Jeokimya, yerkabuğu ve okyanusları gibi büyük jeolojik sistemlerin arkasındaki mekanizmaları açıklamak için kimyanın araçlarını ve ilkelerini kullanan bilimdir. Jeokimya alanı Dünya’nın ötesine uzanır ve tüm Güneş Sistemi’ni kapsar ve manto konveksiyonu, gezegenlerin oluşumu ve granit ve bazaltın orijinleri gibi bir dizi işlemi anlamada önemli katkılar sağlamıştır.
Tarihçesi
Jeokimya terimi, 1838’de İsviçre-Alman kimyager Christian Friedrich Schönbein tarafından ilk kez kullanıldı. Schoenbein, gazetesinde, yeni bir çalışma alanının doğuşunu öngördüğünü belirtti:
“Bir kerede, karşılaştırmalı bir jeokimya, jeokimya jeoloji haline gelmeden önce ve gezegenlerimizin oluşumunun ve bunların inorganik maddelerinin gizeminin ortaya çıkmadan önce başlatılmalıdır.”
Alan Schönbein’in çalışmalarından kısa bir süre sonra fark edildi, ancak ‘jeokimya’ terimi başlangıçta ne jeologlar ne de kimyagerler tarafından kullanılmadı ve iki bilimden hangisinin baskın ortak olması gerektiğini tartıştı. Jeologlar ve kimyagerler arasında çok az işbirliği vardı ve jeokimya alanı küçük ve fark edilmemişti.
Yirminci yüzyılda jeokimyanın gelişimi üzerinde büyük bir etkisi Victor Goldschmidt’in eseri idi. İsviçre’de doğdu, kariyerini çoğunlukla Norveç ve Almanya’da geçiren Goldschmidt, “modern jeokimyanın babası” olarak tanımlandı. 1920 ve 1930’larda Geochemische Verteilungsgesetze der Elemente (Jeokimya Kanunları Elementlerin Dağılımı], Goldschmidt modern jeokimyanın temelini bir disiplin olarak ortaya attı.
Jeokimya tarihinde diğer önemli rakamlar arasında, Dünya’daki çeşitli elementlerin bolluğunu ve miktarların 19. yüzyıl sonlarında atom ağırlığına nasıl bağlı olduğunu araştırmaya başlamış olan Frank Wigglesworth Clarke bulunmaktadır. Göktaşlarının bileşimi ve karasal kayalar arasındaki farklılıkları erken 1850’de araştırılmaktadır. 1901’de Oliver C. Farrington, farklılıklar olmasına rağmen bağıl bollukların aynı kalması gerektiğini önermektedir. Bu, kozmikoloji alanının başlangıcıydı ve Dünya’nın ve Güneş Sistemi’nin oluşumu hakkında bildiklerimizin çoğuna katkıda bulundu.
Alt Dallar
Jeokimyanın bazı alt dallarıi şunlardır:
İzotop jeokimyası, elementlerin ve bunların izotoplarının yeryüzündeki ve yeryüzündeki göreli ve mutlak konsantrasyonlarının belirlenmesini içerir.
Yerin farklı yerlerinde (kabuk, manto, hidrosfer vb.) Elementlerin dağılımının ve hareketlerinin incelenmesi ve minerallerin dağılımının ve hareket sisteminin belirlenmesi amaçlanmaktadır.
Kozmik kimya, evrendeki elementlerin ve izotoplarının dağılımının analizini içerir.
Biyojeokimya, yaşamın yeryüzünün kimyası üzerindeki etkisine odaklanan çalışma alanıdır.
Organik jeokimya, canlılardan veya bir zamanlar yaşayan organizmalardan türetilen süreçlerin ve bileşiklerin rolünü incelemektedir.
Sulu jeokimya, bakır, sülfür, civa ve atmosferik-karasal-sucul etkileşimler yoluyla elemental akıların nasıl değiştirildiği de dahil olmak üzere havzalarda çeşitli elementlerin rolünü incelemektedir.
Bölgesel, çevresel ve arama jeokimyası, çevresel, hidrolojik ve mineral arama çalışmalarına yönelik uygulamaları içerir.
Fotojeokimya, dünyanın yüzeyinin doğal bileşenleri arasında oluşan veya oluşabilen ışık kaynaklı kimyasal reaksiyonların çalışmasıdır.
