Środowiska geolog.:osadowe (między sedymentacja a deformacja), metamorficzne (np. deformacja, topnienie itp.), magmowe (np. krystalizacja, wietrzenie.Nukleosynteza - powst, pierw. - jest zwiazana z podstawowymi problemami kosmologii, powstaniem i ewolucji wszechświata.Etapy cyklu związanego z nukleosynteza: 1. Jedno wielkie gorace i geste skupienie 2. Wielki Wybuch - początek ekspansji 3. Materia z czastek elementarnych (np. fotony, elektrony) ulega ochłodzeniu 4. Mozliwosclaczenia się protonow i neutronow prowadzi do powst. wodoru i helu 5. Dalsze ochładzanie 6.Przylaczenieelektronow do jader wodoru i helu prowadzi to do powst. izotopow. 7. Powstaja kolejne pierwiastki , a materia zaczyna się formowac w gwiazdy, galaktyki itd.Rodzaje nukleosyntezy:1. Przemiana wodoru w hel - reakcja termojadrowa w temp. ok. 10 do 7 Kelvina, następnie spalany jest wodor. 41H + 2e 4He + 2V + 26,7HeV2. Spalaniehelu 34He + 2e 12 C + 7 MeV3.Spalanie wegla, tlenu I krzemu - w temp. ok. 10 do 9 K powst. izotopy pierw. od Ne do Ca. 4. Procesy równowagi - oddziaływanie promieni gamma na wcześniej powstalenuklidy co powoduje ich rozkład na lżejsze, powst. izotopy od Cr do Zn. 5. Procesy wychwytywania neutronow - synteza pierw. o liczbie atomowej >30 możliwa jest tylko przez wychwytywanie obojętnych elektronow i neutronow, bo wysoki ladunek jadra tych pierwiastkowumozliwia przebieg reakcji termojądrowych 6. Proces wychwytywania protonow7. Pr. wychwytywania lekkich nuklidówSkorupa ziemska: granity + bazalty + sk osadoweSkorupa oceaniczna: gr. = 10 km, pozycja stratygraficzna = pakiet ofiolitowy, skaly osadowe, pillow bazalt, dajki, gabro, sk. ultramorficzneSkorupa kontynentalna: gr. 20 - 90 km, srednia ok. 35 km, skład zróżnicowany, srednia ~ granodiorytPłaszcz: a) górny do 410 km (oliwin spinel) głowna skala to sk. ultrazasadowa = perydotyt b) strefa przejsciowa: spinel przebudowany jest wstrukturę perowskitu Si IV Si VIc) dolnySkł. chem. plaszcza ziemskiego: O ok. 44%, Si 21%, Mg 22%, Fe 6,5%, Al 1,5%, Ca 2%, Na 0,5%Jądro - stop metaliczny Fe-Ni. Dzieli się na zew (ciekle) i wew. (stan staly)Litosfera - obejmuje skorupe ziem. igornaczescplaszcza.Astenosfera - obejmuje gorna i przejsciowaczescplaszcza. Ponizej niej, az do jadra, znajduje się mezosfera.Sredniskł chem. Ziemi: O 29%, Fe 34%, Si 15%, Mg 13,5%, Ca 2%, Ni 2%Procesy pomagmowe - pr. związane z powst. asocjacji mineralnych z resztek pomagmowych (reszta stopu krzemianowego i skoncentrowane w tym stopie składniki lotne i para wodna) Etapy pr. pomagmowych: 1. E. pegmatytowy (temp 800 - 600st C) - istnieje prewagaskł krzemianowych nad lotnymi 2. E. pneumatolityczny(600 - 400 st C) - skł. lotne wraz z para wodna uzyskują przewagę nad krzemianami 3. E. hydrotermalny (temp < 400 st C) - dalszy spadek temp powoduje wykroplenie pary wodnej, powst roztwory hydrotermalne zawierające rozneskł. w znacznym rozcieńczeniu.Podzialskal wg zawartości SiO2: sk. kwaśne>65% wag., sk. obojętne 53-65%, sk zasadowe 44-53%, sk ultrazasadowe < 44%Podzialsk. powstałych na skutek działania magmy wg miejsca ich zastygania: głębinowe (plutoniczne) - tworzasie na dużych głębokościach, hipabysalne - krzepniecie magmy na średnich glebokosciach przy braku oddziaływania czynnikow panujących na powierzchni, subwulkanicze - tworza się w partiach przypowierzchniowych, wylewne ( wulkaniczne) - powstna pow. Ziemi w wyniku gwałtownego krzepnięcia magmy, piroklastyczne - powst w wyniku nagromadzenia materialu wulkanicznego wyrzuconego podczas erupcji (zaliczane sa do skal osadowych ze względu na sedymentacje), ekshalacyjne - utwory powst w końcowym etapie magmowym w wyniku odgazowania magmy w przypow. partiach wylewu wulk.