| ородой приводит к процессам автометаморфизма. Повышенные количества щелочных металлов в остаточном расплаве вызывают явления щелочного метасоматоза, часто с привносом редких элементов, и превращения гранодиоритов и гранитов в щелочные граниты, сиениты и нефелиновые сиениты. При участии паров, газов и горячих растворов, выделившихся из магмы (постмагматических), происходят процессы скарнообразования (см. Скарны), грейзенизации, пропилитизации, березитизации (см. Березит), серпенти-низации, лиственитизации и образования гидротермальных месторождений меди, свинца, серебра, цинка, олова, вольфрама, золота и др. Под воздействием растворов различного состава происходят следующие виды метасоматоза: щелочной, кальциевый, магнезиально-желези-сто-силикатный, хлор-фтор-борный, карбонатный и пр.
Экзогенные Г. п. охватывают все виды выветривания горных пород и слагающих их минералов (разложение, окисление, гидратация, карбонатизация и пр.), протекающие во влажном климате с участием почвенных кислот, а в сухом (аридном) климате в щелочной среде при резком преобладании окислительных реакций. Продукты выветривания переносятся преимущественно водными потоками в океаны, моря и континентальные водоёмы (озёра) в виде механич. взвеси, истинных и коллоидных растворов. Состав растворов претерпевает изменения под влиянием поглотительной способности почв и сорбции элементов глинами; большую роль при этом играют микроорганизмы. В морских водоёмах происходит хим. дифференциация элементов: у берегов отлагаются руды алюминия - бокситы, далее руды железа, марганца, фосфориты и за ними известняки и доломиты. Образовавшиеся осадки в результате воздействия процессов коагуляции, дегидратации и т. д. превращаются на стадии раннего диагенеза в горную породу, а под влиянием перераспределения веществ без при-вноса извне на стадии позднего диагенеза происходит образование конкреций и т. д. (см. Диагенез).
Дальнейшее хим. изменение осадочных пород происходит под влиянием привноса вещества извне, а также роста температур и давлений при погружении пород на значительные глубины (см. Эпигенез).
В результате метаморфизма происходит более глубокий процесс преобразования вещества горных пород с перекристаллизацией. В зависимости от температуры и давления образуются различные мета-морфич. фации пород: зелёных сланцев, эпидот-амфиболитовая, роговообманково-габброидная, пироксен-роговиковая, гра-нулитовая и эклогитовая (см. Метаморфизм горных пород). При достаточно высоких температуре и давлении происходит мигматизация (переход веществ в вязкое состояние, предшествующее расплавлению), замыкающая цикл Г. п.
Лит.: Ферсман А. Е., Геохимия, т. 2-3, Л., 1934-37; Лебедев В. И., Основы энергетического анализа геохимических процессов, Л., 1937; Mason В., Principles of geochemistry, 3 ed., N. Y., 1966; Krauskopf К. В., Introduction to geochemistry, N. Y., 1967. В. В. Щербина.
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ УЗЛЫ, области пересечения двух разнородных геохим. систем. Напр., пересечение специфич. фации осадочных пород типа медистых песчаников с наложенными эндогенными процессами вдоль более поздних текто-нич. нарушений. В результате наложения геохим. процессов в Г. у. происходит усиленная миграция хим. элементов с необычными их сочетаниями и аномальными концентрациями, что приводит к образованию комплексных месторождений, заключающих группу полезных ископаемых. Термин "Г. у." предложен А. Е. Ферсманом в 1931.
Лит.: Ферсман А. Е., Геохимические проблемы Союза, в. 2, Л., 1931.
В. В. Щербина.
