Geochemia i kosmochemia

obowiązkowe

Student zamierzający wysłuchać wykładu powinien posiadać podstawowe informacje dotyczące mineralogii, chemii, fizyki oraz petrologii, co pozwoli mu na zrozumienie takiego a nie innego zachowania się pierwiastków.

Wykład stanowi rozbudowany wstęp do zagadnień związanych ze ukształtowaniem się i rozwojem składu chemicznego Kosmosu, ze szczególnym uwzględnieniem Układu Słonecznego. Prezentowane tematy obejmują syntezę pierwiastków w gwiazdach, materiał presolarny, procesy rozdziału pierwiastków pomiędzy fazy tworzące mgławicę, z której utworzył się Układ Słoneczny, systematyczny przegląd składu chemicznego obiektów pozaziemskich (Słońce, meteoryty, asteroidy, Księżyc, Mars), wykorzystanie narzędzi geochemicznych do badań procesów zachodzących na wczesnych etapach istnienia Układu Słonecznego.

Prezentowane są informacje dotyczące obiegu pierwiastków chemicznych w zewnętrznych geosferach Ziemi, ze szczególnym zwróceniem uwagi na związek pomiędzy procesami geologicznymi a geochemiczną charakterystyką wybranych środowisk geologicznych. Podczas wykładu przedstawia się również informacje dotyczące związku geochemii z ochroną środowiska.

1. Zagadnienia wstępne:

atom, promień jonowy, elektroujemność, potencjał jonowy, podział pierwiastków, układ okresowy, klasyfikacja geochemiczna pierwiastków, izotopy i nuklidy, rozpad promieniotwórczy, procesy rozpadu jądrowego (rozpad alfa, beta, wychwyt elektronu, procesy syntezy jądrowej), zakres i obszar zainteresowań kosmochemii.

2. Procesy powstawania pierwiastków:

Model Wielkiego Wybuchu, nukleosynteza w gwiazdach mało- i średniomasywnych, nukleosynteza w gwiazdach masywnych, chemiczny rozwój Galaktyki.

3. Częstości pierwiastków w Kosmosie i w Układzie Słonecznym:

oszacowanie składu chemicznego Słońca, skład chemiczny meteorytów i znaczenie meteorytów typu CI, częstości pierwiastków i izotopów w Układzie Słonecznym, zróżnicowanie chemiczne pomiędzy Słońcem i Kosmosem.

4. Ziarna presolarne.

5. Meteoryty:

podział meteorytów, meteoryty prymitywne i zdyferencjowane, budowa i skład meteorytów chondrytowych, klasyfikacja chondrytów, meteoryty niechondrytowe (achondryty pierwotne i magmowe, meteoryty żelazne i kamienno-żelazne), chondryty księżycowe i marjańskie.

6. Planetezymale bezwodne i uwodnione:

Asteroidy i meteoryty, skład chemiczny i termiczna ewolucja bezwodnych asteroid, struktura pasa asteroid, obiekty zawierające lód, skład chemiczny komet, zmienione meteoryty.

6. Chronologia i kosmochemiczne modele powstania i rozwoju wczesnego Układu Słonecznego:

Środowisko tworzenia się Słońca, wiek i chronologia wczesnego Układu Słonecznego, akrecja obiektów macierzystych dla meteorytów, struktura i procesy zachodzące w dysku akrecyjnym, akrecja i skład chemiczny planet, powstanie planet typu ziemskiego oraz planet zewnętrznych.

7. Księżyc i Mars:

Przebieg badań kosmicznych Księżyca, skład chemiczny płaszcza i jądra Księżyca, geochemiczny rozwój Marsa, znaczenie i wpływ badań Księżyca i Marsa na rozwój badań Ziemi.

8. Jądro ziemskie

Struktura jądra ziemskiego, strefa D”, badania jądra ziemskiego (dane bezpośrednie, pośrednie, założenia teoretyczne), skład chemiczny jądra wewnętrznego i zewnętrznego (pierwiastki główne, obecność pierwiastków lekkich i radioaktywnych), szacowanie i ustalanie składu chemicznego jądra (dane meteorytowe, modele powstania Ziemi, planetarna krzywa lotności), czas powstania jądra, jądro i granica jądro-płaszcz.

9. Płaszcz ziemski

Struktura i skład mineralogiczny płaszcza ziemskiego, przejścia fazowe w płaszczu, modele obiegu materii w płaszczu, znaczenie bazaltów wysp oceanicznych i stref subdukcji dla heterogenicznej natury płaszcza, skład pierwiastkowy i izotopowy płaszcza (pierwiastki niedopasowane, izotopy Pb, Nd, Sr i He), obecność i rola pióropuszy płaszcza w ustaleniu się obecnego składu chemicznego płaszcza).

10. Skorupa ziemska (zarys)

Struktura skorupy ziemskiej, skład chemiczny skorupy oceanicznej i kontynentalnej, utworzenie się i wzrost skorupy kontynentalnej, procesy wietrzenia minerałów skałotwórczych i ich znaczenie w obiegu pierwiastków.

11. Zagadnienia dotyczące teoretycznych podstaw geochemii rozumianej jako części nauk geologicznych oraz prezentuje dane dotyczące geochemii poszczególnych środowisk geologicznych Ziemi.

