Geochemija bilietas
5 (100%) 1 vote

Geochemija bilietas

Kurso tikslas ir uždaviniai

Kurso tikslas – įsisavinti cheminių elementų paplitimą žemėje, jų pasiskirstymą ir migracijos teorinius pagrindus.

Kurso uždaviniai: įsisavinti: Cheminių elementų pasiskirstymą įvairiose geosferose (atmosferoje, hidrosferoje, litosferoje, biosferoje);

Cheminių elementų sklaidą ir koncentraciją magminio, hidroterminio, pneumatolitinio, metamorfinio, sedimentacijos procesų ir epigenetinių pokyčių metu;

Atskirų cheminių elementų ir jų asociacijų vaidmenį geocheminiuose cikluose ir duomenų praktinį panaudojimą;

Cheminių elementų technogeninę sklaidą, jos poveikį aplinkai ir technogeninio kartografavimo metodiką;

Lietuvos kristalinio pamato ir nuosėdinės dangos geocheminius ypatumus.

Įvadas

Geochemijos objektas ir svarbiausios problemos, ryšys su kitais mokslais.

Objektas: Žemės ir saulės sistemos planetų atomų istoriją.

Svarbiausios problemos: cheminių elementų sklaida, koncentracija ir migracija gamtinėse ir technogeninėse sistemose.

Ryšys su kitais mokslais: mineralogija, litologija, petrografija, rūdinių iškasenų paieškomis, hidrogeologija, tektonika ir t.t.

Sąvokos ir matavimo vienetai Koncentracijos vienetai – %, g/t, mg/l, klarkas ir t.t. Makro ir mikro elementai, pH, Eh, geocheminis laukas

Molio sąvoka Moliu vadiname 6,0223*1023 bet kokių objektų (molekulės, atomai, jonai, radikalai, elektronai, protonai ir pan. Stambesniems objektams taikyti vienetą molis nėra prasmės, nes nesurasime nė vieno plika akimi matomo objekto, kurio kiekį Žemėje galėtume skaičiuoti moliais. Skaičius 6,0223*1023 vadinamas Avogadro skaičiumi

*1 Al atomo santykinė masė 27

*6.0223*1023 Al atomų (t.y. 1 mol Al) masė 27g

*1 H2O molekulės santykinė masė 18

*6.0223*1023 H2O molekulių (t.y. 1 mol H2O) masė 18 g

*Vieno molio medžiagos masė vadinama moline mase ir žymima M. Molinės masės matavimo vienetas yra g/mol.

*Žymėjimas

*M(Al) = 27 g/mol reiškia „1 mol Al masė yra 27 g“;

*M(H2O)=18 g/mol reiškia „1 mol H2O masė yra 18 g“.

*Skaičiuojant masės dalį milijoninėmis dalimis formulėje daugiklis „100%“ keičiamas į 1000000ppm. Smulkesnių vienetų už procentus naudojimas padeda išvengti virtinės nulių rašymo. Pavyzdžiui 1 ppm reiškia tą patį kaip 0,0001% arba 0,001o/oo.

Visatos geochemija

Visatos atsiradimo hipotezės;

Visata „atsirado“ prieš 15 milijardų metų ?

Modernioji fizika mums sako, kad Visata yra atsiradusi milžiniško sprogimo pasekmėje (the big bang theory). Tas sprogimas iššaukė materijos plėtimąsį, matomą dar ir mūsų dienomis. Pavyzdžiui, galaktikos – tai debesys, kuriuos sudaro šimtai milijardų žvaigždžių, ir jos tolsta vienos nuo kitų, pradinio sprogimo jėgos stumiamos.

Mums pakaktų išmatuoti galaktikų nutolimo greitį, kad nustatytume patį pradinį momentą, kai jos buvo susikaupusios viename taške.

Faktai patvirtinantys didįjį sprogimą.

Pirma – tai žvaigždžių amžius: matavimai rodo, kad seniausios iš jų yra tarp 12 ir 15 milijardų metų senumo. O tai labai derinasi su suponuojama Visatos amžiaus trukme nuo jos pradžios.

Antrasis argumentas pagrįstas galaktikų siunčiamos šviesos analize: ji be jokios abejonės rodo, kad galaktiniai dariniai tolsta vieni nuo kitų tuo greičiau, kuo toliau jie yra nutolę nuo stebėjimo taško: tai leidžia spėti, kad galaktikos kitados buvo susikaupusios viename erdvės regione, pradinio debesies skreite, kurio amžius – 15 milijardų metų.

