Una rama de la geoquímica.
Dado que la geoquímica es una disciplina en desarrollo que presta igual atención a la teoría y la aplicación, la geoquímica y otras disciplinas se interpenetran constantemente entre sí, por lo que han surgido muchas ramas de disciplinas. Estas ramas de la geoquímica también tienen fuertes características de vitalidad y desarrollo. A continuación se muestra una breve introducción a algunas de las principales ramas de la geoquímica.
(1) Geoquímica elemental
La geoquímica elemental es la rama más antigua y clásica de la geoquímica. Geoquímicos como Clark de Estados Unidos y Li Tong de China comenzaron sus primeros trabajos de investigación a partir de la geoquímica elemental. En la actualidad, el contenido de la investigación de geoquímica elemental incluye principalmente las características geoquímicas de los elementos de la Tierra y de algunos cuerpos celestes, como propiedades, abundancia, estado de ocurrencia, forma de migración, reglas de enriquecimiento y dispersión, evolución y ciclo histórico, etc.
(2) Geoquímica cuántica
La geoquímica cuántica es el resultado de la intersección de la química cristalina, la química cuántica (mecánica cuántica), la mineralogía y la física del estado sólido a principios de los años 1970. "Estudia los enlaces químicos o 'estructura electrónica' en minerales, la estructura cristalina y su estabilidad, las propiedades físicas y químicas de los minerales, la distribución geoquímica de elementos químicos, equilibrios de fases y distribución de elementos, cambios en la estructura cristalina con temperatura, presión. y composición (química cristalina comparada), termodinámica de minerales y propiedades espectrales de los minerales. El problema central de la geoquímica cuántica es el estudio de los enlaces químicos o la "estructura electrónica" de los minerales utilizando la teoría de la mecánica cuántica y varios métodos espectroscópicos. Incluye teoría y experimentación. La investigación teórica consiste en aplicar la teoría de la mecánica cuántica para encontrar soluciones (aproximadas) a la ecuación de movimiento de la mecánica cuántica (ecuación de Schrödinger) para las especies geoquímicas en estudio. La investigación experimental consiste en utilizar varios métodos espectroscópicos. para determinar la estructura electrónica de una especie (Ouyang Ziyuan, Ni Jizhong, Xiang, 1996)
(3) Termodinámica geoquímica
La termodinámica geoquímica es una rama de la geoquímica, que se aplica. los principios básicos de la termodinámica para estudiar el sistema de ciencias de la tierra. Estudia principalmente la energía y su transformación, y resuelve los problemas de dirección y límite de los procesos naturales, es decir, el problema del estado de equilibrio. de sistemas líquidos térmicos naturales; equilibrio de fases minerales; propiedades termodinámicas de minerales; termodinámica de soluciones sólidas minerales; termodinámica de silicatos fundidos: interacción fluido-roca: termodinámica no lineal en desequilibrio; , 1996)
(4) Geoquímica.
La cinética geoquímica es una rama de la geoquímica derivada de la aplicación de principios básicos de la cinética al estudio de los procesos geoquímicos. y mecanismo de los procesos naturales, incluida la química de las velocidades de reacciones químicas. La dinámica y la dinámica de los movimientos físicos se refieren principalmente a la dinámica de fluidos, la difusión y la dispersión (Instituto de Geoquímica, Academia China de Ciencias, 1998). Actualmente, la literatura geoquímica divide la cinética química. y la cinética en dos disciplinas: la cinética o química estudia la velocidad y el proceso de las reacciones químicas (o mecanismos de reacción, que se refiere a los caminos y pasos específicos que siguen las moléculas reactivas en el proceso de convertirse en moléculas de producto), mientras que la dinámica estudia la. Movimiento macroscópico de objetos bajo la acción de la fuerza. Velocidad y mecanismo En la investigación práctica y las aplicaciones en las ciencias de la tierra, la cinética química y la cinética existen y no deben separarse por completo. Por lo tanto, los académicos nacionales y extranjeros utilizan el término "cinética de procesos geoquímicos". (en adelante denominada cinética geoquímica) para reflejar la cinética química y las cuestiones cinéticas en la investigación geoquímica (Ouyang Ziyuan, Ni Jizhong, Xiang, 1996).
(5) Geoquímica isotópica
La geoquímica isotópica utiliza principalmente métodos de investigación de datación geológica y rastreo de isótopos para estudiar la formación y abundancia de nucleidos en la Tierra y los materiales del universo según la desintegración y la descomposición. El fraccionamiento de estos nucleidos en procesos naturales se utiliza para rastrear diversos procesos geológicos y geoquímicos. La geoquímica de isótopos incluye la geoquímica de isótopos radiactivos y la geoquímica de isótopos estables. La geoquímica de radioisótopos realiza principalmente la sincronización del sistema geológico basándose en la desintegración de isótopos radiactivos y realiza análisis de trazadores basándose en la composición de isótopos de los productos radiactivos hijos. La geoquímica de isótopos estables utiliza principalmente el fraccionamiento de isótopos ligeros estables en la naturaleza para rastrear procesos geológicos (Chen Daogong et al., 1994).
