента к другому. Закон Вегарда утверждает, что размер элементарной ячейки пропорционален содержанию компонентов. Аналогично правило Ретгерса утверждает, что плотность изоморфной смеси пропорциональна составу.

ИЗОМО́РФНЫЕ РЯДЫ́, в геохимии — ряды химических элементов (в частности, т. н. диагональные ряды таблицы Д. И. Менделеева), способных изоморфно замещать друг друга в соединениях с образованием смешанных кристаллов; в минералогии — ряды (серии) минералов, образующих непрерывные или прерывистые изоморфные смеси двух или более конечных членов.

Внутренние факторы:

1. равные радиусы

2. близкие величины ЭК, причем у замещающего иона ЭК больше.

3. близкие величины потенциалов ионизации (ПИ-энергия на отрыв электрона)

4. близкие величины электроотрицательности

5. тип связи один и тот же

Внешние факторы:

1. с ростом температуры увеличивается способность к изоморфизму

2. распад твердых растворов при снижении температуры

3. давление выталкивает элемент из структуры или вталкивает в нее.

Изоморфные ряды вернадского

В 1909 г. В. И. Вернадский в своей речи «Парагенез хи-

мических элементов в земной коре» выдвинул и обосновал

свои известные «природные изоморфные ряды элементов». По

Вернадскому, «изоморфный ряд элементов . .. ряд, аналогич-

ные соединения элементов которого дают изоморфные сме-

си, т. е. способны да в а ть в з аимно ра с т воры в твердом состоя-

нии».

Ниже приведены эти 18 изоморфных рядов элементов.

На основании известных, функциональных связей между

элементами периодической системы проанализируйте эти

ряды. Какие основные выводы Вы могли бы сделать о сход-

стве и различии элементов и их соединений, их способности к

изоморфизму?

Природные изоморфные ряды В. И. Вернадского

(здесь I — кора выв е трив ания; I I—о б л а с ть метаморфизации;

III—глубокие слои литосферы):

 

 

Парагенез

Парагенез – совместно превращенные, законность в распределении минералов, совместном нахождении и характере их. Она дает основание для суждения о происхождении минералов, последовательности или одновременности их образования и пр. Так, напр., оливин, лейцит и некоторые другие минералы находятся только в вулканических породах.

Парагенезис минералов - закономерное совместное нахождение (сонахождение) генетически связанных между собой минералов. В широком понимании к одному парагенезису минералов относятся все первичные (разновременные) и вторичные (например, пирит и гётит или другие гидроксиды Fe; халькопирит и вторичные минералы меди — малахит, азурит и др.), ассоциирующие минералы какого-либо месторождения или горной породы. То же относится к парагенезису минералов, возникающим на последовательных стадиях единого процесса минералообразования и сменяющим друг друга во времени (например, в ходе формирования эндогенного месторождения) с сохранением реликтов более ранних минералов, которые сосуществуют с более поздними. Более строго термин "парагенезис минералов" трактуется как совокупность равновесия сосуществующих минеральных фаз.

Диагенез

Диагенез – процесс преобразования осадка в осадочную породу; выделяя более поздние превращения самой породы в особые стадии — катагенеза и метагенеза, или раннего метаморфизма.

По лекции:

Диагенез – следующий этап: после осаждения в осадок поступают различные компоненты, неравновесные:

1 – обломки (кварц (растворяется, регенерирует), полевые шпаты -> глины)

2 – глины трансформируются, поглощая кварц

3 – коллоиды (Fe2O3, Al2O3)

4 – всё пропитано растворами (морскими)

