Содержание учебной дисциплины

1. 
   Предмет и история геохимии.
   

Основные разделы геохимии и их достижения: космогеохимия, биогеохимия, термобарогеохимия, геохимия отдельных элементов и изотопов, физико-химия природных процессов, региональная геохимия и др. Развитие геохимических знаний. Исторические предпосылки возникновения геохимии. Работы Ф.Кларка, В.И.Вернадского, В.М.Гольдшмита, А.Е.Ферсмана, А.П..Виноградова. Роль геохимии в выявлении минеральных ресурсов, охране окружающей среды, Современные задачи геохимии.

2.1.Представление о строении электронных оболочек атомов. Валентность, кислотно-основные, окислительно-восстановительные свойства химических элементов. Зависимость свойств химических элементов от строения их электронных оболочек. Радиоактивные и стабильные элементы. Изотопы, изобары, изотоны. Фракционирование стабильных легких элементов в геохимических процессах. Распространенность легких и тяжелых элементов. Дефицитные и избыточные элементы. Геохимические классификации химических элементов А.Е.Ферсмана, В.И.Вернадского, В.М.Гольдшмита, А.Н.Заварицкого. Классификация химических элементов по особенностям их миграции в ландшафтах.

3.1. Роль ионнного состояния вещества в геохимических системах. Потенциал ионизации и потенциал возбуждения. Ионные и атомные радиусы. Катионогеннные и анионогенные элементы. Поляризация атомов и ионов. Химический характер элементов в зависимости от отношения валентности к радиусу иона. Элетроотрицательность атомов, Сродство химических элементов к кислороду, сере.

4.1. Формы нахождения химических элементов в геохимических системах. Факторы миграции по А.Е.Ферсману (внутренние, внешние, экстенсивные, интенсивные). Внутренние факторы миграции химических элементов. Использование потенциала Картледжа, Эков А.Е.Ферсмана для оценки миграционных способностей элементов. Роль радиусов ионов, гравитационных и радиоактивных свойств элементов в миграции.

Внешние факторы миграции: термодинамические функции состояния (внутренняя энергия, энтропия, изобарно-изотермический потенциала, геохимическая интерпретация некоторых законов термодинамики: закона Гесса, Оствальда, принципа Ле-Шателье, правила фаз Гиббса). Роль водородного и кислородного потенциала в миграции химических элементов. Еh и рH природных сред. Коллоидная форма миграции химических элементов. Гидрозоли и гидрогели. Коагуляция коллоидов и ее причины. Адсорбция и абсорбция химических элементов коллоидами. Метаколлоиды. Геохимическая роль коллоидов. Особенности миграции химических элементов в различных классах ландшафтов.

4.2. Формы и механизм переноса химических элементов в процессах их миграции. Диффузия и конвекция (инфильтрация) Ведущие, второстепенные, инертные и вполне подвижные элементы геохимических систем. Роль отношений химических элементов в анализе интенсивности их миграции.

Лабораторные работы: Установление рядов геохимической подвижности химических элементов, масштаба их выноса или привноса при метасоматическом минералообразовании по данным химического анализа.
5. Геохимические барьеры.

5.1.Геохимические барьеры. Типы геохимических барьеров: механические, физико-химические, биогенные, техногенные. Классификация физико-химических и техногенных геохимических барьеров. По А.И.Перельману. Условия рудоотложения на геохимических барьерах. Сорбционные барьеры. Катионный обмен. Геохимические барьеры в гипогенных и гипергенных геохимических системах (примеры).

Лабораторные работы: Установление геохимических барьеров систем гипергенеза по данным химического и спектрального анализов.
6. Химический состав земной коры.

6.1. Химический состав вещества солнечной системы, Солнца, Земли. Химический состав основных оболочек Земли. Источники энергии геохимических процессов. Породы верхней мантии, Полиморфизм силикатов и строение нижней мантии, ядра. Средний химический состав земной коры. Методы ее оценки. Работы Ф.Кларка, В.М.Гольдшмита, В.И.Вернадского, А.Е.Ферсмана, А.П.Виноградаова, А.Б.Ронова и др. по определению среднего состава земной коры. Особенности распределения химических элементов в биосфере и связь с их распределением в верхних горизонтах земной коры. Кларки и кларки концентраций химических элементов. Зависимость величин кларков химических элементов от их положения в периодической системе.

