Jeokimya

Jeokimya araçları ve kavramlarını uygulamak kimya çalışmalarına Dünya'da ve daha genel olarak gezegenler . Belli bir ölçüde, numuneler, kimyasal (özellikle çalışma ile incelenmesi için erişilebilir Meteoritlerin ) ya da varlığında kimyasal elementlerin bu sağlar dolaylı yöntemlerle belirlenir, bilim dalı çalışma nispi bolluk ve bu elemanların mutlak , dağılımı ve gezegensel farklılaşma sırasındaki göçleri . Bu çalışmalar sonuçta izin verirgezegensel ve gezegensel oluşum süreçleriyle ilgilendiği ölçüde bu disiplini kozmokimyaya bağlayan gezegensel ölçekte maddenin davranışının genel yasalarını araştırmak . Dünya ile ilgili olarak, bu disiplin, kimyasal elementlerin çoğunun dönüşümlü olarak yüzeyde ve gezegenin derinliklerinde gerçekleştirildiği döngüleri bilmeyi amaçlamaktadır. Tortu ile ilgili olarak, jeokimya, su-tortu arayüzünden tortunun derinliğine kadar gerçekleşen kimyasal olayları inceler.

Tarihsel unsurlar

Rus Mikhail Lomonosov geleneksel olarak kabul edilir , bu bilim dalının babası  (in) , mineral mevduat okuyan bilim adamı XVIII inci  yüzyılın. Bir asır sonra, Martin Heinrich Klaproth , Lavoisier , Berthollet veya Fourcroy gibi kimyagerler ve mineraloglar , jeoloji ve jeokimyaya giren inorganik kimyanın temellerini attılar .

"Jeokimya" teriminin icadı, 1838'de Alman kimyager Christian Schönbein'e atfedilir . Bununla birlikte, yaklaşık bir yüzyıldır, bu disipline atıfta bulunmak için en yaygın kullanılan terim, "kimyasal jeoloji" terimidir ve jeologlar arasında çok az temas vardır. ve kimyagerler.

Rus Vladimir Vernadsky ve Alman-Norveçli meslektaşları Victor Moritz Goldschmidt ve Amerikalı Frank Wigglesworth Clarke 1920'lerde modern jeokimyanın kurucuları olarak kabul ediliyor .

İlk olarak, kimyanın yüzey mineralojisi yoluyla genişletilmesiyle, jeokimya , izotopik jeolojinin (mutlak jeokronoloji) gelişimi sırasında , II. Dünya Savaşı'ndan hemen sonra kendi başına bir disiplin statüsü kazandı . Disiplinlerarası yaklaşımı ile jeokimya, fizik , biyoloji , paleontoloji (aynı zamanda multidisipliner bir disiplin) gibi farklı hedefleri olan çeşitli alanlar arasındaki birleşmeye iyi bir örnektir .

Uygulama alanları

Uygulama açısından bakıldığında, jeokimyanın amaçları şunlardır:

• çeşitli karasal zarfların bileşimini, atmosferin üst katmanlarından tohuma doğru evrimini belirleme  ;
• Dünyadaki madde ve enerji transferlerinin nicelendirilmesi ; farklı zarfları veya rezervuarları arasındaki etkileşimlerin tanımlanması ve miktarının belirlenmesi  ;
• jeomalzemelerin kimyasal bileşimlerini değiştirerek farklılaşmalarına neden olan kimyasal, mekanik, mineralojik veya diğer işlemlerin tanımlanması ve karakterizasyonu  ;
• jeokronoloji yoluyla dünyayı etkileyen kayaların ve olayların yaşını belirlemek  ;
• geçmiş çevre koşullarının incelenmesi ( paleo ortamlar ).

Teorik ve uygulanan dallanmalar, jeokimya kapakları her ikisinde de , endojen ve ekzojen işlemler ile, bir organik veya inorganik malzeme . Böylece, jeokimyasal yöntemlerin canlıların incelenmesine uygulanması biyojeokimyayı doğurdu . Bununla birlikte, en büyük iki alan jeokronoloji ve Dünya'da veya diğer gezegen sistemlerinde "sıcak" (derinlikte) veya "soğuk" (yüzeyde) kayaların incelenmesi olarak kalır .

Ana ilkeler

Dikkate alınan bir malzeme türü ve / veya jeolojik birim için, çeşitli kimyasal elementlerin ölçümleri ve çalışmaları ve sağlayabilecekleri bilgiler, malzemenin kimyasal bileşimi olarak adlandırılan göreceli bolluklarıyla güçlü bir şekilde bağlantılıdır. Malzeme:

