Просмотр кода страницы Геохимия

{{Комплексная наука
 |Тема                    = [[геология]], [[химия]]
 |Название                = Геохимия
 |Другие названия         = {{lang-en|Geochemistry}}
 |Иллюстрирование         = Atsosa Nupuri-Fumaroles.jpg
 |Предмет изучения        = [[Земля]] и планеты
 |Период зарождения       = [[XIX век]]
 |Основные направления    = [[биогеохимия]], [[космохимия]], [[геохимия изотопов]], [[Геохимические карты|региональная геохимия]] и пр.
 }}
'''Геохимия''' (Химия Земли, от {{lang-grc|γῆ}} «Земля» + [[химия]]) — наука о химическом составе [[Земля|Земли]] и [[планета|планет]], законах распределения и движения [[химический элемент|элементов]] и [[изотоп]]ов в различных геологических средах, процессах формирования [[горная порода|горных пород]], [[почва|почв]] и природных вод.

В задачи геохимии входят:
* Определение относительной и абсолютной распространённости [[химический элемент|элементов]] и [[изотоп]]ов в Земле и на её поверхности.
* Изучение распределения и перемещения элементов в различных частях Земли ([[Земная кора|коре]], [[мантия Земли|мантии]], [[гидросфера|гидросфере]] и т. д.) для выяснения законов и причин неравномерного распределения элементов.
* Анализ распределения элементов и изотопов в космосе и на планетах [[Солнечная система|Солнечной системы]] ([[космохимия]]).
* Изучение геологических процессов и веществ, производимых живыми или вымершими организмами ([[биогеохимия]]).

== История ==
Термин геохимия в 1838 году был введён [[Шёнбейн, Кристиан Фридрих|Кристианом Шёнбейном]]<ref>{{БРЭ |статья= Шёнбейн|автор= |том=34 |страницы= 793|ссылка= https://old.bigenc.ru/chemistry/text/4693834|архив= https://web.archive.org/web/20221021162101/https://bigenc.ru/chemistry/text/4693834|архив дата= 2022-10-21}}</ref>, который сказал: «Сравнительная геохимия должна быть запущена до того, как геохимия может стать геологией, и до того, как тайна бытия наших планет и их неорганических веществ могут быть раскрыты»<ref name=Buildingbridges>{{книга |часть=From geochemistry to cosmochemistry: The origin of a scientific discipline, 1915–1955 |заглавие= Chemical Sciences in the 20th Century: Bridging Boundaries |издательство=[[John Wiley & Sons]] |isbn= 978-3-527-30271-0 |страницы= 160—192 |ссылка=https://books.google.com/?id=gIOK5EUm5ysC |ref= Kragh |язык=en |автор= Kragh, Helge |ответственный= Reinhardt, Carsten |год= 2008}}. — «a comparative geochemistry ought to be launched, before geochemistry can become geology, and before the mystery of the genesis of our planets and their inorganic matter may be revealed».</ref>, впервые опубликован в 1844 году.

Распространенным термином был также «химическая геология»<ref name=Buildingbridges/>.

Большой вклад в создание Геохимии как самостоятельной науки внесли [[Гольдшмидт, Виктор Мориц|В. М. Гольдшмидт]], [[Кларк, Франк Уиглсуорт|Ф. У. Кларк]]<ref>{{Статья|ссылка=http://link.springer.com/10.1007/978-1-4612-6045-5_2|автор=John A. C. Fortescue|заглавие=Outline of Historical Development of Geochemistry|год=1980|ответственный=W. D. Billings, F. Golley, O. L. Lange, J. S. Olson|место=New York, NY|издание=Environmental Geochemistry|издательство=Springer New York|том=35|страницы=7–17|isbn=978-1-4612-6047-9, 978-1-4612-6045-5|doi=10.1007/978-1-4612-6045-5_2}}</ref>, [[Вернадский, Владимир Иванович|В. И. Вернадский]], [[Ферсман, Александр Евгеньевич|А. Е. Ферсман]], [[Виноградов, Александр Павлович|А. П. Виноградов]] и другие учёные.

