Дисципліна: “Загальна геохімія”
Спеціальність: 6.07.08.00 – екологія та охорона навколишнього середовища
Форма навчання: денна
Витяг з навчального плану
| Семестр |
Усього |
Кількість годин |
Залік |
Іспит |
|
| Лекції |
Лабораторні |
||||
| V |
36 |
36 |
– |
– |
+ |
2001 р.
1. Предмет та методологія геохімії. Місце геохімії у системі наук про Землю. Історія розвитку геохімічних ідей; роль українських учених у розвитку геохімії як науки. Геохімія – наука про міграцію, концентрацію та розсіяння елементів. Геохімія процесів (магматичних, гідротермальних, гіпергенних, техногенних та ін.). Геохімія систем (геохімія рудних родовищ, океану, ландшафту, мінералів тощо). Геохімія елементів. Вивчення геохімічної зональності. Принцип історизму в геохімії. Прикладна геохімія: геохімічні методи розшуків; геохімія і проблеми навколишнього середовища; зв’язок геохімії з охороною здоров’я, сільським господарством, хімічними технологіями, будівництвом тощо. Техногенез – геохімічна діяльність людини. Геохімія та історія цивілізації. Завдання геохімії на сучасному етапі. – 2 год.
2. Кристалохімічні основи геохімії. Атом і його будова. Властивості й будова атомного ядра (моделі атомного ядра; магічні числа; ізотопи; ізобари; енергія зв’язку ядра). Будова електронних оболонок атомів (квантові числа; принцип В. Паулі; правило Ф. Гундта). Періодична система хімічних елементів та її значення для геохімії. Періодичний закон Д. І. Менделєєва. Періоди, тріади, цикли; закон діагоналей. Основний закон геохімії (О. Є. Ферсман, 1937; В. І. Вернадський, 1950). Геохімічні класифікації елементів. Класифікація В. М. Гольдшмідта (літо-, халько-, сидеро-, атмофільні елементи). Геохімічні групи елементів В. І. Вернадського. Класифікації елементів, запропоновані О. Є. Ферсманом та О. Н. Заварицьким. – 4 год.
3. Ізотопи та їхнє поширення. Правило ізобар Маттауха. Стабільні та радіоактивні ізотопи. Радіоактивні ряди. Ізотопи H, C, N, O, S, Si, Sr та ін. Зміни ізотопних співвідношень у природі. Чинники, що впливають на ізотопний склад мінералів. Кларки хімічних елементів земної кори. Закономірності поширеності хімічних елементів у природі. – 2 год.
4. Закономірності космічного поширення елементів. Шляхи утворення хімічних елементів (процес перетворення Н та Не; α-процес; рівноважний процес ядерного синтезу; процеси нейтронного і протонного захоплення тощо). Особливості хімічного складу планет сонячної системи та метеоритів. – 1 год.
5. Геохімічна характеристика окремих геосфер Землі. Гідросфера: морська вода; материкові води; подібність і різниця у поширенні хімічних елементів; “важка” вода; гідрогенічні та пірогенічні елементи; кругообіг води на Землі та його геохімічне значення. Атмосфера: хімічний склад атмосфери та атмосферних опадів; природні гази земних надр (біохімічного, повітряного, хімічного та радіоактивного походження). – 1 год.
6. Стан і форми знаходження хімічних елементів у земній корі. Уявлення з цього питання В. І. Вернадського та О. Є. Ферсмана (5 типів концентрації і розсіяння елементів у земній корі). Стан концентрації (форми прояву: самородна, сульфідна, галоїдна, у формі кисневих та органічних сполук). Стан розсіяння (форми прояву: атомарне; у формі комплексів; молекулярне; у вигляді включень у мінералах). Геохімічний закон В.М.Гольдшмідта. Закони розподілу хімічних елементів у системах. Кларки концентрації і кларки розсіяння. Геохімічні спектри. Парагенезис і парастерезис хімічних елементів. Парагенетичні та заборонені асоціації елементів. – 2 год.
7. Мінерали – головні носії хімічних елементів у геологічних системах. Видотворні та розсіяні елементи. Кристалохімія мінералів: типи хімічного зв’язку; іонні радіуси; енергетичні характеристики атомів та іонів у мінералах; система енергетичних коефіцієнтів О.Є. Ферсмана. Закон геохімічної послідовності кристалізації О. Є. Ферсмана – конкретний приклад застосування енергетичних характеристик іонів, атомів і сполук до аналізу природних процесів. – 2 год.
8. Ізоморфізм. Загальні закономірності ізоморфізму; причини ізоморфних заміщень. Ізоморфні ряди Вернадського. Ізо- та гетерозарядний ізоморфізм; компенсаційний ізоморфізм. Ізоморфізм аніонів. Атомний ізоморфізм. Полярність ізоморфних заміщень; правило оберненої полярності. Ізоморфізм і геохімічні зірки елементів. Прикладне значення загального вчення про ізоморфізм на прикладі конституційного розсіяння елементів. Залежність ізоморфізму від умов існування мінералів. Розпад ізоморфних сумішей. – 4 год.
