Презентация Геохимия геологических систем онлайн

Содержание слайда: Тема 4. Геохимия геологических систем А.И. Перельман по формам движения материи системы изучаемые в геохимии разделил на следующие типы: Абиогенные системы – в системах протекают только процессы механической и физико-химической миграции (магматические, метаморфические, гидротермальные и др. системы). Биологические системы – в системах протекают процессы биогенной миграции (живые организмы и их ассоциации, например биоценозы). Биокосные системы – это системы для которых характерно взаимопроникновение живых организмов и неорганической («косной») материи (почвы, осадки, коры выветривания, природные ландшафты и др.). В этих системах развиваются явления механической и физико-химической миграции, но определяющее значение имеет биогенная миграция. Техногенные системы – это системы характеризующиеся ведущим значением техногенной миграции при подчинённом других видов (города, агроландшафты, промышленные предприятия и т.д.)

Содержание слайда: В результате миграции в системах формируется геохимическая зональность. Система расчленяется на химически различные части: Геохимические зоны Подзоны Горизонты и т.д. Зональность бывает различных рангов (12 – по Л.Н.Овчинникову): Земля как планета (грандиозная вертикальная зональность: металлическое ядро – силикатная кора); Рудное месторождение; Кора выветривания; Минерал («микрозональность» в пределах одного минерала) и т. д. По направлению распространённости различают: вертикальную зональность – изменение химического состава и свойств в субвертикальном направлении, например, в почвах, корах выветривания и др. латеральную (субгоризонтальную) зональность - зональность осадков в водоеме в направлении от берега к его центру, широтные геохимические зоны на земной поверхности.

Содержание слайда: Изучение геохимической зональности – важная задача геохимии систем. Геохимия изучает те же системы, что и другие науки о Земле, но её специфика состоит в изучении систем на атомарном уровне. Эта задача составляет содержание геохимии систем. Наиболее разработано применение геохимии при поисках полезных ископаемых и оценке зональности в рудных месторождениях. Месторождения образуются в результате концентрации элементов. Часть поля концентрации, в которой содержание элементов достигает величин, допускающих их эксплуатацию, называется рудным телом, залежью полезного ископаемого. Вещество с кондиционным содержанием полезного элемента - руда. Остальная часть поля концетрации именуется первичным геохимическим ореолом. При выветривании и денудации на земной поверхности рудных тел и первичных ореолов в ландшафте возникает повышенная концентрация элементов, образующая вторичный (эпигенетический) ореол рассеяния. Литохимический ореол - в почвах, породах; Гидрогеохимический ореол- в водах; Атмохимический ореол - в воздухе; Биогеохимический ореол - в организмах.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Геохимия геологических систем минерального уровня Минерал – это система, состоящая из атомов химических элементов, которые образуют определённую структуру, где они связаны химическими связями. Способность к минералообразованию, количество самостоятельных минеральных видов у данного элемента, с одной стороны зависит от химических свойств элемента, а с другой - от его кларка. Таким образом, число минералов у данного химического элемента уменьшается с уменьшением его кларка. Например, по А.А. Саукову для элементов с кларками 1-10% среднее число минералов на один элемент составляет 239, а для элементов с кларками 10-5 – 10-6% - только 23. Способность элементов к минералообразованию характеризует отношение числа минералов данного элемента к его кларку в земной коре – показатель М. Наибольшей способностью к минералообразованию обладают Au, Bi, Te, которые при очень низких кларках (n10-7%) образуют единицы и десятки самостоятельных минералов.

Содержание слайда: При формировании минералов как элементарной геологической системы прекращается миграция атомов химических элементов. Процесс минералообразования тесно связан с геохимическими барьерами, на которых происходит концентрация атомов, что приводит к возникновению центров кристаллизации и росту кристаллов. В результате в минерале формируется парагенная ассоциация элементов – их совместная концентрация (В.И. Вернадский, 1909). Парагенная ассоциация обусловлена единым процессом, она может быть как одновременной, так и неодновременной, связанной, например, с последовательным осаждением элементов при постепенном охлаждении расплава или раствора. Парагенезис главных минералообразующих элементов, как правило, объясняется законами кристаллохимии (например, Fe и S в пирите, Fe, Mg, Si, O в оливине и т.д.). Причины образования парагенетических ассоциаций элементов-примесей различны: близость ионных радиусов, радиоактивный распад, сорбция и др. Парагенезисы элементов-примесей сложны и разнообразны, например, для оливина характерна примесь Ni, Co, для уранинита – Pb, Ra, He. Пространственная ассоциация элементов и минералов, не связанная генетически, В.И. Лебедевым называется парастерезисом.

Содержание слайда: Существуют и запрещенные парагенные ассоциации (отрицательный парагенезис), т. е. ассоциации, невозможные в данной системе. Например, Ni и Ba в минералах, Cr и U в рудах, Cu и Mn в осадочных формациях. Различия в кларках определяют не только способность к минералообразованию, но и некоторые законы минералообразования. Например, редкие анионы - Cr2O42-, SeO42-, MoO42-и др. связываются преимущественно с распространёнными катионами – Сa2+, Mg2+, Fe2+, а редкие катионы – UO22+, Li+, Cs+, Ag+ , Tl+ и др. с распространёнными анионами CO32-, PO43-, SO42-. Маловероятно образование Li2CrO4, Rb2CrO4 и т. д. (редкие анионы и катионы). Максимальное количество изоморфных примесей в минерале составляет его изоморфную емкость. В зависимости от структуры минерала (внутренний фактор миграции), температуры, давления и др. внешних условий она колеблется в значительных пределах. Например, с понижением температуры (внешний фактор миграции) она уменьшается, поэтому K+ и Na+ изоморфны в магматических системах и не изоморфны в гипергенных.

Содержание слайда: Прикладной аспект изучения геохимии минералов А.В. Костерин предложил дополнить обычный минералогический анализ шлиха его геохимическим изучением. Это способствовало появлению шлихо-геохимического метода поисков руд. Минералы-концентраторы – тяжелые минералы, обогащенные рудными элементами. Например, турмалин из кварцево-касситеритовых жил содержит в 10-50 раз больше Sn, чем акцессорный турмалин из гранитов. Поэтому, определяя элементный состав шлихов и их отдельных фракций (магнитной, электромагнитной), можно искать рудные месторождения при отсутствии в шлихах минералов соответствующих элементов (в приведенном примере касситерита). Минералы-индикаторы – минералы, несущие косвенные геохимические признаки о месторождениях. Это проявляется в нарушении соотношения главных и второстепенных элементов, изменении изотопного состава, состава газово-жидких включений и т.д. На основе геохимического изучения минералов-индикаторов можно искать месторождения, в шлиховых ореолах которых нет искомых рудных минералов и минералов-концентраторов.