Źrodlaciepla Ziemi: 1. cieplo z wcześniejszej akrecji Ziemi i dyferencacji - słabyzasieg na powierzchni 2. Cieplo pochodzenia promieniotwórczego z rozpadu nietrwałych nukloidowPrzepływ ciepla: promieniowanie, przewodnictwo, konwekcjaTypy granic pomiędzy plytami: dywergentna (rozbiezna), konwergentna (zbiezna) powstają wysokie gory, transormujacapowst uskokSkutki platetectonic (?): 1. wulkanizm - emisja gazow, pylow do środowiska zmiana skłchem atmosfery zmiana klimatu zmiana rozslinnosci 2. Trzesienia Ziemi 3. Tsunami 4. Prady morskie 5. Zlodowacenie 6. Przemieszczenie bieguna geograficznego 7. Przemieszczenie osi ziemskiejGeosfery zew: atmosfera, hydrosfera, bio, skorupa ziemskaAtmosfera - powloka gazowaotaczajaca Ziemie, która stopniowo przechodzi w przestrzenmiedzyplanetarna. Skł chem.: N 78%, O 21%, Ar 0,93%, CO2 0,03%, ozon zmienny. Gestosc maleje wraz ze wzrostem wysokości, tak ze na wys. 30 km gestosc jest 100 razy mniejsza niż na poziomie morza. Strefy atmosfery: troposfera do 12 km, stratosfera do 55km, mezosfera do 80km, jonosfera do 100km, protosfera do 500km. Podzial sfer atmosfery wg skłchem: homosfera - do 100km, male zróżnicowanie chem., heterosfera - do 1000km, zmienny skl chem. Dodatkowe skl atmosfery: SO2, H2S, H2O, N2O, N2O5, NO2. Pochodzenie tych skl:tworza się w atmosferze, z ekshalacji wulkanicznych, produkty działania biosfery, z hydrosfery, antropogeniczne, w wyniku oddziaływania neutronowwtornego promieniowania kosmicznego na atomy skł. atmosfery (powst. izotopy)Hydrosfera - wodna powloka Ziemi, której 71% stanowią morza i oceany. Lady sa zasilane opadami, a woda stanowi glowny magazyn ciepla.Wody ladowe:lod polarny, lodowce, sniegi, wody rzek,potokow, jezior, morzladowych.Udzial % wod: wody morskie 99,3%, lądowe 2,2%, podziemne 0,7%, para wodna 0,001%Zasoby wodne - dziela się wody powierzchniowe (jeziora srodladowe, jeziora slone, cieki wodne) i podziemne (wody zawieszone i wilgoc glebowa, wody podziemne do 800m, wody podziemne, głębokie)Wg zawartości soli wody można podzielić na slodki i slone. Skl. chem. , główne wody morskiej: O 86%, H 11%, Cl 2%, Na 1%, Mg 0,13%, SO4, Ca, K, HCO3Niewielka zmienność skłchem wód wynika z: parowanie wody, wiązanie wody w lod, dopływ wodsrodladowych, opady atmosferyczne.Pierw. w wodach wyst w postaci: jony proste, jony zlozone, związki niezdysocjowane, koloidalne roztwory swych zwiazkow, zasorbowane pierwiastki przez koloidy, skład zawiesiny czastek o większych rozmiarachGazy w wodzie morskiej: O - z atmosfery, procesow fizjologicznych org. zywych; CO2 - z atm., pr. oddychania, rozkład szczatkow org, podmorskie ekshalacje wulk.; H2S - redukcjasiarczanow, rozkład zw org z S; CH4 - rozkład zw org, z hydratów metanuRoznice pomiędzy woda morska a rzeczna: dużo więcej Na w morzu, poziom Mg mniej więcej ten sam, Ca dużo więcej w rzekach, K dwa razy więcej w rz., Cl dużo więcej w m., HCO3 ok. 100razy więcej w rzekach, soli dużo więcej w m.Pierw. wyst. w wodach podziemnych: głowne (H, O, C, S, Cl, Na), rzadkie (Li, B, F, Al, Si, P, Cu), śladowe (Rb, Au, Hg), promieniotwórcze (Ra, Th, U)Twierdzenia apropo wody (?): 1. Calk. ilość wody w przyrodzie jest stala. 2. Woda wyst w 3 stanach skupienia i podlega ciaglemukrazeniu. 3. Obieg wody jest procesem ciaglym.Obieg duzy wody - parowanie z oceanow, przemieszczanie się pary wodnej z masami powietrza nad kontynenty. Obieg mały wody - to samo, tylko ze wobrebie zlewni (opady, parowanie, odpływ) Krystalochemiczne pokrewieństwo pierw. Pierw. w min.:główne, podrzędne, śladowe. Pierw.gł. i podrz.-zaw.może być w niewielkim stopniu zmienna. Większe zróżnicowanie w zaw.pierw.śladowych, nie będących istotnymi skł.nie wpływa na str. Ten sam pierw.śladowy może tworzyć własną fazę (minerał), której str.jest całkiem odmienna od minerały, w którym jest on śladowy, a jego rola to pierw.główny. W celu wyrażenia wzajemnych stosunków między różnymi pierw.,które przejawiają się w różnych sieciach kryst.min.wprowadzono termin „pokrewieństwo krystalochem.” Może ono wykazywać różne stopnie: stopień najwyższy-dwa pierw.wchodzą do sieci kryst.min. w powolnych proporcjach i są w danym stosunku wymienialne, stopień niższy-gdy ta wymienialność jest ograniczona, brak pokrewieństwa-przejawia się brakiem zastępowania w sieci kryst. Diadochia-zdolność zastępowania jonów lub atomów różnych pierw.w sieciach kryst. Rodzaje:izowalentna (występuje, gdy podstawiają się atomy o tych samych wartościowościach), heterowalentna (występuje, gdy podstawiają się pierw.o różnych wart.,co prowadzi do zakłocenia równowagi elektrostatycznej sieci, zagrażając jej trwałości). Trwałość sieci może być zapewniona poprzez: równoczesną diadochię drugiej pary jonów, wprowadzenie do struktury