9. Геохімічні процеси. Геохімічний кругообіг елементів. Джерела енергії геохімічних процесів: зовнішні (космічна енергія); внутрішні (енергія радіоактивного розпаду, енергія гравітації, енергія приливного тертя та ін.). Ендогенні та екзогенні процеси. Термодинамічна направленість геохімічних процесів. – 1 год.
10. Міграція хімічних елементів. Внутрішні чинники міграції (за О. Є. Ферсманом: 1) група властивостей зв’язку; 2) група хімічних властивостей; 3) група електростатичних властивостей; 4) група гравітаційних властивостей; 5) група властивостей, пов’язаних зі здатністю ядер атомів до радіоактивного розпаду). Зовнішні чинники міграції (температура, тиск, концентрація, водневий потенціал, окисно-відновний потенціал). Характеристика міграції за допомогою коефіцієнтів. Різноманітність міграції, принцип рухомих компонентів, здатність хімічних елементів до мінералоутворення і кількість мінералів. Екстенсивні та інтенсивні параметри міграції; рівняння інтенсивності міграції. Геохімічні бар’єри: природні та техногенні (механічні, фізико-хімічні, біогеохімічні); градієнт і контрастність геохімічного бар’єра. Зміни геохімічної міграції елементів у часі (окремі аспекти історичної геохімії). – 3 год.
11. Геохімія власне магматичного процесу. Магма. Зовнішні чинники міграції в умовах магматичного процесу. Хімічний склад магматичних гірських порід та асоціації хімічних елементів. Головні, рідкісні та розсіяні елементи. Міграція хімічних елементів у процесі ліквації та кристалізаційної диференціації магми. Реакційна схема Н. Боуена. Геохімія пегматитового процесу. Геохімічна класифікація пегматитів за О.Є. Ферсманом. – 2 год.
12. Водні розчини та їхнє значення у міграції хімічних елементів. Геохімія гідротермального процесу. Стан, хімічний склад, джерела гідротермальних розчинів. Значення режиму сірки і кисню, галогенів та вуглекислоти в гідротермальних розчинах. Геохімічні бар’єри гідротермальних систем. Гідротермальні розчини та інтрузії. Гіпо-, мезо- та епітермальні родовища. Рудотворні, рідкісні та розсіяні елементи гідротермальних (пневматолітово-гідротермальних) родовищ. – 2 год.
13. Геохімічні процеси під час метаморфізму. Метаморфізм, метасоматоз, ультраметаморфізм, відмінності між ними та взаємозв’язок. Регіональний метаморфізм; геохімічні процеси під час прогресивного і регресивного метаморфізму. Контактово-метамор-фічні та контактово-метасоматичні процеси. Динамометаморфізм; механохімічні явища. Вплив летких компонентів і порових розчинів на інтенсивність метаморфізму. Міграція хімічних елементів у твердому (шляхом дифузії) та рідкому стані (процеси дифузійного та інфільтраційного метасоматозу); диференціальна рухомість компонентів під час метасоматозу. Флюїдний режим метаморфізму; проблема води і водних розчинів. Роль метаморфізму в диференціації речовини земної кори. Метаморфічні та метаморфогенні родовища. Приклади метаморфізму окремих мінералів. – 2 год.
14. Геохімія гіпергенних процесів. Загальна класифікація гіпергенних процесів (за О.Є.Ферсманом): власне гіпергенез, педо-, син-, діа-, ката-, гало-, гідро-, механо-, біо-, техногенез. Геохімічна класифікація осадів (залишкові продукти; гідролізати; оксидати; редусати; продукти осадження; евапорити; біоліти). Способи та типи гіпергенної міграції. Внутрішні та зовнішні чинники гіпергенної міграції. Геохімія процесів звітрювання (гідроліз, окиснення, відновлення, карбонатизація, гідратація, катіонний обмін, діаліз). Перенесення речовини водними розчинами. Колоїдний стан речовини. Геохімічна характеристика гіпергенезу сульфідних родовищ. Геохімія океанічного осадоутворення. Головні риси процесів галогенезу. – 4 год.
15. Біогеохімія – розділ геохімії, який вивчає геохімічну роботу живої речовини. Біосфера. Загальні закономірності розподілу хімічних елементів у живій речовині; біофільність хімічних елементів. Коефіцієнт і ряди біологічного поглинання елементів. Біогеохімічні ореоли. Класифікація елементів за токсичністю. Біогеохімічні функції живої речовини (вуглекислотна, сірководнева, воднева, азотна та ін.). Біогенна акумуляція та мінералізація органічної речовини; біогенні мінерали. Аеробний та анаеробний розпад. Біологічний кругообіг атомів. Окисно-відновна зональність. Закон В.І. Вернадського про міграцію хімічних елементів у біосфері. Геохімічні класифікації елементів за умовами міграції в біосфері (повітряні та водні мігранти; дефіцитні та надлишкові елементи та ін.). Поділ ізотопів організмами. Палеобіогеохімія. – 2 год.
