Geochemie ist die Wissenschaft, die die Werkzeuge und Grundsätze der Chemie verwendet, um die Mechanismen hinter geologischen Hauptsystemen wie die Kruste der Erde und seine Ozeane zu erklären. Der Bereich der Geochemie streckt sich außer der Erde aus, das komplette Sonnensystem umfassend, und hat wichtige Beiträge zum Verstehen mehrerer Prozesse einschließlich der Mantel-Konvektion, der Bildung von Planeten und der Ursprünge des Granits und Basalts geleistet.

Geschichte

Der Begriff Geochemie wurde zuerst vom schweizerisch-deutschen Chemiker Christian Friedrich Schönbein 1838 gebraucht. In seiner Zeitung hat Schönbein die Geburt eines neuen Studienfaches vorausgesagt, festsetzend:

Das Feld hat begonnen, eine kurze Zeit nach der Arbeit von Schönbein begriffen zu werden, aber sein Begriff - 'Geochemie' - wurde weder von Geologen noch von Chemikern am Anfang verwendet, und es gab viel Debatte, über welche der zwei Wissenschaften der dominierende Partner sein sollte. Es gab wenig Kollaboration zwischen Geologen und Chemikern, und das Feld der Geochemie ist klein und unerkannt geblieben. Während des Anfangs des 20. Jahrhunderts haben mehrere geochemists Arbeit erzeugt, die begonnen hat, das Feld einschließlich Frank Wigglesworth Clarkes zu verbreiten, der begonnen hatte, den Überfluss an verschiedenen Elementen innerhalb der Erde zu untersuchen, und wie die Mengen mit dem Atomgewicht verbunden gewesen sind. Die Zusammensetzung von Meteorsteinen und ihren Unterschieden zu Landfelsen wurde schon in 1850 und 1901 untersucht, Oliver C. Farrington hat Hypothese aufgestellt, obwohl es Unterschiede gab, dass der Verhältnisüberfluss noch dasselbe sein sollte. Das war die Anfänge des Feldes von cosmochemistry und hat viel davon beigetragen, wem wir über die Bildung der Erde und unseres Sonnensystems wissen.

Teilfelder

Einige Teilmengen der Geochemie sind:

1. Isotop geochemistry:Determination der relativen und absoluten Konzentrationen der Elemente und ihrer Isotope in der Erde und auf der Oberfläche der Erde.
2. Überprüfung des Vertriebs und der Bewegungen von Elementen in verschiedenen Teilen der Erde (Kruste, Mantel, Hydrobereich usw.) und in Mineralen mit der Absicht, das zu Grunde liegende System des Vertriebs und der Bewegung zu bestimmen.
3. Cosmochemistry: Analyse des Vertriebs von Elementen und ihren Isotopen im Weltall.
4. Biogeochemie: Studienfach, das sich auf die Wirkung des Lebens auf der Chemie der Erde konzentriert.
5. Organische Geochemie: Eine Studie der Rolle von Prozessen und Zusammensetzungen, die aus dem Leben oder den einmal lebenden Organismen abgeleitet werden.
6. Wässrige Geochemie: Die Rolle von verschiedenen Elementen in Wasserscheiden, einschließlich Kupfer, Schwefels, Quecksilbers verstehend, und wie elementare Flüsse durch atmosphärische Landwasserwechselwirkungen ausgetauscht werden.
7. Regional, Umwelt- und Erforschungsgeochemie: Anwendungen auf hydrologische Umwelt- und Mineralerforschungsstudien.

betrachtet, ist Victor Goldschmidt durch die meisten der Vater der modernen Geochemie, und die Ideen vom Thema wurden von ihm in einer Reihe von Veröffentlichungen von 1922 laut des Titels 'Geochemische Verteilungsgesetze der Elemente' (geochemical Gesetze des Vertriebs der Elemente) gebildet.

Chemische Eigenschaften

Die allgemeineren Felsen-Bestandteile sind fast alle Oxyde; Chloride, Sulfide und Fluoride sind die einzigen wichtigen Ausnahmen dazu, und ihre Summe in jedem Felsen ist gewöhnlich viel weniger als 1 %. F. W. Clarke hat berechnet, dass wenig mehr als 47 % der Kruste der Erde aus Sauerstoff bestehen. Es kommt hauptsächlich in der Kombination als Oxyde vor, von denen der Chef Kieselerde, Tonerde, Eisenoxide und verschiedene Karbonate (Kalzium-Karbonat, Magnesium-Karbonat, Natriumkarbonat und Pottasche) sind. Die Kieselerde fungiert hauptsächlich als eine Säure, Silikat bildend, und alle allgemeinsten Minerale von Eruptivfelsen sind dieser Natur. Von einer Berechnung, die auf 1672-Analysen von zahlreichen Arten von Felsen gestützt ist, hat Clarke das folgende als die durchschnittliche Prozentsatz-Zusammensetzung erreicht: SiO=59.71, AlO=15.41, FeO=2.63, FeO=3.52, MgO=4.36, CaO=4.90, NaO=3.55, KO=2.80, HO=1.52, TiO=0.60, PO=0.22, ganze 99.22 %). Alle anderen Bestandteile kommen nur in sehr kleinen Mengen, gewöhnlich viel weniger als 1 % vor.