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ, совокупность последовательно происходящих геохимических процессов, в к-рых элементы после ряда миграций возвращаются в исходное состояние. Для земной коры основной Г. ц. охватывает процессы: магматической дифференциации; кристаллизации с образованием магматич. пород; постмагматического преобразования пород под влиянием эндогенных флюидов (если оно имело место); выветривания; переноса материала водами с хим. дифференциацией и разделением веществ по фациям при осаждении в морских бассейнах; процессы раннего и позднего диагенеза с формированием осадочных пород; эпигенетического изменения и метаморфизма при погружениях под отлагающиеся осадки, а также образование под влиянием гранитизирующих флюидов гранито-гнейсов и гранитов, часто трудно отличимых от гранитов, происшедших из магматич. расплава, особенно если метаморфизованная осадочная порода подвергалась расплавлению.
Г. ц. могут быть прослежены и для отдельных хим. элементов; при этом Г. ц. может быть осложнён биогенным циклом: извлечение элемента из почвы или осадочной породы растениями, поедание растений животными, отмирание животных и растений и возвращение элемента в осадочную породу, продолжающую свой Г. ц. Термин "Г. ц." предложен А. Е. Ферсманом в 1922.
Лит.: Ферсман А. Е., Геохимия, т. 2, Л., 1934. В. В. Щербина.
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЭПОХИ, промежутки времени, характеризующиеся появлением месторождений определённого состава либо осадков и горных пород, обогащённых определённым элементом или целой ассоциацией элементов. Так, в геол. истории Земли отмечается железорудная эпоха, связанная с началом нижнего протерозоя (ок. 2500 млн. лет назад), эпоха свинцовых месторождений (1700- 1400 млн. лет) и др.
Каждая Г. э. характеризуется совокупностью внешних данных, определявших условия концентрации данного металла. Напр., интенсивное глобальное проявление железорудных месторождений и железистых фаций - итабиритов, железистых кварцитов - было вызвано, вероятно, первыми проявлениями жизни, обогащением атмосферы Земли свободным кислородом и, как следствие этого, существенным изменением характера водной среды Мирового океана. В результате происшедшего окисления двухвалентного железа в трёхвалентное произошла садка железа, до этого накапливавшегося в океане в виде бикарбонатных соединений. Этот процесс продолжался ок. 200-300 млн. лет и создал железорудные формации [Кривой Рог (СССР), озеро Верхнее (США), Минас-Жерайс (Бразилия) и др.] с запасами, превышающими все остальные жел. руды. Накопление свинца связано с карбонатными осадками, характеризующимися высокими средними содер-жаниями свинца. Массовое выпадение первых карбонатов, а вместе с ними рассеянного свинца относится к эпохе свинцовых месторождений, когда в результате метасоматич. процессов свинец карбонатов был мобилизован и переотложен в виде рудных залежей. К этой эпохе относится образование месторождений Салливан (Канада), Брокен-Хилл (Австралия), Завар (Индия) и др.
Существуют также золоторудная эпоха архея; эпоха накопления урана, ванадия и никеля, связанная с массовым осаждением этих металлов в начале палеозоя на территории Евразии; широко известна карбоновая эпоха угленосных формаций, обусловленная расцветом на Земле пышной флоры и последующим её захоронением и превращением в угольные залежи.
Лит.: Страхов Н. М., Основы теории литогенеза, т. 1, М., 1962; Тугаринов А. И., Войткеви ч Г.В., Докемб-рийская геохронология материков, 2 изд., М., 1970: Тугаринов А. И., Шилов Л. И., Изотопы свинца в докембрии, М., 1968. А. И. Тугаринов.
ГЕОХИМИЧЕСКИЙ БАЛАНС, баланс между массой хим. элементов, поступивших в океан при выветривании извержен-ных горных пород (пропорционально их кларкам) за время существования Земли, и массой хим. элементов, слагающих осадочные горные породы (с учётом воды и углекислого газа) в совокупности с массой хим. элементов, сохранившихся в морской воде. Согласно В. М. Гольдшмидту, к-рый ввёл (1933) понятие Г. б., за всё время существования Земли с каждого см2 её поверхности было смыто 160 кг изверженных пород; из них (за счёт гидратации, окисления и карбонатизации) на каждый см2 поверхности получилось 169,6 кг осадочных пород. Зная кларки гидросферы и средний состав осадочных пород, можно для каждого элемента составить его Г. б. Эмпирические данные показывают, что Г. б. не всегда соблюдается и для ряда элементов (в частности, для хлора, серы, бора и кальция) он нарушен.