dodatkowego jonu wyrównującego równowagę elektrostatyczną, pozostawienie w strukturze pewnych miejsc nieobsadzonych. Prawa geochem.kierujące diadochią między pierw.: pomiędzy dwoma jonami diadochia jest możliwa, gdy ich promienie jonowe różnią się od siebie mniej niż o 15%, z dwu diadochowi zastępujących się jonów, o równym ładunku, jon o mniejszym promieniu będzie łatwiej wchodził do sieci kryst.min., z dwu jonów o tym samym prom.,ale o różnych ładunkach, łatwiej wchodzi do sieci kryst.ten, który ma wyższy ładunek. Rozproszenie geochem. Mówimy, że rzadki pierw.znajduje się w stanie izomorficznego rozproszenia, gdy jest on diadochowy wzgl.jakiegoś pierw. pospolitego. Jest on wówczas „maskowany” przez pierw.główny i nie tworzy własnej fazy (min.) Przykłady-diadochia Rb i K, Hf i Zr. Pierwiastki, które nie wykazują pokrewieństwa z pospolitymi, w toku procesów geochem.tworzą własne fazy (Ag, Hg, Sb, Bi). Pierw.ze wzgl.na możliwość geochem.rozpraszania dzieli się na:typowo izomorficznie rozproszone (Rb,Ga,Hf), rozproszone głównie izomorf.z możliwością tworzenia własnych min. (Be, Li, Pb), rozproszone geochem.,lecz nie rozproszone izomorf. (Cu, Zr). Goldschmidt wprowadza terminy określające różne rodzaje diadochowego zastępowania pierw.gł.przez pierw.podrzędny lub śladowy:ukrycie (wartościowość pierw.rzadkiego jest taka sama jak głównego, wychwytywanie (rzadki pierw.ma wyższa wart.od głównego), dopuszczenie (rzadki pierw.ma niższą wart.niż gł.) Stężenia subst.i jonów w roztworze Pierw.w śr. wodnym występują przeważnie w postaci jonów. W śr.naturalnych stężenie pierwiastków jest bardzo małe i wraża się je w ppm (=10-4 %wag.), ppb (=10-7%wag.). Przy wyższych koncentracjach - ilość gramów subst.na 100g roztworu (%wag.), ilość moli subst.rozpuszczonej w 1dm3 roztworu. Aktywność jonów wodorowych określana jest za pomocą pH - ujemny logarytm aktywności jonów wodorowych w roztworze. Dla czystej wody w temp.25C - pH=7. Dla środowisk wodnych: śr.kwaśne pH<7, zasadowe>7, obojętne=7. Rozpuszczalność Roztwór zawierający w danych warunkach max. ilość danej subst.jest nazywany roztworem nasyconym, a stężenie tej subst.w roztworze to rozpuszczalność. W roztworach wodnych pierw.mogą być obecne w postaci:prostych jonów (kationów i anionów - K+, Na+), anionów złożonych ([CO3]2-). Istnieją jeszcze inne ugrupowania-kompleksowe-które posiadają następujące cechy:centralny kation otoczony jest pewną ilością anionów lub obojętnych cząsteczek (ligandów), posiadają ładunek elektr.(czasami jest on zerowy). Kompleksy odgrywają ważną rolę w transporcie pierw.w nat.środ.wodn. Często kompleksy łączą się-polimeryzacja-powstają kompleksy o dużych masach cząsteczkowych. Kompleksy te odporne są na działanie wysokiej temp. Często przy rozpadzie kompleksu dochodzi do wytrącenia pierw. Klasyfikacja geochem.pierw. Goldschmidta-opiera się na chem.powinowactwie pierw.wzgl.tlenu i siarki w porównaniu z powinowactwem żelaza. Syderofilne-pierw.wykazujące mniejsze od Fe powinowactwo wzgl.O i S, chalkofilne-pierw.wykazujące > od Fe powinowactwo do S,mniejsze do O,litofilne->niż Fe pow.do tlenu, mniejsze do S, atmofilne-charakteryzują się wielką lotnością, gromadzą się w atmosferze i hydrosferze, biofilne-uczestniczą w budowie org.żywych. Klasyfikacja ta jednak ma wady-uwypukla jedynie skłonności geochem.pierw.w śr.,istnieją pierw.o skłonnościach mieszanych,związana jest z koncepcją wnętrza Ziemi, a ta bazuje na hipotezach. Niggli, Rankami i Sahama-pierw.oksyfilne-obecne w skorupie w połączeniach z tlenem, sulfofilne-łączą się głównie z S lub zastępującymi ją innym pierw.,obecne są w stanie rodzimym. Klasyfikacja na odnosi się gł.do skorupy Ziemskiej-jest bardziej realna.Wady:niektóre pierw.spełniają podwójną rolę (siarka),żelazo w siarczkach,tlenkach i różnych solach tlenowych,stąd należałoby wydzielić jeszcze grupę pierw.przejściowych. Washington - pierw.petrogeniczne,metalogeniczne. Szadeczky-Kardossa-wydziela podgrupy dla klasyfikacji Goldschmidta. Werndaskiego - pierw.cykliczne (99%skorupy-42pierw.), Ziem rzadkich, rozproszone, silnie promieniotwórcze, metale szlachetne, gazy szlachetne. Procesy jonizacji O chem.właściwościach pierw. decydują elektrony walencyjne (z ostatniej