Anorganische Geochemie: Eine Einführung

ISBN-13: 9783540160021 / Niemiecki / Miękka / 1985

Peter Maller

Opis

Das vorliegende Buch richtet sich an die Studierenden der Geo wissenschaften, der Chemie sowie an Interessenten aus anderen Disziplinen. In einer Zeit, in der das BewuBtsein vieler Men schen fur die Endlichkeit irdischer Resourcen sowie fur anthro pogene Veranderungen in der Natur und damit fur die Unver antwortlichkeit menschlicher Ignoranz gegenuber geochemi schen Prozessen gescharft worden ist, kann mit Recht erhofft werden, daB sich in zunehmendem MaBe Studierende dem Fach Geochemie zuwenden. Der Text ist aus einer Vorlesung hervorgegangen und be handelt daher nicht aIle Bereiche der Geochemie in gleicher In tensitat. GemaB dem Titel wird der Gesamtbereich der Organi schen Geochemie nicht behandelt. Weite Bereiche der Petrolo gie, wie rum Beispiel der Magmatismus, werden ebenfalls nicht behandelt. Hierzu sind in letzter Zeit eine Reihe spezieller Bu cher erschienen. Die in den Kapiteln angefuhrte Literatur ist uberwiegend aus jungerer Zeit. Fur ein vertiefendes Studium wird auf die dortigen Literaturzitate verwiesen. Es ist bewuBt das SI-System benutzt worden. ledoch sind in den Abbildungen wie auch im Text zur Vereinfachung die mei sten Angaben parallel dazu im CGS-System angefuhrt. Die Pa ralleliUU der Systeme soIl es dem Studierenden erleichtern, sich in das SI-System einzulesen. Der Zweck der Anorganischen Geochemie ist nicht, vor handene Bucher zur Geochemie zu ersetzen, sondern das vor handene Spektrum durch eine veranderte Art der Darstellung zu erganzen. Daher wird dem Studierenden empfohlen, neben dem vorliegenden Text noch die empfohlene vertiefende Lite ratur zur Erweiterung des Verstandnisses heranzuziehen."

