2015-05-30
673
Центральным в геологии является учение о превращении веществ, в том числе об энергетики и кинетике химических реакции, усвоение этого учения позволяет предсказывать возможность и направление физико-химических процессов, рассчитывать энергетические эффекты и энергозатраты, воздействовать на скорость хим=х процессов. При протекании хим-х реакций изменяется энергетическое состояние системы, в которой идет эта реакция. Состояние системы хар-ся основными параметрами:T,P,C.
1.является формой выражения закона сохранения энергии-энергия не может ни создаваться, ни исчезать, но может превращаться из одной формы в другую,Q=∆U+W-теплота, подведенная к системе, расходуется на приращение внутренней энергии системы и на работу системы над окр.ср.
2.Для изолированных систем:в изолированных системах самопроизвольно идут только такие процессы, которые сопровождаются возрастанием энтропии-∆S>0
3.Можно определить абсолютное значение энтропии-при абсолютном нуле энтропия идеального кристалла равна нулю(энтропия увеличивается при переходе кристалл-го вещ-ва в аморфное).
При некоторой T энтальпийный и энтропийный факторы уравниваются, т.е.∆H=T∆S, ∆G=0-это условие химического равновесия.
Равновесие процесса перехода вещества их одной фазы в другую без изменения хим-го состава наз-ся фазовым равновесием. Правило фаз Дж.Гиббса-число степеней свободы, фаз, независимых компонентов(К) и внешних условий,влияющих на равновесие взаимосвязаны взаимоотношением:С+Ф=К+n. Фаза –это часть системы, однородная во всех точках по хим.составу и свойствам и отделенная от других фаз поверхностью раздела;компонентом наз-ся химически однородная часть вещества, которая м.б. выведена из системы. При протекании реакций число независимых компонентов равно общему числу компонентов за вычетом числа химических реакций, связывающих эти компоненты. Числом степеней свободы наз-ся число внешних условий, которые можно изменять в определенных пределах без изменения числа и вида фаз. С=К+2-Ф. Однофазная ситема имеет 2степени свободы-бивариантная, двухфахная-моновариантная и трехфазнаф-инвариантная.
В..М. Гольдшмидт изучая роговики-продукты контактового мет-зма глинистых сланцев и известняков,заметил, что мин-ые ассоциации в роговиках включают не более четырех минералов. С другой стороны, все породы состоят из четырех осн-х окислов-Al2O3, SiO2, MgO, CaO, кот-ые Гольдшмидт считал компонентами, степенями свободы, очевидно, являлись темп и давление. Отсюда следовало, что для подобных систем число компонентов равно числу минералов(фаз), т. е. Ф мак=К. Это выражение получило наименование минералогического правила фаз. Использование данного закона физической химии встречает затруднения в г/х.
Термодинамика – наука, кот изучает превращения энергии, работы, теплоты.
Система – тело или группа тел которые мысленно или реально выделены в окружающей среде
Изолированная система – не обменивается с окружающей средой.
Закрытая сис – обменивается только энергией.
Открытая сис – обменивается энергией и вещ-м
Первое начало термодинамики: Закон сохранения энергии: различные формы энергии переходят в другие в эквивалентных пропорциях.
Второе начало термодинамики: Теплота не может самопроизвольно переходить от менее нагретого к более нагретому телу; или: невозможен вечный двигатель II рода.
Однородная часть системы, обладающая одинак составом, и одинак физико-хим св-ми называется фазой.Переход из одной фазы в другую без изменения хим состава называется фазовым.правило фаз Гиббса: С= К-Ф+2, где С- число степеней свободы
Ф – фазы, К – число компонентов
В однокомпонентных системах (К=1) любая фаза представляет одно вещество в различных агрегатных состояниях или полиморфных модификациях. Число находящихся в равновесии фаз определяется по правилу фаз Гиббса: С= К – Ф + 2 = 3 – Ф
в природных условиях: С>=2
К-Ф+2>=2
Ф<=К- минералогическое правило фаз
MgO-SiO2-Al2O3 K=3
К халькофильным, согласно геохимической классификации Гольдшмидта, относятся элементы, которые в условиях равновесия кислородные соединения—
сульфиды—металлическая фаза концентрируются в сульфидной форме, к сидерофильным — устойчивые в форме свободных металлов, а к литофильным —образующие окислы, силикаты, карбонаты и другие соединения с кислородом.
2. Атмогеохимические методы поисков полезных ископаемых. Атмохимические (газовые) методы поисков основаны на изучении распределения Газовых компонентов в подземной и приземной атмосфере с целью выявления газовых ореолов рассеяния месторождений полезных ископаемых.