powłoki). Jedne pierw.mają zdolność do przyłączania, a inne do utraty elektronów. Potencjał jonizacyjny [eV]-miara energii wymaganej do procesów odrywania elektr.walencyjnych. Powinowactwo elektronowe [eV]-miara energii wydzielanej podczas przyłączania elektronu do obojętnego atomu. Jony posiadające na ostatniej powłoce konfigurację 8 elektr. Odznaczają się na ogół większą twardością i prostotą zachowania się w strukturach kryst. (Na+, K+, Rb+, Mg+) W obiegu w przyrodzie pierw.mogą zmieniać swoją wartościowość, a przejście z elektrowartości niższej na wyższą łączy się z utlenianiem. Z wyższej na niższą-redukcją. Ilościowa wola pierw.w śr.geochem. Pod wzgl ilościowych pierw.chem.dzieli się na: główne (udział pierw.>1%wag.w danym śr., jest on zawsze obecny w tym śr.), podrzędne (zaw.pierw.0,1-1,0%wag.), śladowe (zaw.pierw.<0,1%wag.) Pierw.rzadki - pojęcie to nie odnosi się do zaw.danego pierw.! Postacie chem.pierw. Pod wzgl. formy występowania wydziela się: pierw.w stanie wolnym, pierw.występujące w zw.chem. Pod wzgl.stanu fiz.pierw.dzieli się na występujące w stanie: gazowym (O2, N2), ciekłym (H2O, Hg), ciekłych stopów, stałym. Minerały-najważniejsza forma wyst.pierw.w skorupie ziemskiej.Geochem.przedstawiają one sobą kryst.stan: pojedynczych pierw. (diament, grafit), związków dwu lub kilku pierw.(kwarc,anhydryt) Krostalochem.podstawy wyst.pierw.w min. Koordynacja sieciowa-charakterystyczna cecha struktury sieciowe.Polega na prawidłowym rozmieszczeniu jonów lub atomów w sieci przestrzennej, które otoczone są w pewien specyficzny sposób przez najbliższe mu jony lub pierw.Koord.siec.określa się przez:liczbę koord.(liczba jonów lub atomów stanowiących najbliższe otoczenie rozpatrywanego jonu lub atomu), schemat koord.(geometr.konfiguracja skł.objętych liczbą koord.). Przedstawia się jako płaska figura koord. Lub wielościan koord. Z zamkniętym w środku jonem lub atomem. Trwałośc sieci krystalicznej zapewniają wiązania: jonowe(pomiędzy dwoma odmiennymi ładunkami), atomowe (hemopolarne, kowalentne, uwspólniony elektr.), metaliczne (atomy metali tworzą elektr.,które są swobodne), międzycząsteczkowe (Van deer Waalsa - siły oddziaływujące pomiędzy cząsteczkami obecnymi w sieci kryst.) Wiązania mogą mieć charakter:heterodesmiczny (wiązania mieszane), homodesmiczny (jeden typ wiązań). Wymiary jonów i atomów w sieci kryst. Promienie jonowe pierw.zależą od:liczby atomowej pierw. i jego położenia w układzie, rodzaju jonizacji, stopnia jonizacji. REGUŁY: 1.promienie kationów są mniejsze od prom.atomowych tego samego pierw. 2.Aniony proste mają prom. Jonowe większe od obojętnych atomów tego samego pierw. 3.w poszczególnych grupach układu okresowego widoczny jest systematyczny wzrost prom.jonowego ku dołowi tablicy (wyjątek to pierw.następujące po lantanowcach) 4.w szeregu lantanowców (zdolnych jonizować z takim samym ładunkiem 3+) prom.jonowy systematycznie zmniejsza się z liczbą atomową, bowiem zwiększa się dodatni ładunek jądra przy równoczesnym niezmienianiu się liczby powłok elektr. (zjawisko to zwane jest kontrakcją lantanowców) Polaryzacja jonowa - deformacja powłok elektr.kationów i anionów i odstępów od idealnego kulistego kształtu jonów.Wzajemne oddziaływanie kationu i anionu na siebie prowadzi do deformacji. Skutki polaryzacji jonowej-zmniejszenie odległości pomiędzy jonami (odstępy sieciowe w str.kryst.), powstawanie struktur o niższych liczbach koord.niż przewidywane teoretycznie. Polaryzacja elektronowa-przesunięcie pod wpływem pola elektr.orbity elektr.w stosunku do jądra atomowego Polaryzacja dipolowa-zmiana położenia dipoli pod wpływem pola elektr. Izotopy - klasyfikowane w zależności od ich pochodzenia i trwałości >> klasyf ze wzgl na: 1) pochodzenie > a)izotopy pierwotne - istnieją od samego początku, zostaly przejęte z materii, która dała początek ciałom kosmicznym/ b)izotopy wtórne - powstałe w ciałach kosmicznych poźniej, w następstwie procesów nuklearnych(?)