| ции элементов) встречаются в разных природных процессах, но затем может происходить и разделение элементов. Напр., все галогениды в виде HF, HC1, HBr, HI поступают на поверхность Земли с вулканич. эманациями. В дальнейшем соединения I- под влиянием окислительно-восстановит. реакций (и солнечной радиации) легче других галогенидов окисляются, т. е. переходят в I2, к-рый транспортируется через атмосферу и на поверхности Земли совершает свой круговорот (рис. 3). HF вулканич. газов немедленно фиксируется материковыми породами, особенно молекулой P2Os, образуя прочную молекулу, лежащую в основе фтор-апатита. Соли НС1 и НВr переходят в водные-растворы и мигрируют вместе. Разделит, процессом для них является гл. обр. процесс садки солей при испарении растворов в изолир. бассейнах. NaCl поступает в осадок, а соли Вг остаются в рапе озёр. Отношение С1/Вr в океане близко к 300, то же примерно в озёрах, реках и т. д. Но в отложениях галита отношение Сl/Вr ок. 10 000 и больше, а в рапе (или в Мёртвом море) ок. 50. Т. о., по этому отношению Сl/Вr можно устанавливать происхождение минеральных растворов.
Рис. 3. Круговорот иода.
Другой пример: S, Se, Те выбрасываются вулканами. В гидротермальных рудных отложениях и сульфидах тяжёлых металлов они находятся вместе, но на поверхности Земли разделяются: S легко окисляется в SO42- и сбрасывается в море; при испарении мор. воды образуются осадки сернокислого кальция - гипсы, ангидриты. Se трудно окисляется и в виде нерастворимых водных солей (Fe и др.) селенистой кислоты образует скопления. Те рассеивается при окислении. Миграция Са, Sr, Ba, Ra имеет много общих этапов. Однако Ва, встречаясь с SO42-, даёт нерастворимые соединения BaSO4. Одновременно тут же накапливается и RaSO4. Бикарбонаты Са и Sr сбрасываются в виде водных растворов в океаны. При этом, в силу большой растворимости солей Sr2+, он не уходит в карбонатные осадки, а накапливается в растворах. Ещё более-сложные разделительные процессы идут-при образовании сульфидных гидротермальных отложений и во мн. др. случаях. Миграция отдельных элементов из одной термодинамич. системы в другую является частью общего круговорота или цикла миграции вещества на Земле.
Связь геохимии с другими науками.. Исторический очерк. Г. стоит на стыке геол., физ. и хим. наук и через биогеохимию связывается с биол. науками. Наиболее тесно Г. связана с геол. науками - минералогией и петрографией, особенно в вопросах генезиса минералов, горных пород и геол. процессов. Регионально-геохим. исследования проводятся в тесном сочетании с геотектонич. построениями. В Г. применяются совр. физ. и хим. методы исследования вещества и. процессов в широком диапазоне темп-р и давлений - спектральные, масс-спект-
ральные, резонансные, ядерные и др.; используются математич. методы. Изучение поведения вещества при высоких темп-pax и давлениях связывает Г. с геофизикой. Оценка абсолютного времени, к-рая лежит в основе историч. геологии, и ряд др. проблем истории Земли решаются только точными методами геохим. и ра-диохим. исследований (см. Геохронология). В палеонтологии при решении вопросов образования твёрдых скелетных частей организмов и их эволюции важно знать геохим. условия, в к-рых жили организмы. Изучение ископаемого ор-ганич. вещества раскрывает процессы образования каустобиолитов. Геохим. идеи играют очень большую роль в развитии почвоведения; они направлены на решение ряда важных вопросов агрохимии и агрономии. Геохим. изучение почвенного покрова очень важно для геохим. поисков полезных ископаемых.
В географии также развивается геохим. направление - геохимия ландшафта.
Изучение геохим. процессов, связанных с флорой и фауной, имеет большое значение для с. х-ва и медицины (см. био-геохимия).
Идеи Г. проникают в астрофизику, атомную физику, химию и физ. химию, хим. технологию и металлургию (особенно редких металлов). Г. успешно разрабатывает и внедряет в практику геохимические поиски месторождений полезных ископаемых и содействует решению проблемы комплексного использования минерального сырья. Она активно участвует в той огромной работе, к-рая проводится в Сов. Союзе в области химизации народного х-ва и особенно химизации с. х-ва.
