Геохимические эпохи

Геохими'ческие эпо'хи, промежутки времени, характеризующиеся появлением месторождений определённого состава либо осадков и горных пород, обогащенных определённым элементом или целой ассоциацией элементов. Так, в геологической истории Земли отмечается железорудная эпоха, связанная с началом нижнего протерозоя (около 2500 млн. лет назад), эпоха свинцовых месторождений (1700— 400 млн. лет) и др.

  Каждая Г. э. характеризуется совокупностью внешних данных, определявших условия концентрации данного металла. Например, интенсивное глобальное проявление железорудных месторождений и железистых фаций — итабиритов, железистых кварцитов — было вызвано, вероятно, первыми проявлениями жизни, обогащением атмосферы Земли свободным кислородом и, как следствие этого, существенным изменением характера водной среды Мирового океана. В результате происшедшего окисления двухвалентного железа в трёхвалентное произошла садка железа, до этого накапливавшегося в океане в виде бикарбонатных соединений. Этот процесс продолжался около 200—300 млн. лет и создал железорудные формации [Кривой Рог (СССР), озеро Верхнее (США), Минас-Жерайс (Бразилия) и др.] с запасами, превышающими все остальные железные руды. Накопление свинца связано с карбонатными осадками, характеризующимися высокими средними содержаниями свинца. Массовое выпадение первых карбонатов, а вместе с ними рассеянного свинца относится к эпохе свинцовых месторождений, когда в результате метасоматических процессов свинец карбонатов был мобилизован и переотложен в виде рудных залежей. К этой эпохе относится образование месторождений Салливан (Канада), Брокен-Хилл (Австралия), Завар (Индия) и др. Существуют также золоторудная эпоха архея; эпоха накопления урана, ванадия и никеля, связанная с массовым осаждением этих металлов в начале палеозоя на территории Евразии; широко известна карбоновая эпоха угленосных формаций, обусловленная расцветом на Земле пышной флоры и последующим её захоронением и превращением в угольные залежи.

  Лит.: Страхов Н. М., Основы теории литогенеза, т. 1, М., 1962; Тугаринов А. И., Войткевич Г. В., Докембрийская геохронология материков, 2 изд., М., 1970; Тугаринов А. И., Шилов Л. И., Изотопы свинца в докембрии, М., 1968.

  А. И. Тугаринов.

Геохимический баланс

Геохими'ческий бала'нс, баланс между массой химических элементов, поступивших в океан при выветривании изверженных годных пород (пропорционально их кларкам) за время существования Земли, и массой химических элементов, слагающих осадочные горные породы (с учетом воды и углекислого газа) в совокупности с массой химических элементов, сохранившихся в морской воде Согласно В. М. Гольтшмидту, который ввёл (1933) понятие Г. б., за всё время существования Земли с каждого см2 ее поверхности было смыто 160 кг изверженных пород: из них (за счёт гидратации, окисления и карбонатизации) на каждый см2 поверхности получилось 169,6 кг осадочных пород. Зная кларки гидросферы и средний состав осадочных пород, можно для каждого элемента составить его Г. б. Эмпирические данные показывают, что Г. б. не всегда соблюдается и для ряда элементов (в частности, для хлора, серы, бора и кальция) он нарушен.

  Лит.: Гольдшмидт В. М., Основы количественной геохимии, пер. С нем., «Успехи химии», 1944, т. 3, в. 3; Ронов А. Б., Ярошевский А. А., Химическое строение земной коры, «Геохимия», 1967, № 11.

  В. В. Щербина.

Геохимия

Геохи'мия (от гео… и химия), наука о химическом составе Земли, законах распространённости и распределения в ней химических элементов, способах сочетания и миграции атомов в ходе природных процессов. Г. — часть космохимии. Единицами сравнения в Г. являются атомы и ионы.

  Одна из важнейших задач Г. — изучение на основе распространённости химических элементов химической эволюции Земли, стремление объяснить на химической основе происхождение и историю Земли, дифференциацию её на оболочки (геосферы). Наибольшее внимание в Г. уделяется проблемам распространённости и распределения химических элементов.

  Распространённость химических элементов. Распространённость различных химических элементов определяется синтезом их ядер, происходящим по разным термоядерным реакциям в недрах звёзд. Стадия эволюции звезды (её температура) определяет характер этого синтеза. Согласно наиболее распространённым космогоническим гипотезам (см. Космогония), при образовании Солнца из сжимающейся и вращающейся туманности на заключительной стадии сжатия от центрального сгущения отделилась значительная масса горячей плазмы, которая образовала вокруг него протопланетное облако в виде диска. Облако быстро охлаждалось, и в нём возникла спонтанная конденсация вещества. В результате многостадийных реакций (конденсационный рост ядер, их коагуляция, процессы аккреции и агломерации) газовое облако превратилось в газопылевое. Одновременно происходила потеря облаком газов в космическое пространство. Холодное газопылевое облако в силу ротационной неустойчивости разбилось на ряд сгущений — протопланет, которые адиабатически сжимались. Благодаря этому процессу из холодного вещества протопланетного облака образовались планеты земного типа и астероидный пояс с астероидами и метеоритами. Наконец, на периферии протопланетного облака происходила при очень низких абсолютных температурах конденсация отлетевших газов (Н, Не, NH3, CH4 и др.), образовавших большие планеты — Юпитер, Сатурн, Нептун, Уран.

  Непосредственное определение общего состава планеты невозможно, однако астрономические (спектральные) данные о составе Солнца и данные о химическом составе каменных метеоритов (наиболее распространённых — хондритов) позволяют судить о распространенности химических элементов на Земле и на др. планетах. Из табл. 1 видно, что распространенность элементов на Солнце и в метеоритах совпадают.

  Табл. 1. — Распространенность химических элементов на Солнце и в каменных метеоритах (хондритах) (SMg — число атомов данного элемента на 106 атомов магния).