Фундамент геохімії як науки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Геохімічна епоха

"Геохімічна епоха" почалась після появи робіт Ф.У.Кларка (1847-1931) та В.І.Вернадського (1869-1945).

Ф.У.Кларк, провідний хімік геологічної служби США (1883-1924), у 1889 році опублікував епохальну роботу "Розповсюдженість хімічних елементів", яка є першим узагальненням даних про хімічний склад земної кори (опрацьовано 880 аналізів по 10 елементам). Він вважав що його дані відображають хімічний склад перших 16 км земної кори. Крім того Кларк зробив важливі кроки на шляху до розуміння походження елементів та обгрунтуванню системного підходу в геохімії.

Ось як, зокрема, у 1924 році Ф.У.Кларк уявляв собі зміст геохімії: "Кожна порода може бути розглянута ... як хімічна система, в якій різні агенти (дії) могли продукувати хімічні зміни. Кожна така зміна є порушенням рівноваги з наступним утворенням нової системи, більш стійкої за нових умов. Вивчення цих змін і є областю геохімії.       Визначити, які зміни можливі, коли і як вони проявляються, спостерігати явища котрі їх викликають, відмічати кінцевий результат ... є функціями геохіміка. ... З геологічної точки зору тверда кора Землі є головним об’єктом вивчення, і реакції, які в ній мають місце, можна зручно класифікувати за трьома головними напрямками: перший - реакції між суттєвими складовими земної кори як такої; другий - реакції, обумовлені взаємодією з водною оболонкою; третій - реакції, викликані дією атмосфери”.

В.І.Вернадський створив концепцію "немінеральної", "розсіяної" форми знаходження хімічних елементів.

ф Всі елементи є всюди, питання лише в якості методів досліджень.

• В.І.Вернадський чітко визначив предмет геохімії, визначив коло її проблем.

"Г еохімія науково вивчає хімічні елементи ... Вона вивчає їх історію, їх розподіл та рух в просторі-часі, їх генетичні на нашій планеті співвідношення".         Досліджуючи кругообіг кисню В.І.Вернадський першим зробив сенсаційний висновок - весь вільний кисень атмосфери є продуктом життєдіяльності живої речовини Землі (і це за умови коли розпад і окиснення живої речовини, окиснення величезних кількостей атомів Fe, Mn, О-, S тощо постійно поглинають величезні кількості кисню). Дослідження на стику геології, біології, палеонтології і відкриття планетарної ролі живої речовини дозволили В.І.Вернадському в середині 20-х років 20-го сторіччя заснувати нову науку - біогеохімію.         Великий вклад в розвиток геохімії належить учню В.І.Вернадського О.Є.Ферсману та норвежцю В.М.Гольдшміту. Їх заслуги дозволяють цих вчених також вважати засновниками геохімії.

О.Є.Ферсман (1883-1945) створив і прочитав (в 1912 році в Москві) перший курс геохімії, видав (протягом 1933-1939 років) перший підручник з геохімії (в 4-х томах), заснував Геохімічний інститут і створив школу геохіміків, представлену такими видатними вченими як Сауков, Власов, Щербаков, Щербина. Відкриття, в результаті проведених Ферсманом досліджень, низки родовищ підтвердило практичне значення геохімії як науки.

В.М.Гольдшміт (1888-1947) ще у своїй докторській дисертації у 1911 сформулював знамените правило фаз: за змінних температури і тиску кількість мінералів (фаз) визначається кількістю компонентів (окислів) які беруть участь в реакції. Загалом же Гольдшміт створив кристалохімічний напрямок в геохімії, розробив концепцію міграції, вирахував іонні радіуси, сформулював 1-й закон кристалохімії і правила ізоморфізму, заклав основи геохімії мінералів.          Згідно з думкою В.М.Гольдшміта завдання геохімії можна сформулювати таким чином: "Основною метою геохімії, з одного боку, є кількісне визначення складу Землі і її частин, і, з іншого боку, відкриття законів, які контролюють розподіл окремих елементів. Вирішувати ці проблеми геохімік має шляхом всебічного збирання даних по земним матеріалам, таким як гірські породи, води, і атмосфера, та використовуючи аналізи метеоритів, астрофізичні дані по складу інших космічних тіл та геофізичні дані по природі земних надр. Багато цінної інформації поступає з лабораторного синтезу мінералів і дослідження способів їх утворення та умов їх стійкості".           Необхідність задоволення практичних потреб людства обумовила бурхливий розвиток у 20-му сторіччі окремих розділів (напрямків) геохімії:

• регіональна геохімія;
• геохімія осадових порід і руд;
• геохімія процесів вивітрювання та кори вивітрювання;
• біогеохімія, від якої згодом відділилися органічна геохімія та палеобіогеохімія;
• геохімія природних вод (пізніше розділилася на гідрогеохімію, гідрохімію та геохімію океану);
• геохімія галогенезу;
• геохімія техногенезу;
• геохімічні методи пошуків корисних копалин;
• геохімія магматичних процесів;
• геохімія гідротермальних процесів;
• геохімія гіпергенних процесів;
• геохімія ізотопів;
• геохімія ландшафтів;
• геохімія рідкісних елементів;
• фізична геохімія.            При всіх геохімічних побудовах дуже важливо пам’ятати, що в природних хімічних процесах температурні умови, тиск і pH дуже часто суттєво змінюють індивідуальні властивості атомів. Через те зрозуміти і оцінити властивості атомів можна лише в контексті конкретних умов відповідних геосфер, Землі в цілому, Космосу. Отож, крім наведеного вище (історичного) поділу, існує систематизація розділів геохімії за областями її інтересів в геосферах:

1. атмогеохімія;

2. гідрогеохімія;
3. біогеохімія;
4. літогеохімія;
5. геохімія ендогенних процесів;
6. геохімія екзогенних процесів;
7. геохімія метаморфогенних процесів;
8. геохімія океану;
9. геохімія мантії тощо.

а також:

• розділи, присвячені геохімії окремих елементів;
• розділи, присвячені геохімії різних корисних копалин та їх пошуків;
• аналітична геохімія;
• геохімія ізотопів;
• ядерна геохімія;
• геохімія ландшафтів;
• геохімія рідкісних і розсіяних елементів в грунтах;
• фізична геохімія.

Геохімія, як вже зазначалося, є стиковою наукою, яка тісно пов’язана з двома десятками дисциплін:

• Космохімія, астрофізика, астрономія;
• Фізика, експериментальна фізика, фізика твердого тіла, термодинаміка, кристалографія;
• Геологія, геофізика, петрографія, мінералогія, літологія, вчення про корисні копалини;
• Хімія, фізична хімія, кристалохімія;
• географія, грунтознавство, біологія;
• математика, математична статистика.

Висновки

Геохімія є кореневою фундаментальною наукою геологічного циклу, що має свій конкретний предмет вивчення – хімічні елементи в природній обстановці. Але її знання поведінки хімічних елементів в природних процесах стало підставою формування гілок цієї науки, які мають певну спеціалізацію і більш прикладний характер: космохімія, біогеохімія, геохімія ландшафтів, екологічна геохімія, геохімічні методи пошуків корисних копалин та інші.          Визначення вмісту геохімії як науки про історію атомів хімічних елементів не тільки припускає обов’язкове рішення такої важливої ​​задачі, як вивчення поширеності хімічних елементів, їх розподілу в різних природних об’єктах, а й підключає геохімію до головної задачі всіх наук про Землю – з’ясування походження та історії розвитку нашої планети і законів цього розвитку, оскільки будь-геологічний процес є процес перерозподілу хімічних елементів в геологічному просторі-часі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список використаної літератури

1. Барабанов В.Ф. Геохимия. — Л.: Недра, 1985. — 422 с.

2. Войткевич Г.В., Закруткин В.В. Основы геохимии. — М.: Высшая школа, 1976. —365 с.

3. Войткевич Г.В., Кокин А.В., Мирошников А.Е., Прохоров В.Г. Справочник по геохимии. —

М.: Недра, 1990. — 480 с.

4. Мейсон Б. Основы геохимии — М.: Недра, 1971. — 311 с.

5. Пелешенко В.І., Хільчевський В.К. Загальна гідрохімія. — К.: Либідь, 1997. — 384 с.

6. Перельман А.И. Геохимия. — М.: Высшая школа, 1979, 1990. — 423 с.