Г. возникла на основе учения об атомах. Корни её уходят в прошлое геологомине-ралогич. знания. Геохим. идеи появились уже в конце 18 в. Нем. геолог К. Г. Би-шоф, франц. геолог Л. Эли де Бомон и др. накапливали геохим. факты, касавшиеся состава, миграции вещества в водных растворах, а также в магматич. и вулканич. процессах. Шведский химик и минералог И. Я. Берцелиус в 1-й пол. 19 в. изучал хим. состав большого числа минералов и первым предложил хим. классификацию минералов. Хим. анализ минералов и горных пород, исследования хим. состава природных газов и вод, хим. изучение полезных ископаемых привели в сер. 19 в. к возможности заложить основы Г. В 1838 швейц. химик К. Ф. Шёнбейн впервые ввёл термин "Г.". Многочисл. сведения по Г. были получены к кон. 19 и нач. 20 вв. Первую обширную сводку данных по Г. дал (1882) амер. геохимик Ф. У. Кларк. Формулирование основных задач в Г. принадлежит сов. академикам В. И. Вернадскому, А. Е. Ферсману и норв. геохимику В. М. Гольдшмидту. Значит, вклад в Г. был сделан работами Н. С. Курнакова и его школы, заложившими основы Г. галогенеза, а также физико-хим. анализа природных солевых систем. Идеи Вернадского и Ферсмана нашли особенно благоприятную почву для развития после Великой Октябрьской социалистич. революции. В СССР ученики В. И. Вернадского и А. Е. Ферсмана - А. П. Виноградов, Д. И. Щербаков, П. Н. Чирвинский, Н. В. Белов, А. Г. Бетехтин, Н. М. Страхов, В. С. Соболев, К. А. Ненадкевич, В. Г. Хлопин, А. А. Сауков, К. А. Власов, В. В. Щербина, В. И. Герасимовский, Н. И. Хитаров и мн. др. разрабатывали и разрабатывают как общие, так и отдельные вопросы Г. Во 2-й пол. 20 в. усилились исследования по радиоактивности горных пород и минералов, развивалась изотопная Г., широко развернулись работы по определению абс. возраста пород. Геохим. исследования в СССР ведутся не только в н.-и. ин-тах, но и в очень многих производств, организациях. Г. преподаётся в ун-тах и др. уч. заведениях. Был создан ряд геохим. ин-тов и отделов, в т. ч. биогеохим. лаборатория, реорганизованная позже в Ин-т геохимии и аналитич. химии им. В. И. Вернадского (см. Геохимии и аналитической химии институт). В 1956 начал издаваться журнал "Геохимия".
Лит.: Вернадский В. И., Очерки геохимии, 4 изд., М.- Л., 1934; Ферсман А. Е., Геохимия, т. 1 - 4, Л., 1933- 1939; его же, Пегматиты, 3 изд., т. 1, М.- Л.,1940; Виноградов А. П., Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах, 2 изд., М., 1957; его ж е, Введение в геохимию океана, М., 1967; его же, Предварительные данные о лунном грунте, доставленном автоматической станцией " Луна-16", "Геохимия", 1971, N° 3; Vinоgrаdоv A. P., The elementary chemical composition of marine organisms, New Haven, 1953; Сауков А. А., Геохимия, [3 изд.], М., 1966; Clarke F. W., The data of geochemistry, 5 ed., Wash., 1924; Gоlrisehmidt V. M., Geochemistry, Oxf., 1954; Rankama K., .Progress in isotope geology, N. Y.-.L., 1963; Krauskopf К. В., Introduction to geochemistry, N. V.- L., 1967; Handbook of geochemistry, ed. K. H. Wede-pohl, v. 1 - 2, В.- [а. о.], 1969; Mason Br., Principles of geochemistry, 3 ed., N. Y.- L.- Sydney, 1970; Slater J C., Atomic radii in cryetals, "Journal of chemical Physics", 1964, v. 41, № 10, p. 3199-3204; Ahrens L. H., The use of ionization potentials, pt. 1 -Ionic radii of the elements, "Geochimica et cosmochimica Acta", 1952, v. 2, № 3. А. П. Виноградов.
"ГЕОХИМИЯ", ежемесячный науч. журнал АН СССР. Издаётся с 1956 в Москве. Публикует результаты экспериментальных и теоретич. исследований по вопросам геохимии (минералогии, кристаллохимии, кристаллографии, космохимии и др.), а также статьи о геохим. методах исследования и о геохим. методах поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. В 1956-60 выходил 8 раз в год, с 1961 - ежемесячно. Тираж (1970) 1750 экз. Л. В. Семёнов.
ГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТА, научное направление, возникшее на границе географии и геохимии в 40-х годах 20 в. Изучает миграцию хим. элементов в ландшафте, используя с этой целью идеи и методы геохимии, особенно биогеохимии. Первые подходы к изучению Г. л. были сделаны в трудах сов. учёных В. И. Вернадского о биосфере (в 1926) и А. Е. Ферсмана по геохимии пустынь и полярных областей (в 1931). Основателем Г. л. как самостоятельного научного направления был сов. учёный Б. Б. Полынов, к-рый в 1946 сформулировал задачи, основные понятия и разработал методику исследований Г. л.