Геохимия исторически сформировалась как химия элементов в [[геосфера]]х и во многом продолжает оставаться такой. Это было оправдано во времена Ферсмана и Вернадского. Но свойства веществ — это свойства фаз. Один и тот же элемент может находиться в составе различных фаз и сам образовывать много фаз с очень разными свойствами (пример — несколько фаз [[углерод]]а). В XX веке появились методы анализа фаз, например [[рентгено-фазовый анализ]]. Поэтому дальнейшее развитие геохимии представляется, как  химия фаз в геосферах. Общий [[элементный анализ]] геологических проб должен подкрепляться фазовым анализом. Иначе при рассмотрении свойств геологических пород происходит резкий переход через структурный уровень организации вещества: от химического элемента, минуя минеральную фазу, к породе и геологическому телу.

В течение первой половины [[XX век]]а множество учёных использовали разнообразные методы для определения состава [[земная кора|земной коры]], и геохимия многих редких элементов была изучена с использованием появившегося метода [[эмиссионная спектроскопия|эмиссионной спектроскопии]]. [[кристаллическая структура|Кристаллические структуры]] большинства [[минерал]]ов были определены методом [[рентгенодифракционный анализ|рентгеновской дифракции]]. [[Вернадский, Владимир Иванович|В. И. Вернадский]] разработал основы [[биогеохимия|биогеохимии]].

Резкий прогресс в области науки и технологий во время [[Вторая мировая война|Второй мировой войны]] привёл к появлению новых приборов{{Нет АИ|11|10|2020}}. Но геохимия в это время ещё развивалась сравнительно медленно. В 1950-х годах всего нескольких журналов было достаточно для публикации всех важных достижений в геохимии. На собрании [[Американское геофизическое общество|Американского геофизического общества]] было несколько геохимических сессий, большинство из которых было посвящено локальным проблемам и не выходили за рамки геохимии.

В середине 1950-х годов академик АН СССР [[Виноградов, Александр Павлович|Александр Павлович Виноградов]] основал новое направление в геохимии — изотопную геохимию — фракционирование в природных процессах изотопов лёгких элементов ([[кислород]], [[сера]], [[углерод]], [[калий]] и [[свинец]]). Результатом работ Виноградова стало определение абсолютного [[Возраст Земли|возраста Земли]], щитов — [[Балтийский щит|Балтийского]], [[Украинский щит|Украинского]], [[Алданский щит|Алданского]] и других, а также пород Индии, Африки и других регионов; изучен состав [[метеорит]]ов (разные формы углерода, газов и других веществ)<ref>{{Книга|автор=|заглавие=Александр Павлович Виноградов. Творческий портрет в воспоминаниях учеников и соратников. К 110-летию со дня рождения|ответственный=Ответственный редактор академик Э. М. Галимов.|издание=Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН.|место=Москва|издательство=Наука|год=2005|страницы=|страниц=382|isbn=5-02-033736-6|isbn2=|УДК=550.4|ББК=26.30 В49}}</ref>. Его исследования дали старт новому этапу развития геохимии<ref>{{Cite web|url=http://slavnyeimena.ru/publ/34-1-0-269|title=Виноградов Александр Павлович, выдающийся ученый, создатель нового направления в науке геохимии изотопов — СССР — Наука/изобретения — Статьи — Славные имена|publisher=slavnyeimena.ru|access-date=2019-02-16|archive-date=2019-02-17|archive-url=https://web.archive.org/web/20190217030156/http://slavnyeimena.ru/publ/34-1-0-269|url-status=live}}</ref>.

В 1960-х годах атмосферная и морская геохимия интегрировались с геохимией литосферы; [[космохимия]] и [[биогеохимия]] внесли огромный вклад в наше понимание истории нашей планеты. Началось изучение Земли как единой системы.

Масштабные [[морские экспедиции]] показали, как и насколько быстро смешиваются воды океанов, они продемонстрировали связь между морской [[биология|биологией]], физической [[Океанология|океанологией]] и морским осадконакоплением. Открытие [[Гидротермальные источники срединно-океанических хребтов|гидротермальных источников]] показало, как формируются [[рудные месторождения]]. Были открыты прежде неизвестные [[экосистема|экосистемы]], и были выяснены факторы, которые управляют составом морской воды.

Теория [[тектоника плит|тектоники плит]] преобразила геохимию. Геохимики, наконец, поняли природу поведения осадков и [[океаническая кора|океанической коры]] в [[зона субдукции|зонах субдукции]], их погружение и эксгумацию. Новые эксперименты при [[температура]]х и [[давление|давлениях]] глубин Земли позволили выяснить, какова трехмерная структура [[Мантия Земли|мантии]] и как происходит генерация [[магма|магм]]. Доставка на Землю [[Луна|лунных]] пород, исследование с помощью космических аппаратов [[планета|планет]] и их [[спутники планет|спутников]] и успешный поиск [[экзопланеты|планет в других звёздных системах]] произвели революцию в нашем понимании Вселенной.