5 – органика, ктороая восстанавливает обстановку, соединяясь с О

6 – всё дно, весь осадок насыщены живыми организмами,бактериями

Диагенез мыслится при этом как этап физико-хим. уравновешивания осадка, представляющего собой первоначально неравновесную физико-хим. систему, сильно обводненную и богатую орг. веществом, как живым (бактерии), так и мертвым. Самым ранним из процессов уравновешивания является поглощение организмами свободного кислорода иловой воды, после чего начинается редукция окислов Fe3+, Mn4+, V5+ и др., а также SO42-. Среда из окислительной превращается в восстановительную, ее Eh понижается, а рН после некоторого понижения в начале процесса обычно повышается. Имеющиеся в осадке твердые фазы SiO2, СаСОз, MgCO3, SrCO3, и др. веществ, длительно соприкасаясь с водой, не насыщенной ими, постепенно растворяются, превращая воду в насыщенный раствор. Между катионами, находящимися в поглощенном состоянии на мицеллах глинистых м-лов, и катионами иловой воды происходит обмен, в результате которого изменяется состав как илового раствора, так и поглощенных оснований, и многие малые элементы в большей или меньшей степени обогащают иловый раствор. Одновременно разлагается и само орг. вещество, переходя при этом частично в газы (СО2, NH3, H2, N2, CH4 и др.), частично же давая водорастворимые соединения, накапливающиеся в воде, и более устойчивые, сохраняющиеся в твердой фазе осадка.

Исходное реакционноспособное вещество → переход его в раствор → достижение насыщения и пересыщения раствора новыми соединениями → выпадение твердых фаз аутигенных минералов.

В ходе процесса минералообраэования отчетливо различаются два этапа: 1) окислительный, когда возникают глауконит, фосфаты, цеолиты, иногда глобулярный опал, оолиты и 2) восстановительный, когда генерируются карбонаты, фосфаты, силикаты и сульфиды Fe, Pb, Zn, Cu и др. тяжелых металлов, карбонаты и фосфаты Mn. Вместе взятые этапы окислительного и восстановительного минералообразования представляют собой ранний Д. Однако генерацией диагенетических м-лов процесс уравновешивания в осадках не заканчивается. Пестрота физико-хим. обстановки (по pH, Eh, концентрации ионов) в разных частях осадка приводит к тому, что диагенетические м-лы, вначале распределенные в осадках более или менее равномерно, начинают уходить из одних мест и создавать сгущения в других (пятна неопределенных очертаний, линзы, конкреции, пластообразные сгущения и т. д.). Возникают кальциевые, доломитовые, сидеритовые, кремневые, пиритные и др. стяжения. Время их генерации является этапом позднего Д., или этапом перераспределения. И в раннем и в позднем Д. уменьшается количество иловой воды путем отжимания ее вверх и в сторону более проницаемых г. п.

Изотопы

ИЗОТОПЫ — атомы хим. элемента, обладающие разными массовыми числами, но имеющие одинаковый заряд атомных ядер и поэтому занимающие одно место в периодической системе Менделеева. Атомы разных изотопов одного и того же хим. элемента отличаются по числу нейтронов, входящих в состав ядра, и ядерным свойствам, но вследствие одинакового строения электронных оболочек имеют практически тождественные хим. свойства. Большинство хим. элементов состоит из смеси изотопов с разл. ат. в. В настоящее время известно 264 стабильных И., около 50 естественных радиоактивных изотопов и более 1000 искусственных радиоактивных.

РАЗДЕЛЕНИЕ ИЗОТОПОВ В ПРИРОДЕ — обусловлено различиями физико-хим. свойств, связанными с их массой и определяющими разные скорости их диффузии, испарения и т. д. Термодинамические особенности изотопов и их соединений несколько различаются, чем объясняется их несколько отличное поведение при хим. реакциях. Несмотря на очень малые величины таких различий, многократное повторение изотопного фракционирования в длительно развивающихся природных процессах может привести к заметному перераспределению изотопов в их смесях-элементах. Р. и. в п. обусловливает следующие процессы.

1. Реакции изотопного обмена при подвижных равновесных процессах, т. е. соединения, в составе которых участвует один и тот же элемент, могут обмениваться изотопами этого элемента. В результате в одних соединениях избирательно накапливаются легкие изотопы, а в других — тяжелые. Причина перераспределения изотопов связана с тем, что величины изменения энергетических уровней атомов в образующихся соединениях слегка различаются для разных изотопов и скорости прямой и обратной реакций оказываются для них неодинаковыми.

2. Хим. реакции при однонаправленных процессах; небольшие различия свойств изотопов определяют разные скорости, с которыми изотопы и их соединения вступают в реакции, что приводит к избирательному накоплению отдельных изотопов в продуктах реакций. Почти всегда более активны легкие изотопы, но есть реакции, в которых активнее участвуют тяжелые изотопы.

