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Ensayo sobre geoquímica...

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GEOQUÍMICA

La geoquímica es una ciencia que estudia la composición química, la acción química y la evolución química de la tierra, es un tema interdisciplinario producido y desarrollado por la combinación de geología, química y física. Desde mediados de la década de 1970, la geoquímica, la geología y la geofísica se han convertido en los tres pilares de la ciencia de la tierra sólida. Su alcance de investigación también se extiende desde la tierra hasta la luna y otros cuerpos celestes del sistema solar . La teoría y los métodos geoquímicos son de gran importancia para la búsqueda, evaluación y desarrollo de minerales, desarrollo agrícola y ciencias ambientales . Algunos logros importantes de investigación en la teoría básica de las ciencias de la tierra, como los eventos límite, la expansión del suelo oceánico y la evolución litosférica, están relacionados con el estudio de la geoquímica. Se ha convertido en una disciplina fundamental de las ciencias de la tierra, y las contribuciones sobresalientes en esta disciplina incluyen la Universidad de Ciencia y Tecnología de China , la Escuela de Ciencias de la Tierra e Ingeniería de la Universidad de Nanjing y la Universidad de Geociencias de China.

Una breve historia Desde el siglo XIX, algunos países industriales han llevado a cabo gradualmente estudios geológicos sistemáticos y El mapeo, la búsqueda y la explotación de los recursos minerales han promovido la germinación de la geoquímica. En 1838, Schönbein, Alemania, propuso por primera vez el término "geoquímica". Desde

mediados

del

siglo

XIX, el

análisis

gravimétrico y

el análisis volumétrico en química analítica han mejorado gradualmente; el descubrimiento de la ley periódica de los elementos químicos y el gran avance en la teoría de la estructura atómica han sentado las bases para la formación de la geoquímica. En 1908, Clark de los Estados Unidos publicó el libro Información geoquímica. Gold Schmidt de Noruega señaló la distribución de elementos químicos en la tierra en las "Reglas de distribución geoquímica de elementos", que cambiaron la geoquímica de la investigación principal sobre la formación química de la corteza terrestre a la ley de control de la distribución de elementos químicos en la tierra.

En 1927 organizó y dirigió el primer instituto de investigación geoquímica del mundo: laboratorio biogeoquímico . En 1907, el químico estadounidense Boltwood publicó el primer lote de datos de edad para el método químico de uranio-plomo. Desde los años 30 a los años 40, el método de uranio-torio-plomo, método de potasio-argón , el método de potasio-estroncio, método plomo ordinario , y método del carbono14 se desarrollaron y perfeccionado gradualmente, haciendo que el isótopo GEOCRONOLOGÍA comienzan a tomar forma. Durante este período, China también ha logrado varios logros importantes en geoquímica de elementos y geocronología de isótopos. Contenidos fundamentales Composición geoquímica y geológica principal de los elementos y sus isótopos, determinación cuantitativa de los elementos y sus isótopos en varias partes

de

la

Tierra

(p.

Ej., Hidrosfera , globo , biosfera , distribución

de litosfera ) y el volumen geológico; estudie la superficie de la tierra Reacciones químicas con cuerpos celestes internos y ciertos, que revelan las leyes de migración, enriquecimiento y dispersión de elementos y sus isótopos; Investigue la evolución química de la Tierra e incluso de los cuerpos celestes, es decir, estudie el equilibrio y el ciclo de los elementos químicos

en varias partes de la Tierra, como la atmósfera , la hidrosfera, la corteza, el manto , el núcleo y varias rocas y varios cuerpos geológicos, en el tiempo y el espacio. Sobre la ley del cambio. Basado en diferentes objetos y métodos de investigación, la geoquímica ha formado algunas disciplinas de rama. La geoquímica de elementos se basa en el contenido y la combinación de elementos químicos en muestras naturales como rocas, Por ejemplo, se ha medido que la edad de la formación de cada planeta en el sistema solar es de 4.5 a 4.6 billones de años, la edad de los elementos del sistema solar es de 5 a 5.8 billones de años, y así sucesivamente. Además, en el estudio de los recursos minerales, La

geoquímica

orgánica es

estudiar la

composición,

estructura,

propiedades, distribución espacial , ley de evolución en la historia de la tierra y la

