geokémia
A geokémia ( görög γεω- geo- 'a földre vonatkozik [a γῆ ge ' földre 'és a kémia ) a kémia egyik ága, amely a kémiai elemek anyagszerkezetével, eloszlásával, stabilitásával és körforgásával is foglalkozik. az izotópok a ásványok , kőzetek , a talaj , a víz és a föld légkörében és a bioszféra . A tudományos tudományág ötvözi a geológiát és a kémiát. A vizsgálati objektum geológiája megegyezik a kémiai vizsgálati módszerekkel.
történelem
A 19. század végéig leíró megközelítést folytattak a geotudományokban, amelyek a kőzeteket és az ásványi anyagokat külső tulajdonságaik szerint igyekeztek megérteni, de nem, vagy alig tartalmazták az anyagi alapot és kémiai dinamikájukat. E dinamika megértése azonban elengedhetetlen, mert sok kérdésre csak geokémiai megközelítések adhatnak választ.
A modern geokémia története, amelynek Victor Moritz Goldschmidt , Wladimir Iwanowitsch Wernadski , Frank Wigglesworth Clarke és Alfred Treibs az alapítók között voltak a 20. század elején és közepén, ezért szorosan kapcsolódik a geológia és az ásványtan történetéhez . Maga a kifejezés Christian Friedrich Schönbein (1838) svájci vegyészre nyúlik vissza . Karl Gustav Bischof (1846), Justus Roth (1818–1892; 1859) és James David Forbes (1868) munkája fontos szakaszokat jelentett a geokémia modern megértésének útjában .
kutatási objektum
A modern geokémiában az alany két részre oszlik. Egyrészt a metamorf és magmás kőzetek vizsgálata folyik, főként nyomelem-tartalmukra és (főleg radiogén) izotóp-arányukra fókuszálva. A deklarált cél itt az, hogy állításokat tudjon tenni az életkorról ( geokronológia ) és az oktatási körülményekről ( geotermobarometria ). Itt átfedések vannak a legkorábbi földtörténet rekonstrukciójának területén a planetológiával és a kozmokémiával . Másrészt az üledékek, a víz, a talaj, az élőlények és a levegő vizsgálata, a stabil izotópok vizsgálata és az elemek speciációja kiemelt szerepet játszik. A geokémia spektrumának ezen a végén a biogeokémia , vagyis az organizmusok földkémiai hatásának vizsgálata képezi az átmenetet a biokémiába és a biológiába .
Vizsgálati módszerek
A folyadékminták vizsgálatához gyakran ioncserélő kromatográfiát alkalmaznak a fő elemek meghatározásához, az optikai emissziós spektrometriát induktívan kapcsolt plazmával (ICP-OES) nyomelemekhez és tömegspektrometriát az induktívan kapcsolt plazmával (ICP-MS) az ultravezetéshez. elemek . Ez utóbbi felhasználható a mintában található különböző izotópok gyakoriságának mérésére is . Lézerrel történő kapcsolás révén szilárd mintákat is meg lehet vizsgálni az ICP-MS segítségével, a lézerrel eltávolítva az anyagot a minta felületéről. A szilárd minták kémiai összetételének közvetlen mérésének másik módja az elektronnyaláb mikroanalízis . A szilárd mintákat is gyakran emésztik, és megolvasztják vagy feloldják. A megszilárdult szájban diszpergálódó tabletta ezután röntgenfluoreszcencia- analízissel vizsgálható, miközben a fent említett módszerek teljes tartománya elérhető az oldatokhoz.
Amellett, hogy ezeket a szokásos eljárásokkal, vannak más módszerek speciális kérdéseket: Mössbauer-spektroszkópia megkülönböztetésére kétértékű és háromértékű vas , elektron spin rezonancia kimutatására alacsony koncentrációban, paramágneses ionok ásványok, röntgensugár abszorpciós spektroszkópiával és atomerő mikroszkóppal számára a felületek kémiai vizsgálata, Raman-spektroszkópia és infravörös spektroszkópia bizonyos kötések és a bennük lévő elemek detektálására, valamint a neutronaktivációs elemzés rendkívül alacsony koncentrációkra.
Alkalmazások
- Geokémiai a litoszféra
tartalmát és eloszlását elemek egy ásványi nyújtanak információt a történelem a rock formáció, beleértve a nyomás és hőmérsékleti viszonyok idején formáció ( geothermobarometry ). Számos kőzetosztályozás geokémiai adatokon alapul. Ilyen például az üveges vulkáni kőzetek TAS-diagramja (Total Alkali Silica), valamint a gránitok S-típusú gránitokra és I-típusú gránitokra történő felosztása . A lantanidok koncentrációját nagyon gyakran használják a képződési körülmények meghatározásához és a kőzetek osztályozásához. - A hidroszféra geokémiája A
hidrogeokémia a felszíni és a talajvíz vízminőségét , a víz körforgását, valamint a víz és az ásványi anyagok kölcsönhatásait vizsgálja . - A Föld légkörének
geokémiája A légköri kémia fontos témái az üvegházhatás , a finom por okozta levegőszennyezés és a savas esők . -
Izotóp geokémia A
stabil izotópok információkat nyújtanak a kőzetek, ércek és víz képződési területeiről, időjárási folyamatairól és szállítási folyamatairól ; a radiogén izotópok lehetővé teszik az ásványok és kőzetek korának meghatározását ( geokronológia ). -
Kozmokémia
A meteoritok vizsgálata információt nyújt a világegyetem , a Naprendszer és a Föld kialakulásáról .
tanfolyamok
A geokémia alapjait számos geotudományi alapképzési program tanítja (pl. "Geosciences", "Geology / Mineralogy"). Alapos ismereteket lehet megszerezni a „Geomaterials and Geochemistry” mesterképzésben vagy geokémiai szakirányokban, többnyire ásványtanilag orientált szakokon. A német egyetemi politikában a geokémia mellékes tantárgynak minősül ; ezt a „Kis alanyok egysége” rögzíti az ásványtan, a kőzettan és hasonló területekkel együtt.
irodalom
- CJ Allègre, G. Michard, RN Varney: Bevezetés a geokémiába. ISBN 90-277-0497-X .
- G. Faure: A geokémia alapelvei és alkalmazásai. 2. kiadás. Prentice Hall, New Jersey, 1998, ISBN 0-02-336450-5 .
- AA Levinson: Bevezetés a feltárási geokémiába. 2. kiadás. Applied Publishing, 1980, ISBN 0-915834-04-9 .
- CP Marshall, RW Fairbridge: A geokémia enciklopédiája. (= Földtudományi enciklopédia sorozat ). Springer-Verlag, 1999, ISBN 0-412-75500-9 .
- B. Mason, C. Moore: A geokémia alapjai. 2. kiadás. Spectrum Akadémiai Kiadó, 1985, ISBN 3-432-94611-2 .
- J. Matschullat, HJ Tobschall, H.-J. Voigt: Geokémia és környezetvédelem. Springer-Verlag, Berlin 1997, ISBN 3-540-61866-X .
- WH Schlesinger: Biogeokémia. (= A geokémiai értekezés . 8. kötet). Elsevier Science, 2005, ISBN 0-08-044642-6 .