/ 2)twardość > a)izotopy trwałe - atomy tych izotopów nie ulegają przemianom/ b)izotopy promieniotwórcze - jądra atomowych atomów tych izotopów samorzutnie przemieniają się w jądra atomowe innych pierwiastków/ Przemiany promieniotwórcze podlegają prawu, które wyrażane jest Nt=No x e do potęgi minut lambda t, gdzie No - liczba atomów w chwili początkowej t=0, Nt - liczba atomów po upływie czasu t, e - podstawa logarytmu naturalnego, lambda - stała danej przemiany promieniotwórczej/ Okres połowicznego zaniku - jest to czas, po upływie którego liczba atomów izotopu promieniotwórczego zmaleje do połowy, 235U, 40K, 232Th, 176Lu, 87Rb, 147Sm - są to izotopy pierwotne, ponieważ ich czas połowicznego zaniku jest większy lub równowiekowy Ziemi (4,6x109 lat). Gdy czas połowicznego zaniku jest mniejszy od 108 lat, to są to izotopy wtórne. Każda przemiana promieniotwórcza kończy się określonym izotopem trwałym, który nazywany jest izotopem radiogenicznym/ Metody określania wieku bezwzględnego - 1)metody izotropowe a)rubidowo-strontowa b)uranowo-ołowiowa c)potasowo-organowa d)radiowęglowa/ 2)metoda de Geera/ 3)metoda dendrochronologiczna/ Wyróżnia się następujące naturalne izotopy promieniotwórcze: -wodoru/ węgla/ samaru/ uranu/ Wyróżnia się następujące sztuczne izotopy promieniotwórcze: - siarki (35S)/ żelaza (59Fe)/ kobaltu(60Co)/ miedzi(64Cu)/ srebra(110Ag)/ jodu(131I)/ cezu (137Cs)/ złota (198 Au)/ W ogólne klasyfikacji izotopów wyróżnia się: a)pierwotne izotopy trwałe/ b)pierwotne izotopy promieniotwórcze długotrwałe/ c)wtórne izotopy promieniotwórcze, krótkotrwałe/ d)wtórne izotopy trwałe, radiogeniczne/ Izotopy w środowisku - Wyróżnia się 5 głównych źródeł pochodzenia odpadów promieniotwórczych - a)kopalnie rud uranu oraz zakłady przerobu tych rud/ b)produkcja paliwa reaktorowego oraz przerób paliwa wypalonego/ c)eksploatacja reaktorów energetycznych i badawczych/ d)likwidacja reaktorów jądrowych/ e)stosowanie izotopów promieniotwórczych w medycynie, przemyśle, rolnictwie i badaniach naukowych/ Podstawą klasyfikacji odpadów promieniotwórczych jest ich aktywność i czas promieniotwórczego rozpadu/ W Polsce wyróżniamy kategorie odpadów - odpady a)nisko---/ b) średnio---/ c)wysoko--- aktywne/ d)zużyte zamknięte źródła promieniotwórcze --nisko---/ --średnio---/ --wysoko--- aktywne/ Są one krótkożyciowe i długożyciowe. Mogą być ciekłe, stałe, biologiczne/ Procesy magmowe - do procesów magmowych należą: a)etap pegmatytowy/ b)etap pneumatolityczny(?)/ c)etap hydrologiczny(?)/ Pegmatyty - utwory związane ze skałami głębinowymi, są to skały gruboziarniste (>1cm do kilku m), nazywane są one utworami penetracji skanalizowanej/ Trzy hipotezy powstawania pegmatytów - 1)są to produkty pozostałości magmowej głównego etapu krystalizacji/ 2)powstają w czasie frakcyjnej krystalizacji (pegmatyty proste) i oddziaływania roztworów (pegmatyty złożone)/ 3)są to metasomatyczne przeobrażenia skał przez roztwory magmowe/ Pegmatyty proste - kwarc, ortoklaz, miki/ Pegmatyty złożone - rzadkie minerały/ Surowcowa klasyfikacja pegmatytów - a)ceramiczne (skalenie, kwarc)/ b)rzadkich metali/ Niggli dzieli pegmatyty na: a)mikowe, b)granatowe, c)Zr-Ti, d)Nb-Tl, e)B-F, f)Li/ Fersman wydziela pegmatyty: a)zwykłe, b)ceramiczne, c)monacytowo ortytowe, d)pierwiastków rzadkich, e)B-F, f)F-B, g)Na-Li, h)Mn-P, i)F-topazowe/ Klasyf pegmatytów wg. Rosyjskiej Akademii Nauk: a)U-TR (sjenity nefelinowi, miki, kwarc, skalenie), b)Nb-Y (granity alkaliczne), c)berylowe (szczególne odmiany granitów), d)z ziemiami, e)F-Li (szczególne typy granitów/ W pegmatytach powszechne jest zjawisko metasomatozy, polegające w tym przypadku na przenikaniu par niosących różne pierwiastki w skały otaczające. Minerały wcześniej powstałe mogą ulec rozpuszczeniu/ Metasomatoza - proces rozpuszczania pierwotnych minerałów i w ich miejsce powstawanie nowych, przy czym przez cały czas trwania przeobrażeń, skała znajduje się w stanie stałym. Może odbywać się za pośrednictwem gazów lub cieczy. Może zachodzić we wszystkich procesach pomagmowych. Procesy ekshalacyjne - wyziewy w postaci gazów i par podczas erupcji wulkanicznej lub po jej zakończeniu/ Gazy często zachodzą w reakcje ze sobą i w połączenia z metalami (chlor, fluor)/ Ekshalacje - Fumarole(?) - temp 200-800*C - głównie zbudowane z pary wodnej i SO2, HCl, CO2 / Solfatary - SO3, SO2, H2S, CO2/ Mofety - temp >200*C, woda, CO2/ Procesy hipergeniczne - procesy przebiegające na pow. Ziemi na składnikach skorupy ziemskiej pod wpływem różnorodnych wyników fizykochemicznych. Tymi czynnikami są: woda, związane z nią pH, Eh, iloczyn rozpuszczalności (Eh - potencjał redukująco - utleniający)/ pH wody morskiej > pH wody słodkiej => większość pierwiastków wytrąca się w środow morskim (wyjątek - sód, potas, magnez)/ Wytrącanie wodorotlenków metali w środowisku wodnym nie jest całkowite i przy określonym pH część metali zostaje w roztworze. Wytrącanie pierwiastków rozpoczyna się przy pH=2/ Potencjał redoks - ilościowa miara warunków określonej reakcji. Wyrażany jest w V(?)