(6) Geoquímica experimental
La geoquímica experimental es una rama relativamente joven de la geoquímica y actualmente no existe una comprensión unificada de su definición. En general, se cree que la geoquímica experimental se desarrolló sobre la base de la mineralogía experimental y la petrología experimental, e implica principalmente investigaciones experimentales sobre el comportamiento y mecanismo de reacción de elementos químicos (incluidos isótopos y materia orgánica) en procesos geoquímicos en fase fluida (Ouyang Zi Yuan, Ni Jizhong, Xiang, 1996).
(7) Astroquímica
La astroquímica, también conocida como química espacial o cosmoquímica, es una nueva ciencia resultante de la penetración cruzada de las ciencias de la tierra, las ciencias espaciales y la astronomía. La química espacial estudia el origen y distribución de los elementos espaciales y sus isótopos, así como la composición química y la evolución de varios cuerpos celestes. La materia del vasto universo está compuesta por más de 100 elementos, más de 2.000 isótopos y diversas sustancias químicas a partir de partículas elementales. La astroquímica estudia la distribución espaciotemporal, el estado de existencia y las reglas de evolución de estas capas materiales (Ouyang Ziyuan, Ni Jizhong, Xiang, 1996).
(8) Litogeoquímica
La litogeoquímica es una materia interdisciplinaria de la petrología y la geoquímica modernas. Sobre la base de los principios básicos, los métodos experimentales y los resultados de la investigación de la geoquímica, se discuten diversas cuestiones petrológicas y de ellas se deriva su importancia geológica (Ouyang Ziyuan, Ni Jizhong, Xiang, 1996). El contenido de la investigación de la geoquímica de rocas involucra principalmente la composición geoquímica, el papel y la evolución de los elementos principales, oligoelementos e isótopos en rocas ígneas, rocas sedimentarias y rocas metamórficas. Este artículo comienza con el estudio del origen de las rocas terrestres o materiales celestes, y estudia el origen, la evolución y los efectos ambientales y de recursos de la Tierra.
(9) Geoquímica regional
El defensor de la geoquímica regional es Felsman. Felsman cree que la tarea de la geoquímica regional es estudiar las leyes de distribución espaciotemporal, distribución, migración y concentración de elementos químicos en un área determinada. La geoquímica regional moderna es una rama de la geoquímica (Ouyang Ziyuan, Ni Jizhong, Xiang, 1996). Toma un subsistema de la litosfera global, la litosfera regional, como objeto, y estudia la composición química, los efectos químicos y un estudio integral de la química. evolución.
(10) Geoquímica tectónica
La idea de la geoquímica tectónica surgió en el siglo XIX (H.C. Sorby), y las bases teóricas las sentaron W.C. Fyfe y Chen en los años 1960. . La geoquímica estructural es una materia interdisciplinaria de geología estructural y geoquímica que estudia procesos geoquímicos como la ocurrencia, distribución y migración, dispersión y enriquecimiento de elementos de la tierra (principalmente la corteza) en fluidos y rocas sólidas bajo acción tectónica. Chen señaló muchas veces en 1976 y 1984: "La geoquímica estructural es una disciplina entre la geología estructural y la geoquímica, que estudia la distribución, migración, dispersión y enriquecimiento de diversas estructuras geológicas y elementos químicos en la corteza terrestre. La relación. Su tarea principal es estudiar la relación entre las estructuras geológicas y los procesos geoquímicos, es decir, la relación entre el movimiento y la materia en el tiempo, el espacio y el origen, y unificar el estudio de la formación y la deformación, la estructura y la transformación" (Wu, 1998).
(11) Geoquímica profunda
La geoquímica profunda también se llama ciencia de los materiales de la tierra profunda. Esta asignatura estudia principalmente la composición química, los efectos químicos y la evolución química de la Tierra profunda (especialmente el manto y el núcleo). Este aspecto incluye la investigación teórica y la investigación experimental. La investigación teórica utiliza principalmente los principios básicos de la geología, la geoquímica, la geofísica, la petrología, la mineralogía y la geología estructural para construir modelos de la Tierra profunda. La investigación experimental se basa principalmente en el desarrollo de cámaras de presión de diamante y tecnología experimental de cavidades grandes, tecnología experimental estática de presión ultraalta y tecnología de perforación ultraprofunda. Sus contenidos de investigación incluyen: ① investigación sobre las propiedades físicas y químicas de los materiales en las profundidades de la tierra; ② investigación sobre las propiedades físicas y químicas del interior de la tierra; ③ investigación sobre la evolución y la geodinámica de la Tierra (Xie et al., 1997).
