Изложены основные разделы классической геохимии: строение и химический состав Земли, учение о кларках, природа и энергетика геохимических процессов магматизма, литогенеза и метаморфизма, а также общая характеристика геохимии литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы. Дана характеристика важнейших астрофизических открытий последних десятилетий. Показаны  последствия  антропогенных  изменений  в геосферах Земли.

Для студентов геологических специальностей вузов.

На основании анализа геохимических данных, полученных для высокоуглеродистых сланцев тимской свиты Тим-Ястребовской структуры, проведена реконструкция состава и природы их протолита. Установлено, что сланцы представляют собой переотложенные и метаморфизованные продукты докембрийских кор выветривания, образование которых происходило за счет размыва постархейских пород преимущественно гранитоидного состава на небольших глубинах морского бассейна без доступа кислорода в условиях гумидного климата. В процессе пристального изучения высокоуглеродистых сланцев Тим-Ястребовской структуры ВКМ авторами данной статьи был получен ряд важнейших петрохимических данных, анализ которых позволяет провести реконструкции условий осадконакопления и восстановления природы протолита. Особое внимание нами было уделено анализу содержаний редкоземельных элементов и некоторых связанных с ними индикаторных отношений, рассчитанных по другим микроэлементам. Это обусловлено тем, что редкоземельные элементы являются относительно инертными и их распределение не претерпевает существенных изменений в процессах седиментации, литогенеза и метаморфизма, и осадочные толщи даже в условиях высоких давлений и температур наследуют геохимические особенности, свойственные исходным породам в области эрозии [1] Цель настоящей статьи – на основе изучения новой геохимической информации по высокоуглеродистым сланцам Тим-Ястребовской структуры Воронежского кристаллического массива восстановить состав и основные черты формирования их протолита, реконструировать геодинамические особенности обстановок накопления осадка. рц-слюдистые сланцы – самый распространенный тип пород на территории Тим-Ястребовской структуры. Тим-Ястребовская структура является одной из наиболее крупных палеопротерозойских синформ в пределах ВКМ. Ее протяженность с северо-запада на юго-восток составляет 130 км при ширине 10–30 км, глубина заложения по геофизическим данным оценивается в 5–8 км. В геодинамическом отношении структура представляет собой внутриконтинентальный рифт, заложившийся в палеопротерозое на неоархейской протоплатформе. В геологическом строении Тим-Ястребовской структуры и ее обрамления принимают участие образования архея и палеопротерозоя. Архейские породы слагают обрамление Тим-Ястребовской структуры и представлены мощными толщами высокометаморфизованных осадочных и вулканогенно-осадочных образований обоянского комплекса и михайловской серии. Сама Тим-Яс-Геохимия высокоуглеродистых сланцев Тим-Ястребовской структуры (Воронежский кристаллический массив) требовская структура выполнена палеопротерозойскими породами курской и перекрывающей ее оскольской серии.

Химические элементы и их соединения являются структурной основой мироздания. В живых организмах некоторые из них выполняют физиологическую функцию. Избыток или недостаток их приводит к формированию биогеохимических эндемий, нарушению обменных процессов, формированию различных заболеваний у растений, животных и человека. Решение экологических проблем невозможно без получения полной информации о каждом химическом элементе, что восполняется в справочном пособии. В нем в определенной последовательности рассматривается информация о тех свойствах химических элементов, которые связаны с миграцией, концентрацией или рассеиванием их, закономерностях формирования месторождений, приводятся научно обоснованные сведения о влиянии их на возникновение заболеваний, вызванных геохимическим фактором, токсичные дозы, растения концентраторы элементов. Практические аспекты справочного пособия знакомят читателя с аналитической химией элементов, геохимическим картографированием территории, методами поисков полезных ископаемых, особенностями геохимии Беларуси. Кларки (среднее содержание химических элементов) в приложении дают представление об оптимальном содержании химических элементов. Они используются для объективной оценки содержания элементов в природных средах путем сравнения полученных данных с ними. Специалисты и читатели, которых интересует проблемы геохимической экологии, связанной с разработкой мероприятий по созданию оптимальных условий жизни человека и поисками месторождений полезных ископаемых, получат в справочном пособии полезную для себя в практическом отношении информацию. Автор благодарен официальным и неофициальным рецензентам за ценные замечания и предложения: академику А.А. Махначу, доктору геолого-минералогических наук М.Г. Ясовееву, кандидатам геолого-минералогических наук О.В. Лукашеву, Л.И. Мурашко, В.В. Коцур, профессору Е.Н. Мешечко, старшему преподавателю Н.Ф. Гречаник. Посвящается памяти друзей по учебе и работе: доктору филологических наук В.У. Протченко, кандидату химических наук З. Мачионису, кандидату экономических наук В.С. Емелину.

