1 DEO - GEOHEMIJA · 2020. 4. 15. · Geohemija Pod nazivom geohemija podrazumeva se izu čavanje sastava Zemlje i drugih planeta, hemijskih procesa i reakcija koje su odgovorne za

1 DEO - GEOHEMIJA

Geohemija� Pod nazivom geohemija podrazumeva se izu čavanje sastava Zemlje i drugih

planeta, hemijskih procesa i reakcija koje su odgovorne za sastav stena i tla, kao ikruženje (migracija) materije i energije koje transportuju Zemljine hemijskekomponente u vremenu i prostoru, i njihovu interakciju sa hidrosferom i atmosferom. U okviru geografije, geohemija se proučava kao granična disciplina, na granici sa hemijom.

� Najvažnija polja geohemije su:� 1. Geohemija izotopa: Određivanje relativnih i apsolutnih koncentracija hemijskih

elemenata I njihovih izotopa u zemlji i na njoj.� 2. Prou čavanje distribucije i kretanja elemenata u razli čitim delovima zemlje (u

kori, mantlu, hidrosferi itd.) i u mineralima sa ciljem da se utvrdi skriveni sistemdistribucije i kretanja.

� 3. Kosmohemija: Analiza distribucije elemenata i njihovih izotopa u svemiru.� 4. Organska geohemija: Nauka o ulozi procesa i sastava koji su nastali od živih

organizama ili onih koji su nekada živeli.� 5. Primena u studijama zaštite životne sredine, hidrološkim i i mineraloškim

prou čavanjima .

Sastav Zemljine kore po “Klarku i Vašingtonu”

Frank Wigglesworth Clarke (19 mart 1847 – maj 1931 )

Henry Stephens Washington(15 januar 1867—7 januar 1934)

Charles Milton, Biographical Memoir, national academy of sciences Washington d.c.

Elemenati po zastupljenosti u Zamljinoj kori

http://buyturquoise.info/Earth-s-Crust-more.html

Geohemija

Viktor Goldšmit (nem. Victor Moritz Goldschmidt; Cirh, 27 januar 1888 "" Oslo, 20 mart 1947) je bio osnivač savremenegeohemiji. Doktorirao je s 23 godine, a svojim doktoratom, koji je objavio u više knjiga, dao je veliki doprinos geologiji imineralogiji. Sa 34 godine dobio je najveću nagradu zanaučni rad za knjigu "Kontaktni metamorfizam okolineKristijanije". 1929. godine odlazi u Geagingen, ali se 1935. godine vraća u Oslo. 1954. godine objavljeno je njegovokapitalno djelo "Geohemija" u Londonu. Njegov rad uticao je u velikoj meri na razvoj geologije, mineralogije, kristalografije, zatim na razvoj teorije o jonima. Pored geohemiji, dao je doprinos razvoju ekonomske geologije, bio je predsednikKomiteta za ležišta mineralnih sirovina. Smatra se da je da je Viktor Godšmit otac moderne geohemije, osnovne ideje je razvio u serijipublikacija od 1922-ge pod nazivom „Geochemische Verteilungsgesetze der Elemente“.

http://www.geolsoc.org.uk/gsl/cache/offonce/geoscientist/features/page882.html

Geohemija

Geohemija - Litofilni elementi

� Litofilni elementi ( Al, Na, B, Ba, Be, Br, Ca, Cl, Cr, Cs, F, I, Hf, K, Li, Mg, Na, Nb, O, P, Rb, Sc, Si, Sr,Ta, Th, Ti, U, V, Y, Zr, W, lantanidi) se uglavnom sastoje od visoko reaktivnih metala. Oni takođe uključuju mali broj reaktivnih nemetala, i reaktivnihmetala, kao što su titan, cirkon i vanadijum. Lithofilni doslovnoznači “imaju afinitet prema stenama ”. Zbog velikog afiniteta prema kiseoniku većina litofilnih elemenata je jako koncentrisana u Zemljinoj kori u odnosu na njihovu zastupljenost u Sunčevom sistemu.

Geohemija – Siderofilni elementi

� Siderofilni elementi (Au, Co, Fe, Ir, Mn, Mo, Ni, Os, Pd, Pt, Re, Rh, Ru) su metali visoke gustine i vezuju se za gvožđe u čvrstom i u rastopljenom stanju. Siderofilan zanči “ima afinitet prema gvož đu”. Većina siderofilnih elemenata praktično nema nikakav afinitet prema kiseoniku. Formiraju metalne veze sa gvožđem u Zemljinom jezgru gde su pritisci dovoljno jaki i gvožđe je u čvrstom stanju. Kako koncentrisani u gustom jezgru, siderofilni elementi su retki u Zemljinoj kori. Monogi su zato poznati kao plemeniti metali. Iridijum na primer, je najređi element u Zemljinoj kori u masenom odnosu jedan prema milijardu.