• Genellikle malzemenin yaklaşık% 95-99'unu oluşturan en bol unsurlar, çalışmanın özel bağlamında ana unsurlar olarak anılır . Bu çalışma daha sonra , bu elementlerin kendilerini az çok tanımlanmış fazlar , mineraller halinde organize etme eğilimi nedeniyle, çoğunlukla mineraloji ile arayüzde gerçekleştirilir .
• Yüzde bir düzeyinde olan ve her zaman bağlamsal olarak küçük elementler olarak adlandırılan daha az bol kimyasal elementler, fizikokimyasal koşullara bağlı olarak, yardımcı mineraller şeklinde fazlar oluştururlar.
• Son olarak, çok küçük ila çok küçük miktarlarda bulunan kimyasal elementlerin geri kalanının eser olduğu veya aynı zamanda eser elementler olarak da adlandırıldığı söylenir . Farklılaşma süreçleri sırasındaki davranışları, çoğunlukla , seyreltilmiş ortamda termokimyasal denge teorisinin , kütle eylem yasasının etkisi altında bu elementlerin paylaşılması fikrini içeren bir uygulamasıyla açıklanır .
• Kabaca ilk üçte yana XX inci  yüzyılın gelişimi kütle spektrometresi ile kimyasal ölçümlerin genişleme sağladı ölçümleri izotop . Bu yön, tam anlamıyla "kimyasal" değil, ancak bazen temel jeokimyaya ek olarak ( kimyasal elementlerin jeokimyası anlamında) izotopik jeokimya terimi altında belirtilse bile, jeokimyaya tamamen anlaşılmış ve entegre edilmiştir . Pratik düzeyde, izotop oranlarında iki tür varyasyon vardır; kararlı izotoplar arasındakiler ve radyoaktif veya radyojenik izotoplar arasındakiler :
  • Aynı kimyasal elementin iki kararlı izotopu , sıcaklık çok yüksek olmadığı sürece, kuantum etkilerinden dolayı iki faz arasında bölünür (fraksiyonlama terimi, bolluk oranlarının iki faz arasında aynı olmadığı anlamına gelir). En kötü şöhretli uygulamalardan biri , son dört yüz bin yılda
  Dünya atmosferinin ortalama sıcaklığındaki değişiklikleri deşifre etmek için oksijen paleotermometresidir .
• Radyoaktivite bir oğul bir üst izotop radyoaktif izotopunun dönüşüm olduğunu, radyojenik söyledi. Radyoaktif bozunma yasasının sadeliği ve soyutluğu , mutlak tarihleme bilimi olan jeokronolojinin temelini oluşturur .

Bu teorik ilkeler genellikle bir termodinamik denge hipotezinden ödünç alınsa da, kimyasal difüzyon süreçlerinin bazen malzemelerin kinetik evriminde rol oynamasına izin veren uzun jeolojik zaman dönemleriyle karşılaşan mineral metastilitelerinin önemi, jeokimyayı geleneksel termokimya.

Analiz yöntemleri

Kayaların, minerallerin ve diğer jeomalzemelerin analizi birçok tür fizikokimyasal analizi içerir. Burda biraz var :

• mikrograf  : kaya ve gözlem ince bir bıçak hazırlanması , optik mikroskop , özellikle 'de, polarize ışık  ;
• Kimyasal analiz Element: kaya (element bileşiminin belirlenmesi kütle konsantrasyonu genellikle şeklinde dönüştürülen farklı elemanların oksitler ana elemanlarına); başlangıçta element element kimyasal reaksiyonlar (tahliller) ile gerçekleştirilen bu analizler, artık bir plazma kaynaklı kütle spektrometresi veya X-ışını floresans spektrometresi gibi tüm elementlerin konsantrasyonunu veren global fiziksel yöntemlerle gerçekleştirilmektedir  ;
• faz analizi ile X-ışını difraksiyonu  : Biz erişebilir kristal yapı bileşenlerinin ve örneğin kristalleşme, farklı biçimlerini tanıması için bu nedenle, fazların doğasını belirlemek silika ya da bilmek ise kalsiyum olarak mevcut olduğu CaO veya CaCO 3 .

Ayrıca görün

Kaynakça

• (en) Frank Wigglesworth Clarke , Jeokimya verileri , Birleşik Devletler Jeolojik Araştırma Bültenleri No. 330 (1908), No. 491 (1911), No. 616 (1916), No. 695 (1920), No. 770 (1924) )
• Alexandre Fersman , Rekreasyonel jeokimya , Yabancı dil sürümleri,1958, 437  s.
• Albert Jambon, Alain Thomas, Jeokimya. Jeodinamik ve çevrimler , Dunod,2009, 416  s. ( çevrimiçi okuyun )

İlgili Makaleler

• İzotop jeolojisi  :
  • Radyokronoloji  ;
• Paleoklimatoloji  ;
• Paleoçevre  ;
• Jeokimyasal arka plan
• Disiplinler:
  • Biyojeokimya  ;
  • Kozmokimya  ;
  • Jeoloji  ;
  • Mineraloji  ;
• Bilim insanları:
  • Modern jeokimya ve kristalografinin Vladimir Vernadsky ile kurucularından Victor Goldschmidt  ;
  • Fransa'da jeokimyanın gelişiminin ana organizatörü Claude Allègre , CNRS ve IPGP'de .

Notlar ve referanslar

1. René Taton , General History of Science , Presses Universitaires de France,1957, s.  360
2. (in) Helge Kragh, "Jeokimyadan kozmokimyaya: Bilimsel bir disiplinin kökeni, 1915-1955" , Carsten Reinhardt, 20. Yüzyılda kimya bilimi: Sınırları Aşmak , John Wiley & Sons,2008( çevrimiçi okuyun ) , s.  160–192
3. Gennadi Aksenov, Vernadsky. Fransa ve Avrupa , Maison des Sciences de l'Homme d'Aquitaine,2019( çevrimiçi okuyun ) , s.  195
4. Bakınız: Jeokimya tarihi için , René Létolle (1996)
5. Küresel ısınmayla ilgili sonraki tartışmalar, kariyerinin bu erken dönemindeki yönetici Claude Allègre'nin liyakatini azaltmıyor. Bu konuya bakın: [1] CNRS içinde bir ulusal enstitünün kurulması, Gérard Darmon tarafından INAG .
6. Claude Allègre IPGP'nin direktörü olduğunda , bu organ, kendisi CNRS'ye bağlı olan Ulusal Astronomi ve Jeofizik Enstitüsü'nün (INAG) ana bileşenlerinden biriydi (INAG 1967'den beri var oldu ve 1985'te INSU oldu ).