Геохимия

Геохимия - наука о химическом составе атмосферы, гидросферы, литосферы Земли, горных пород, руд, минералов, о распространенности и распределении, сочетании и миграции химических элементов и их изотопов на Земле, наука, изучающая историю элементов нашей планеты. Ее основные положения разработаны в XX в. на базе современных представлений о строении и превращении атомов. Основоположниками современной геохимии считают советских ученых В. И. Вернадского и А. Е. Ферсмана, а также норвежского исследователя В. М. Гольдшмидта.

Известно, что Вселенная на 99% состоит из водорода и гелия, на все остальные элементы приходится только 1% массы вещества. Земная кора, напротив, содержит лишь 1% водорода и гелия, а более 98,5% ее массы составляют 8 элементов: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, натрий и калий.

Остальные элементы достаточно редки и часто рассеяны в горных породах и минералах. Иногда они концентрируются в ходе геохимических процессов и образуют собственные месторождения. Предсказание и поиски месторождений редких элементов - одна из задач прикладной геохимии.

Разработаны специальные методы поисков полезных ископаемых: геохимические - по сопровождающим их ореолам повышенного или пониженного содержания тех или иных элементов-спутников; биогеохимические - по изменению состава и строения растений вблизи рудного тела; атмогеохимические - по изменению состава воздуха в районе скрытого месторождения и т.п.

Распространенность и распределение химических элементов в разных зонах Земли различны. Они связаны с их перемещением в ходе эволюции планетного вещества под влиянием внутреннего тепла Земли, связанного с радиоактивным распадом (эндогенные процессы), и солнечной энергии, аккумулированной водой и живым веществом планеты (экзогенные процессы). Типичные эндогенные процессы - магматизм, вулканизм, образование гидротермальных рудных жил. К экзогенным процессам относят выветривание горных пород, образование осадков на дне морей и океанов.

Изучением закономерностей поведения всех химических элементов и их изотопов в природе, моделированием процессов их концентрации и рассеяния занимаются теоретическая и экспериментальная геохимия. Геологическая и геохимическая роль живых организмов исследуется биогеохимией.

Если бы можно было получить все химические элементы в чистом виде, то собралась бы любопытная коллекция. Каждый элемент представлен в ней своим символом. Самые распространенные - изображены заметно крупнее. Металлов подавляющее большинство. Радиоактивные элементы (на рисунке внизу) обозначены красным цветом. Биогенные элементы - "создающие жизнь" - собраны вместе: Н, С, N, О, Р, так же как и элементы, составляющие земную кору: О, Si, А1.

В нашем столетии масштабы производственно-технической деятельности человечества (количество перерабатываемого и перемещаемого в единицу времени вещества) стали соизмеримы с мощнейшими геологическими и геохимическими процессами. Поэтому большое значение приобретают сейчас исследования в области геохимии окружающей среды, на основе которых разрабатываются рациональные меры восстановления и охраны природы.

Под руководством академиков В. И. Вернадского, А. Е. Ферсмана, А. П. Виноградова в нашей стране созданы специализированные геохимические научно-исследовательские институты. В университетах Москвы, Ленинграда, Киева, Ростова-на-Дону и в Московском геологоразведочном институте организованы кафедры геохимии, которые готовят специалистов-геохимиков. В стране выходит ежемесячный журнал "Геохимия".