3. Абсорбция и катионный обмен — для отдельных элементов доказано избирательное накопление легких или тяжелых изотопов при этих явлениях (напр., цеолиты захватывают преимущественно легкие изотопы Li и тяжелые изотопы K). Возможно, что пористые и глинистые п. способствуют фракционированию изотопов.

4. Диффузия газов и жидкостей через пористые массы г. п.— разделение изотопов в этих условиях может осуществляться вследствие относительно больших скоростей движения молекул, обогащенных легкими изотопами.

5. Дифференциация вещества — при метаморфизме установлена возможность разделения изотопов некоторых элементов при миграции ионов или атомов сквозь кристаллические решетки м-лов (миграция изотопов Cu в сульфиде Ag).

6. Биогенные процессы — в результате жизнедеятельности некоторых организмов, напр. сульфатредуцирующих бактерий, избирательно накапливающих те или иные изотопы, происходит заметное разделение изотопов ряда элементов, что подтверждается сравнительным изучением изотопного состава элементов в м-лах и породах орг. и неорг. происхождения.

Из чего состоит атмосфера

Свободное состояние, пыль, воздушный пар, капли и т.д.

По лекциям и семинарам:

Атмосфера: Азот – 78%, Кислород – 21%, Аргон, углекислый газ, таб. Менделеева ~ 1%

Состав: N+ O+ CO2 + H2O (основные). Земля теряет только Не, Н тоже может, но он связан с кислородом и не может оторваться.

По Гео-словарю и Википедии:

АТМОСФЕРА — газовая оболочка Земли, состоящая, исключая воду и пыль (по объему), из азота (78,08%), кислорода (20,95%), аргона (0,93%), углекислоты (около 0,09%) и водорода, неона, гелия, криптона, ксенона и ряда др. газов (в сумме около 0,01%). Состав сухой А. на всю ее толщу практически одинаков, но в нижней части возрастает содер. воды, пыли, а у почвы — углекислоты. Нижняя граница А.— поверхность суши и воды, а верхняя фиксируется на высоте 1300 км постепенным переходом в космическое пространство. А. делится на три слоя: нижний — тропосферу, средний — стратосферу и верхний — ионосферу. Тропосфера до высоты 7—10 км (над полярными обл.) и 16—18 км (над экваториальной обл.) включает более 79% массы А., а ионосфера (от 80 км и выше) всего около 0,5%. Вес столба А. определенного сечения на разных широтах и при разл. температуре несколько отличен.

Во всех слоях А. совершаются сложные горизонтальные (в разл. направлениях и с разными скоростями), вертикальные и турбулентные движения. Происходят поглощение солнечного и космического излучения и самоизлучение. Особо важное значение как поглотитель ультрафиолетовых лучей имеет озон. На 60% сосредоточенный в слоях на высоте 16—32 км — озоновый слой, а для тропосферы — пары воды, пропускающие коротковолновое излучение и задерживающие “отраженное” длинноволновое. Последнее приводит к нагреванию нижних слоев атмосферы. В истории развития Земли состав А. не был постоянным. В архее количество CO2, вероятно, было много большим, a O2 — меньшим и т. д. Геохим. и геол. роль атмосферы как вместилища биосферы и агента экзогенных процессов весьма велика.

По учебнику:

Атмосфера бывает надземной и подземной (скопление газов в литосфере).

Их границы условны (верхняя заканчивается там, где уже не могут происходить природные явления (напр, граница над северным сиянием), а нижняя 60-100 км под землей, где давление не позволяет существовать веществам в газовой фазе).

В тропосфере так же находятся некоторые соединения различных веществ.

Газы подземных атмосфер: газы биохимического происхождения, газы воздушного происхождения, газы химического происхождения, газы радиоактивного происхождения.

Подземные скопления газов: метановые, углекислые, азотные.

Растворение известняка

Карбонатные породы практически растворимы только в воде, содержащей свободную углекислоту или же другие минеральные или органические кислоты. Помимо этого растворимость карбонатных пород может повышаться, если в воде содержатся некоторые соли, например NaCl. Процесс растворения известняка в воде, содержащей свободную углекислоту, происходит довольно сложно. Он представляет собой совокупность различных химических превращений, тесно связанных между собой. Наиболее существенные из них следующие:

CaCO3 (тверд.) <-> CaCO3 (растворен.)