7.1. Причина и глубина зарождения магматических расплавов. Состав магмы. Условия ее кристаллизации. Механизм перераспределения вещества. Кристаллизационная, гравитационная дифференциация, ликвация. Роль летучих в магме. Магмафильные и магмафобные летучие компоненты, трансмагматические флюиды и флюидное расслоение расплавов. Кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия в магме, методы их установления. Химические элементы, характерные для протокристаллизации и для конечных стадий магматического процесса. Когерентные и некогерентные элементы. Химические особенности основных серий вулканитов, их корреляционные тренды и тренды дифференциации. Пегматиты, условия их образования. Классификация, стадии процесса. Методические приемы установления стадийности и условий образования. Химические элементы, характерные для пегматитового процесса.

8.1. Определение понятия гидротерм. Современные гидротермы, их классификация, роль в петрогенезисе. Источники воды и вещества гидротерм. Форма присутствия химических элементов в гидротермальных растворах. Способы отложения вещества, механизм массопереноса: диффузия и инфильтрация. Эволюция кислотности-щелочности гидротерм. Геохимические барьеры гидротермальных систем. Роль методов термобарогеохимии в установлении условий образования гидротермалитов. Особенности формирования гидротермальных метасоматитов в областях наземного вулканизма и в тафрогенных областях.

9.1. Различия процессов метаморфизма и катагенеза. Роль давления и температуры в процессах метаморфизма. Масштабы и механизм массопереноса при метаморфизме. Матасоматизм: ранняя щелочная, кислотная и поздняя щелочная стадии, метасоматиты, связанные по условиям образования с этими стадиями. Интертность и подвижность элементов при метаморфизме.

10.1. Распределение воды на Земле. Виды вод: океанические, поверхностные, подземные и др. Образование гидросферы. Вода как среда миграции химических элементов.

.

11. Геохимия гипергенных процессов.

11.1. Классификация процессов гипергенеза. Факторы миграции химических элементов при гипергенезе. Миграционные ряды химических элементов при гипергенезе по Б.Б.Полынову и А.И.Перельману. Потенциалзадающие компоненты гипергенеза. Зависимость минеральных парагенезисов химических осадков от соотношения кислородного и водородного потенциалов среды.

Лабораторные работы: Установление геохимических барьеров техногенных систем по снеговой и почвенной геохимической сьемке.

11.2. Геохимические фации седиментогенеза. Коры выветривания окислительного, глеевого и сульфидного ряда. Геохимические процессы в зоне окисления месторождений. Геохимические процессы в водоносных горизонтах окислительного, глеевого и сероводородного ряда.

Лабораторные работы: Установление рядов геохимической подвижности химических элементов по данным спектрального анализа почв и снеговой съемки.

12.1. Геохимические процессы в осолоняющихся бассейнах. Морской и континентальный галогенез. Возможности реконструкции галогенеза по результатам изучения включений в минералах. Эволюция галогенеза в истории земли. Роль галогенных толщ в геохимической истории осадочнопородных бассейнов.

13.1. Геохимия диагенетических процессов без участия и при участии органического вещества. Потенциалзадающие компоненты диагенеза. Геохимия катагенетических процессов. Факторы и индикаторы катагенезе, закономерности перераспределения химических элементов при катагенезе.

14.1. Формы присутствия химических элементов в биосфере: самостоятельные минеральные виды, изоморфная форма, газовые смеси, водо-растворенная форма, коллоиды, биогенная форма, состояние рассеяния и техногенные соединения, не имеющие природных аналогов. Сорбционные процессы в биосфере. Геохимическая специфика живого вещества. Биологический кругооборот химических элементов.Общие особенности биогенной миграции химических элементов. Кларки концентрации живого вещества (биофильность химических элементов). Биогенное минералообразование и породообразование. Коэффициент биологического накопления и коэффициент захвата химических элементов Роль фотосинтеза и геохимическая история кислорода в атмосфере. Геохимические классификации химических элементов по условиям их миграции в биосфере.