influencia

de su

participación

en

la geología en

la dispersión

y enriquecimiento de la materia orgánica producida en la naturaleza . El estudio del origen de la vida es uno de los contenidos importantes de la geoquímica orgánica. La astroquímica es el estudio del origen de elementos y nucleidos, la abundancia

cósmica

de elementos, la composición elemental e isotópica

de la materia cósmica y sus variaciones, las condiciones físicas y químicas para la formación de cuerpos celestes, y las leyes de distribución y cambio en el espacio y el tiempo. La geoquímica ambiental es estudiar la composición química y la evolución del entorno humano, su evolución química y su relación con los humanos. Actualmente es una dirección de investigación popular para las personas en el futuro. La geoquímica del depósito es estudiar la composición química, la acción química y la evolución química del depósito. Concéntrese en los problemas del tiempo metalogénico, las condiciones físicas y químicas, la fuente mineral y el mecanismo. Integra geoquímica de elementos , geoquímica de isótopos , Los métodos de investigación y los logros de subdisciplinas como la geoquímica de exploración y la geoquímica experimental sirven para la búsqueda, evaluación, desarrollo y utilización de recursos minerales. La geoquímica regional es estudiar la composición química, la acción química y la evolución química de ciertos cuerpos y esferas geológicas en un área determinada , y proporciona una base para dividir las áreas geoquímicas de elementos y las perspectivas de mineralización .

La geoquímica de exploración se basa en el estudio del contenido y la distribución de elementos formadores de mineral y elementos relacionados en diferentes cuerpos y zonas geológicas. Llevado al descubrimiento de la heterogeneidad en la composición del manto (vertical y regional), En términos de métodos de investigación, los métodos de investigación básicos y las tecnologías de geoquímica, geología integral, química y física han formado un conjunto relativamente completo y sistemático de métodos de investigación geoquímica. Estos métodos incluyen principalmente: En términos de métodos de pensamiento, materiales de observación sobre una gran cantidad de fenómenos naturales y rocas, minerales. La recopilación integral de datos de análisis del contenido de elementos en el medio adopta ampliamente el método inductivo, dibuja la ley, establece varios modelos y los expresa en palabras o gráficos, lo que se denomina el principio del modo. Como la mecánica cuántica, la termodinámica química , la cinética química, la física nuclear, etc., y la aplicación de la tecnología de computación electrónica ha mejorado la capacidad de inferencia geoquímica y el nivel de predicción.

El análisis geoquímico y

los métodos

de prueba también

serán

más

precisos y rápidos. Con el desarrollo de técnicas de análisis de trazas y ultramicro , se obtendrá información sobre el elemento, la distribución de isótopos y la composición en el área ultramicro y las muestras ultramicro . etapa de progresión El proceso de desarrollo de la geoquímica se puede dividir aproximadamente en tres períodos: Período de gemación En el siglo XIX, los estudios geográficos y los mapeos sistemáticos, la búsqueda de recursos minerales y el desarrollo y la utilización de países industrializados avanzados promovieron gradualmente la germinación de la geoquímica. En 1838, el alemán CF Schonbein propuso por primera vez el término "geoquímica". Desde

mediados

del

siglo

XIX, el

análisis

gravimétrico y

el análisis volumétrico en química analítica han mejorado gradualmente; el descubrimiento de la ley periódica de los elementos químicos y los principales avances en la teoría de la estructura atómica (como el descubrimiento de la radiactividad ) han sentado las bases para la formación de la geoquímica.

Periodo formativo En 1908, FW Clark de los Estados Unidos publicó el libro Información geoquímica,

y

la

quinta

edición

se

publicó

en

1924. En

este

trabajo, Clark recopiló y calculó ampliamente la composición química de la corteza terrestre y sus diversas partes, propuso claramente que la geoquímica debería estudiar la acción química y la evolución química de la tierra, y señaló la dirección del desarrollo de la geoquímica. El VM Goldschmidt de Noruega señaló en las "Reglas para la distribución geoquímica de elementos" (19231938) que la distribución de elementos químicos en la tierra no solo está relacionada con las propiedades físicas y químicas de sus átomos , sino también con su presencia en la red cristalina. Características de comportamiento. Esto cambió la geoquímica de estudiar la composición química de la corteza terrestre a discutir las leyes de control de la distribución de elementos químicos en la tierra. Unión Soviética В. И. Vernatzky y А. Felsman cofundó la escuela geoquímica soviética. En 1922, Felsman publicó el libro "Geoquímica rusa", que discutía sistemáticamente la geoquímica de varias regiones, y fue el primer libro básico sobre geoquímica regional .

