Geochemia
Geochemii zastosowania narzędzi i pojęć chemii do badań nad Ziemią i bardziej ogólnie planet . Do pewnego stopnia próbki są dostępne do badań chemicznych (zwłaszcza przez badanie meteorytów ) lub obecność pierwiastków chemicznych jest określana metodami pośrednimi, co pozwala tej dyscyplinie naukowej na badanie względnej obfitości i absolutności tych pierwiastków , ich rozmieszczenia i ich migracje podczas różnicowania się planet . Badania te ostatecznie umożliwiają poszukiwanie ogólnych praw zachowania materii w skali planetarnej, co łączy tę dyscyplinę z kosmochemią, o ile interesuje ją proces formacji planetarnej i wewnątrzplanetarnej. W odniesieniu do Ziemi dyscyplina ta ma na celu poznanie cykli, w których większość pierwiastków chemicznych jest przewodzona naprzemiennie na powierzchni i w głębi planety. Jeśli chodzi o osad, geochemia bada zjawiska chemiczne zachodzące od granicy woda-osad do głębokości samego osadu.
Elementy historyczne
Rosjanin Michaił Łomonosow jest tradycyjnie uważany za ojca tej dyscypliny naukowej (w) , naukowiec badanie złóż kopalin w XVIII -tego wieku. Sto lat później chemicy i mineralogowie, tacy jak Martin Heinrich Klaproth , Lavoisier , Berthollet czy Fourcroy, położyli podwaliny pod chemię nieorganiczną, która należy do geologii i geochemii.
Wynalezienie terminu „geochemia” przypisuje się niemieckiemu chemikowi Christianowi Schönbeinowi w 1838 r. Jednak przez prawie sto lat najczęściej używanym terminem określającym tę dyscyplinę był termin „geologia chemiczna”, a między geologami jest niewiele kontaktów. i chemików.
Rosjanin Vladimir Vernadsky i jego niemiecko-norwescy koledzy Victor Moritz Goldschmidt i Amerykanin Frank Wigglesworth Clarke są uważani za twórców nowoczesnej geochemii w latach dwudziestych XX wieku .
Po pierwsze, wraz z rozszerzeniem chemii o mineralogię powierzchniową, geochemia uzyskała status samodzielnej dyscypliny zaraz po II wojnie światowej , w czasie rozwoju geologii izotopowej (geochronologia absolutna). Dzięki swojemu transdyscyplinarnemu podejściu geochemia jest dobrym przykładem połączenia kilku dziedzin o odrębnych celach, takich jak fizyka , biologia , paleontologia (również dyscyplina multidyscyplinarna) itp.
Obszary zastosowań
Z punktu widzenia aplikacji celami geochemii są m.in .:
- określanie składu różnych ziemskich powłok, ich ewolucji, od górnych warstw atmosfery do nasion ;
- kwantyfikacja transferów materii i energii w obrębie Ziemi; identyfikację i kwantyfikację interakcji między jej różnymi powłokami lub zbiornikami ;
- identyfikacja i charakterystyka procesów chemicznych, mechanicznych, mineralogicznych lub innych, które modyfikują skład chemiczny geomateriałów, powodując ich zróżnicowanie ;
- określanie wieku skał i wydarzeń, które wpłynęły na Ziemię, poprzez geochronologię ;
- badanie przeszłych warunków środowiskowych ( paleośrodowiska ).
W swoich teoretycznych i stosowanych konsekwencjach geochemia obejmuje zarówno procesy endogeniczne, jak i egzogeniczne , na materiale organicznym lub nieorganicznym . Tak więc zastosowanie metod geochemicznych do badania istot żywych dało początek biogeochemii . Jednak dwoma największymi dziedzinami pozostaje geochronologia i badanie „gorących” (na głębokości) lub „zimnych” (na powierzchni) skał na Ziemi lub w innych układach planetarnych.
Główne zasady
W przypadku rozważanego rodzaju materiału i / lub jednostki geologicznej pomiary i badania różnych pierwiastków chemicznych oraz informacje, które mogą one dostarczyć, są silnie powiązane z ich względną obfitością, która jest nazywana składem chemicznym materiału.
- Najliczniejsze elementy, które na ogół stanowią około 95–99% materiału, są określane w konkretnym kontekście badania jako elementy główne . Badanie to najczęściej prowadzi się wówczas na styku z mineralogią , ze względu na tendencję tych pierwiastków do organizowania się w mniej lub bardziej określone fazy , czyli minerały .