Геохимия имеет ряд смежных вопросов с [[экология|экологией]]. Открытие [[Озоновые дыры|озоновых дыр]] <ref name="брэ">{{БРЭ|статья= Озоновая дыра|автор= А. М. Звягинцев|том= |страницы= |ссылка= https://old.bigenc.ru/physics/text/2290184|архив= https://web.archive.org/web/20221021044001/https://bigenc.ru/physics/text/2290184|архив дата= 2022-10-21}}</ref> послужило  недвусмысленным тревожным экологическим признаком и источником новых фундаментальных взглядов в [[фотохимия|фотохимии]] и динамике атмосферы. Увеличение содержания [[углекислый газ|СО<sub>2</sub>]] в атмосфере вследствие сжигания ископаемого топлива и уничтожения [[лес]]ов было и будет предметом основных дискуссий о глобальных антропогенных [[Изменение климата|изменениях климата]]. Исследование этих явлений служит источником новой информации о взаимодействии атмосферы с биосферой, земной корой и океанами.

== Разделы геохимии ==
Некоторые подразделы геохимии<ref>{{cite web|title=Welcome to GPS Geochemistry|url=http://web.gps.caltech.edu/options/geochemistry/|website=GPS Research Program|publisher=California Institute of Technology|access-date=2017-10-02|archive-date=2017-09-21|archive-url=https://web.archive.org/web/20170921225209/http://web.gps.caltech.edu/options/geochemistry/|url-status=live}}</ref>:
* {{iw|Водная геохимия|||Aqueous geochemistry}} изучает роль различных [[Химический элемент|элементов]] в водосборных бассейнах, в том числе [[меди]], [[Сера|серы]], [[Ртуть|ртути]], и взаимный обмен веществ гидросферы с  атмосферой и литосферой<ref>{{книга |заглавие=Aqueous environmental geochemistry |ссылка=https://archive.org/details/aqueousenvironme0000lang |издательство=[[Prentice Hall]] |место=Upper Saddle River, N.J. |isbn=9780023674129 |автор=Langmuir, Donald |год=1997 }}</ref>
* [[Биогеохимия]] — это область исследований, изучающая влияние жизни на химию Земли<ref>{{книга |заглавие=Biogeochemistry : an analysis of global change |издательство=[[Academic Press]] |isbn=9780123858740 |издание=Third |язык=en |автор=Schlesinger, William H.; Bernhardt, Emily S. |год=2013}}</ref>.
* [[Космохимия]] включает в себя анализ распределения химических элементов и их изотопов в космосе<ref name=cosmo>{{книга |заглавие=Cosmochemistry |издательство=[[Издательство Кембриджского университета|Cambridge University Press]] |isbn=9781139489461 |автор=McSween, Jr, Harry Y.; Huss, Gary R. |год=2010 }}</ref>.
* {{iw|Изотопная геохимия|||Isotope geochemistry}} включает определение относительных и абсолютных концентраций элементов и их изотопов в оболочках Земли<ref>{{книга |часть=Chapter 2: Fundamentals of Isotope Geochemistry |заглавие=Isotope Tracers in Catchment Hydrology |издательство=[[Elsevier|Elsevier Science]] |место=Amsterdam |страницы=51—86 |ссылка часть=https://wwwrcamnl.wr.usgs.gov/isoig/isopubs/itchch2.html |автор=Kendall, Carol; Caldwell, Eric A. |ответственный=Kendall, C.; McDonnell, J. J. |год=1998 }}</ref>.
* {{iw|Органическая геохимия|||Organic geochemistry}} изучает процессы образования соединений, продуцируемых живыми организмами или образующихся из некогда живых организмов<ref>{{книга |заглавие=Introduction to Organic Geochemistry |издательство=[[John Wiley & Sons]] |isbn=9781118697207 |автор=Killops, Stephen D.; Killops, Vanessa J. |год=2013 }}</ref>.
* {{iw|Фотогеохимия|||Photogeochemistry}} проводит исследования химических реакций, протекающих под действием света или с выделением света, которые происходят среди природных компонентов земной поверхности<ref>{{статья |pmc=5307419 |pmid=28246525 |doi=10.1186/s12932-017-0039-y |том=18 |заглавие=A survey of photogeochemistry |издание=Geochem Trans |страницы=1 |автор=Doane, T. A. |год=2017 }}</ref>.
* {{iw|Региональная геохимия|||Regional geochemistry}} изучает практические вопросы геохимии, связанные с  экологическими, гидрологическими и минеральными исследованиями для отдельных регионов или континентов Земли<ref>{{статья |заглавие=From geochemical prospecting to international geochemical mapping: a historical overview: Table 1 |издание=Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis |том=8 |номер=3—4 |страницы=205—217 |doi=10.1144/1467-7873/08-174 |язык=en |тип=journal |автор=Garrett, R.G.; Reimann, C.; Smith, D.B.; Xie, X. |месяц=11 |год=2008}}</ref>.