En 1924, Wilnatzky publicó el libro "Introducción a la geoquímica", que por primera vez propuso la tarea de estudiar la historia de los átomos para la geoquímica. Fue el primero en notar el enorme papel de los organismos en la migración, el enriquecimiento y la dispersión de elementos químicos en la corteza y la biosfera . En 1927 organizó y dirigió las primeras instituciones de investigación biogeoquímica del mundo: el laboratorio químico de la Tierra . En la década de 1930, Felsman publicó "Geoquímica" (4 volúmenes), que analizaba de diversas maneras el movimiento de varios átomos en la corteza terrestre . Al mismo tiempo, la comprensión de la ley de la desintegración radiactiva, el descubrimiento de isótopos y la invención y mejora de los espectrómetros de masas han llevado al desarrollo de la geoquímica isotópica , especialmente la geocronología isotópica . En 1907, el químico estadounidense BB Boltwood publicó el primer lote de datos químicos sobre la edad del uranio y el plomo. De los años 30 a los 40, el método de uranio-torio-plomo, el método de potasio-argón, el método de rubidio-estroncio, el método de plomo ordinario y el método de carbono-14 se

desarrollaron

y

perfeccionaron

gradualmente,

geocronología isotópica comience a tomar forma.

haciendo

que

la

Periodo de desarrollo Desde la década de 1950, además de seguir considerando los recursos minerales como importantes objetos de investigación, la geoquímica también ha abierto investigaciones en los campos de protección ambiental, predicción de terremotos, desarrollo marino, desarrollo agrícola, origen de la vida, tierra profunda y espacio exterior. El rápido desarrollo de los métodos de análisis geoquímicos, el uso extensivo de técnicas e instrumentos de análisis y pruebas de alta sensibilidad y ultra traza, combinados con el uso de computadoras electrónicas , no solo pueden obtener una gran cantidad de datos de análisis de alta precisión, sino que también pueden revelar directamente los elementos e isótopos difíciles

de

observar en

las muestras. Cambios

sutiles

en composición y ultraestructura . Algunos métodos nuevos de datación, como el método de uranio , el método de seguimiento de fisión, el método de argón40

/ argón-39, el

método de

samario-neodimio y

el método de

termoluminiscencia , han madurado sucesivamente, haciendo que el método de geocronología isotópica sea más perfecto. Durante

este

período,

China ha

logrado

varios

logros

importantes en geoquímica de elementos y geocronología de isótopos. Por ejemplo, Li

Pu publicó

el

primer

lote

de datos

de edad

de

isótopos chinos en 1961 ; Li Tong publicó varias rocas magmáticas en China

en 1962 Datos de composición química promedio; en 1963, la Academia de Ciencias de China completó el resumen geoquímico de los elementos de berilio, niobio, tantalio y tierras raras de litio chino , y propuso los tipos de depósitos importantes y las reglas de distribución de estos minerales. Rama Basado en diferentes objetos y métodos de investigación, la geoquímica ha formado algunas disciplinas de rama. elemento Partiendo del contenido y la combinación de elementos químicos en muestras naturales como rocas, estudia la distribución, migración y evolución de cada elemento en varias partes de la tierra y en el universo. En el estudio de los recursos minerales, la geoquímica de elementos ha jugado un papel importante en la geoquímica de oligoelementos que proporciona la diagénesis, el indicador geoquímico de mineralización , y sentó las bases para la mineralización de la diagénesis de modelos cuantitativos. isótopo De acuerdo con la variación de isótopos causada por la descomposición nuclear , la fisión y otros procesos de reacción nuclear en la naturaleza, y el fraccionamiento de isótopos causado por procesos físicos, químicos y

biológicos , se estudian el tiempo de formación, las fuentes materiales y la historia de evolución de los cuerpos celestes, la tierra y varios cuerpos geológicos. La geocronología de isótopos ha establecido un conjunto de métodos