Ir dar vienas, trečiasis ir labiausiai įtikinantis fenomenas: 1965 metais visuose Visatos regionuose išaiškėjo foninis labai mažo intensyvumo spinduliavimas, panašus į labai žemos temperatūros kūno skleidžiamą spinduliavimą – 3 laipsniai virš absoliutaus nulio. Šis spinduliavimas yra tarytum fosilija, fantasmagorinis šviesos ir šilumos srautų, prasidėjusių pirmosiomis Visatos egzistavimo akimirkomis, aidas.

Visatos elementinė sudėtis;

Manoma, kad sprogimo metu atsirado H ir He, lengvieji elementai. Tolimesnėse termobranduolinėse reakcijose toliau sintetinami sudėtingesni branduoliai ir susidaro sunkesni elementai. Va taip gaminasi elementai He3+He4=Be7, C12+H=N13, N15+H=O16, C12+C12=Mg24, O16+O16=S32, O16+O16=Si28+He4, galū gale prieisim iki Fe, kad nukleosintezės metu susidarytų branduoliai sunkesni už Fe reikia daugiau energijos sunaudoti sintezei nei išsiskiria. Kita hipotezė, branduolių sintezė žvaigždėse. Kai žvaigždėje susiformuoja cheminiai elementai iki +- Fe; dėl milžiniškos gravitacijos žvaigždė pradeda spaustis, kol sprogsta paskleisdama daugeli cheminių elementų. Sprogimo metu susidarė sunkiausi elementai. Elementų paplitimas kosmose: žvaigždės H, He, C, N, O, Si, Ne, Ar, S, Fe, Mg, Al, Cl, P. Planetose H, O, Si, Mg, Al, Fe, N, S… Saulėje H-70%, He – 28%, kiti 2%.

Meteoritai, jų tipai ir mineralinė bei elementinė sudėtis;

Mažesnio negu 1 km skersmens kūnai, skriejantys aplink Saulę ir planetas, vadinami meteoroidais (gr. meteoron — atmosferos reiškinys, eidos — pavidalas), arba meteoriniais kūnais. Tai kometų liekanos ar asteroidų nuolaužos. Pagrindiniai cheminiai elementai iš kurių sudaryti meteoritai yra – Fe, Mg, Si, O. Kai kuriuose yra anglies, vandenilio, nikelio, aliuminio ir kitų elementų. Todėl ir vyraujantys mineralai yra vos keli (neskaitant jų atmainų), tai olivinai, piroksenai
ir grynuolė geležis. Tačiau meteorituose yra ir kitų elementų nors ir ne po daug. O įvairių mineralų, taip pat esančių nedideliais kiekiais nustatyta net 515. Geležiniai meteoritai arba sideritai. Jie sudaryti beveik vien iš grynuolės geležies mineralų – kamasito, tenito ir nedidelio kiekio olivino ir pirokseno. Geležiniai-akmeniniai meteoritai arba siderolitai. Jie yra sudaryti iš grynuolės geležies ir silikatinių mineralų – daugiausiai olivino, piroksenų. Akmeniniai meteoritai yra sudaryti daugiausiai iš olivino ir piroksenų, kurie, tiesa, būna gana įvairių rūšių – rombiniai (enstatitas, bronzitas, hiperstenas) ir monoklininiai (diopsidas, pižonitas, augitas). Chondritai sudaro apie 82% visų meteoritų. Achondritai. Tai yra meteoritai, neturintys chondrulių.

Saulės sistemos planetų elementinė sudėtis;

Merkurijus. Arčiausiai Saulės skriejanti planeta. Paviršius panašus į Mėnulio paviršių, tik jame daugiau kraterių ir mažiau lygumų. Atmosfera labai reta (susideda iš helio, vandenilio, deguonies, neono, argono), slėgis prie paviršiaus ~10-7 Pa. Manoma, kad Merkurijus turi ~1800 km spindulio geležies ir nikelio branduolį, virš jo – silikatų mantiją, ir granito bei bazaltų plutą. Magn. laukas ~300 kartų silpnesnis negu Žemės.