Г. л. классифицирует миграцию элементов по формам движения материи. Ведущее значение в большинстве ландшафтов имеет биогенная миграция, выражающаяся в биол. круговороте атомов, образовании и разложении орсанич. веществ. В результате круговорота солнечная энергия превращается в действенную химическую энергию. Физико-химическая миграция в основном развивается в водах ландшафта. Она определяет многие его геохимические особенности. По характерным ионам природных вод различают кислые (Н+), кальциевые (Са2+) и прочие ландшафты. Участки земной поверхности, отмеченные определёнными особенностями миграции, именуются геохимическими ландшафтами, все их части - водоразделы, склоны, долины и т. д. - связаны между собой миграцией атомов. Особенности миграции положены в основу геохим. классификации ландшафтов СССР и составления ландшафтно-геохим. карт для территории СССР и отдельных регионов.
Важным принципом Г. л. является историзм. Изучение геохим. особенностей ландшафтов прошлых геол. эпох составляет содержание исторической Г. л. Она применяется при поисках полезных ископаемых, в здравоохранении. Научные и прикладные исследования по Г. л. развиваются в АН СССР, академиях наук союзных республик, университетах, отраслевых исследовательских ин-тах, геол. управлениях.
Лит.: Полынов Б. Б., Геохимические ландшафты, в кн.: Избр. труды, М., 1956; его же. Учение о ландшафтах, там же; Г л азовская М. А., Геохимические основы типологии и методики исследования природных ландшафтов, М., 1964; Добровольский В. В., Атомы в ландшафте, М., 1964; Перельман А. И., Геохимия ландшафта, [2 изд.], М., 1966; его же. Современное состояние геохимии ландшафта и задачи дальнейших исследований, в сб.: Геохимия ландшафта, М., 1967.
А. И. Перельман.
ГЕОХИМИЯ ЛИТОГЕНЕЗА, геохимия осадков, геохимия осадочных пород, раздел геохимии, изучающий хим. состав и физико-хим. процессы образования осадочных пород и руд, их эволюцию в истории Земли, закономерности распространённости, распределения и миграции элементов в осадочной оболочке и гидросфере. Г. л. тесно связана общим объектом исследования с литологией. При реконструкции геохимических процессов используются данные стратиграфии, геотектоники, палеогео-графии и океанологии, а также и наблюдения над современными процессами выветривания, осадконакопления и данные экспериментального воспроизведения равновесных систем (карбонатных, фосфатных, солевых и др.) в качестве моделей процессов и реакций геологич. прошлого, с внесением в них необходимых поправок на эволюционные изменения физико-химич. условий осадочного породообразования. Г. л. изучает процессы, протекающие при относительно низких темп-pax и давлениях, ограниченных интервалом в пределах между значениями, характерными для земной поверхности и верхней границы области регионального метаморфизма.
Г. л. охватывает изучением все стадии осадочного породообразования (см. Литогенез), включая выветривание и мобилизацию исходных веществ в области денудации, их перенос реками в конечные водоёмы стока (внутриматериковые, морские и океанические), накопление в толще формирующихся осадков и последующее перераспределение в процессах диагенеза и эпигенеза. Ставит своей целью установление количественных соотношений различных форм переноса элементов в виде истинных и коллоидных растворов, комплексных соединений, механич. взвесей, сорбции на глинистых и др. минералах, равно как и выявление количественных
закономерностей пространственного распределения элементов в водной среде и в толще осадков. Ведущее значение в Г. л. имеют представления о равновесиях между газами атмосферы, ионным составом вод океана и донными осадками (алюмо-силикатные и карбонат-бикарбонатные равновесия), учение об осадочной дифференциации элементов и о зональном их распределении на площади бассейнов. В этой связи рассматривается проблема соотношения кларкового (рассеяние) и рудного (концентрация) процессов, решение к-рой представляет большой практич. интерес при поисках скрытых рудных залежей.
Значение различных типов хим. реакций в образовании осадочных рудных месторождений не одинаково на разных стадиях литогенеза. При формировании месторождений кор выветривания (бокситы, лселезные и никелевые руды) ведущая роль принадлежит реакциям окисления и гидролиза; в образовании месторождений солей - реакциям осаждения (кристаллизации) из истинных растворов (см. Галогенез)', в образовании месторождений фосфоритов, самородной серы, железных, марганцевых и урановых руд - химико-биол. процессам, сопровождаемым реакциями восстановления и диффузионного перераспределения веществ в поровых растворах.