de

determinación

de

la edad de

los isótopos ,

que

proporcionan coordenadas temporales importantes para la evolución de la tierra y los cuerpos celestes . Se ha medido que la edad de la formación de cada planeta en el sistema solar es de 4.5 a 4.6 billones de años, y la edad de los elementos del sistema solar es de 5 a 5.8 billones de años. En el estudio de los recursos minerales, la geoquímica de isótopos puede proporcionar información sobre la diagénesis y la mineralización , y proporcionar una base para explorar el mecanismo de formación y las fuentes materiales de ciertos cuerpos y depósitos geológicos. Química Orgánica Estudiar la composición, estructura, propiedades, distribución espacial, evolución de la materia orgánica producida en la naturaleza, las leyes evolutivas en la historia de la tierra y la influencia de su participación en la geología en la dispersión y enriquecimiento de elementos. El estudio del origen de la vida es uno de los contenidos importantes de la geoquímica orgánica . Incluye dos aspectos: uno es la exploración de la evolución de la materia orgánica en la vida temprana y las huellas de la vida en las rocas

antiguas del Precámbrico ; el segundo es el experimento de simulación del mecanismo de la vida temprana y el origen de la vida en la tierra según la evolución

de

los

cuerpos

celestes . Un

conjunto

de indicadores

generadores de petróleo establecidos por la geoquímica orgánica proporciona un medio importante para la búsqueda y evaluación de petróleo y gas. Astroquímica Estudie el origen de elementos y nucleidos, la abundancia cósmica de elementos, la composición elemental y la composición isotópica de la materia cósmica y su variación, las condiciones físicas y químicas para la formación de cuerpos celestes, y la distribución y los cambios en el espacio y el tiempo. Química ambiental Estudiar la composición química, la acción química, la evolución química del entorno humano y su relación con los seres humanos, así como el impacto de las actividades humanas en las condiciones ambientales y las contramedidas

correspondientes. La

geoquímica

ambiental revela

las

características de distribución regional de ciertas enfermedades y su relación con los factores ambientales . Depósito Químico

Estudie la composición química, la acción química y la evolución química del depósito. Concéntrese en los problemas del tiempo metalogénico, las condiciones físicas y químicas, la fuente mineral y el mecanismo. Integra los métodos de investigación y los logros de subdisciplinas como la geoquímica de elementos , la geoquímica de isótopos , la geoquímica computacional, la geoquímica de exploración y la geoquímica experimental , y sirve para la búsqueda, evaluación, desarrollo y utilización de recursos minerales. Quimica regional Estudie la composición química, la acción química y la evolución química de ciertos cuerpos y esferas geológicas en un área determinada, así como las leyes de circulación, redistribución, enriquecimiento y dispersión de elementos e isótopos. Sirve para resolver varios problemas geológicos básicos en

la

región,

regularidad

metalogénica

regional

y

problemas

de

prospección, zonificación geoquímica regional y evaluación ambiental . La no uniformidad de la distribución espacial de elementos revelada por la geoquímica

regional proporciona

una

base para

dividir

las provincias geoquímicas de elementos y las perspectivas metalogénicas . Encuesta química

Al estudiar

el

contenido

y

la

distribución de elementos

formadores de mineral y elementos relacionados en diferentes cuerpos y zonas geológicas, se identifican áreas anormales para reducir e identificar objetos de prospección y exploración. Además de servir directamente a los recursos minerales,

también

es una

referencia

importante

para la

evaluación

ambiental y la planificación del territorio . Algunos logros importantes en geoquímica son los resultados de una investigación

exhaustiva

en

las edades de los isótopos formados

varias

ramas. Por

por meteoritos, rocas

ejemplo,

lunares y

la

tierra son consistentes, lo que indica que los miembros del sistema solar formaron universos independientes aproximadamente al mismo tiempo. Otro ejemplo es el estudio de oligoelementos e isótopos, que condujo al descubrimiento de la heterogeneidad en la composición del manto (vertical y regional). Se propuso un modelo de manto de dos capas para profundizar la comprensión del interior de la tierra. El estudio de la astroquímica , oligoelementos y geoquímica de isótopos también proporciona una base para la nueva teoría de la catástrofe . método de investigación

Un conjunto de métodos de investigación geoquímica relativamente completos y sistemáticos formados por métodos y tecnologías de investigación integrales como la geología, la química y la física. incluir: Observación geológica de campo y muestreo; análisis de composición elemental e isotópica y existencia de muestras naturales; simulación experimental de migración de elementos y enriquecimiento de procesos geoquímicos, etc. En té...