/ Postacie występowania pierwiastków w hipergenicznych środowiskach wodnych - a)roztwór rzeczywisty, b)roztwór koloidalny, c)zawiesina subtelnie rozdrobnionych cząstek min Wietrzenie - pierwszy proces hipergeniczny, który rozpoczyna na powierzchni ziemi cykl przemian i obiegu materi skalnej oraz uwięzionych w niej pierwiastkow chemicznych. Eksfoliacja - złuszczanie się cienkiej warstewki na powierzchni skały odsłoniętej na wpływy atmosferyczne. Przyczyniać się do niej mogą: zmiany temp, prowadzące do rozszerzania i zamykania porów skalnych. Rodzaje wietrzeń: mechaniczne - prowadzi do: rozluźnienia spoistości skaly, pękania skal, rozsypywania i rozdrabniania skał. Chemiczne - zapoczątkowuje ono obieg pierwiastkow na ziemi i w strefie przypowierzchniowej. Głębokośc strefy wietrzenia pod powierzchnią terenu bywa bardzo różna, zależnie od klimatu, rodzaju i własności skał, obecności spękań, wieku powierzchni terenu. Na powierzchni wapieni strefa wietrzenia może się zaznaczyć obecnością gruzu wapiennego. Jeśli nie został usuniety przez procesy erozji i proc krasowe. Procesy adsorpcji i wymiany jonowej: dzieje się to na: powierzchni cial o znacznym stopniu rozdrobnienia (ciala skrytokrystaliczne) , na powierzchni koloidów. Adsorpcja - to wynik sił działających n powierzchni ciała sorbującego(sorbenta). Wyrożnia się: adsorpcje fizyczna - siły Van der Waalsa wiążą substancje, adsorp. Chemiczną - wiazania chemiczne. Procesy adsorpcji zależa od: -Stopnia rozdrobnienia adsorbenta - im stopien wiekszy tym wieksza powierzchnia adsorbentami wieksza możliwośc adsorpcji. -Sposobu wiązania adsorbowanych substancji z adsorbentem. - stężenia w roztworze substancji ulegajacej adsorpcji( wzrost ilości substancji zaabsorbowanej wraz ze wzrostem jej stężenia w roztworze) - fizykochemiczne warunki środowiska np. Eh, pH, temp, cisnienie Dla procesów geochemicznych w środ hipergenicznych szczególne znaczenie ma sorpcja przez: minerały ilaste, wodorotlenki żelaza i manganu, substancje organiczną. Jony dwuwartościowe są silniej swobodne niż jednowartościowe, a jony metali przejściowych silniej od pozostałych. Wielkośc adsorbentow to koloidy - mają ładunek elektr i adsorbują jony o przeciwnym ładunku. Procesy adsorpcji mogą nawet doprowadzic do względnej koncentracji niektórych pierwiastków np: - tlenkowe rudy Mn4+ - koncentracja K, Li, Ba, Ni, Co, Cu. - Wodorotlenkowe rudy Fe - koncentracja Pa, A, Va. FIZYCZNE: - mrozowe (zamroz, kongelacja) - woda zamarzająca w szczelinakch zwiększa swą objętość o ok. 9% rozsadzajac skale. Produkt: rumowiska skalne, gołoborza, pył. - insolacyjne(termiczne słoneczne) - charakter dla obszarów o dużych amplitudach dobowych temp. Intensywnie przebiega w przypadku skał ciemniejszych. Może występować w dużych formach: rozpad ziarnisty, wietrzenie skorupowe. - eksudacja (solne) - krystalizująca w szczelinach sól zwieksza swą objętość i rozsadza skalę. Gdy proces zachodzi na powierzchni skały tworzą się polewy, skorupy zwane lakierem pustynnym. - deflokulacja (ilaste) - skały ilaste maja wlaściwościhigroskopijne,pod wpływem wody znacznie peczniają: gdy woda odparowuje skaly kruszeją i powstają szczeliny. CHEMICZNE:- solucja - rozpuszcznie - skały takie nak gipsy, chlorki, dolomity rozpuszczaja się całkowicie, natomiast margle, pisakowce ulegają częściowemu rozpuszczeniu w czasie rozpuszczania.