Осадочное породе- и рудообразование и типы обусловливавших их хим. реакций в значительной степени предопределялись физико-геогр. условиями, существовавшими на земной поверхности в тот или иной период геол. времени, режимом тектонич. движений в пределах данного региона, интенсивностью вулканич. деятельности и многими др. факторами.
Г. л. использует геохим. индикаторы при реконструкции фациальных и кли-матич. условий седиментации, в частности солёности вод древних бассейнов, их газового режима, глубины и темп-ры. Ими являются соотношения химически близких пар элементов и изотопные отношения кислорода, серы, углерода и др. Особое внимание уделяется изучению геохимии органич. вещества, к-рое является не только источником горючих газов и нефтей, но и фактором, определяющим процессы восстановления и миграции поливалентных элементов, образования подвижных элементо-органич. соединений и комплексов.
Г. л. имеет непосредственное отношение к проблеме геохим. баланса хим. элементов во внешних оболочках Земли. Фундаментальной особенностью осадочных пород является отчётливо выраженное различие между их составом и средним составом пород "гранитной" оболочки, представлявшей собой главный источник осадочного материала в течение последних 2-3 млрд. лет земной истории. Различие заключается прежде всего в повышенном против баланса содержании в породах осадочной оболочки воды, углекислоты и органич. углерода, а также S, Cl, F, В и др. "избыточных летучих". Другой важной особенностью осадочных пород является высокое содержание в них кальция, сдвиг отношения K/Na в пользу калия, более высокое отношение окис-ного железа к закисному, повышенное содержание сульфатной серы по сравнению с кристаллич. породами "гранитной" оболочки. Все эти свойства наиболее отчётливо выражены в платформенных осадках, т. к. они представляют собой продукты наиболее глубокого выветривания и резко выраженной поверхностной дифференциации. В отличие от них, геосинклинальные осадки испытывали менее интенсивные изменения (особенно пески) и их состав приближается к составу материнских пород. Малой дифференцированности состава осадков противостоят в геосинклинальных областях глубокие эпигенетические их преобразования, связанные с погружением реак-ционноспособных минералов в области повышенных темп-р и давлений.
Лит.: Страхов Н. М., Типы литогенеза и их эволюция в истории Земли, М., 1963; Геохимия литогенеза. Сб. ст., пер. с англ., М., 1963; Ронов А. Б., Общие тенденции в эволюции состава земной коры, океана и атмосферы, "Геохимия", 1964. №8; Ронов А. Б. и Ярошевский А. А., Химическое строение земной коры, там же, 1967, № 11; Дегенс Э. Т., Геохимия осадочных образований, пер. с англ., М., 1967; Гаррелс Р. М. и Крайст Ч. Л., Растворы, минералы, равновесия пер. с англ., М., 1968; Goldschmidt V. М., Geochemistry, Oxf., 1954.
А. Б. Ронов.
ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА, см. в ст. Геохронология.
ГЕОХРОНОЛОГИЯ (отгео... и хронология ), геологическое летосчисление, учение о хронологич. последовательности формирования и возрасте горных пород, слагающих земную кору. Различают относительную и абсолютную (или ядерную) Г. Относительная Г. заключается в определении относит, возраста горных пород, к-рый даёт представление о том, какие отложения в земной коре являются более молодыми и какие более древними, без оценки длительности времени, протекшего с момента их образования. Абсолютная Г. устанавливает т. н. абсолютный возраст горных пород, т. е. возраст, выраженный в единицах времени, обычно в миллионах лет. (В последнее время термин "абсолютный возраст" часто заменяют названием изотопный, или радиологич., возраст.)
Относительная Г. Для определения относительного возраста слоистых осадочных и пирокластических пород, а также вулканич. пород (лав) широко применяется принцип последовательности напластования [т. н. закон Стенсена (Стено)]. Согласно этому принципу, каждый вышележащий пласт (при ненарушенной последовательности залегания слоистых горных пород) моложе нижележащего. Относит, возраст интрузивных пород и других неслоистых геол. образований определяется по соотношению с толщами слоистых горных пород. Послойное расчленение геологического разреза, т. е. установление последовательности напластования слагающих его пород, составляет стратиграфию данного района. Для сравнения стратиграфии удалённых друг от друга территорий (районов, стран, материков) и установления в них толщ близкого возраста используется палеонтологический метод, основанный на изучении захороненных в пластах горных пород окаменевших остатков вымерших животных и растений (мор. раковин, отпечатков листьев и т. д.). Сопоставление окаме-нелостей различных пластов позволило установить процесс необратимого развития органич. мира и выделить в геол. истории Земли ряд этапов со свойственным каждому из них комплексом животных и растений. Исходя из этого, сходство флоры и фауны в пластах осадочных пород может свидетельствовать об одновременности образования этих пластов, т. е. об их одновозрастности. Впервые этот |