Venera. Artimiausia Žemei vidinė planeta. Trečias pagal spindesį (po Saulės ir Mėnulio) dangaus objektas. Apie ašį sukasi labai lėtai ir priešinga kryptimi, negu kitos planetos. Venera turi labai tankią ir stipriai Saulės šviesą atspindinčią atmosferą, kuri susideda iš anglies dioksido (~96%), azoto (~3.5%), sieros dioksido (0.015%), argono (0.015%), helio (0.01%), kitų dujų. Veneros paviršiaus nesimato, nes jos atmosferoje 50-70 km aukštyje yra trys debesų sluoksniai. Debesis sudaro 2-3 µm dydžio sieros rūgšties lašeliai ir 5-8 µm dydžio geležies chlorido kristalai. Prie Veneros paviršiaus vid. slėgis 9 MPa. Tokią aukštą Veneros t-rą lemia šiltnamio reiškinys, kurį sukelia tanki Veneros atmosfera ir didelis anglies dioksido kiekis. Veneros paviršiuje išsiskiria kalnuotos sritys (~8% ploto) ir žemumos (~27% ploto). Likusį plotą užima kalvotos lygumos. Nemaža smūginių kraterių.

Žemė. Atmosfera susideda iš mol. azoto (78.08% tūrio), mol. deguonies (20.95%), argono (0.93%), vandens garų (0.1-2.8%), anglies dioksido (0.03%); kitų dujų – neono, helio, kriptono, mol. andenilio, azoto oksido, metano, ozono, sieros anhidrido, azoto dioksido, anglies monoksido, ksenono, jodo garų yra 0.01%. Hidrosferos vanduo dengia 70.1% viso Žemės paviršiaus ploto. Viršutinė kieta geosfera vadinama Žemės pluta; ją sudaro nuosėdinės prigimties granitai ir bazaltai (metalų oksidai, silikatai, aliumosilikatai). Mantija susideda iš olivino ir pirokseno (magnio ir geležies silikatų), kurie, didėjant slėgiui ir kylant t- rai, keičia kristalinę sandarą. Branduolį sudaro geležies ir nikelio lydinys su geležies sulfido priemaiša.

Marsas. Marso paviršiuje daug kraterių, yra kanjonų, plokštikalnių, lygumų, ungikalnių. Planetos plutoje yra didžiulių plyšių ir sprūdžių. Atmosfera susideda iš anglies dioksido (95%), azoto (2.5%), argono (15%) deguonies (0.1%), vandens garų (<0.2%). 15-45 km aukštyje kartais matomi ploni debesys, sudaryti iš ledo kristalų. Pasak Marso sandaros teorinių modelių Marsas turi ~1000 km spindulio geležies ir geležies sulfido branduolį, ~2300 km storio silikatų mantiją ir virš jos ~100 km storio granito ir bazaltų plutą.

Jupiteris. Didžiausia Saulės sistemos planeta. Jupiterį gaubia tanki atmosfera, susidedanti iš mol. vandenilio (~74%), helio (~24%) ir ~2% metano, amoniako, anglies monoksido, ciano, fosfino, etano, acetileno, vandens garų. Yra keli debesų sluoksniai, sudaryti iš amoniako ir ledo kristalų ir amonio hidrosulfido. Jupiteris neturi kieto paviršiaus. Paviršiuje yra ~17 000 km storio skysto mol. vandenilio sluoksnis, po to eina ~44 000 km storio metalinio vandenilio sluoksnis, centre yra ~10 000 km spindulio silikatų ir vandens, amoniako ir metano ledų branduolys. Centre medžiagos tankis 1.65 g/cm3, t-ra 25 000 K.

Saturnas. Saturno atmosfera susideda iš mol. vandenilio (~74%), helio (~24%), amoniako, metano, etano, acetileno ir kitų dujų. Paviršių ištisai dengia amoniako kristalėlių debesys. Saturnas neturi kieto paviršiaus. Nuo paviršiaus link centro iki ~32 000 km gylio eina skysto mol. vandenilio ir helio sluoksnis, po to ~12 000 km storio metalinio vandenilio sluoksnis ir ~16 000 km spindulio silikatų ir metano, amoniako ir vandens ledų branduolys.

Uranas. Atmosfera susideda iš mol. vandenilio, helio, metano, amoniako. Paviršių pastoviai dengia debesys. Manoma, kad Urano paviršiuje yra plonas skysto amoniako ir metano sluoksnis; einant gilyn, amoniakas ir metanas virsta ledu, kurio sluoksnis yra ~5500 km storio. Urano centre turėtų būti ~19 500 km spindulio silikatų ir vandens, amoniako ir metano ledų branduolys.