12. Aktualne wyniki badań geochemicznych różnego typu utworów geologicznych. Przedstawiane podczas wykładu dane geochemiczne są podstawą do objaśnienia odmiennego zachowania się wybranych pierwiastków w poszczególnych geosferach Ziemi ze szczególnym zwróceniem uwagi na procesy odpowiedzialne za tworzenie anomalii geochemicznych prowadzących do powstawania złożowych nagromadzeń minerałów.

13. Zagadnienia dotyczące wpływu pierwiastków chemicznych na świat żywy, ze szczególnym zwróceniem uwagi na bioretencję pierwiastków.

14. Zagadnienia dotyczące wykonywania podstawowych terenowych badań geochemicznych, ze szczególnym zwróceniem uwagi na zagadnienia związane z kartowaniem geochemicznym oraz rola geochemii w ochronie środowiska naturalnego.

wykład 60 godzin

samodzielna praca studenta ok. 55 godzin

P.A. Cox: The Elements on Earth. Inorganic Chemistry in the Environment. Oxford University Press.

EBY G. NELSON. Principles of environmantal geochemistry. University of Massachusetts.

ENCRENAZ, T., BIBRING, J.P., BLANC, M. 1991. The Solar System. Springer Verlag; Berlin-Heidelberg-New York

H.Y. McSween, G.R. Huss. Cosmochemistry. Cambridge University Press.

S.M. Richardson, H.Y. McSween: Geochemistry. Pathways and Processes. Prentice Hall.

Meteorites, Comets and Planets. Treatise on Geochemistry, vol. 1.

Core and mantle. Treatise on Geochemistry, vol. 2.

Crust. Treatise on Geochemistry, vol. 3.

GILL R. 1996: Chamical fundamentals of geology. Chapman & Hall

WEDEPOHL, K.H. 1969. Handbook of Geochemistry. Springer Verlag; Berlin-Heidelberg-New York

M. White. Geochemistry. Willey- Blackwell

MIGASZEWSKI Z.M., GAŁUSZLA A., 2003. Zarys geochemii środowiska. Wydawnictwo Akademii Świętokrzyskiej.

POLAŃSKI, A. 1998. Podstawy geochemii. Wydawnictwa Geologiczne; Warszawa

Student rozumie złożone zjawiska i procesy związane z formowaniem się i chemicznym rozwojem Kosmosu i Układu Słonecznego. Posiada wiedzę na temat aktualnych poglądów dotyczących materiału presolarnego, z którego uformowała się mgławica planetarna Układu Słonecznego, a także powstania planet i ciał macierzystych dla meteorytów.

Zapoznał się z podziałem i budową meteorytów i potrafi powiązać ich cechy chemiczne i petrograficzne z procesami fizykochemicznymi zachodzącymi we wczesnym Układzie Słonecznym.

Zna i rozumie związki pomiędzy, kosmochemią, a geochemią petrologią i mineralogią.

Umie wykorzystać dane kosmochemiczne do scharakteryzowania i opisania materiału pochodzenia ziemskiego.

Rozumie znaczenie badań chemicznych Księżyca i Marsa dla lepszego zrozumienia rozwoju Układu Słonecznego i Ziemi.

Zna skład chemiczny jądra, płaszcza i skorupy ziemskiej, zapoznał się z najważniejszymi poglądami na temat ukształtowania się ich obecnego składu chemicznego, potrafi wskazać i scharakteryzować powiązania chemiczne pomiędzy nimi.

Jest przygotowany do samodzielnego studiowania i interpretowania zaawansowanej literatury geochemicznej i kosmochemicznej.

Student potrafi samodzielnie przeprowadzić analizę danych geochemicznych gromadzonych podczas badań terenowych lub też zebranych w wyniku kwerendy materiałów archiwalnych.

Potrafi poprawnie określać zachowanie się pierwiastków w różnych środowiskach geologicznych oraz potrafi wyjaśnić odmienne zachowanie się pierwiastków w poszczególnych typach środowisk. Potrafi przewidzieć zachowanie się pierwiastków uruchamianych w wyniku działalności człowieka.

K_W03 – zna szczegółowo problematykę procesów powstawania i różnicowania się skał w określonych środowiskach

K_W08 – zna geochemiczną charakterystykę Układu Słonecznego i procesy kierujące obiegiem pierwiastków na Ziemi

K_W16 – zna budowę strukturalną minerałów i jej wpływ na właściwości substancji

K_U03 – potrafi wykorzystać elementy statystyki w interpretacji uzyskanych wyników analitycznych

K_U04 - umie opisać budowę wewnętrzną skały, zanalizować procesy prowadzące do jej powstania, środowisko geotektoniczne i procesy przeobrażeń.

K_U05 – umie samodzielnie zanalizować zgromadzony materiał naukowy, zinterpretować wyniki i wyciągnąć stosowne wnioski

K_U09 – umie zaplanować i poprowadzić badania terenowe właściwe dla danego zakresu prac geologicznych

K_U10 – umie wybrać określone techniki komputerowe do rozwiązywania zagadnień w zakresie geologii

K_U16 - ma umiejętności językowe wystarczające do korzystania z anglojęzycznej literatury naukowej

K_K06 – rozumie potrzebę przedstawiania najnowszej wiedzy geologicznej w ramach prezentacji i przy wykonywaniu prac zaliczeniowych

K_K08 – zna zasady ekonomicznego wykorzystania złóż z uwzględnieniem ochrony środowiska

K_K10 – rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie

Egzamin końcowy przeprowadzany w formie odpowiedzi ustnej.

brak