(12) Geoquímica de depósitos minerales
La geoquímica de depósitos minerales es un tema marginal que combina depósitos minerales y geoquímica, y estudia principalmente los recursos minerales. Utiliza principalmente teorías y métodos geoquímicos para estudiar los depósitos minerales. Por un lado, la geoquímica de depósitos minerales incluye y hereda las teorías y métodos de investigación de los depósitos minerales y la geoquímica clásicos y, al mismo tiempo, introduce algunos conocimientos teóricos y métodos de investigación de matemáticas, física y química fuera del campo de las geociencias. La geoquímica de depósitos minerales no sólo estudia la composición química, los efectos químicos y la evolución química del depósito mineral en sí, sino que también estudia el proceso de mineralización de la formación del depósito mineral y su preservación y evolución después de la formación (Li Chaoyang, 1999).
(13) Geoquímica de exploración
La geoquímica de exploración es una nueva disciplina aplicada desarrollada a partir de la prospección geoquímica (o prospección geoquímica). La definición de prospección geoquímica en los países occidentales es: "La prospección geoquímica es cualquier método de exploración mineral basado en la determinación sistemática de una o varias propiedades químicas de sustancias naturales" (H.E. Hawkes et al., 1962). Los estudiosos de la antigua Unión Soviética creen: "La prospección geoquímica es un método de prospección que busca depósitos minerales basándose en la dispersión microscópica de minerales en el lecho rocoso y la sobrecarga, en los flujos de aguas subterráneas y superficiales, en las plantas, en el suelo y en los gases" (вч. Krasnikov, 1955 ). En sus inicios, la geoquímica dio origen a una disciplina aplicada con fines de exploración minera, denominada prospección geoquímica. Posteriormente, la prospección geoquímica ha logrado grandes avances en teoría, método y tecnología, especialmente en el campo de aplicación, y se ha expandido desde la simple geoquímica de prospección hasta la geoquímica ambiental, la geoquímica de ingeniería, la geoquímica agrícola y otros campos. Por lo tanto, el término prospección geoquímica ha sido reemplazado gradualmente por el de geoquímica de exploración.
(14) Geoquímica de baja temperatura
La geoquímica de baja temperatura estudia principalmente los procesos geoquímicos y la evolución por debajo de los 200 °C en la naturaleza, incluida la extracción, activación y activación de minerales a temperatura ambiente y bajo cero grados centígrados. Comportamiento geoquímico de migración y enriquecimiento. En el pasado, el campo de la investigación de la geoquímica de baja temperatura ha estado débil durante mucho tiempo, principalmente porque: ① La mayoría de los experimentos geoquímicos en el pasado se llevaron a cabo en condiciones de temperatura media y alta; ② La formación de rocas anterior; y los datos de termometría de mineralización no fueron suficientes y completos durante mucho tiempo, la gente no entendió los elementos La comprensión de las actividades es unilateral y no reconoce las fuertes actividades geoquímicas de los elementos a bajas temperaturas ④ Algunos metasomatismos de baja temperatura; En el pasado se pensaba erróneamente que eran productos de altas temperaturas y fluidos a alta temperatura. Desde la década de 1990, bajo la iniciativa de Tu Guangchi, China ha llevado a cabo investigaciones sobre geoquímica de bajas temperaturas. En la actualidad, se ha establecido y mejorado el sistema de investigación experimental geoquímica de baja temperatura. Ha resumido las características geoquímicas de algunos depósitos minerales de baja temperatura y capas mineralizadas en mi país y ha estudiado el comportamiento geoquímico de baja temperatura del oro, la plata, metales del grupo del platino, elementos de tierras raras y algunos elementos dispersos. Además de la mineralización a baja temperatura de algunos no metales, se analizó el proceso de migración y enriquecimiento de los elementos de mineralización en el metamorfismo de bajo grado y el metamorfismo de entierro de la mineralización. Se llevaron a cabo experimentos de migración y precipitación de algunos elementos de mineralización en condiciones de baja temperatura para establecer el modelo de interacción agua-roca en un sistema abierto de baja temperatura (1.