Kimyasal özellikler
Daha yaygın kaya bileşikleri neredeyse tüm oksitlerdir; Klorürler, sülfürler ve flüorürler bunun için tek önemli istisnadır ve herhangi bir kayaçtaki toplam miktarı genellikle% 1’den daha azdır. F. W. Clarke, Dünya’nın kabuğunun% 47’sinden biraz fazlasının oksijenden oluştuğunu hesapladı. Çoğunlukla silis, alümina, demir oksitler ve çeşitli karbonatlar (kalsiyum karbonat, magnezyum karbonat, sodyum karbonat ve potasyum karbonat) olan oksitler olarak kombinasyon halinde oluşur. Silika esas itibariyle bir asit, silikat oluşturmaktadır ve magmatik kayaçların en yaygın mineralleri bu niteliktedir. Çok çeşitli kayaçlardan oluşan 1672 analizine dayanan bir hesaplamaya göre Clarke, Dünya’nın kabuğunun ortalama yüzde bileşimi olarak aşağıdaki gibi geldi: SiO2 = 59.71, Al203 = 15.41, Fe203 = 2.63, FeO = 3.52, MgO = 4.36, CaO = 4.90 , Na20 = 3.55, K20 = 2.80, H20 = 1.52, Ti02 = 0.60, P2O5 = 0.22, (toplam% 99.22). Diğer tüm bileşenler sadece çok az miktarda bulunur, genellikle% 1’den daha azdır.
Maden anayasası
Kireç, felsik kayaç olarak bilinen,% 66’dan daha fazla silis içeren asit veya silisli magmatik kayaçlar hariç, magmatik kayaçlarda bol değildir. Temel kayaçlarda (silisin% 20’sini veya daha azını içeren) bunların silikon içerdikleri nadir görülür ve bunlar mafik kaya olarak adlandırılır. Silika düşükken magnezyum ve demir ortalamanın üzerinde ise, olivin beklenebilir; Ojit, hornblend, enstatit veya biyotit gibi ferro-magnezyum mineralleri üzerinde silika daha fazla miktarda bulunuyorsa, olivin yerine zuhur eder. Potasite yüksek ve silis nispeten düşük olmadığı sürece, serbest kuartz ile leucite oluşmadığından, lösit bulunmayacaktır. Nepheline, aynı şekilde, genellikle fazla soda ve nispeten az silisli kayaçlarda bulunur. Yüksek alkalilerde, soda içeren piroksenler ve amfibollar mevcut olabilir. Silika ve alkali oranı ne kadar düşükse, plajiyoklaz feldispatının soda veya potas feldspat ile kontratlı olarak prevalansı ne kadar fazladır.
Plajiyoklaz feldispat (% 39), alkali feldspat (% 12), kuvars (% 12), piroksen (% 11), amfiboller (% 5) , Mikalar (% 5), kil mineralleri (% 5); Geri kalan silikat mineralleri Dünya’nın kabuğunun% 3’ünü oluşturur. Dünya’nın sadece% 8’i, karbonatlar, oksitler ve sülfitler gibi silikat içermeyen minerallerden oluşur.
Felsik, orta ve mafik magmatik kayaçlar
En silikayı ve kristalize verimsiz kuvartzı içeren bu kayaçlar genel olarak “felsik” kayaçlar olarak adlandırılan bir grup oluştururlar. En azından silika, en magnezyum ve demir içerenler, böylece olivin genellikle bol bulunurken kuvartzın olmadığı “mafik” grubu oluşturur. “Orta” kayaçlar, hem kuvartz hem de olivin bulunmadığı karakterleri içerir. Bunların önemli bir bölümünde alkalilerin, özellikle de sodanın çok yüksek bir yüzdesi bulunur ve dolayısıyla diğer kayalarda yaygın olmayan nephelin ve lösit gibi mineraller bulunur. Çoğunlukla “alkali” veya “soda” kayaçlarından diğerlerinden ayrılır ve karşılık gelen bir dizi mafik kayaç vardır. Son olarak, olivin açısından zengin ve feldispatlı olmayan küçük bir alt grup “ultramafik” kayalar olarak adlandırılmıştır. Silisyum yüzdeleri çok düşük ancak demir ve magnezyum oranı çok düşüktür.
Okyanustaki eser metallerin jeokimyası
İz metalleri, okyanustaki hidroksit, karbonat ve klorür de dahil olmak üzere ana iyonlarla kompleks oluştururlar ve kimyasal türleşme ortamın oksitlenip azalmadığına bağlı olarak değişir. Benjamin (2002), karışık ligand kompleksleri olarak sudan başka birden fazla ligand metalinin komplekslerini tanımlar. Bazı durumlarda, bir ligand, birden fazla verici atom içerir, çok güçlü kompleksler oluşturur, ayrıca şelatlar da denir (ligand şelatördür). En yaygın şelatörlerden biri, altı molekül suyun yerini alabilen ve iki artı yükü olan metallerle güçlü bağlar oluşturabilen EDTA (etilendiaminetetraasetik asit) ‘dir. Daha güçlü kompleksleşme ile serbest metal iyonunun daha düşük aktivitesi gözlemlenir. Aynı kompleks serbest metal konsantrasyonuna kıyasla kompleks metallerin daha düşük reaktivitesinin bir sonucu, şelasyonun, katılar yerine sulu çözeltide metalleri stabilize etme eğiliminde olmasıdır.