Лит.: Гольдшмидт В. М., Основы количественной геохимии, пер. с нем., "Успехи химии", 1934, т. 3, в. 3; Ронов А. Б., Ярошевский А. А., Химическое строение земной коры, "Геохимия", 1967, № 11.
В. В. Щербина.
ГЕОХИМИЯ (от гео... и химия), наука о хим. составе Земли, законах распространённости и распределения в ней хим. элементов, способах сочетания и миграции атомов в ходе природных процессов. Г.-часть космохимии. Единицами сравнения в Г. являются атомы и ионы.
Одна из важнейших задач Г.- изучение на основе распространённости хим. элементов хим. эволюции Земли, стремление объяснить на хим. основе происхождение и историю Земли, дифференциацию её на оболочки (геосферы). Наибольшее внимание в Г. уделяется проблемам распространённости и распределения хим. элементов.
Распространённость химических элементов. Распространённость различных хим. элементов определяется синтезом их ядер, происходящим по разным термоядерным реакциям в недрах звёзд. Стадия эволюции звезды (её темп-ра) определяет характер этого синтеза.
Согласно наиболее распространённым космогонич. гипотезам (см. Космогония), при образовании Солнца из сжимающейся и вращающейся туманности на заключит. стадии сжатия от центр, сгущения отделилась значит, масса горячей плазмы которая образовала вокруг него про-топланетное облако в виде диска. Облако быстро охлаждалось, и в нём возникла спонтанная конденсация вещества. В результате многостадийных реакций (конденсационный рост ядер, их коагуляция, процессы аккреции и агломерации) газовое облако превратилось в газопылевое. Одновременно происходила потеря облаком газов в космическое пространство. Холодное газопылевое облако в силу ротационной неустойчивости разбилось на ряд сгущений - протопланет, к-рые адиабатически сжимались. Благодаря этому процессу из холодного вещества протопланетного облака образовались планеты земного типа и астероидный пояс с астероидами и метеоритами. Наконец, на периферии протопланетного облака происходила при очень низких абс. темп-pax конденсация отлетевших газов (Н, Не, NHs, CH4 и др.), образовавших большие планеты - Юпитер, Сатурн, Нептун, Уран.
Непосредственное определение общего состава планеты невозможно. Однако астрономические (спектральные) данные о составе Солнца и данные о хим. составе кам. метеоритов (наиболее распространённых-хондритов) позволяют судить о распространённости хим. элементов на Земле и на др. планетах. Из табл. 1 видно, что распространённость элементов на Солнце и в метеоритах совпадают. Наиболее распространённые элементы (изотопы) имеют чётные по протонам и чётные по нейтронам ядра:
и многие др. Элементы с четно-нечётным числом протонов или нейтронов занимают среднее место. Элементы с нечётным числом протонов и нейтронов имеют очень малую распространённость,
напр. Распространённость элементов с чётным порядковым номером больше соседних с нечётными номерами (рис. 1). Лёгкие элементы Li, Be, В находятся в дефиците, т. к. "сгорают" в реакциях с протонами. Ядра элементов конца Менделеевской системы имеют огромный избыток нейтронов и потому неустойчивы. Эти элементы претерпевают радиоактивный распад (U, Th, Ra и др.) и спонтанное деление (U, Th, нек-рые актиниды).