== Методы ==
# '''[[Рентгенофлуоресцентный анализ|Рентгено-флуоресцентный анализ (РФА, XRF)]]''' . В настоящее время наиболее широко используемый метод для определения главных и редких элементов в породах. Можно определить до 80 элементов в широком диапазоне концентраций, до  г/т.
# '''[[Атомно-абсорбционный спектрометр|Атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС)]]'''. Высокая чувствительность, но невысокая производительность, не может сравниться с РФА и ІСР-MS.
# '''[[Нейтронно-активационный анализ]]'''.
#* инструментальный нейтронно-активационный анализ (ИНАА)
#* радиохимический нейтронно-активационный анализ (НАА)
# '''[[Гамма-спектрометр]]ия'''. Измерение естественной радиоактивности трех элементов U, Th, K. С помощью детектора измеряется характерное излучение каждого элемента.
# '''Эмиссионная спектрометрия с индуктивносвязанной плазмой'''. Относительно новый вид анализа, в принципе могут быть определены все элементы ПС.
# '''[[Масс-спектрометрия]]'''. В различной форме это наиболее эффективный метод определения изотопных отношений.
#* Масс-спектрометрия с изотопным разбавлением
#* Масс-спектрометрия с индуктивносвязанной плазмой ІСР-MS
# '''Электронно-микропробный (микрозондовый анализ)'''. Определение петрогенных элементов в единичных малых зернах минералов. По принципу аналогичен рентгено-флуоресцентному методу, но образец возбуждается потоком электронов.
# '''Ион-микропробный анализ (ионный зонд)'''. Применяется для определения редких элементов и изотопов.

Интерпретация геохимических данных:
{{main|Геохимические карты}}
Редкоземельные элементы (РЗЭ) нормируются по хондриту С1 и по примитивной мантии. Полученные нормированные данные строятся на логарифмической шкале. Полученный тренд, выявленные максимумы и минимумы элементов указывают в каких условиях образовалась порода.

== Организации и общества ==
* 1955 — [[Геохимическое общество]] ([http://gs.wustl.edu/ Geochemical Society])
* 1966 — [[Международная ассоциация геохимии и космохимии]] ([https://web.archive.org/web/20050516140319/http://www.cevl.msu.edu/~long/iagc/welcome.html International Association of Geochemistry and Cosmochemistry])
* [[Европейская Геохимическая ассоциация]] ([https://web.archive.org/web/20050403170606/http://www.rdg.ac.uk/soil/EAG/ European Association for Geochemistry]).

Организации и лаборатории в России:
<br>Владивосток:
* [[Дальневосточный геологический институт|Дальневосточный геологический институт ДВО РАН]]
Екатеринбург:
[[Институт геологии и геохимии им. А. Н. Заварицкого УрО РАН]]<ref>{{Cite web |url=http://www.igg.uran.ru/ |title=Об Институте {{!}} www.igg.uran.ru<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2008-05-16 |archive-date=2008-05-03 |archive-url=https://web.archive.org/web/20080503032724/http://www.igg.uran.ru/ |url-status=live }}</ref>
Иркутск:
* [[Институт земной коры СО РАН]]
* [[Институт геохимии им. А. П. Виноградова СО РАН]]<ref>{{Cite web |url=http://www.igc.irk.ru/ |title=Главная<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2005-05-17 |archive-date=2017-03-09 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170309070338/http://www.igc.irk.ru/ |url-status=live }}</ref>
Москва:
* [[Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов|Институт минералогии, геохимии, кристаллохимии и редких элементов (ИМГРЭ)]]
* [[Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН]]
* [[Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского]]
Новосибирск:
* [[Институт минералогии и петрографии]]<ref>{{Cite web |url=http://www.ipgg.sbras.ru/ru/institute/history/oiggm |title=Источник |access-date=2022-01-06 |archive-date=2022-01-06 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220106131450/http://www.ipgg.sbras.ru/ru/institute/history/oiggm |url-status=live }}</ref> в Объединённом Институте геологии, геофизики и минералогии им. А. А. Трофимука
Петрозаводск:
* [[Институт геологии Карельского научного центра РАН]]
Сыктывкар:
* [[Институт геологии Коми научного центра УРО РАН]]