- hydratacja( uwodninie) - przemiana minerałów bezwodnych w slabo uwodnione, nie niszczy minerałów,ale zmienia ich właściwości fiz. - karbonatyzacja (uwęglenie) - przekształcenie minerałów (głownie krzemianów i glinokrzemianów ) w węglany. - oksydacja - chem. proces łączenia się pierwiastków i związków chem. z tlenem - chelatyzacja - proces produkcji przez organizmy subst organicznych np. hemoglobine Skrajną formą wietrzenia chemicznego są zjawiska krasowe, w czasie których reakcja wody opadowej ze skalą…? Wietrzenie dzieli się na :chemiczne i fizyczne. Zwietrzelina wpływ chemiczny: woda, gazy atmosf, związki chemiczne wytwarzane przez organizmy. Wpływ fizyczny: zmiana temp, mechaniczne dzialanie organizmów, działanie wiatru, dzialanie lodowca. + KLIMAT (SKUTKI WIETRZENIA): fizyczne: eksfoliacja, zamroz, insolacja, eksudacja, deflokulacja. Chemiczne: solucja, ługowanie, hydroliza, hydratacja, karbonatyzacja, oksydacja, redukcja, chelatyzacja. Biologiczne: mechaniczne, chemiczne, działanie bakteri, dzialanie zwierząt ryjących. Rozwinięcie biologicznych: - mechaniczne - korzenie roślin wciskają się w szczeliny skalne i rozpychaja je. - chemiczne - dzialanie substancji organicznych będących produktami zwierzęcymi lub roślin - działanie bakteri - np. bakterie beztlenowe zamieniaja gips w siarke - działalność zwierzat ryjących - przedostawanie się wody przez nory i korytarze wspomaga wietrzenie chemiczne. Wietrzenie a klimat: intensywność i charakter wietrzenia zależą od rodzaju skaly oraz od warunków klimatycznych, glównie od ilości wody oraz temperatury. W klimacie suchym(pustynnym) przeważa wietrzenie fizyczne. W klimacie goracym i wilgotnym - wietrznie chemiczne. W wyniku wietrzenia fizycznego tworzą się skały okruchowe w wniku wietrzenia chem …? ROZPUSZCZANIE zachodzi gł w wodzie przy współudziale innych składnikow(np. CO2). Polega na przeprowadzeniu do roztworu pewnych pierwiastków(w formie jonów lub kationów) CaCO3+H2CO3->Ca2+ +2HCO3 HYDRATACJA(uwadnianie) to przyłączenie czastek wody, mineral bezwodny staje się uwodniony CASO4->CaSO4*2H2O HYDROLIZA to rozpad chemiczny minerału pod wpływem wody. UTLENIENIE polega na przejściu pierwiastka na wyższy stopień wartościowości 2Fe2+ +Fe2 3+O4 +1/2O2->3Fe2 3+O3 KARBONATYZACJA - przemiana całkowita lub częściowa innych związków w węglany (pod wpływem CO2, CO3 2- 4CO3-) czasem karbonatyzacji towarzyszy hydroliza. W wyniku wietrzenia powstaja produkty w 3 kategoriach:- 1 kat. - mineraly chemiczne niezmienione (ziarna mogły ulec rozdrobnieniu: muskowit kwarc, cyrkon, turmalin)- 2 kat - tworza zawiesiny lub koloidy (hydrokrzemiany i wodorotlenki) - 3 kat - tworza się kationy 1 i 2 gr , aniony F, Cl, Br, J, SO4 . W wyniku kategoryzacji produktów wietrzenia dochodzi do specyficznej geochemicznej dyferencjacji pierwiastków. Polega ona na rozdzieleniu pierwiastków które przed wietrzeniem współwystępowaly. Powstająca zwietrzelina to produkt o zupełnie innym skladzie w stosunku do mat pierwotnego. Zawiesiny - mieszaniny niejednorodne w których średnica cząsteczek substancji rozproszonej jest większa od średnicy ośrodka rozpraszającego i wynosi pow 10 do -7m. Koloidy - mieszaniny, w których średnica cząsteczek substancji rozproszonej jest wieksza od średnicy cząsteczek ośrodka rozpraszającego, jej wielkość waha się w granicach 10do -9m 10 do -7m. Koloid - to nie jednorodna mieszanina, zwykle dwufazowa, tworząca układ dwóch substancji w którym jesna z substancji jest rozproszona w drugiej. Rozdrobnienie(dyspersja) substancji rozproszonej jest takduże że fizycznie mieszanina sprawia wrażenie substancji jednorodnej, jednak nie jest to tak wymieszane na poziomie pojedynczych cząsteczek. Układ koloidalny sklada się z: fazy dyspergowanej, fazy dyspergującej. FAZA CIĄGŁA UKLADU - osrodek dyspersyjny, rozpraszający…? FAZA ROZPROSZONA: układ izodyspersyjny - cząstki o jednakowej wielkości. Układ polidyspersyjny - cząstki o różnej wielkości. Najbardziej rozpowszechnione są układy koloidalne o ciekłym ośrodku dyspersyjnym, zwane roztworami koloidalnymi, lizolami lub zolami. Koloidy wykazują bardzo robre właściwości adsorpcyjne gdyż: - posiadają bardzo dużą powierzchnie, na powierzchni siły walencyjne nie są całkowicie wysycane( wiązania atomu skierowane są w 3 kierunkach), im większy stopien rozdrobnienia tym wieksza część atomów znajdzie się na powierzchni. WŁASNOŚCI MECHANICZNE: RUCHY BROWNA - nieustanne chaotyczne ruchy(postępowe, obrotowe i drgające) cząstek fazy rozproszonej w