Neptūnas. Neptūno atmosfera susideda iš mol. vandenilio, helio, metano, amoniako. Paviršių pastoviai dengia debesys. Paviršių greičiausiai dengia plonas amoniako ir metano vandenynas. Po juo yra ~3500 km storio vandens, amoniako ir metano ledų sluoksnis, o centre ~20 500 km spindulio tų pat ledų ir silikatų branduolys.

Plutonas. Paviršių
kelių kilometrų storio metano ledas. Būdamas perihelyje, turi metano atmosferą,

Elementų paplitimo kosmose lyginamoji charakteristika. Elementų paplitimas kosmose: žvaigždės H, He, C, N, O, Si, Ne, Ar, S, Fe, Mg, Al, Cl, P. Planetose H, O, Si, Mg, Al, Fe, N, S… Saulėje H-70%, He – 28%, kiti 2%. Žemės pluta Si, O, Al, Fe, Na, Mg, H, C, Ca.

Elementų susidarymo hipotezės. Manoma, kad iškart po Big BANG iš vandenilio (protonas) susidarė Helis. Šie du elementai pradžioje formavo žvaigždes. Sprogimo metu susidarė sunkiausi elementai. Manoma, kad sprogimo metu atsirado H ir He, lengvieji elementai. Tolimesnėse termobranduolinėse reakcijose toliau sintetinami sudėtingesni branduoliai ir susidaro sunkesni elementai. Va taip gaminasi elementai He3+He4=Be7, C12+H=N13, N15+H=O16, C12+C12=Mg24, O16+O16=S32, O16+O16=Si28+He4, galū gale prieisim iki Fe, kad nukleosintezės metu susidarytų branduoliai sunkesni už Fe reikia daugiau energijos sunaudoti sintezei nei išsiskiria. Kita hipotezė, branduolių sintezė žvaigždėse. Kai žvaigždėje susiformuoja cheminiai elementai iki +- Fe; dėl milžiniškos gravitacijos žvaigždė pradeda spaustis, kol sprogsta paskleisdama daugeli cheminių elementų. Sprogimo metu susidarė sunkiausi elementai

Žemės ir žemės plutos geochemijos bendri bruožai

Geofiziniai duomenys apie Žemės gelmių sandarą. P-bangos (išilgines bangos): gali sklisti per skysčius ir kietus kūnus; Greitis nuo 5 km/s iki 15 km/s. S-bangos (skersines bangos): sklinda tik per kietus kūnus. Lėtesnės nei P-bangos. Seisminių bangų greitis parodo kaip sudaryta planeta.

Daugiau žinių apie saranga teikia tik geofiziniai duomenys. Tai duomenys gauti tiriant seisminių bangų plitimą žemės gelmėse, o taip pat magnetinio ir ypač gravitacinio lauko ypatybes įvairiose Žemės rutulio vietose. Žemės drebėjimų sukelti virpesiai įvairaus tankio ir fizinės būklės uolienose sklinda skirtingu greičiu ir tiesiogiai priklauso nuo uolienų tankio – kuo tankesnė uoliena – tuo didesnis seisminių bangų greitis. Tose vietose, kur uolienų tankis kinta staigiau, dalis virpesių atsispindi ir grįžta į paviršių, kur jie užfiksuojami tiksliais prietaisais – seismografais. Seisminiai virpesiai gali būti sužadinami dirbtinai – sprogimais, vibratoriais ir gali būti sukelti gamtinių procesų žemės drebėjimų metu. Panašiu būdu buvo nustatytos ribos tarp mantijos ir branduolio, pačiame branduolyje ir plutos viduje. Litosferos sandara dabar plačiai tiriama ir dirbtinai sukeltais virpesiais, norimose vietose. Aiškinant nustatytos seisminių bangų greičių struktūros ypatybes naudojami mineralų fizikos bei petrologijos duomenys, ypač apie ksenolitus. Duomenų apie Žemės giluminių sferų sudėtį teikia ir meteoritai. Manoma, kad didelė jų dalis susidarė kažkokių planetinių kūnų vidinėse sferose pirminės dulkių-dujų ūko diferenciacijos metu, ką patyrė ir Žemė. Pavyzdžiui, geležiniai meteoritai laikomi tų plenetinių kūnų branduolio nuolaužomis. Greičiausiai panašios sudėties yra ir Žemės branduolys.

Žemės gelmių zoniškumas: branduolys, mantija, žemės pluta;

Šiuo metu Jūs matote 32% šio straipsnio.
Matomi 2013 žodžiai iš 6373 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.