Geohemija – Halkofilni elementi

� Halkofilni elementi (Ag, As, Bi, Cd, Cu, Ga, Ge, Hg, In, Pb, Po, S, Sb, Se, Sn, Te, Tl, Zn) su metali (ponekad se nazivaju siromašnim metalima) i teži nemetali koji imaju nizak afinitet prema kiseoniku i prave jedinjenja sa sumporom formirajući “nerastvorne sulfide”. Halkofilni doslovno znači “imaju afinitet prema bakru” od grčkog Χαλκός - bakar, ali u stvari u geološkoj i rudarskoj terminologiji ima značenje “afiniteta prema sumporu” ili “rudni elementi” (podrazumevajući isključivo silfidne rude metala ne i oksidne). Kako su sulfidi mnogo gušći od silikata (litofilnih jedinjenja) halkofilni elementi su koncentrisani ispod litofilnih u Zemljinoj kori u vreme primarne kristalizacije Zemlnine kore.

Geohemija – Atmofilni elementi

� Atmofilni elementi (H, C, N, inertni gasovi) nalaze se isključivo u obliku gasova. Plemeniti gasovi ne formiraju stabilna jedinjenja i nalaze se u obliku monoatomnih gasova. Azot iako nema nema stabilnu konfoguraciju za svoje pojedinačne atome, veze u dvoatomskim molekulima su toliko jake da su svi oksidi azota termodinamički nestabilni. Ugljenik je klsifikovan kao atmofilan jer formira jake višestruke veze sa kiseonikom praveći ugljen monoksid (koji se polako oksiduje u atmosferi u ugljen dioksid). Vodonik se takođe svrstava u atmofilne iako je uglavnom prisutan u vidu vode koja je u tečnom stanju.

Lista elemenata po zastupljenosti u Zamljinoj kori

Israel Science and Technology Homepage List of Elements of the Periodic Table - Sorted by Abundance in Earth's crust

.











.

Lista elemenata po zastupljenosti u Zamljinoj kori, definicije


2 DEO – SREDINE I UZORKOVANJE

Geohemijske sredine

1. Stene

2. Regolit (tlo, zemljište)

3. Vode i materijal koji nose

4. Biljni svet

5. Atmosfera

Regolit, osnovni pojmovi

� Regolit (gr čki: "stena prekriva č") je rastresiti sloj, heterogenog materijala koji prekriva čvrstu stenu. Regolit je prisutan na Zemlji, Mesecu, nekim asteroidima, i drugimplanetama. Ovaj termin prvi je definisao G. P. Meril 1897 nasledeći način, "Mestimično je ovaj pokrivač načinjen odmaterijala nastalog od stena usled klimatskih uticaja ili rastombiljaka lat. 'in situ'. U drugim slučajevima to je fragmentiranastena i manje ili više raspadnuta materija nanešena vetrom, vodom ili ledom sa drugih mesta. Ovaj celokupni omotač odnekonsolidovanog materijala, bilo koje prirode ili porekla, predložen je da se naziva regolitom.


� Na Zemlji, regolitom se smatra "sve između sveže stene i vazduha", i sastoji se od:

� Tla ili pedolita� Aluvijuma ili recentno transportovanog nelitifikovanog pokrivača� Saprolita, generalno podeljenog na:

Gornji: potpuno oksidisalni i izlomljeni bedrokDonji: hemijski osiromašena delimično razorena stena pod uticajem temperaturnih promenaSaprok: izlomljeni bedrok sa izmenama po pukotinama.


� Uslovno, na primer u kratonima (kontinetalnim osnovama), tanki proslojcinekonsolidovanog aluvijuma, koluvijuma ili šut mogu se smatrati delom regolita, naročito ako su značajno mlađi od bedroka.

� Regolit nastaje na Zemlji usled dejstava promene temperature i biološkihprocesa na stensku masu; ako sadrži značajne količine bioloških ostataka pokonvenciji naziva se tlo.

� Postojanje regolita je jedan od ključnih faktora za opstanak većine živih bićana planeti, pošto postoji samo mali broj biljaka koje mogu da rasu u čvrstimstenama i pošto bi za životinje bilo nemoguće da kopaju jame i prave zaklonebez postojanja trošnog materijala.