CaCO3 (растворен.) <-> Ca++ + CO3—

CO2 (возд.) <-> CO2 (водн.)

CO2 (водн.) <-> H2CO3

H2CO3 <-> H+ + HCO3- H+ +CO2-- HCO3-

В этом взаимодействии равновесий швейцарский карстовед А. Бёгли выделил четыре фазы, последовательно вступающие в действие.

В выделенной А. Бёгли первой фазе известняк растворяется в воде непосредственно, без всякого участия содержащийся в воде углекислоты. Процесс растворения происходит очень быстро, так что практически тотчас же достигается равновесие. При достигнутом состоянии равновесия в 1л воды при температуре 8.7° растворяется 10 мг углекислого кальция. Во второй и третьей фазах растворения вступает в действие содержащаяся в воде двуокись углерода. От ее общего количества только 0.7 % (при 4° C) бывает ионизировано, остальное количество растворено в воде физически. Во второй фазе H-ион угольной кислоты ассоциирует с CO3-- ионом первой фазы: H+ + CO3-- <-> HCO3-

Образующаяся из 0.7% растворенной в воде CO2 угольная кислота немедленно реагирует с CO3-- ионом растворенного карбоната кальция. Поэтому вторая фаза лишь теоретически протекает после первой, практически же одновременно с ней. Поскольку из-за ассоциации с H+ ионами ионы CO3-- изымаются из равновесия и равновесие нарушается, для его восстановления необходимо новое растворение известняка. Нарушается также равновесие между физически и химически растворенным в воде CO2. В третьей фазе в угольную кислоту и её ионы превращается физически растворенный в воде CO2: CO2 + H2O <-> H+ + HCO3-

Это начало цепной реакции, конечным результатом которой станет дальнейшее растворение известняка. Общее количество известняка, растворенного во вторую и третью фазы, определяется первоначальным содержанием CO2 в воде, которое при определенной температуре является линейной функцией от парциального давления CO2 в воздухе. Четвертая фаза практически начинается после завершения трех предыдущих и до конца контролирует ход дальнейшего растворения известняка. Важнейшим фактором является диффузия CO2 из воздуха в воду. Известняк может растворяться лишь до тех пор, пока не наступит равновесия между CO2 в воздухе и в насыщенном растворе бикарбоната кальция. Скорость растворения известняка лимитируется скоростью диффузии, которая очень мала. Поэтому требуется много времени, что бы была достигнута предельная концентрация. По исследованиям А. Бёгли, для достижения равновесного состояния нужно по меньшей мере 24 часа, чаще значительно больше. При повышении температуры наблюдается значительное ускорение диффузии, и равновесие достигается раньше. Активность первых трех фаз во много раз выше активности четвертой фазы. Высокая скорость процессов в трех первых фазах определяет их быстрое действие на известняк.

Образуются острые ребрами желобки и желобковые кары. При осадках процесс идет дольше, т.к. примешиваются воды.

Углерод в атмосфере

В атмосфере углерод содержится в виде углекислого газа (СО2), угарного газа (СО), метана (СH4) и некоторых других углеводородов. Содержание СО2 сейчас составляет ~0,04 % (увеличилось на 31 %, по сравнению с доиндустриальной эпохой), метана ~1,7 ppm. Для атмосферных газов применяется понятие время жизни газа в атмосфере, это время, за которое в атмосферу поступает столько же газа, сколько его содержится в атмосфере. Время жизни метана оценивается в 10-14 лет, а время жизни углекислого газа — в 3-5 лет. СО окисляется до СО2 за несколько месяцев.

Метан поступает в атмосферу в результате анаэробного разложения растительных остатков. Основными источниками поступления метана в современную атмосферу являются болота и тропические леса.

Современная атмосфера содержит большое количество кислорода, и метан в ней быстро окисляется. Таким образом, сейчас доминирующим циклом является кругооборот CO2, однако в ранней истории Земли ситуация была принципиально иной и метановый цикл доминировал, а углекислотный имел подчинённое значение. Углекислый газ атмосферы является источником углерода для других приповерхностных геосфер.