(15) Geoquímica orgánica
A principios de la década de 1920, B.и Wernatsky publicó "Biosphere" y otros trabajos, construyó el primer "laboratorio viviente" de geoquímica orgánica del mundo, lo que marcó el germen de la geoquímica orgánica. Más tarde, con el desarrollo de la geología del petróleo y el petróleo. industria, geología, sedimentología, biología. Con el desarrollo y la penetración mutua de la química orgánica, la geología del petróleo y otras disciplinas, la geoquímica orgánica ha logrado grandes avances. Se define como: la geoquímica orgánica estudia principalmente la composición, estructura y propiedades de los compuestos orgánicos naturales. materia, su distribución, transformación y su papel en los procesos geológicos (Ouyang Ziyuan, Ni Jizhong, Xiang, 1996)
Cabe señalar que la biogeoquímica, otra rama de la geoquímica, está relacionada con la geoquímica orgánica, por lo que no se enumera por separado. Se puede decir que la biogeoquímica surgió a principios de la década de 1920. Es el estudio de los procesos geoquímicos en la biosfera en los que participan los organismos biológicos, revelando la correlación entre los organismos y su entorno en la composición de los elementos químicos. identificando provincias geoquímicas y su relación con enfermedades endémicas, centrándose en el impacto de las actividades biológicas y humanas en los ciclos geoquímicos del carbono, nitrógeno, fósforo y azufre (National Natural Science Foundation, 1996)
(. 16) Geoquímica ambiental
La geoquímica ambiental estudia la relación entre las actividades humanas y el entorno geoquímico. Es una nueva materia de vanguardia resultante de la penetración mutua de la geoquímica y las ciencias ambientales.
Con base en la geología y desde la perspectiva de la integridad e interdependencia del medio ambiente terrestre, estudiamos exhaustivamente el comportamiento geoquímico de los elementos químicos en el sistema tierra-agua-gas-biología-medio ambiente humano, y revelamos el medio ambiente regional y global bajo la interferencia. de las actividades humanas. Las leyes cambiantes del sistema sirven para el desarrollo y la utilización de recursos, el control de la calidad ambiental y la supervivencia y la salud humanas (Ouyang Ziyuan, Ni Jizhong y Xiang, 1996).
(17) Geoquímica de fluidos
En la última década, a través del análisis de fluidos en la tierra procedentes de volcanes, terremotos, fluidos hidrotermales del fondo marino, perforaciones ultraprofundas, gas natural abiótico, rocas y minerales La detección directa y la observación de inclusiones fluidas, así como los estudios experimentales de campo y en interiores de las interacciones fluido-roca, han hecho muchos descubrimientos importantes y avances en la comprensión, y han mejorado el sistema de investigación de geoquímica de fluidos (Ouyang Ziyuan, Ni Jizhong , Xiang, 1996). La investigación sobre geoquímica de fluidos ha recibido una atención cada vez mayor. Por ejemplo, en 1993 y 1997 se celebraron dos conferencias académicas internacionales sobre "Fluidos terrestres"; en 1996, se inició "Geoquímica de fluidos" como curso de posgrado en la Universidad Tecnológica de Chengdu; en 1997, se inició "Geología de fluidos y eficacia de la mineralización"; listado como preselección para los proyectos del Plan Nacional de Escalada, etc. La geoquímica de fluidos estudia principalmente las reglas de formación, migración y posicionamiento (transformación, evolución, descarga y almacenamiento, etc.). ) de fluidos naturales, centrándose en la exploración de las leyes, principios y efectos geoquímicos de los procesos geológicos de fluidos.
(18) Geoquímica de gases
La geoquímica de gases estudia principalmente las características geoquímicas, los tipos de formación, las leyes de migración y acumulación de diversos gases en la naturaleza, y su caracterización de la dinámica geoquímica y geológica. importancia (Ouyang Ziyuan, Ni Jizhong, Xiang, 1996).
(19) Geoquímica agrícola
La geoquímica agrícola estudia principalmente la distribución de los elementos en el suelo, el proceso geoquímico de formación del suelo, la utilización y mejora del suelo, la contaminación agrícola y su prevención y control. La relación entre el ambiente geoquímico del suelo y el rendimiento y la calidad de los productos agrícolas (especialmente cereales). Es de gran importancia económica en la grave situación de explosión demográfica, reducción de la tierra cultivada y disminución de la capacidad de carga de la tierra (National Natural Science Foundation, 1996).
(20) Geoquímica marina
La geoquímica marina en un sentido estricto se refiere a la geoquímica del fondo marino. Estuvo en etapa de acumulación de datos hasta la década de 1960. Después de la década de 1960, una serie de acontecimientos como los estudios a gran escala de nódulos de manganeso oceánicos, el descubrimiento de sulfuros hidrotermales en el fondo marino, las perforaciones en aguas profundas y los estudios oceánicos internacionales han promovido el rápido desarrollo de la geoquímica marina (National Natural Science Foundation, 1996). ). La geoquímica marina moderna se define como el estudio de diversos procesos geoquímicos en el medio marino, así como los patrones de comportamiento y la historia de la evolución natural de los elementos químicos en estos procesos (Ouyang Ziyuan, Ni Jizhong, Xiang, 1996).