Все о геологии :: на главную страницу! Геовикипедия 
wiki.web.ru 
Поиск  
  Rambler's Top100 Service
 Главная страница  Конференции: Календарь / Материалы  Каталог ссылок    Словарь       Форумы        В помощь студенту     Последние поступления
   Геология >> Планетология | Курсы лекций
 Обсудить в форуме  Добавить новое сообщение

А.А. Ярошевский. Проблемы современной геохимии.

Конспект лекций, прочитанных в ГЕОХИ РАН в зимнем семестре 2003-2004 г.

Содержание



Физико-химические и кристаллохимические основания геохимии

Основные идеи:

1. Формы нахождения химических элементов в природе: кристаллические фазы (минералы), структурные (изоморфные) примеси в минералах, неструктурные примеси в минералах; расплавы; мало плотные (флюидные) растворы, газы; живое вещество.

2. Минеральная форма нахождения химических элементов в природе основная; ти-пы химических соединений в природе и число минералов химических элементов ограничено термодинамическими законами фазовых равновесий и явлениями изоморфизма; способность химических элементов к минералообразованию прежде всего определяется их распространенностью в земной коре и закономерностями фракционирования в геологических процессах.

3. Перераспределение химических элементов в геологических процессах практически всегда сопровождается их разделением (фракционированием).

4. Существует два механизма переноса химических элементов в геологических процессах - молекулярная диффузия и конвективное перераспределение фаз в простран-стве геологических систем. Исследование динамики перераспределения химических эле-ментов в геологических процессах возможно только методами ЭВМ-моделирования.

5. Диффузионный перенос химических элементов является механизмом, контролирующим локальные процессы, практически сводящиеся к росту минеральных зерен и узких зон в диффузионных метасоматических колонках; этот механизм переноса может быть ответственным только за перераспределение химических элементов в масштабах миллиметров-сантиметров, максимум первых десятков сантиметров.

6. Основными механизмами геохимической дифференциации в геологически значимых масштабах являются процессы переноса, осуществляемые относительным перераспределением фаз в гетерогенных системах жидкость-твердые фазы, жидкость-жидкость, жидкость-газ, газ-твердые фазы.

7. Основной вклад в перераспределение химических элементов в магматических процессах вносит разделение твердых и жидкой фаз, т. е. механизм кристаллизационной дифференциации; разделение сосуществующих жидких фаз в пространстве магматических камер имеет резко ограниченное значение, поскольку в области реальных составов магматических пород явления ликвации экспериментально не установлены, за исключением силикатно-сульфидной ликвации, которая имеет определяющее значение в магматической геохимии халькофильных и сидерофильных элементов; разделение расплава и газовой фазы не может иметь практического значения для магматической эволюции из-за малого количества, малой плотности и малой растворимости соединений породообразующих элементов в магматических флюидах. Магматизм является основным процессом перераспределения и дифференциации земного вещества в эндогенных условиях.

8. В гидротермально-метасоматических процессах основной вклад в перераспреде-ление химических элементов вносит фильтрация флюидной фазы сквозь пористый каркас твердых пород, сопровождающаяся взаимодействием раствора и пород и глубокой дифференциацией химических элементов, но малая плотность флюидной фазы и ограни-ченная растворимость породообразующих и рудных минералов в водных растворах ограничивают масштабы перераспределения вещества земной коры в этих процессах - они носят локальный характер, а масса вещества, вовлеченная в эти процессы, весьма мала по сравнению с массой пород земной коры (контролирующим масштабы массопереноса является отношение вода / порода, которое в земной коре в целом сдвинуто в пользу пород).

9. В процессах, протекающих на поверхности Земли в биосфере, основной транcпорт вещества, сопровождающийся геохимической дифференциацией, связан с поверхностным гидрологическим циклом; эоловый перенос имеет резко подчиненное значение; главный массоперенос осуществляется в форме взвешенного материала, но, несмотря на малую минерализацию вод, взаимодействующих с породами, геохимический эффект, обусловленный разделением химических элементов по принципу их миграционной способности в водных растворах, может быть значителен из-за многократно повторяющейся циркуляции водной фазы гидросферы (результирующее отношение вода / порода может быть сдвинутым в пользу воды).

Фактический материал

<

Табл. 13. Энергия кристаллической решетки.

Табл. 14. Число минералов (2003 г.).

Табл. 15. Реакции обменного равновесия.

Табл. 16. Некоторые буферные реакции

Табл. 17. Коэффициенты распределения.

Рис. 14. Зависимость свободной энергии Гиббса G от состава изоморфной смеси; 1 - механическая смесь чистых компонентов, 2 - идельный раствор, 3 - регулярный раствор с областью распада.

Рис. 15. Диаграмма ионных потенциалов

Рис. 16. Корреляция числа минералов (Ni) химических элементов и их распространенности в верхней части континентальной коры (ni)

Проблемы:

1. Расширение экспериментальной базы в области фазовых равновесий в системах и условиях, близких к природным.

2. Разработка проблемы состояния химических элементов в природе - развитие экспериментальных методов определения структурной позиции и эффективного заряда атомов химических элементов в минералах, формы нахождения элементов в подвижных фазах (расплавах, водных и других растворах и т. п.).

3. Расширение экспериментальной базы и разработка теоретических принципов распределения химических элементов между сосуществующими фазами (твердыми, жидкими, газообразными), в том числе с учетом сорбционных явлений.

4. Дальнейшая разработка методологии, методов и программных комплексов для численного моделирования равновесий в многокомпонентных гетерогенных системах в широком диапазоне составов и условий, приближенных к прироным.

5. Разработка методологии, методов и программных комплексов для численного моделирования процессов перераспределения химических элементов и энергии в геоло-гических процессах и прямого моделирования геохимической структуры геологических объектов.

6. Разработка методологии, методов и программных комплексов для решения обратной задачи: на основе данных о распределении химических элементов в геологических объектах идентифицировать механизмы и оценить условия процессов, приведших к формированию эмпирически наблюдаемой геохимической структуры геологических объектов.

<<Назад Содержание Вперед>>


 См. также
Биографии ученыхЯрошевский Алексей Андреевич
КнигиГеохимические и термодинамические модели жильного гидротермального рудообразования:
Научные статьиНаучная конференция ЛОМОНОСОВСКИЕ ЧТЕНИЯ, МГУ, апрель 2012 года, секция Геологии:
Аннотации книгНовое учебное пособие по тектонофизике: ВВЕДЕНИЕ В ТЕКТОНОФИЗИКУ, Авторы: М. А. Гончаров, В. Г. Талицкий, Н. С. Фролова:
Научные статьиНаучная конференция ЛОМОНОСОВСКИЕ ЧТЕНИЯ, апрель 2013 года СЕКЦИЯ ГЕОЛОГИЯ:
ДиссертацииГенетическая минералогия и кристаллохимия редких элементов в высокощелочных постмагматических системах:
КнигиМоделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм: Трактовка понятия магма

Проект осуществляется при поддержке:
Геологического факультета МГУ,
РФФИ
   

TopList Rambler's Top100