Diese Oxyde verbinden sich auf eine willkürliche Weise. Zum Beispiel, Kali (Pottasche) und Soda (Natriumkarbonat) Vereinigung, um Feldspaten zu erzeugen. In einigen Fällen können sie andere Formen, wie nepheline, leucite, und Moskowiter annehmen, aber in der großen Mehrheit von Beispielen werden sie als Feldspat gefunden. Die phosphorige Säure mit Limone (Kalzium-Karbonat) bildet apatite. Das Titan-Dioxyd mit Eisenoxid verursacht ilmenite. Ein Teil der Limone bildet Limone-Feldspaten. Magnesium-Karbonat und Eisenoxide mit der Kieselerde kristallisieren als olivine, oder enstatite, oder mit Tonerde und Limone bilden das komplizierte Eisenmagnesiasilikat, dessen der pyroxenes, amphiboles, und biotites der Chef sind. Jedes Übermaß an der Kieselerde worüber ist erforderlich, die Basen für neutral zu erklären, wird sich als Quarz trennen; das Übermaß an Tonerde kristallisiert als Korund. Diese müssen nur als allgemeine Tendenzen betrachtet werden. Es ist durch die Felsen-Analyse möglich, ungefähr zu sagen, welche Minerale der Felsen enthält, aber es gibt zahlreiche Ausnahmen zu jeder Regel.

Mineralverfassung

Folglich können wir sagen, dass außer in Säure oder kieselhaltigen Felsen, die 66 % der Kieselerde und enthalten, Quarz nicht reichlich sein wird. In grundlegenden Felsen (20 % der Kieselerde oder weniger enthaltend), ist es selten und zufällig. Wenn Magnesia und Eisen über dem Durchschnitt sind, während Kieselerde niedrig ist, kann olivine erwartet werden; wo Kieselerde in der größeren Menge über Eisenmagnesiaminerale, wie augite, hornblende, enstatite oder biotite da ist, kommen Sie aber nicht olivine vor. Wenn Kali nicht hoch ist und Kieselerde relativ niedrig, leucite nicht da sein wird, weil leucite mit freiem Quarz nicht vorkommt. Nepheline wird gewöhnlich ebenfalls in Felsen mit viel Soda und verhältnismäßig kleiner Kieselerde gefunden. Mit hohen Alkalien können Soda-Lager pyroxenes und amphiboles da sein. Je tiefer der Prozentsatz der Kieselerde und der Alkalien, desto größer das Vorherrschen des Kalzium-Feldspaten, wie zusammengezogen, mit Soda oder Kalifeldspat ist. Clarke hat den Verhältnisüberfluss an den sich felsformenden Hauptmineralen mit den folgenden Ergebnissen berechnet: apatite=0.6, Titan minerals=1.5, quartz=12.0, feldspars=59.5, biotite=3.8, hornblende und pyroxene=16.8, total=94.2 %. Das kann nur jedoch eine raue Annäherung sein.

Der andere Bestimmungsfaktor, nämlich die physischen Bedingungen, Verdichtung, Spiele im Großen und Ganzen ein kleinerer Teil beiwohnend, sind noch keineswegs unwesentlich, weil sich einige Beispiele erweisen werden. Bestimmte Minerale werden auf tief eingewurzelte aufdringliche Felsen, z.B, microcline, Moskowiter, diallage praktisch beschränkt. Leucite ist in plutonic Massen sehr selten; viele Minerale haben spezielle Besonderheiten im mikroskopischen Charakter gemäß, ob sie eingehend oder in der Nähe von der Oberfläche, z.B, hypersthene, dem Mondstein, dem Quarz kristallisiert haben. Es gibt einige neugierige Beispiele von Felsen, die dieselbe chemische Zusammensetzung haben, aber aus völlig verschiedenen Mineralen z.B bestehend, hat der hornblendite der Omi, in Norwegen, das nur hornblende enthält, dieselbe Zusammensetzung wie einige der camptonites derselben Gegend, die Feldspaten und hornblende einer verschiedenen Vielfalt enthalten. In dieser Verbindung können wir wiederholen, was oben über die Korrosion von porphyritic Mineralen in Eruptivfelsen gesagt worden ist. In rhyolites und trachytes können frühe Kristalle von hornblende und biotite in großen Zahlen gefunden werden, die teilweise in augite und Magneteisenstein umgewandelt sind. Hornblende und biotite waren unter dem Druck und den anderen Bedingungen unter der Oberfläche stabil, aber an höheren Niveaus nicht stabil. In der Boden-Masse dieser Felsen ist augite fast allgemein da. Aber die plutonic Vertreter desselben Magmas, Granits und syenite enthalten biotite und hornblende viel allgemeiner als augite.