Nastank regolita, primer Yandal pojas

Batu Mining Mongolia LLC Explortaion Geochemistry Workshop, Neil Rutherford, March 2007

Nastank regolita, primer Yandal pojas


Durikrast formacija

2 metra

Degradacija stene tokom procesapovršinskog raspadanja


Upper saprolite texture lost due to profile collapse

Lower saprolite primary texture preserved

Podzemne vode odnose rastvorne soli, Ca, Mg, Na, K, sulfate, hloride, itd

Fe-hidroksidi u gornjim delovima profila– H+ joni razaraju stenske minerale

Pizeolitični šljunak nastao erozijom

Raspadanje stenePrestaje gde nema podzemnih voda

Gornji saprolit dominiraju kaolin, ilit, liskuni i oksidi

Donji saprolit sadži smešane kaoline ilit, smektit

Ore species and pathfinders

Neki glavni elementi kod površinskog raspadanja.

(after Mann, 1991)Batu Mining Mongolia LLC Explortaion Geochemistry Workshop, Neil Rutherford, March 2007

Uzorkovanje zemljišta

Ispitivanje promene boje sa dubinom, određuje poziciju uzorka u profilu

Laterit

Saprolit

Saprock

Površinski neraspadnuta stena

Boja definiše status Fe(Fe hidroksida) u profilu


“Normalni” površinski (atmosferilijama) izmenjeni profilBatu Mining Mongolia LLC Explortaion Geochemistry Workshop, Neil Rutherford, March 2007



Pregled blizu-površinskih geohemijskih procesa

Pozicija materijala

Deponovani

Transportovani

Residualni


Deponovani

Transportovani

Residualni


Mreža 400m x 200m


Primer pojave urana u bušotinama

Vodotokovi i određivanje geohemijskog “reda”

Definisanje vodotokova prvog, drugog, trećeg i četvrtog reda. Uzorci prvog i drugog reda u manjim vodotokovima


Uzorkovanje šliha (stream sedimenata)

Mesta koncentracije teških minerala

.


Uzorkovanje vode

Uzorkovanje vode

Uzorkovanje vode

Uzorkovanje vode

Horiba, meri:

EhpHT (temperaturu) iKonduktivnost(provodljivost)

Uzorkovanje vode

3 DEO - HEMIJSKO INSTRUMENTALNEMETODE

Hemijsko - instrumentalne metode

1. Rentgen fluorescentna analiza (RFA, XRF). Široko rasprostranjena metoda koja se koristi za određivanje glavnih i elemenata u tragovima. Možete da odredi do 80 elemenata u širokom rasponu koncentracija od 100% na prvih ppm (g/t)

2. Atomske apsorpciona spektrometrija (AAS). Visoke osetljivosti, ali ne kao RFA i ІCP-MS.

3. Neutronska aktivaciona analiza .- Instrumentalna neutronska aktivaciona analiza (INAA)- radiohemijska neutronska aktivaciona analiza (NAA)

4. Gamma spektrometrija . Merenje prirodne radioaktivnosti tri elementa U, Th, K.,detektor meri karakteristika zračenja svakog elementa.

Hemijsko - instrumentalne metode

5. Emisiona spektrometrija u induktivnoj plazmi . Relativno novi tipanaliza, u načelu, može se definisati sve elemente periodnog sistema.

6. Masena spektrometrija . Najefikasnija metoda za utvrđivanjeizotopnih odnosa (npr. C12/C14).- Masena spektrometrija sa izotopnim razređivanjem- Masena spektrometrija spektrometrija u induktivnoj plazmi ІCP-MS

7. Elektronska mikroanaliza (microbeam analyse). Određivanje glavnih elemenata u izolovanim mineralnim zrnima. Po principu je slična rentgen fluorescentnoj analizi, ali uzorak je pobuđen elektronskim snopom.

8. Jonska mikroanaliza , koristi se za određivanje redkih elemenata i izotopa

Hemijsko – instrumentalne metode XRF

Hemijsko – instrumentalne metode XRF

LAB CENTER XRF-1800

250µm mapping

Thermo scientific Niton XRF Analyzers

http://www.niton.com/portable-xrf-technology/how-xrf-works.aspx?sflang=en

.

http://academic.sun.ac.za/saf/08_ea.html

4 DEO - INTERPRETACIJA REZULTATA

Geohemijska ispitivanja

Razlikujemo:

- Fon (normalne koncentracije elemenata) i

- Anomaliju (anomalne koncentracije elemenata)

Nizak pH, velika mobilnost katjona

Mreža1 km x 1 km

Antimon

Bakar

Cink

Mreža uzorkovanja je400m x 200m


Živa

Zlato

Srebro

Visok pH, niskamobilnost katjona

Mreža1 km x 1 km Mreža uzorkovanja je

400m x 200m


Rezultat - Karta distribucije ispitivanih elemenatahttp://www.castleminerals.com/antubia.php

Antubia Project (100% Castle Minerals)

Documents

1 DEO - GEOHEMIJA · 2020. 4. 15. · Geohemija Pod nazivom geohemija podrazumeva se izu čavanje sastava Zemlje i drugih planeta, hemijskih procesa i reakcija koje su odgovorne za