16. Органічна геохімія – розділ геохімії, що вивчає органічні сполуки в гірських породах і водах. Поширення органічних речовин у природі (бітуми, піробітуми, торф, вугілля, кероген та ін.). Особливості структури, складу і властивостей ОР. Розкладання ОР. Вуглецевий цикл; розподіл стабільних (12С та 13С) та радіоактивного (14С) ізотопів вуглецю. ОР ґрунтів та природних вод (морських і прісних). Основні риси геохімії торфу, вугілля і нафти. – 2 год.
Рекомендована література
1. Барабанов В. Ф. Геохимия. Л., 1985.
2. Браунлоу А. Х. Геохимия: Пер. с англ. М., 1984.
3. Войткевич Г. В., Закруткин В. В. Основы геохимии: Учеб. пособие. М., 1976.
4. Овчинников Л. Н. Прикладная геохимия. М., 1990.
5. Перельман А. И. Геохимия: Учеб. для геол. спец. вузов. М., 1989.
6. Сауков А. А. Геохимия. М., 1966.
7. Сливко М. М. Хімічний склад земної кори: Лекції з курсу “Геохімія”. Львів, 1965.
8. Сливко М. М. Вступні лекції до курсу “Геохімія”. Львів, 1966.
9. Сливко М. М. Міграція хімічних елементів у земній корі: Конспект лекцій. Львів, 1975.
10. Справочник по геохимии / Г. В. Войткевич, А. В. Кокин, А. Е .Мирошников, В. Г. Прохоров. М., 1990.
11. Ферсман А. Е. Геохимия. Том 1. (1933) // Избранные труды. М., 1955. Т. 3. С. 9–384.
12. Хендерсон П. Неорганическая геохимия. М., 1985.
13. Щербина В. В. Основы геохимии. М., 1972.
1. Барсуков В. Л., Григорян С. В., Овчинников Л. Н. Геохимические методы поисков рудных месторождений. М., 1981.
2. Беус А.А. Геохимия литосферы. М., 1981.
3. Бородин Л. С. Геохимия главных серий изверженных пород. М., 1981.
4. Булкин Г.А. Введение в статистическую геохимию. Л., 1972.
5. Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. М., 1965.
6. Вернадский В. И. Проблемы биогеохимии. М., 1980.
7. Виноградов А. П. Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры // Геохимия. 1962. № 7. С. 555–571.
8. Виноградов А. П. Введение в геохимию океана. М., 1967.
9. Геохимия архея. М., 1987.
10. Геохимия глубинных вулканических пород и ксенолитов / И. Н. Говоров, И. П. Илупин, А. Д. Харькив и др. М., 1980.
11. Геохимия магматизма. М., 1982.
12. Голубев В. С. Динамика геохимических процессов. М., 1981.
13. Илупин И. П., Каминский Ф. В., Францессон Е. В. Геохимия кимберлитов. М., 1978.
14. Карцев А. А. Основы геохимии нефти и газа. М., 1978.
15. Ковалевский А. Л. Биогеохимические поиски рудных месторождений. М., 1984.
16. Лукашев К. И., Лукашев В. К. Геохимия зоны гипергенеза. Минск, 1975.
17. Лутц Б .Г. Геохимия океанического и континентального вулканизма. М., 1980.
18. Мейнард Дж. Геохимия осадочных рудных месторождений: Пер. с англ. М., 1985.
19. Овчинников А. М. Гидрогеохимия. М., 1970.
20. Павлишин В. Основи кристалохімії мінералів. К., 1998.
21. Перельман А. И. Геохимия ландшафта. М., 1975.
22. Перельман А. И. Геохимия эпигенетических процессов (зона гипергенеза). М., 1968.
23. Покоржевский А. Д. Геохимическая экология наземных животных. М., 1985.
24. Популярная библиотека химических элементов. Кн. 1. Водород – палладий / Отв. ред. И. В. Петрянов-Соколов. М., 1983.
25. Популярная библиотека химических элементов. Кн. 2. Серебро – нильсборий / Отв. ред. И. В. Петрянов-Соколов. М., 1983.
26. Распространенность элементов в земной коре: Сб. науч. ст. / Под ред. Л. Аренса. М., 1972.
27. Редкие элементы Украинского щита. К., 1986.
28. Романкевич Е. А. Геохимия органического вещества в океане. М., 1977.
29. Ронов А. Б., Ярошевский А. А., Мигдисов А. А. Химическое строение земной коры и геохимический баланс главных элементов. М., 1990.
30. Сапрыкин Ф. Я. Геохимия почв и охрана природы. Л., 1984.
31. Соловов А. П. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. М., 1985.
32. Справочник по изотопной геохимии / Э. В. Соботович, Е. Н. Бортницкий, О. В. Цьонь, Л. В. Копоненко. М., 1982.
33. Ферсман А. Е. Занимательная геохимия. Химия Земли. М., 1959.
34. Фортескью Д. Геохимия окружающей среды. М., 1985.
35. Щербаков А. В. Геохимия термальных вод. М., 1968.
36. Щербина В. В. Миграция элементов и процессы минералообразования. М., 1980.
37. Юдович Я. Э. Региональная геохимия осадочных толщ. Л., 1981.