Кругооборот углерода в природе включает биологический цикл, выделение СО2 в атмосферу при сгорании ископаемого топлива, из вулканических газов, горячих минеральных источников, из поверхностных слоев океанических вод и др. Биологический цикл состоит в том, что углерод в виде СО2 поглощается из тропосферы растениями. Затем из биосферы вновь возвращается в геосферу: с растениями углерод попадает в организм животных и человека, а затем при гниении животных и растительных материалов — в почву и в виде СО2 — в атмосферу.

В парообразном состоянии и в виде соединений с азотом и водородом углерод обнаружен в атмосфере Солнца, планет, он найден в каменных и железных метеоритах.

Состав атмосферы

Принято выделять постоянные и переменные части атмосферы в зависимости от длительности пребывания в ней тех или других компонентов.

Главными составными частями являются: азот, кислород, аргон, углекислота, составляющие 99,99% сухого воздуха.

К малым составным частям атмосферы относятся: озон, водород, инертные газы (гелий, неон, криптон, ксенон, радон). Особое место занимают мелкие коллоидные частицы – пыль различного происхождения (естественная, космическая, антропогенная).

Изотопная хронология

- определение абс. возраста горных пород, минералов, следов древних человеческих культур и в целом Земли по накоплению в них продуктов распада радиоакт. нуклидов. Идея И. х. принадлежит Кюри, Резерфорду. При И. х. учитывают, что радиоакт. распад каждого радионуклида происходит с пост, скоростью. Он приводит к накоплению конечных стабильных нуклидов, содержание к-рых D связано с возрастом t исследуемого объекта соотношением: D=P(elt-1), где Р - число атомов радионуклида, К - постоянная распада. Отсюда: t =1/l ln(1+D/Р).

В И. х. наиб. распространены свинцовый, аргоновый, стронциевый и углеродный методы. В первом используется накопление радиогенного свинца в результате распадов 238U "206Pb, 235U "207Pb, 232Th "208 Рb. Аргоновый метод основан на радиогенном накоплении Аr в калиевых минералах. Стронциевый метод основан на b-распаде. Для оценки возраста объектов используется радиоуглеродный метод. В земной атмосфере под действием нейтронов космич. лучей идёт ядерная реакция 14N (n, р)14 С. В результате воздух, растения и животные содержат радионуклид 14 С (T1/2=5700 лет) в определённой и постоянной (в расчёте на 1 моль углерода) концентрации. В мёртвых организмах обмен с атмосферой прекращается и содержание 14 С постепенно падает. По концентрации 14 С можно установить возраст органич. остатков.

Кларки

в земной коре:

О2-47% Si-29 Al-8 Fe-5 Ca-3 Na-3 K-3 Mg-2 Ti-0,5 Mn-0,1

 

Углеродный цикл

Углерод присутствует в природе в нескольких основных формах:

восстановленная форма в виде метана и других углеводородов содержится в мантии, коре, атмо- и гидросфере

в нейтральном состоянии в виде графита, алмаза и карбида в коре и мантии

в окисленной форме в виде углекислого газа, карбонатов и примеси в силикатах в мантии, коре и атмо- и гидросфере

в виде сложных биоорганических соединений углерод сосредоточен в биосфере, почве, и океане.

Перенос углерода между различными геохимическими резервуарами осуществляется через атмосферу и мировой океан. При этом углерод в атмосфере находится в виде углекислого газа и метана.

3.Методы определения возраста горных пород

 

K-Ar (калий арогоновый)

Rb-Sr (Рубидий-Стронцевый)

U-Pb (Уран-свинцовый)

Радиоуглеродный

Кремниевый

Берилиевый

 

Химическая дифференциация

Химическая осадочная дифференциация - Разделение находящихся в растворенном состоянии веществ путем последовательного выпадения из раствора отдельных частей. Последовательность выпадения из раствора определяется степенью растворимости того или иного соединения н общими физико-химическими условиями (концентрацией, температурой, давлением). В последнее время существенное значение придают иеличине pH и окислительно-восстановительному потенциалу среды. Выпадение растворенных и воде веществ, по Пустовалову, идет в следующем порядке: окислы, силикаты, карбонаты, сернокислые и галоидные соли. Закономерности процесса химической осадочной дифференциации в значительной степени определяются физико-химическими условиями растворов. Примеры химической осадочной дифференциации: бурые железняки, доломит, гипс, соли. В морских водоёмах происходит химическая дифференциация элементов: у берегов отлагаются руды алюминия - бокситы, далее руды железа, марганца, фосфориты и за ними известняки и доломиты.

