CHEM 323: Геохимийн үндэс

Лекц №1

ГЕОХИМИ

• Геохимийн шинжлэх ухааны

o судлагдахуун

o судалгааны биет

o судалгааны аргууд

• Геохимийн шинжлэх ухааны хөгжлийн үе шат

• Орчин цагийн геохимийн шинжлэх ухааны

тогтолцоо

• Геохимийн шинжлэх ухааны ач холбогдол1

2

ГЕОХИМИ: ХХ зууны шинжлэх ухаан

1838 онд швейцарийн химич Х.Шѐнбейн

“геохими “ гэсэн нэр томьѐог анх хэрэглэсэн.

• Геохимийн гэсэн үг геологийн асуудлыг

шийдвэрлэхэд химийн багаж хэрэгсэл

ашигладаг болохыг тухайлбал, дэлхийг

ойлгоход, тэр хэрхэн ажилладагийг

ухаарахад химийг ашиглаадаг болохыг

илтгэдэг.

• Дэлхий манай нарны аймагт харилцан

холбоотой, тасралтгүй үүсэх хатуу

биетийн нэг хэсэг тул геохими нь дэлхий

болон сансрын шинжлэх ухааны нэг

салбар болдог

Christian Friedrich

Schönbein

ГЕОХИМИЙН ТҮҮХ

19 –р зууны төгсгөлд нээгдсэн 2 том нээлт геохимийн шинжлэх

ухаан үүсэх үндэс болсон

•1859 онд Бунзен Р, Кирхгоф Г нарын спектр анализын арга

Алсын оддын химийн найрлага тогтоох боломж нээгдэн, дэлхий

ба сансрын химийн найрлага ижил болохыг баталсан.

1868 онд наран дээр, 1894 онд минералд гели нээгдсэн.

•1869 онд нээгдсэн элементийн үелэх хууль.

Энэ хууль байгалийн хамгийн ерөнхий хууль болох нь цөмийн

физик, квант механикийн ололт нээлтээр батлагдсан.

Д.И.Менделеев (1834-1907) изоморфизмын үзэгдлийг,

Я.Г.Мант-Гофф (1852-1911) нийлмэл давсны тэнцвэрийн

хуулийг нээсэн

3

• 1873-1876 онуудад гидросферийн дундач химийн найрлагыг

тогтоосон.

• Ф.У.Кларк(1847-1931) уулын чулуулгын анализ хийн газрын

гадрагын дундач химийн найрлагыг тогтоосон.

• 1889 онд газрын гадрагын дундач химийн найрлагын таблиц,

• 1908 онд 1000 судалгааны дүнг багтаасан газрын гадрагын өнгөн

хэсгийн элементийн блансыг гаргасан.

• 1924 онд Кларк, Вашингтон нар газрын гадрагаас 16 км гүн

хүртэлх элементийн тархалтын таблиц зохиосон.

• И.В.Вернадскийн (1883-1945) ажлууд цөмийн геохими,

радиогеохими, биогеохимийн шинжллэх ухааны эхийг тавьсан

• А.Е.Ферсман (1883-1945) химийн элементийн миграц,

геоэнергетикийн онол боловсруулж, геохимийн процессийн

ангилал хийсэн. Ашигт малтмалын хайгуул болон геохимийн

аргыг үндэслэсэн.

4

Геохими нь орчин үеийн хими, физик, геологийн шинжлэх ухааны

ололтод тулгуурлан үүссэн, дэлхий, орчлон ертөнцийн түүхийн тухай

шинжлэх ухаан.

Орон зай цаг хугацааны дотор хувиран өөрчлөгдөх атомын

үүсэл, түүний генетик шилжилтийн түүхийг судалдаг

шинжлэх ухаан. 5

Орчин цагийн гехимийн шинжлэх ухааныг үндэслэгчид:

И.В.Вернадский (1883-1945, Орос )

А.Е.Ферсман (1883-1945 Орос)

Ф.У. Кларк (1847-1931 АНУ)

М.В.Гольдшмидт (1888-1947, Норвег )

Victor Moritz Goldschmidt

Frank Wigglesworth Clarke

Алекса́ндр Евге́ньевич Фе́рсман

Иван Васильевич Вернадский

6

СУДЛАХУУН (судалгааны обьект, судалгааны биет):

Химийн элементийн атом, түүний

тодорхой дүрс оршин байх орон

зай, элементийн атомын

шилжилт. дэлхий болон ертөнц

химийн элементийн шилжилт

хөдөлгөөн.