В работе излагается теория геохимической миграции, обусловленной фильтрацией и диффузией с учетом взаямодействия мигрирующих веществ с породами и друг с другом. Даются аналитические решения задачи геохимической миграции в следующих случаях: 1) диффузия вещества без учета взаимодействия с вмещающими породами, 2) диффузия с учетом сорбции и ионного обмена, 3) диффузия с учетом химических реакций, 4) фильтрация без учета взаимодействия с вмещающими породами, 5) фильтрация с учетом сорбции и ионного обмена, 6) фильтрация с учетов химических реакций мигрирующего вещества с породами. Пользуясь полученными уравнениями, можно рассчитать дальность миграции веществ залежи, количество мигрировавших за определенное время веществ и закон распределения веществ в пространстве над залежью, если известны конетанты равновесия и скоростей процессов взаимодействия веществ о породили, коэффициенты диффузии и скорости фильтрации. На основе полученных результатов теоретически обосновывается эмпирический принцип дифференциальной подвижности веществ в земной коре, сформулированный Д. С. Коржинским, Развитая теория применяется для описания формирования геохимических: ореолов, гидротермальных: руд и нефтяных залежей.

Диффузия сопровождается сорбцией или ионным обменом веществ со средой. Получено распредечение аномальных концентраций над бесконечной и конечной залежами, над линейными и точечным источниками диффундирующего вещества. Приведены экспериментальные результаты по изучению кинетики ионного обмена на породах, фильтрации, полученные   авторами.   Обсуждается   концепция   «фильтрационного   эффекта».

В книге сведены основные результаты исследований по диффузии веществ в породах, равновесию, кинетике и динамике процессов взаимодействия веществ с породами, выполненных в GGGP и за границей.

В данном лекционном курсе рассмотрены основные промышленные типы месторождений металлических полезных ископаемых. Для каждого вида даны общие сведения, области применения и требования промышленности к качеству, охарактеризованы основные геолого-промышленные типы месторождений металлических полезных ископаемых. Для студентов вузов, обучающихся по специальностям «Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых» и "Прикладная геохимия, петрография и минералогия". Промышленное месторождение – это участок земной коры, в котором в результате геологических процессов произошло накопление минерального вещества, отвечающего современным требованиям промышленности по качеству и количеству запасов, технологическим свойствам, горно-техническим условиям, и экономически выгодного для эксплуатации. Промышленные типы это основные "поставщики" данного вида минерального сырья в мировом балансе или в масштабе страны. Рудопроявление - недостаточное по запасам или качеству скопление полезного ископаемого в земной коре, технологически, горно-технически или экономически невыгодное для разработки. Месторождения рудных (металлических) полезных ископаемых это: виды минерального сырья, которые перерабатываются плавкой, гидрометаллургическим или иным способом с целью извлечения металлов. Они являются объектами переработки черной и цветной металлургии. В учебном курсе дан обзор месторождений по металлам. Разделы курса освещают промышленные типы черных, цветных, редких, благородных и радиоактивных металлов, в которых описаны месторождения 56 металлов и их сообществ. В недрах 130 стран общие запасы железных руд оцениваются в 340 млрд т. Наибольшими запасами обладают Россия, Бразилия, Австралия, Украина, Канада и США (50-25 млрд т). Железные руды добывают 55 стран, наибольшую добычу осуществляют Бразилия, Китай, Австралия, Россия, Украина, Индия, США, Канада и ЮАР (от 160 до 28 млн т в год). К уникальным относятся месторождения железных руд с запасами в миллиарды тонн, к крупным и средним - в сотни миллионов тонн, к мелким - в десятки миллионов тонн. Уникальные месторождения насчитываются десятками, крупные - сотнями, мелкие - тысячами. Цена товарной крупнокусковой железной руды (65 % Fe) в марте 2008 г составляла около 50-55 дол/т с доставкой в порт назначения.