Механическая дифференциация

МЕХАНОГЕНЕЗ —по Ферсману, совокупность геол. процессов, совершающихся на поверхности земли и приводящих к сортировке обломков м-лов по их физ. (механическим) , свойствам: крупности, форме, уд. в. и пр. Частный случай механогенеза — процесс образования россыпей.

Механическая миграция приводит к глубоким изменениям в ландшафте, так как частицы разной крупности и плотности имеют различный химический состав. Глинистые фракции почв и пород по сравнению с песчаными обычно содержат больше Fe, Al, Mn, Mg, K, V, Cr, Ni, Co, Cu и меньше SiO2. Это объясняется тем, что в процессе выветривания соединения Fe и Al образуют коллоиды, в том числе глинистые минералы, в состав которых входят Mg и K. V, Cr, Ni, Co, Cu легко адсорбируются коллоидами. Минералы Ti, Zr, Sn, W, Pt имеют большую плотность и трудно поддаются выветриванию. Они преимущественно входят в состав песчаной фракции.

В результате песчаные, пылеватые, глинистые и прочие отложения имеют различный химический состав. Пески, как правило, обогащены SiO2 и бедны Fe, Al и Mg, и многими редкими элементами. С другой стороны, в песках часто концентрируются Ti, Zr, Sn, Au, Pt, W. Поэтому в районе, сложенном одним комплексом пород (например, гранитоидами), за счет механической дифференциации образуются отложения различного химического состава, определяющие своеобразие приуроченных к ним геохимических ландшафтов.

В реках Fe в основном, мигрирует во взвешенном состоянии - виде коллоидной мути гидроокислов и глинистых минералов, V, Cr, Ni, Co, Cu - в адсорбированном состоянии на глинистых и гумусовых частицах Na, Cl, S - главным образом в виде истинных растворов.

Изоморфные ряды по Вернадскому

 

-Al, Fe,Cr, Mn, Ti, B, V

-Ba, I, Cl, OH

-Au,Ag, Hg, Cu, Pb, Tl

 

Эвтектика

Эвтектика (по H.Yoder, 1976) - это самая низкая точка плавления, отвечающая какому-то соотношению компонентов системы. Добавляя или отводя тепло, можно изменить пропорцию между кристаллическими фазами и расплавом в эвтектической точке без изменения температуры. Эвтектика является пересечением поверхностей насыщения участвующих кристаллических фаз, находящихся в равновесии с расплавом при минимальной температуре плавления. Если отводится соответствующее количество тепла, то расплав эвтектического состава при кристаллизации в равновесных условиях в точке эвтектики даст все кристаллические фазы, участвующие в системе. Если же при сохранении эвтектической температуры в достаточном количестве подводится тепло, то смесь фаз, отвечающая эвтектическому составу, в равновесных условиях полностью расплавится.

Кристаллизация изоморфных смесей

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ — процесс роста к-ла с момента зарождения. К. может происходить из жидкого состояния, газообразного и твердого.

Если раствор, содержащий два или несколько изоморфных между собой веществ, подвергается кристаллизации, то образующиеся при этом кристаллы, будучи вполне однородными, содержат одновременно все изоморфные вещества, бывшие в растворе. Количества веществ, входящих в состав кристаллов, находятся между собой в самых разнообразных отношениях и не зависят от частичных или атомных весов. Состав отличает эти кристаллы от химических соединений, где вещества входят в количествах стехиометрических, т. е. кратных их частичным или атомным весам. Полная однородность (свойство) — отличает их от механических смесей. Некоторые ученые считают смеси изоморфные химическими соединениями неопределенного состава.

Треугольник горных пород

 

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-22

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...