Известно три группы газов, формирующих атмохимические ореолы рассеяния рудных месторождений.
Важное практическое значение при поисках погребенных месторождений имеет большая проникающая способность газовых компонентов, мигрирующих на значительные расстояния от рудных тел через перекрывающие толщи молодых осадков.
Первая группа — первичные газы—компоненты процесса рудообразования. Для гидротермальных процессов это углекислый газ, аргон, сероводород, метан, водород, летучие соединения галогенов и ряд других элементов. Наличие их в рудных телах доказано исследованиями состава газово-жидких включений в минералах. К этой же группе относятся газообразные органические соединения, возникновение которых происходит при термометаморфизме органического вещества осадочных пород в процессе рудообразования.
Вторую группу составляют газы, поступающие с глубины по зонам разрывных нарушений, в которых могут быть локализованы рудные тела. Эти газовые компоненты (углекислый газ, гелий, водород, углеводородные газы, аргон, пары ртути) являются продуктами дегазации мантии, а также химических и ядерных реакций, протекающих в земных недрах. Образование некоторых газовых компонентов обусловлено радиоактивным распадом (радон, торон, актинон), что широко используется при поисках радиоактивных руд (в данной инструкции этот вопрос не рассматривается).
К третьей группе относятся газовые компоненты, образующиеся в результате процессов, протекающих в зоне окисления. Взаимодействие кислых сульфатных растворов с рудным веществом и вмещающими породами, бактериальное.разложение сульфидов приводят к накоплению СО2, H2S, S02 при одновременном уменьшении содержания кислорода в подземной атмосфере зоны окисления сульфидных месторождений. В зоне гипергенеза происходит восстановление ртутьсодержащих минералов до самородной ртути с последующим переходом ее в газовую фазу.
3. Вулканизм. Понятие, его продукты и их классификация. Газо-жидкие вулканические эманации и их роль в экзогенном минералообразовании. Углеводородное «дыхание» Земли. Вулканизм-совокупность процессов и явлений, связанных с перемещением магм-х масс и часто сопровождающих их газо-водных продуктов из глубинных частей з/к на поверхность. С деятельностью вулканов связан эффузивный магматизм, он проявляется в обстановке дробления з/к и образованием разломов по которым магма поднимается и изливается на поверхность земли. Магма превращается в лаву. Она отличается от магмы тем, что практически не содержит летучих компонентов, кот-е при падении давления отделяются от магмы и уходят в атмосферу. Образуются вулканы различного типа:площадные существовали на самых ранних этапах развития земли, когда з/к была тонкой и излияния магмы происходили на обширных площадях;трещинные представляют собой излияния магм по протяженным трещинам; большинство современных вулканов относится к центральному типу, при извержении образуются конусообразные постройки. Извержения могут сопровождаться взрывами и землятресениями или протекать спокойно.Взрывы часто происходят в результате закупорки центрального канала вязкими лавами и скопления газов под образующейся пробкой.В целом, при извержении продукты м. б. газообразными(или фумаролы, характеризуются высокой темп. И разнообразным составом, в них сод-ся водяные пары, угл.газ,азот,сернистый газ.водород, хлор и др. Выделяют сухие (Т=5000), кислые(Т=300-400),щелочные(Т=180),газовые выделения с Т=100 наз-ся сольфатарами, состоят из воды и сероводорода,ниже Т=100-мофетами. Жидкие продукты хар-ся высокими Т=600-1200, в зависимости от содержания кремнезема выделяют лавы кислые(риолитовые) и основные(базальтовые). Поскольку лавы обладают различными физ-ми св-ами, то при излиянии их на пов-ть земли образуются эффузивные тела разной формы:купола(конусы), покровы и потоки. Также выбрасывается большое количество твердых продуктоа-обломки г. п., куски успевшей застыть лавы. В зависимости от величины обломков они подразделяются на вулканические бомбы, лапилли(обломки шлака до1,5-3см)вулканический песок и пепел. Пепел оседает на склонах конуса или разносится на большие расстояния, при накоплении и уплотнении пепла формируются породы-вылканические туфы, вулканические брекчии. Типы вулканических извержений:гавайский тип-щитовидные вулканы с очень пологими склонами и конусом, сложенным слоями остывшей лавы;стромболианского типа-лава менее подвижна, газы выделяются в виде взрывов;везувианский тип-мощные выбросы магмы, насыщенной газами,продукты выбрасываются в виде огромных туч;пелейский тип-извержению предшествуют сильные толчки, магма вязкая, онам выдавливается в втде пробки, образующей обелиск.