Тодруулбал,

Атом, химийн элемент, химийн нэгдэл,

химийн бодис, эрдэс ... агуулсан

• геохимийн талбай,

Гехимийн талбайд болох

• химийн элементийн атомын

миграц (шилжилт)

•Бодис

•Хувирал өөрчлөлт

Геохимийн

судлагдахуун:

Химийн элемент агуулсан геохимийн

талбайн шинж чанарыг, химийн

элементийн миграцыг судлах явцад

бүрэлдэн тогтсон,

• геохимийн ухагдахуун,

• геохимийн хэл,

• геохимийн судалгааны аргууд,

• геохимийн онол хууль,

• мөрдөлгөөнүүд,

• геохимийн боловсрол,

• түүх... зэргийг багтаасан

агуулгын тогтолцоо.

7

Агуулгын тогтолцоо

Онол, хууль,

мөрдөлгөө зарчим,

судалгааны арга,

аргачлал, ойлголт

ухагдахуун

боловсрол,

түүх...

1. Микро талбай. Нэгээс хоѐр

элемент (геохимийн хос) агуулсан

чулуулаг, эрдсийн талст, эрдэс-

органикийн цогц, хүдрийн биет г.м.

2. Мезо талбай. Хөрсний үе, хөрс,

орд газар, боржингийн үе,

чулуулгын үелэл гэх мэт бүлэг

элементийн хуримлалаар

тодорхойлогдох биетүүд

3. Макро талбай. Дэлхийн

мандлууд, гариг, сансрын орон зай

зэрэг үндсэн фазаараа ялгагадах

цогц орон8

ГЕОХИМИЙН ТАЛБАЙ: Химийн элемент болон түүний

нэгдлүүдийн тодорхой дүрсийг агуулсан орон зай.

Бүтцийн түвшнээс нь хамааруулж 3 ангилна

• Дэлхий болон бусад гариг, сансрын орон зайн

химийн найрлага

• Чулуулаг болон хатуу биетийг бүрдүүлэхэд

давамгайлан явагдах химийн урвал, үзэгдэл

• Дэлхийн химийн бүрдэл хэсгүүдийн шилжилээр,

орон зай, цаг хугацааны турш болох энерги ба

бодисын эргэлт

• Гидросфер, атмосферийг хамран явагдах энерги

ба бодисын эргэлтийн харилцан хамаарл ...

зэргийг судлах байгалийн шинжлэх ухаан

9

Геохимийн шинжлэх ухааны тодорхойлолт:

10

Геохимийн шинжлэх ухаан, бусад шинжлэх ухааны харилцан холбоо

Бүс нутгийн

геохими, Хүрээлэн

буй орчны геохими,

Олборлолтын

геохимиХүрээлэн буй орчины

ашиглалт, ус минерал

олборлолттой холбоотой

элементийн шилжилтийг

судлана.

Изотопийн геохими:Дэлхий болон дэлхийн

гадрага дахь элементүүд,

тэдгээрийн изотопуудын

харьцангуй болон абсолют

концентрацыг тодорхойлно

Дэлхийн геохими:дэлхийн ялгаатай бүрдэл

хэсгүүд(цардас, манти,

гидросфер г.м.) болон

минералууд дахь

элементийн тархалт,

шилжилтийн үндсэн зүй

тогтлыг судлана.

Сансрын геохими:Сансрын орон зайд

болох химийн элемент

тэдгээрийн изототын

тархалтад анализ хийнэ

БиогеохимиДэлхийн химийн бүтцэд

үзүүлэх амьдралын

нөлөөлийг судлана.

Органик геохимиАмьд организмаас

үүдэлтэй бодис болон

үйл явцын үүргийг

судлана.

Геохимийн

үндсэн

салбарууд

11

Усан орчны

геохимиУсан орчин дахь

элементийн өвөрмөц

шинж, үүрэг, усан

орчин-агаар-бүс

нутгийн хооронд болох

элементийн

шилжилтийн онцлогийг

судлана

Геохимийн

судалгааны

үндсэн чиглэл

12

Процессын

геохими

Элементийн

геохими

Геохимийн

тогтолцоонд

химийн элемент,

тэдгээрийн атомын

изотоп тогтвортой

оршин тогтнох,

хувьсан өөрчлөгдөх

үндэс болж буй

физик, хмийн

процессууд,

тэдгээрийн мөн

чанарыг илрүүлэх

судалгаа явагдана

Химийн элемент болон

тэдгээрийн атомын

изотопын үүсэл, тархалт,

бүлэгсэл, төрөлсөл,

ижилсэлийн онцлог

тэдгээрийн шилжилт,

саатлын судалгаа явагдана.

