Геохимик

Текущая версия на 13:35, 10 декабря 2008

Материал команды id005 ББА - творческий тур ДОО по Биологии 2007 "Незнакомая биология"

Геохимики - специалисты по геохимии, геохимическим методам поисков, обладающие знаниями в области региональной геохимии, геохимии элементов и их изотопов. Они владеют методами экспериментального и теоретического моделирования природных процессов, методами инструментального анализа химического состава природных объектов, определения абсолютного возраста минералов и горных пород.

Геохимия (от гео… и химия), наука о химическом составе Земли, законах распространённости и распределения в ней химических элементов, способах сочетания и миграции атомов в ходе природных процессов. Геохимия — часть космохимии. Единицами сравнения в Г. являются атомы и ионы. Одна из важнейших задач Г. — изучение на основе распространённости химических элементов химической эволюции Земли, стремление объяснить на химической основе происхождение и историю Земли, дифференциацию её на оболочки (геосферы). Наибольшее внимание в Г. уделяется проблемам распространённости и распределения химических элементов. В прикладной геохимии, используемой при разведке месторождений полезных ископаемых и составлении геологических карт, можно выделить 4 направления работ: собственно геохимия, минералогия, петрография и кристаллография.

Направления деятельности геохимика.

1. Геохимик-минеролог описывает условия образования, нахождения и изменения минералов в природе. Основное орудие - геологический молоток. Работает в "поле", отбирает образцы минералов, характерных для данного района, проводит их первичную классификацию (проводится "на глаз" в соответствии со справочниками-определителями минералов: по цвету, характеру вкраплений, форме вкраплений и излома породы и пр.), составляет таблицы наличия определенных минералов на данном участке. 2. Задачей геохимика-разведчика является проведение геохимической съемки - составление геохимических карт района на основе геохимического опробования территории по определенной системе. Основным орудием при отборе образцов пород является геологический молоток. После того, как образцы собраны, геохимик приступает к лабораторному этапу качественного и количественного анализа материала. Получаемые данные о качественном составе пород, о концентрации тех или иных химических элементов на данном участке могут свидетельствовать о наличии месторождения полезных ископаемых (при этом учитывается не только высокая концентрация самого вещества в породе, но и сопутствующих элементов). 3. Геохимик-петрограф тоже занимается классификацией пород, исследованием их минералогического и химического состава, структуры, условий залегания и распространения в данном геологическом районе, а также литографическими изысканиями - исследованием осадочных пород. В результате составляются литографические карты и атласы, позволяющие наглядно показать закономерности пространственного распределения осадочных пород. 4. Геохимик-кристаллограф исследует кристаллическое строение пород. Основное место работы - лаборатория.

Распространённость химических элементов. Распространённость различных химических элементов определяется синтезом их ядер, происходящим по разным термоядерным реакциям в недрах звёзд. Стадия эволюции звезды (её температура) определяет характер этого синтеза. Согласно наиболее распространённым космогоническим гипотезам при образовании Солнца из сжимающейся и вращающейся туманности на заключительной стадии сжатия от центрального сгущения отделилась значительная масса горячей плазмы, которая образовала вокруг него протопланетное облако в виде диска. Облако быстро охлаждалось, и в нём возникла спонтанная конденсация вещества. В результате многостадийных реакций (конденсационный рост ядер, их коагуляция, процессы аккреции и агломерации) газовое облако превратилось в газопылевое. Одновременно происходила потеря облаком газов в космическое пространство. Холодное газопылевое облако в силу ротационной неустойчивости разбилось на ряд сгущений — протопланет, которые адиабатически сжимались. Благодаря этому процессу из холодного вещества протопланетного облака образовались планеты земного типа и астероидный пояс с астероидами и метеоритами. Наконец, на периферии протопланетного облака происходила при очень низких абсолютных температурах конденсация отлетевших газов (Н, Не, NH3, CH4 и др.), образовавших большие планеты — Юпитер, Сатурн, Нептун, Уран. Непосредственное определение общего состава планеты невозможно, однако астрономические (спектральные) данные о составе Солнца и данные о химическом составе каменных метеоритов (наиболее распространённых — хондритов) позволяют судить о распространенности химических элементов на Земле и на др. планетах.

Геохимические эпохи. Геохимические эпохи, промежутки времени, характеризующиеся появлением месторождений определённого состава либо осадков и горных пород, обогащенных определённым элементом или целой ассоциацией элементов. Так, в геологической истории Земли отмечается железорудная эпоха, связанная с началом нижнего протерозоя (около 2500 млн. лет назад), эпоха свинцовых месторождений (1700- 400 млн. лет) и др. Каждая Геохимические эпохи характеризуется совокупностью внешних данных, определявших условия концентрации данного металла. Например, интенсивное глобальное проявление железорудных месторождений и железистых фаций - итабиритов, железистых кварцитов - было вызвано, вероятно, первыми проявлениями жизни, обогащением атмосферы Земли свободным кислородом и, как следствие этого, существенным изменением характера водной среды Мирового океана. В результате происшедшего окисления двухвалентного железа в трёхвалентное произошла садка железа, до этого накапливавшегося в океане в виде бикарбонатных соединений. Этот процесс продолжался около 200-300 млн. лет и создал железорудные формации [Кривой Рог (СССР), озеро Верхнее (США), Минас-Жерайс (Бразилия) и др.] с запасами, превышающими все остальные железные руды. Накопление свинца связано с карбонатными осадками, характеризующимися высокими средними содержаниями свинца. Массовое выпадение первых карбонатов, а вместе с ними рассеянного свинца относится к эпохе свинцовых месторождений, когда в результате метасоматических процессов свинец карбонатов был мобилизован и переотложен в виде рудных залежей. К этой эпохе относится образование месторождений Салливан (Канада), Брокен-Хилл (Австралия), Завар (Индия) и др. Существуют также золоторудная эпоха архея; эпоха накопления урана, ванадия и никеля, связанная с массовым осаждением этих металлов в начале палеозоя на территории Евразии; широко известна карбоновая эпоха угленосных формаций, обусловленная расцветом на Земле пышной флоры и последующим её захоронением и превращением в угольные залежи.

Выдающиеся ученые:

Ферсман А. Е, американские геохимики Гаррелс и Крайст, А.В.Трофимов, А.П.Виноградов, А. А. Сауков, Н. В. Владыкин, В.В. Щербина, Р. П. Рафальский, Н.И. Сафронова, Е.М. Квятковский, Л.Н. Овчинников, Л.Н.Когарко, И.Д.Рябчиков, Д.Н.Пачатджанов, К.П.Флоренский, В.И.Вернадский, Гинзбург И. И., Бруно Скале, Г. Н. Батурин, Э. Т. Дегенс.

Родственные профессии: Палеогеограф, литолог.

Для всех специализаций обязательны "полевые" работы. Получить данную профессию можно, например, в МГУ, Санкт -Петербургский ГУ.

[1]

[2]