== Съезды геохимиков ==
* 1971 — [[Международный геохимический конгресс]]<ref>1 Международный геохимический конгресс: Москва, 1971. М.: [[ГЕОХИ АН СССР]], 1972.</ref>.
* 1991 — [[Гольдшмидтовская конференция]].

== Основная литература ==
Серийные издания:
* 1950 — [http://gca.wustl.edu/ Geochimica et Cosmochimica Acta]
* 1986 — [https://www.sciencedirect.com/journal/applied-geochemistry Applied Geochemistry]"
* [[Геохимия (журнал]].
Книги:
* Rankama K., Sahama Th. G''.'' Geochemistry. — Chicago: The University of Chicago Press, 1950. — 912 p.
* Goldschmidt V. M. Geochemistry &#x2F; Ed. Muir Alex. — Oxford: Clarendon Press, 1954. — 730 p.
* Holland Heinrich D., Turekian Karl K. [https://www.sciencedirect.com/referencework/9780080983004/treatise-on-geochemistry#book-description Treatise on Geochemistry, Vols. 1—16] — Elsevier Science, 2014, ISBN 978-0-08-098300-4.
* [[Ферсман, Александр Евгеньевич|А. Е. Ферсман]]. Геохимия. — тома 1—4, 1933—1939.
* [[Вернадский, Владимир Иванович|В. И. Вернадский]]. Химическое строение биосферы Земли и её окружения. — М.: [[Наука (издательство)|Наука]], 1965. — 348 с.
* А. И. Перельман. Геохимия. — М.: Высшая школа, 1988. — 527 с.
* А. И. Перельман, [[Касимов, Николай Сергеевич|Н. С. Касимов]]. Геохимия ландшафта. — М.: Астрея-2000, 1999. — 762 с.
* [[Алексеенко, Владимир Алексеевич|В. А. Алексеенко]]. Экологическая геохимия. — М.: Логос, 2000. — 627 с.
* [[Сает, Юлий Ефимович|Ю. Е. Сает]] и др. Геохимия окружающей среды. — М.: Недра, 1990. — 335 с.
* Экогеохимия ландшафтов / [[Касимов, Николай Сергеевич|Н. С. Касимов]]. — М.: ИП Филимонов М. В., 2013—208 с.
* [[Алексеенко, Владимир Алексеевич|В. А. Алексеенко]]. Геоэкология. Экологическая геохимия. — Ростов- н/Д.: [[Феникс (издательство)|Феникс]], 2016. — 688 с.
* [http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1177057 А. А. Ярошевский. Проблемы современной геохимии] Конспект лекций, прочитанных в ГЕОХИ РАН в зимнем семестре 2003—2004 г.
* В. Ф. Барабанов. Геохимия. — Л.: Недра, 1985. — 423 с.
* А. И. Тугаринов «Общая геохимия». — [[Атомиздат]], 1978.
* «Интерпретация геохимических данных». Под редакцией Е. В. Склярова. — Интермет Инжиниринг, 2001.
* ''Ферсман А. Е.'' Занимательная геохимия. — Ленинград, 1954.
* ''Фор Г. [http://web.ru/db/msg.html?mid=1179022 «Основы изотопной геологии»], 1989''.
<!-- Вставить ISBN для книг, оформить по ГОСТ -->

== См. также ==
* [[Биогеохимический цикл]]
*[[Геохимические классификации элементов]]
* [[Геоэкология]]
* [[Гелиеметрия]]
* [[Мантия Земли]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
* [http://www.catalogmineralov.ru/cont/geohimiya.html Геохимия] в каталоге минералов.
* [http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1171496 Геохимия изотопов радиоактивных элементов (U, Th, Ra)].
* [http://geo.web.ru/db/glossary.html?s=121102010 Словарь геохимических терминов].
* [https://web.archive.org/web/20130713145042/http://geokhimia.ru/ Учебник Геохимии].

{{внешние ссылки}}
{{Науки о Земле}}
{{Разделы геологии}}

[[Категория:Геохимия|*]]