15.1. Геохимические эпохи. Геохимические провинции. Главные эпохи накопления отдельных элементов в истории Земли.(железо, соли, карбонаты, кремнистые отложения). Элементы прикладной геохимии. Роль геохимических методов при поисках рудных и нерудных месторождений полезных ископаемых Методы литогеохимии, термобарогеохимии. Использование аддитивных, мультипликативных геохимических показателей. Человечество как геохимический фактор. Техногенная геохимия.

Лабораторные работы: Интерпретация результатов геохимических исследований в районах рудных и нерудных месторождений.
Перечень основной и дополнительной литературы.

Основная

2.Войткевич.Г.В., Закруткин В.В. Основы геохимии. М, 1976.

3.Барабанов В.Ф. Геохимия. М., 1985.

4.Беус. А.А.Геохимия литосферы. М., 1981.

5.Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. М., «Логос». 2000.

6.Алексеенко В.А. Введение в экологическую геохимию. Краснодар. КГТУ. 1994 (1 изд.), 1997 (2 изд.).

7. Холодов В.Н. Геохимия осадочного процесса. М. ГЕОС. 2006.

Дополнительная:

5.Браунлоу О. Геохимия. М., 1983.

6.Бородин Л.С. Петрохимия магматических серий. М., 1993.

7.Вернадский В.И. Очерки геохимии. Собр. Соч. в 6 томах. 1954.

8.Виноградов А.П.Введение в геохимию океана. М.,1967.

9. Гаврусевич Б.А. Основы геохимии. М., 1969.

10.Коржинский Д.С. Основы метасоматизма и метамагматизма. М., 1993.

11.Лукашов К.Н., Лукашов В.К. Геохимия зоны гипергенеза. Минск, 1975.

12. Лутц Б.Г. Геохимия океанического и континентального магматизма. М., 1980.

13 Маракушев А.А. Периодическая система экстремальных состояний химических элементов. М., 1987.

14.Мейсон. Б. Основы геохимии. М., 1972.

15.Ронов А.Б., Ярошевский А.А., Мигдисов А.А. Химическое строение земной коры и геохимический баланс главных элементов. М., 1990.

16. Сауков А.А. Геохимия. М., 1975.

17. Тугаринов. Общая геохимия. М.,1973.

18.Тимофеев П.П., Щербаков А.В., Ильин В.А. Энергетика осадочного процесса. Труды ГИН, вып. 418, 1989.

19.Ферсман А.Е. Геохимия. Т.1-5.

20. Холодов. Основы геохимии осадочного процесса. Литология и полезные ископаемые № 2, 3 , 1993.

21. Щербина В.В. Миграция химических элементов и процессы минералообразования. М., 1972. 352 с.

22. Казицин Ю.В., Рудник В.А. Руководство к расчету баланса вещества и внутренней энергии при формировании метасоматических пород. М. Недра. 1968. 364 с.

23.ШигаевВ.Ю, Шигаев Ю.Г. Геоэлектрохимические исследования при поисках нефтегазоперспективных объектов. Изд-во ГосУНЦ «Колледж». Саратов. 2002. 148 с.

24.Гавриленко В.В. Экологическая минералогия и геохимия месторождений полезных ископаемых. Санкт_Петербург. 1993. 151 с.

25.Ермаков Н.П. Геохимические системы включений в минералах. М., Недра, 1972, 375 с.

26.Войткевич Г.В., Кизельштейн Л.Я., Холодков Ю.И. Роль органического вещества в концентрации металлов в земной коре. Недра. М. 1983. 157 с.

1.Расчет и сравнение с кларком средних содержаний некоторых микроэлементов в кайнозойских отложениях Саратовского Заволжья и породах Хинганского района (Амурская область).