- Rzadziej występujące pierwiastki chemiczne rzędu procenta i nazywane zawsze kontekstowo mniejszymi pierwiastkami , w zależności od warunków fizykochemicznych, tworzą fazy w postaci minerałów pomocniczych.
- Wreszcie, mówi się , że pozostałe pierwiastki chemiczne, obecne w bardzo małych lub niewielkich ilościach, są śladowe lub nazywane również pierwiastkami śladowymi . Ich zachowanie podczas procesów różnicowania tłumaczy się najczęściej poprzez zastosowanie termochemicznej teorii równowagi w rozrzedzonych ośrodkach, polegającej na pojęciu współdzielenia tych pierwiastków na mocy prawa działania masowego .
- Od około jednej trzeciej do XX XX wieku rozwój spektrometrii masowej umożliwiła rozwój pomiarów chemicznych na pomiary izotopowo . Ten aspekt, nie ściśle mówiąc „chemiczny”, jest jednak w pełni rozumiany i integrowany w geochemii, nawet jeśli czasami określa się go pod pojęciem geochemii izotopowej obok geochemii elementarnej (w sensie geochemii pierwiastków chemicznych ). Na poziomie praktycznym istnieją dwa rodzaje zmian stosunków izotopów , między stabilnymi izotopami i między izotopami radioaktywnymi lub radiogennymi:
- Dwa stabilne izotopy tego samego pierwiastka chemicznego rozdzielone między dwie fazy, ze względu na efekty kwantowe, o ile temperatura nie jest zbyt wysoka (termin frakcjonowanie oznacza, że ich stosunek zawartości nie jest taki sam między dwiema fazami). Jednym z najbardziej znanych zastosowań jest paleotermometr tlenowy do odczytywania zmian średniej temperatury ziemskiej atmosfery w ciągu ostatnich czterystu tysięcy lat.
- Radioaktywność jest transmutacja macierzystego izotopu promieniotwórczego izotopu w syna, powiedział radiogeniczny. Prostota prawa rozpadu promieniotwórczego i jego niematerialność są podstawą geochronologii , nauki o datowaniu absolutnym.
Chociaż te teoretyczne zasady są często zapożyczane z hipotezy równowagi termodynamicznej, znaczenie metastabilności minerałów w konfrontacji z długimi okresami czasu geologicznego, które pozwalają procesom dyfuzji chemicznej czasami odgrywać rolę w kinetycznej ewolucji materiałów, sprawiają, że geochemia jest wyjątkowym obszarem w porównaniu z tradycyjna termochemia.
Metody analizy
Analiza skał, minerałów i innych geomateriałów obejmuje wiele rodzajów analiz fizykochemicznych. Tu jest kilka :
Zobacz też
Bibliografia
-
(en) Frank Wigglesworth Clarke , The data of geochemistry , United States Geological Survey Bulletins nr 330 (1908), nr 491 (1911), nr 616 (1916), nr 695 (1920), nr 770 (1924) )
- Alexandre Fersman , Geochemia rekreacyjna , Wydania obcojęzyczne,1958, 437 s.
- Albert Jambon, Alain Thomas, Geochemistry. Geodynamika i cykle , Dunod,2009, 416 s. ( czytaj online )
Powiązane artykuły
Uwagi i odniesienia
-
René Taton , General History of Science , Presses Universitaires de France,1957, s. 360
-
(w) Helge Kragh, „Od geochemii do kosmochemii: pochodzenie dyscypliny naukowej, 1915–1955” w: Carsten Reinhardt, Chemical science in the 20th Century: Bridging Boundaries , John Wiley & Sons,2008( czytaj online ) , s. 160–192
-
Gennadi Aksenov, Vernadsky. Francja i Europa , Maison des Sciences de l'Homme d'Aquitaine,2019( czytaj online ) , s. 195
-
Zobacz: Historia geochemii autorstwa René Létolle (1996)
-
Późniejsze kontrowersje dotyczące globalnego ocieplenia nie umniejszają zasług menedżera Claude'a Allègre'a w tym wcześniejszym okresie jego kariery. Zobacz na ten temat: [1] Utworzenie krajowego instytutu w CNRS, INAG przez Gérarda Darmona.
-
Kiedy Claude Allègre był dyrektorem IPGP , organ ten był jednym z głównych elementów Narodowego Instytutu Astronomii i Geofizyki (INAG), który sam był przyłączony do CNRS (INAG istniał od 1967 r., A stał się INSU w 1985 r.).