ośrodku ciekłym lub gazowym. DYFUZJA- ruch cząsteczek pod wpływem różnicy stężeń pomiedzy różnymi częściami roztworu(od mniejszego do większego) KLASYFIKACJA KOLOIDÓW: - zole- ciało stałe jest rozproszone w cieczy tak ze ciecz jest faza ciągłą a cząstki ciała stałego tworzą fazę nieciągła. - emulsje - to koloidy w których ciecz rozproszona jest w cieczy - żele - nietypowy koloid złożony z cieczy rozwierającej ciało stałe tworzące ciecz przenikajacą cały układ, obie fazy sa fazami ciągłymi. - aerozole - to koloidy powstale w wyniku rozproszenia ciała stalego w cieczy albo gazie. KOAGULACJA - właściwości elektryczne ukł koloidalnych decyduja o ich zdolności do koagulacji. Koagulacja polega na zmniejszeniu się stopnia dyspersji ukł koloidalnych a wiec na łaczeniu się cząstek fazy rozproszonej w wieksze zespoły w wyniku obniżenia ładunku elektr powierzchni cząstki koloidalnej. Podczas koagulacji żele przechodza w żele (uściślone koloidy) lub osady. Koagulacja może być odwracalna i nieodwracalna.odwracalna gdy żel można przeprowadzic w zol. Jest to peptyzacja. PODZIAŁ KOLOIDÓW ZE WZG NA POWINOWACTWO SUBST ROZPROSZONEJ DO FAZY ROZPRASZAJĄCEJ: KOLOIDY LIOFILOWE - charakteryzują się dużym powinowactwem do rozpuszczalnika. Czastki koloidalne otaczaja się otoczka solwatacyjną, która jest czynnikiem nadającym im trwałość. Jeśli fazą rozpraszającą jest woda wówczas nazywamy je koloidami hydrofilowymi np. żelatyna, białko, insulina. KOLOIDY LIOFOBOWE - wykazują mniejsze powinowactwo do rozpuszczalnika nie otaczaja się otoczką solwatacyjną. Czynnikiem stabilizującym je jest głównie ładunek elektryczny. Czastka fazy rozproszonej absorbuje na swojej powierzchni. PODZIĄL KOLOIDOW E WZGL NA SUCHA POZOSTAŁOŚC POWSTAŁA PO USUNIECIU( ODPAROWANIU) OŚRODKA ROZPARASZAJACEGO: Koloidy nieodwracalne, koloidy odwracalne - sucha pozostałość przechodzi z powrotem do roztworu pod dzialaniem nowej. OTRZYMYWANIE KOLOIDÓW: METODY DYSPERSYJNE - rozdrabnianie cząstek o wymiarach większych od 500nm, aż do uzyskania wymiarów charakterystycznych dla roztworow koloidalnych. METODY KONDENSACYJNE - polegają na łaczeniu cząstek lub jonów w większe zespoly aż do osiągnięcia rozdrobnienia koloidalnego. Najważniejsze z tego typu metod to np. polimeryzacja, hydroliza. KOAGULACJE KOLOIDÓW MOGĄ NA OGÓŁ WYWOŁYWAC: - dodatek elektrolitu, dodatek koloidu o ładunku przeciwnym, naświetlenie radiochemiczne, dzialanie mechaniczne( mieszanie wstrząsanie), ogrzewanie, dehydratacja lub desolwatacja przez dodanie środków odwadniających, odparowanie lub wymrażanie. PEPTYZACJA - zjawisko przechodzenia osadu koloidalnego lub(żelu) w koloid. Jest to odwrotność koagulacji. Koloidy odgrywaja w geochemi procesów hipergenicznych wazna role zarówno dla wedrówki wielu pierwiastkow w środowiskach wodnych jak tez przy ich wytrącaniu się w tych środowiskach. Dotyczy to takich układow koloidalnych, w których fazą rozproszoną jest faza stala a fazą rozproszoną woda. W stanie takim wystepują: wtorne produkty wietrzenia rozpuszczlne w wodzie (min ilaste, krzemionka), niektóre rodzaje substancji organicznej. Cząsteczki koloidalne mogą absorbowac na swojej powierzchni czasteczki rozpuszczalnika w danym przypadku wody. Adsorpcja ta nazywana jest hydratacją a koloidy mające taka właściwość to koloidy hydrofilne. Zole hydrofobowe są: znacznie mniej trwałe od hydrofilnych, szczególnie wrażliwe na dzialanie elektrolitów, łatwoulegają koagulacji. ZOLE HYDROFILNE MAJA ODWROTNE CECHY! KOLOIDY:różnia się znacznie między soba pod względem trwałości w procesach geochemicznych główne znaczenie mają koloidy o dużej wartości szczególnie hydrofilne. Nietrwałe koloidy mogą być utrwalone niektórymi substancjami. Drobne ilości elektrolitów działają ochronnie na koloidy, wieksze powidują koagulacje. Wody rzeczne niosa suże iliści koloidów, które po dotarciu do morza wytrącaja się, niektóre koloidy działają ochronnie na drugie (sub. Humusowe). Z procesem adsorpcji nierozerwalnie związany jest proces wymiany jonowej. Polega ona na tym że jony pewnego pierwiastka zaabsorbowane na powierzchni absorbera mogą być wymieniane przez jony innego pierwiastka. Wymiany te mogą zachodzic: na pow mineralu, na jonach wewnątrz mineralu.