Эрдэс, чулуулаг,

хөрч, орд газар, бүс

нутаг, дэлхийн

мандлууд, од эрхэс

оддын орд, орчлон

ертөнц, сансрын

орон зай ... г.м

тодорхой системийн

химийн найрлага,

элементийн агуулга,

тархалт, шилжилт,

саатлыг судлана

Системийн

геохими

МИГРАЦ : Химийн элементийн шилжилт. Миграцын дүнд

элементийн бөөгнөрөл, саринал болох замаар тодорхой хувьсал өөрчлөлт болно.

Миграцыг хувьсал өөрчлөлтийн төрхийг үндэслэн 4 ангилна.

1. Механик миграц (шилжилт).

2. Физик химийн миграц.

3. Биогенийн миграц .

4. Техногенийн миграц

Миграцийн судалгааг 3 түвшинд явуулна.

1. Бодисын өөрчлөлтийн түвшинд

2. Энергийн өөрчлөлтийнтүвшинд

3. Мэдээллийн түвшинд

Мэдээлэл нь тогтолцооны бие даасан байдал, цэгцтэй байдал,

нийлмэл чанар, бүтэц, эргэх холбоо, зэрэг олон шинж чанарыг

нээн илрүүлэх боломж олгоно13

Химийн элементийн миграц болж буй дэлхий бүхэлдээ гехимийн нэг

тогтолцоо болдог. Дэлхийд болох миграцийн төрлийг үндэслэн энэхүү

тогтолцоог 4 ангилна

1. Абиоген тогтолцоо: зөвхөн механик болон физик химийн миграц

явагдах тогтолцоо (магмын тогтолцоо, гидротермал тогтолцоо )

2. Биологийн тогтолцоо: амьд организмын холбоос тасрах үүсэх

замаар элементийн шилжилт болох тогтолцоо

3. Биокосын тогтолцоо: органик болон органик биш бодисын

харилцан шилжилт болж байдаг тогтолцоо

4. Техноген тогтолцоо (антропогет тогт.): үйлдвэрлэл болон хүний

үйл ажиллагааны нөлөөгөөр элементийн миграц болж буй тогтолцоо

Миграцын дүнд тухайн тогтолцоонд геохимийн бүсүүд

үүсдэг. Дэлхий гариг болохын хувьд босоо хэлбэрээр

бүсчлэгдэхээс гадна орд газар, хөрс, газрын элэгдэл, тухайн

минералын хувьд ч бүсчлэгдэж болно.

14

Ямар ч тогтолцоонд тогтолцооны шинж чанарыг

тодорхойлогч гол хэсэг байдаг. Иймд, тогтолцооны

судалгаа төв(тогцолцоо үүсгэгч)-ийг судлахаас

эхэлдэг бөгөөд түүнийг судалгаа явуулах

“төвлөрлийн зарчим” гэнэ.

Геохимийн тогтолцоог судлах судалгаа нь:

• Тогтолцооны шулуун ба эргэх холбоог илрүүлэх

(ТҮХ),

• Өөрөө зохицуулах үзэгдлийг судлах (ТҮХШ),

• Бүхэл бүтэн чанар, эрэмбэлэгдэх байдал, төвлөрөл

зэрэг мэдээллийн үзүүлэлтүүдэд (ТБШ, ТОХ)

дүгнэлт өгөх замаар явагдана

15

ГЕОХИМИЙН ШИНЖЛЭХ

УХААНЫ АЧ ХОЛБОГДОЛ

Орон зай цаг хугацааны явцад хувьсан өөрчлөгдөх бодит

(материаллаг) юмсын генетик холбоо, харилцан

шилжилтийг физик, хими, геологи, сансар судлалын

шинжлэх ухааны ололт амжилтад тургуурлан танин

мэдэх боломж олгоно

Орчлон ертөнцийн мөнх болоод мөнх бусын мөн

чанарыг шинжлэх ухааны үүднээс танин мэдэх

боломж олгоно

Бодит (материаллаг) ертөнцийн

o биет (масс, эзэлхүүн) ,

o энергит (E, цахилгаан, соронзон орон)

o эрчимт (сүнслэг, мэдээллийг хадгалах, дамжуулах)

чанарыг шинжлэх ухааны үүднээс танин мэдэх

гарц болно16