Spis treści

1 Aufgabe der Geochemie.- 2 Grundlagen.- 2.1 Eigenschaften von Atomen und Ionen.- 2.2 Chemische Bindung und Eigenschaften vonGittern.- 2.3 Strukturchemische Regeln für Ionenkristalle.- Bildung von Koordinationspolyedern.- Elektrostatische Valenzregel.- Verknüpfungsregel.- Sparsamkeitsregel.- 2.4 Aggregatzustände und Polymorphic.- 2.5 Chemisches Gleichgewicht.- 2.6 Aktivität.- 2.7 Säure-Basen-Beziehung.- Definition einer Saure und Base.- Säure-und Basenkonstanten.- Ionisierungsfaktor (Dissoziationsgrad).- Pufferkapazität.- 2.8 Redox-Potential.- 2.9 Zur Ablauffähigkeit von Reaktionen.- Treibende Kräfte.- Inhibition und Katalyse.- 2.10 Prozesse der Stoffdifferenzierung.- Physikalische Prozesse.- Chemisch-physikalische Prozesse.- 3 Chemie der Silikate.- 3.1 Strukturelle Klassifikation der Silikate.- 3.2 Fe2+ -Mg2+-Verteilung in kogenetischen Silikaten.- 4 Zusammensetzung der Materie.- 4.1 Systematik der Atomkerne und Häufigkeitsverteilung der Elemente.- 4.2 Nukleosynthese.- 4.3 Häufigkeitsverteilung der Elemente.- 4.3.1 Häufigkeitsverteilung der Elemente in der oberen Erdkruste.- 4.3.2 Solare Häufigkeitsverteilung der Elemente.- 5 Chemischer Aufbau der Erde.- 5.1 Atmosphäre.- 5.2 Hydrosphäre.- 5.3 FesteErde.- 5.3.1 Erdkruste.- Obere kontinentale Erdkruste.- Untere kontinentale Erdkruste.- Ozeanische Kruste.- 5.3.2 Erdmantel.- 5.3.3 Erdkern.- 5.4 Mittlere chemische Zusammensetzung der Erde.- 5.5 Akkretion der Erde.- 5.5.1 Randbedingungen für die Akkretion der Erde.- 5.5.2 Akkretionsmodelle.- 6 Geochemische Zyklen.- 6.1 Der große geochemische Zyklus.- 6.2 Verwitterung.- 6.3 Diagenese.- 6.4 Metamorphose.- 6.5 Hydrothermale Überprägung.- 6.6 Alteration und Bildung hydrothermaler Erzlagerstätten.- 6.7 Beispiele einzelner Element-Zyklen.- 6.7.1 Kohlenstoff-Zyklus.- 6.7.2 Sauerstoff-Zyklus.- 6.7.3 Mariner Phosphat-Zyklus.- 7 Fluide Phasen.- 7.1 Hydrothermale Lösungen.- 7.1.1 Eigenschaften von H20 unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck.- 7.1.2 Partielle molare Volumen von Elektrolyten.- 7.1.3 Naturliche hydrothermale Lösungen.- 7.1.4 Kritischer Zustand.- Kritischer Punkt.- Das System NaC1-H2O.- 7.1.5 Entwicklung fluider Phasen aus Schmelzen.- 7.2 Silikatische Schmelzen.- 7.2.1 Struktur der Schmelzen.- 7.2.2 Löslichkeit volatiler Phasen.- 7.2.3 Viskosität von Silikatschmelzen.- 8 Bildung fester Phasen.- 8.1 Keimbildung.- 8.2 Kristallwachstum.- 8.3 Phasenregel.- 8.4 Isomorphic und feste Lösungen.- 8.5 Phasengleichgewichte in Mehrkomponentensystemen.- 8.5.1 Binäre Systeme.- Binäre, eutektische Mischung ohne feste Lösungen.- Binäres Peritektikum ohne feste Lösungen.- Binäre feste Lösungen.- Das System Albit-Orthoklas.- 8.5.2 Ternäre Systeme.- Ternäres Eutektikum ohne feste Lösungen.- Ternäres System mit binarer fester Lösung.- 8.5.3 Modell zur Magmenerstarrung.- 9 Verteilung von Neben- und Spurenelementen.- 9.1 Diadochie.- 9.2 Kontrollierende Parameter der Element-Verteilung.- 9.3 Verteilungsgesetze.- 9.3.1 Homogene Verteilungsgesetze.- 9.3.2 Heterogene Verteilungsgesetze.- 9.4 Partielles Aufschmelzen.- 9.5 Anwendungen.- 9.5.1 Fraktionierte Kristallisation.- 9.5.2 Hydrothermale Differentiation.- 10 Isotopenfraktionierung.- 10.1 Isotopieeffekte.- Thermodynamische Isotopieeffekte.- Kinetische Isotopieeffekte.- 10.2 Isotopenfraktionierung einiger Elemente.- Wasserstoff-Fraktionierung: 1H, 2H-D.- Kohlenstoff-Fraktionierung: 12C- 13C.- Sauerstoff-Fraktionierung: 16O-18O.- Schwefel-Fraktionierung: 32S-34S.- 10.3 Radiometrische Datierungen.- 10.3.1 Grundlagen.- Radioaktiver Zerfall.- BeziehungenzwischenMutter-undTochternukliden.- 10.3.2 Datierungen unter Verwendung natürlicher Nuklidpaare.- 87Rb/87Sr-Datierung.- 40K/40Ar-Datierung.- Uran-Thorium-Blei-Datierung.- Blei-Isotopen-Datierung.- 147Sm-/143Nd-Datierung.- Spaltspur-Methode.- 14C-Datierung.- 11 Geothermobarometrie.- 11.1 Reversible und irreversible Umwandlungen von Festphasen.- 11.2 Element- und Isotopenverteilungsgleichgewichte..- 11.2.1 Elementverteilung zwischen Mineralien sowie unterschiedlichen Gitterpositionen eines Minerals.- 11.2.2 Elementverteilung zwischen festen und fluiden Phasen.- 11.2.3 Isotopenthermometrie.- 11.2.4 Gasgleichgewichte.- Verzeichnis der Abkürzungen.- Einheiten und Konstanten.- Literatur.- Autorenverzeichnis.