geokemia
Geokemia ( kreikkalainen γεω- geo- 'koskee maa' [ja γῆ ge 'maa'] ja kemia ) on haara kemia, joka käsittelee materiaalin rakenne, jakelu, vakautta ja sykli alkuaineita sekä niiden isotoopit vuonna mineraaleja , kiviä , että maaperään , veteen ja maapallon ilmakehään ja biosfäärin . Se on tieteellinen ala, joka yhdistää geologian ja kemian. Hänellä on geologiaa tutkimuskohdetta yhteistä kemiallisia tutkimusmenetelmiä.
historia
Geotieteissä jatkettiin kuvailevaa lähestymistapaa 1800-luvun loppupuolelle saakka, joka pyrki ymmärtämään kiviä ja mineraaleja niiden ulkoisten ominaisuuksien mukaan, mutta ei sisältänyt tai tuskin sisälsi aineellista perustaa ja niiden kemiallista dynamiikkaa. Tämän dynamiikan ymmärtäminen on kuitenkin välttämätöntä, koska moniin kysymyksiin voidaan vastata vain geokemiallisilla lähestymistavoilla.
Nykyaikaisen geokemian historia, josta Victor Moritz Goldschmidt , Wladimir Iwanowitsch Wernadski , Frank Wigglesworth Clarke ja Alfred Treibs olivat perustajia 1900-luvun alussa tai puolivälissä, liittyy siksi läheisesti geologian ja mineralogian historiaan . Termi itsessään juontaa juurensa sveitsiläiseen kemistiin Christian Friedrich Schönbeiniin (1838). Karl Gustav Bischofin (1846), Justus Rothin (1818–1892; 1859) ja James David Forbesin (1868) työ edusti tärkeitä vaiheita tiellä kohti nykykäsitystä geokemiassa .
tutkimuskohde
Nykyaikaisessa geokemiassa aihe on jaettu kahteen osaan. Toisaalta tutkitaan metamorfisia ja magmakivikiviä keskittyen pääasiassa niiden hivenaineiden pitoisuuteen ja (enimmäkseen radiogeenisiin) isotooppisuhteisiin. Ilmoitetusta Tavoitteena on pystyä tekemään lausuntoja ikä ( geochronology ) ja koulutusedellytykset ( geothermobarometry ). Täällä on päällekkäisyyksiä varhaisimman maahistorian rekonstruoinnin alalla planetologian ja kosmokemian kanssa . Toisaalta on tutkittu sedimenttejä, vettä, maaperää, eläviä olentoja ja ilmaa, tutkimalla vakaita isotooppeja ja spesifioimalla elementtejä, joilla on merkittävä rooli. Tässä geokemian spektrin päässä biogeokemia , eli eliöiden vaikutuksen tutkimus maan kemiaan, muodostaa siirtymisen biokemiaan ja biologiaan .
Tutkimusmenetelmät
Nestemäisten näytteiden tutkimiseksi käytetään usein ioninvaihtokromatografiaa pääelementtien määrittämiseksi , optista emissiospektrometriaa induktiivisesti kytketyllä plasmalla (ICP-OES) hivenaineille ja massaspektrometriaa induktiivisesti kytketyllä plasmalla (ICP-MS) ultralevyn jäljittämiseksi. elementtejä . Jälkimmäistä voidaan käyttää myös näytteen eri isotooppien taajuuden mittaamiseen. Laserkytkennän avulla kiinteät näytteet voidaan myös tutkia ICP-MS: llä, laser poistamalla materiaali näytteen pinnalta. Toinen tapa mitata kiinteiden näytteiden kemiallinen koostumus on elektronisuihkun mikroanalyysi . Usein kiinteät näytteet myös pilkotaan ja joko sulatetaan tai liuotetaan. Kiinteytynyt suussa hajoava tabletti voidaan sitten tutkia käyttämällä röntgenfluoresenssianalyysiä , kun taas koko edellä mainittujen menetelmien alue on käytettävissä ratkaisuille.