2.Расчет и сравнение кларков концентраций некоторых микроэлементов в кайнозойских отложениях Саратовского Заволжья и породах Хинганского района (Амурская область) и оценка металлогенической специализации регионов.

3.Расчет баланса вещества при образовании кор выветривания по основным породам на Южном Урале с учетом объемного веса и химического анализа.

4.Установление рядов миграции химических элементов при образовании мезозойских кор выветривания (Южный Урал).

4.Расчет коэффициента биологического накопления некоторых микроэлементов по результатам спектрального анализа почв в районах нефтегазовых месторождений Саратовского Заволжья.

5.Расчет баланса вещества при образовании кальций-магниевых метасоматитов на Слюдянском месторождении флогопита.

6.Отображение на генетических диаграммах типа 2K⁺-Mg²⁺-SO₄^2- состава рапы солеродного бассейна (по результатам ультрамикроанализа включений в седиментационном галите).

1. 
   Задачи геохимии. Геохимические процессы и системы. История развития геохимии.
   
2. 
   Геохимические классификации химических элементов. Сродство химических элементов к кислороду и сере. Семейства химических элементов.
   
3. 
   Использование распределения стабильных изотопов в геохимии. Фракционирование изотопов в геохимических процессах.
   
4. 
   Изоморфизм химических элементов. Типы изоморфизма. Примеры изоморфизма элементов. Изоморфные ряды элементов.
   
5. 
   Миграция химических элементов. Формы нахождения химических элементов в геохимических системах. Типы и виды миграции (по В.А.Алексеенко и А.И.Перельману). Внутренние факторы миграции химических элементов.
   
6. 
   Внешние факторы миграции химических элементов. Роль температуры и давления. Кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные потенциалы и их роль в миграции химических элементов.
   
7. 
   Eh и pH природных сред. Потенциалзадающие компоненты геохимических систем. Правило Д.С.Коржинского о последовательности замещений химических элементов в зависимости от изменения кислотности-щелочности среды.
   
8. 
   Коллоидная форма миграции химических элементов. Роль коллоидов в геохимии.
   
9. 
   Механизм массопереноса химических элементов при их миграции. Диффузия, инфильтрация. Метасоматоз.
   
10. 
    Геохимические барьеры. Типы геохимических барьеров. Классификация физико-химических геохимических барьеров. Примеры.
    
11. 
    Химический состав земной коры. Кларк и Кларк концентрации, коэффициент водной миграции элементов.
    
12. 
    Геохимия магматических систем. Геохимия пегматитов. Характерные элементы для основных и кислых пород.
    
13. 
    Геохимия гидротермальных систем. Типы гидротермальных систем. Строение гидротермальных систем. Классификация современных гидротерм по А.И.Перельману. Гидротермальный метасоматоз. Опережающая волна кислотности и фильтрационный эффект.
    
14. 
    Геохимия океанических вод. Солевой состав. Талласофильные элементы. Роль растворенного кислорода и углекислоты в океанических водах. Щелочной резерв и pH в морской воде.
    
15. 
    Галогенез морской и континентальный. Последовательность отложения солей в морском галогенезе. Роль галогенных толщ в геохимии надсолевых и подсолевых осадочных комплексов в Прикаспии.
    
16. 
    Геохимия гипергенеза. Миграционные ряды химических элементов по Б.Б.Полынову и А.И.Перельману.
    
17. 
    Eh и pH гипергенных систем. Геохимические фации по Теодоровичу. Зависимость минеральных парагенезисов химических осадков от величин кислородного и водородного потенциала. Потенциалзадающие компоненты в гипергенных системах.
    
18. 
    Геохимия восстановительного диагенеза в терригенных осадках.
    
19. 
    Поведение химических элементов в зоне окисления сульфидных месторождений.
    
20. 
    Геохимические процессы в водоносных горизонтах окислительного и глеевого ряда.
    
21. 
    Роль организмов в миграции и накоплении химических элементов. Биофильность элементов, ряды накопления и захвата химических элементов.