Из данных о хим. составе оболочек Земли следует, что Земля имеет метеоритный состав. Метеориты разделяются на каменные (хондриты и более редкие ахондриты), железные (из Fe-Ni сплава) и смешанные. Хондриты потеряли все летучие вещества, кроме тех, к-рые прочно вошли в соединение с твёрдым веществом метеоритов - H2О, FeS, С, NH3 и др. Т. о., их твёрдое вещество по распространённости элементов отвечает солнечному составу; Mg, Si, Fe, О занимают первые места (по числу атомов Si/Mg = l), затем S, A1, Са и др. Силикатная фаза хондритов состоит преим. из мета- и ортосиликатов (см. Силикаты)- пироксенов (MgSiO3) и оливинов [(Mg,Fe)2SiO4], т. е. является тройной системой MgO, SiO2, FeO. Каменные метеориты - многофазные системы; помимо главных фаз - силикатной и металлической (сплав Fe - Ni), они имеют ещё сульфидную, хромитную, карбидную, фосфидную фазы.
Табл. 1.- Распространённость химических элементов на Солнце и в каменных метеоритаж (хондритах) ( - число атомов данного элемента на 106 атомов магния)
Элементы
Солнце
Метеориты
lg
lg
1 Н
10,64
4,4.1010
3 Li
<-0,46
<3,4.10-1
1,54
3,5.101
4 Be
0,98
9,55
-0,14
7,19.10-1
5 В
2,24
1.7.102
1,18
1,50.101
6 С
7,15
1,4.107
4,30
2.02.104
7 N
6,70
5,0.106
2,54
3,47.102
8 О
7,47
3,0.107
6,55
3,54.106
9 F
3,01
1,02.102
11 На
4,94
8,7.104
4,69
4.93.104
12 Mg
6,00
1,0.108
6,00
1 ,00.104
13 А1
4,84
6,9.104
4,89
7,81.104
14 Si
6,34
2,2.106
6,01
1,04. 104
5,88
7,6.105
15 Р
3,98
9,6.103
3,72
5,23.102
16 S
5,94
8,7.105
5,00
1,01.102
17 Сl
2,50
3,20.102
19 К
3,34
2,2.103
3,55
3,52.102
20 Са
4,68
4,8.104
4,75
5,66.104
21 Sc
1,49
3,1.101
1,46
2,88.101
22 Ti
3,45
2,8.103
3,34
2,20.102
3,27
1 ,9.103
23 V
2,81
6,5.102
2,35
2,23.102
24 Cr
3,76
5,8.103
3,65
4,5.103
3,97
9,35.102
25 Mn
3,49
3,1. 103
3,87
7,37.102
26 Fe
5,44
2,8.105
5,84
6,96.101
27 Co
3,34
2,2.105
3,28
1, 92.103
28 Ni
4,41
2,6.104
4,60
4,00.104
29 Cu
3,09
1,2,103
2,49
3,06.102
30 Zn
2,16
1 ,4.102
2,09
1,24.102
31 Ga
1 ,36
2,3.101
1 ,06
1,16.101
32 Ge
1,13
1,3.101
1 ,35
2.23.101
33 As
0,64
4,32
34 Sc
-
-
1,31
2.05.101
35 Br
_
-
1,78
6,08.10-1
37 Rb
1,12
1 ,3.101
0,75
5,69
38 Sr
1 ,66
4.6.101
1.27
1 ,85.101
39 Y
1 ,84
6,9.101
0,56
3,64
40 Zr
1,29
2,0.101
1,09
1,24.101
41 Nb
0,94
8,7
-0,28
5,23.10-1
42 Mo
0,94
8,7
0,40
2,53
44 Ru
0,46
2,9
0,20
1 ,60
45 Rh
0,01
1,0
-0,51
3,15.10-2
46 Pd
0,21
1,6
0,18
1,52
47 Ая
-0,61
2,4.10-1
-0,82
1,50.10-1
48 Cd
0,18
1,5
-1,14
7,21.10-3
49 In
0,09
1 ,2
-2,85
1,41 .10-3
50 Sn
0.18
1,5
0,83
6,83
0,69
4,9
51 Sb
0,58
3,8
-0,94
1,1*10-1
- 0,88
1,33.10-1
52 Те
0,28
1 ,90
53 I
_
-1 ,71
|