Näiden lisäksi tavanomaisilla menetelmillä, on olemassa muita menetelmiä erityisiä kysymyksiä: Mössbauer-spektroskopialla erottamaan kaksiarvoista ja kolmiarvoista rautaa , elektronin spin resonanssi havaitsemiseksi alhaisia pitoisuuksia paramagneettisten ionien mineraaleja, X-ray absorptiospektroskopiaan ja atomivoimamikroskoopilla varten pintojen kemiallinen tutkimus, Raman- ja infrapunaspektroskopia tiettyjen sidosten ja niihin liittyvien elementtien havaitsemiseksi sekä neutroniaktivaatioanalyysi erittäin pienille pitoisuuksille.
Sovellukset
- Geokemia on maankuoren
sisältöä ja jakelu elementtejä on mineraali antaa tietoa historiasta kalliomuodostelman, mukaan lukien paineen ja lämpötilan olosuhteissa aikaan muodostumista ( geothermobarometry ). Monet kallioluokitukset perustuvat geokemiallisiin tietoihin. Esimerkkejä ovat lasimaisten tulivuorikivien TAS-kaavio (Total Alkali Silica) ja graniittien jakaminen S-tyyppisiksi graniiteiksi ja I-tyyppisiksi graniiteiksi . Lantanidien pitoisuuksia käytetään hyvin usein muodostumisolosuhteiden määrittämiseen ja kivien luokittelemiseen. - Geokemia ja hydrosfäärin
hydrogeokemian tutkii veden laatua pinta- ja pohjavesien , veden kierto ja vuorovaikutus veden ja mineraalien. - Geokemia ja maapallon ilmakehän
Tärkeitä asioita ilmakehän kemian ovat kasvihuoneilmiötä , ilmansaasteet päässä hieno pöly ja happosateita . -
Isotooppigeokemia
Vakaa isotooppi antaa tietoa kivien, malmien ja veden muodostumisalueista, sään ja kulkeutumisprosesseista ; radiogeeniset isotoopit mahdollistavat mineraalien ja kivien iän määrittämisen ( geokronologia ). -
Kosmokemia Meteoriittien
tutkimus antaa tietoa maailmankaikkeuden , aurinkokunnan ja maan muodostumisesta .
kurssit
Geokemian perusteet opetetaan monissa geotieteellisissä kandidaatin tutkinto- ohjelmissa (esim. "Geotieteet", "Geologia / mineralogia"). Syventävää tietoa voidaan hankkia "Geomateriaalien ja geokemian" maisterin tutkinnossa tai geokemiallisissa erikoistumisissa, lähinnä mineralogisesti suuntautuneissa koulutusohjelmissa. Saksan yliopistopolitiikassa geokemia luokitellaan sivuaineeksi ; sen kirjaa ”Pienkohdeyksikkö” yhdessä mineralogian, petrologian ja vastaavien alojen kanssa.
kirjallisuus
- CJ Allègre, G. Michard, RN Varney: Johdanto geokemiaan. ISBN 90-277-0497-X .
- G. Faure: Geokemian periaatteet ja sovellukset. 2. painos. Prentice Hall, New Jersey 1998, ISBN 0-02-336450-5 .
- AA Levinson: Johdatus etsinnän geokemiaan. 2. painos. Applied Publishing, 1980, ISBN 0-915834-04-9 .
- CP Marshall, RW Fairbridge: Geokemian tietosanakirja. (= Encyclopedia of Earth Sciences -sarja ). Springer-Verlag, 1999, ISBN 0-412-75500-9 .
- B. Mason, C. Moore: Geokemian perusteet. 2. painos. Spectrum Academic Publishing House, 1985, ISBN 3-432-94611-2 .
- J. Matschullat, HJ Tobschall, H.-J. Voigt: Geokemia ja ympäristö. Springer-Verlag, Berliini 1997, ISBN 3-540-61866-X .
- WH Schlesinger: Biogeokemia. (= Tutkimus geokemiasta, osa 8). Elsevier Science, 2005, ISBN 0-08-044642-6 .