Säure, grundlegende und Zwischeneruptivfelsen

Jene Felsen, die den grössten Teil der Kieselerde, und auf dem kristallisierenden Ertrag freier Quarz enthalten, formen sich eine Gruppe hat allgemein die "sauren" Felsen benannt. Diejenigen wieder, die kleinste Kieselerde und den grössten Teil der Magnesia und Eisen enthalten, so dass Quarz fehlt, während olivine gewöhnlich reichlich ist, bilden die "grundlegende" Gruppe. Die "Zwischen"-Felsen schließen diejenigen ein, die durch die allgemeine Abwesenheit sowohl von Quarz als auch von olivine charakterisiert sind. Eine wichtige Unterteilung von diesen enthält einen sehr hohen Prozentsatz Alkalien, besonders Soda, und hat folglich Minerale wie nepheline und in anderen Felsen nicht üblicher leucite. Es wird häufig von anderen als die "Alkali-" oder "Soda"-Felsen getrennt, und es gibt eine entsprechende Reihe von grundlegenden Felsen. Letzt ist eine kleine Untergruppe, die an olivine und ohne Feldspaten reich ist, die "ultragrundlegenden" Felsen genannt worden. Sie haben sehr niedrige Prozentsätze der Kieselerde, aber viel Eisens und Magnesia.

Außer diesen dauern praktisch alle Felsen enthalten felspars oder feldspathoid Minerale. In den Säure-Felsen sind die allgemeinen Feldspaten Mondstein, perthite, microcline, und oligoclase-alle, viel Kieselerde und Alkalien habend. In den grundlegenden Felsen herrschen labradorite, anorthite und bytownite vor, an Limone und Armen in der Kieselerde, dem Kali und der Soda reich seiend. Augite ist die allgemeinsten Eisenmagnesia-von den grundlegenden Felsen, aber biotite und hornblende sind im Großen und Ganzen in der Säure häufiger.

Felsen, die leucite oder nepheline entweder teilweise enthalten oder ganz felspar ersetzend, werden in diesen Tisch nicht eingeschlossen. Sie sind im Wesentlichen des Zwischengliedes oder des grundlegenden Charakters. Wir könnten in der Folge, sie als Varianten von syenite, diorite, gabbro usw. betrachten, in dem feldspathoid Minerale vorkommen, und tatsächlich es viele Übergänge zwischen syenites des gewöhnlichen Typs und nepheline — oder leucite — syenite, und zwischen gabbro oder dolerite und theralite oder essexite gibt. Aber, weil sich viele Minerale in diesen "alkalischen" Felsen entwickeln, die anderswohin ungewöhnlich sind, ist es in einer rein formellen Klassifikation wie das entworfen hier günstig, den ganzen Zusammenbau als eine verschiedene Reihe zu behandeln.

Diese Klassifikation basiert im Wesentlichen auf der mineralogischen Verfassung der Eruptivfelsen. Irgendwelche chemischen Unterscheidungen zwischen den verschiedenen Gruppen, obwohl einbezogen, werden zu einer untergeordneten Position verbannt. Es ist dadurch zugegebenermaßen künstlich ist mit der angebauten von der Wissenschaft aufgewachsen und wird noch als die Basis angenommen, auf der Unterteilungen von mehr Minute aufgestellt werden. Die Unterteilungen sind keineswegs des gleichen Werts. Die syenites, zum Beispiel, und der peridotites, sind viel weniger wichtig als der Granit, diorites und gabbros. Außerdem entsprechen die überschwänglichen andesites dem plutonic diorites, aber teilweise auch zum gabbros nicht immer. Da die verschiedenen Arten des Felsens, der als Anhäufungen von Mineralen betrachtet ist, allmählich in einander gehen, sind Übergangstypen sehr üblich und sind häufig so wichtig, um spezielle Namen zu erhalten. Das Quarz-Syenites und nordmarkites können zwischen dem Granit und syenite, dem tonalites und adamellites zwischen dem Granit und diorite, dem monzoaites zwischen syenite und diorite, norites und hyperites zwischen diorite und gabbro und so weiter dazwischengestellt werden.

Siehe auch

• Wichtige Veröffentlichungen in der Geochemie
• Gesteinskunde
• Tephrochronology

Weiterführende Literatur

• Holland, H.D. & Turekian, K.K. (2004). Abhandlung auf der Geochemie. 9 Volumina. Elsevier
• Die Marschall, C., & Fairbridge, R. (2006). Enzyklopädie der Geochemie. Internationale Standardbuchnummer 1-4020-4496-8. Berlin: Springer.
• Bernard Gunn: Die Geochemie von Eruptivfelsen
• Gunter Faure (1986). Grundsätze der Isotop-Geologie, John Wiley & Sons. Internationale Standardbuchnummer 0-471-86412-9
• H.R. Rollinson (1993), mit Geochemical Daten: Einschätzung, Präsentation, Interpretation (Longman). Internationale Standardbuchnummer 978-0-582-06701-1
• W.M. White: Geochemie (kostenloser Download)