В познании законов образования и эволюции Земли геохимические исследования, согласно определению основоположников геохимии в России В.И. Вернадского и А.Е. Ферсмана, призваны реконструировать геологическую историю химических элементов и их ассоциаций в минералах, горных породах и земных оболочках. Достижение этой цели в теоретическом плане обеспечивает понимание поведения (рассеивания, концентрирования) химических элементов в различных геологических, по существу химических и/или физико-химических процессах минерало-, породо- и рудообразования, в прикладном плане – получение данных для разработки прогнозно-поисковых критериев оруденения разного происхождения, в частности, гидротермального. Создание достоверного знания условий концентрирования рудогенных элементов в рудных районах и рудных полях составляет приоритетную сферу интересов геохимии, получившей статус поисковой. Исторически сложилось так, что применяемые формализованные методы поисковой геохимии, ориентированные на расчеты и использование различных параметров распределения химических элементов в земной коре для поисков и оценки промышленного оруденения, обладают ограниченными возможностями в том, что касается генетической интерпретации структуры наблюдаемых крупнообъемных геохимических полей и аномалий в их составе. Методами поисковой геохимии оценивается, например, современный (итоговый) геохимический облик горных пород без учета вклада сменявших один другой во времени геологических процессов на предшествующих этапах их геологической истории. О том, какие это создает трудности в решении ключевой проблемы гидротермального рудообразования – проблемы источников рудного вещества, можно судить на примере крупных и уникальных хорошо изученных золотых месторождений, локализованных в толщах углеродистых терригенных сланцев осадочных бассейнов. О существовании этих трудностей свидетельствует многообразие представлений о происхождении месторождений «сланцевого типа» в рамках гранитогенной, базальтогенной, метаморфогенной и полигенной гипотез, конкурирующих между собой в приложении к одному и тому же месторождению, например, Сухому Логу в Ленском районе. Гипотезы магматогенного гидротермального рудообразования предполагают генерацию металлоносных флюидов в коровых очагах кислой магмы [2, 7, 20 и др.] или в мантийных очагах умеренно щелочных базальтовых расплавов [13, 17, 18 и др.]. Со времени возрождения в шестидесятых годах идей старой, начала XX века, литораль-секреционной гипотезы рудообразования месторождения в сланцах сторонниками метаморфогенной гипотезы противопоставляются магматогенным, – их формирование связывают с извлечением металлов, прежде всего золота, из горных пород в областях выноса растворами разного происхождения, транспортировку и отложение их в дренирующих структурах в областях привноса [3, 6, 14, 16 и др.]. В последнее время обсуждается вероятность многоэтапного концентрирования металлов при их преобладающе породных источниках в рамках полигенной гипотезы [12 и др.] и допускается множественность источников золота, сосредоточенного в рудах одного месторождения, включая мантийный субстрат, коровые расплавы и горные породы [11, 15, 18]. Идея, которая вызвала к жизни сначала литораль-секреционную, а после полувекового перерыва, заполненного господством магматогенных гидротермальных гипотез, – метаморфогенную и полигенную гипотезы, заключается в представлении о повышенных или высоких дорудных содержаниях золота в сланцах как обязательной предпосылке рудообразования. На эту идею опирается вывод, согласно которому промышленные месторождения золота образуются в сланцевых толщах, обогащенных против кларка металлом на этапе седиментации или предшествующего рудообразованию регионального зонального метаморфизма. Один из ранних вариантов метаморфогенной гипотезы, в частности, предполагал вынос золота из зон высокотемпературного регионального ультраметаморфизма в низкотемпературные зоны зеленосланцевой фации, где и происходило концентрирование металла [3]. Сторонники идеи сопряженного формирования областей выноса-привноса металлов в гидротермальных процессах ограничиваются и субкларковыми их содержаниями в породах-донорах [14, 16, 22].

Дорогие коллеги, в Ваших руках материалы VIII Косыгинских чтений «Тектоника. глубинное строение и минерагения Востока Азии», которые регулярно проводит Институт тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина ДВО РАН. Косыгннские чтения были задуманы нами почти 20 лет назад в знак глубокого уважения к памяти академика Юрия Александровича Косыгина - основателя и первого директора нашего института. Ю.А. Косыгин был заметной фигурой отечественной тектоники и нефтяной геологии XX века, продолжателем лучших традиций русской геологической школы, часто выступал инициатором новых направлений, поддерживал применения в геологии наиболее современных методов и достижений смежных наук. Академик Ю.А. Косыгин отличался широким кругом научных интересов: от вопросов геологии н геофизики нефтегазоносных областей и тектоники докембрия континентов до общих проблем организации и эволюции планеты Земля н глобальных проблем человечества на рубеже 20-21 веков. Проводимые в честь Юрия Александровича совещания, в настоящее время являются регулярными, имеют статут Всероссийской научной конференции. За прошедшие годы устоялась основная научная тематика нашего совещания. Это. в первую очередь, исследования по темам «Структура и тектоническая эволюция Азии» и «Модели строения литосферы». Обсуждаемые в них проблемы занимали особое место в исследованиях Ю.А. Косыгина. Важная роль на Косыгинских чтениях традиционно отводится петролого-гео-хнмнческим. мннерагеническим и петрологическим аспектам тектонических исследований. где особый интерес имеют результаты изучения связей тектоники, магматизма и рудообразования. В прошедшие годы были созданы новые модели строения и эволюции ряда ключевых геологических объектов региона, предложены новые подходы к их изучению с применением современных методов анализа состава и возраста. Дальневосточный регион, располагаясь в зоне активного взаимодействия крупнейших океанических и континентальных плит, отличается сложным геологическим строением и эволюцией. Особое внимание, в связи с последними катастрофическими событиями в Китае и Японии, уделяется сейсмичности Дальнего Востока и Востока Сибири. которые находятся в сейсмоактивной области Земли, н где в последнее десятилетие произошел ряд катастрофических землетрясений. Результаты исследований в области сейсмичности н сейсмотектоники также будут представлены на совещании. Надеемся, они будут способствовать решению проблемы прогноза землетрясений и связанных с ними других природных катастроф. В связи с необходимостью интенсификации исследований по наращиванию углеводородного потенциала Востока России в работе совещания предусмотрена работа секции «Осадочные бассейны: структура и углеводородный потенциал», где объединены результаты изучения осадочных бассейнов Дальнего Востока, в том числе и шельфа дальневосточных морей.

Криогеохимия, сравнительно молодое научное направление, находится на стыке геохимии и криологии (мерзлотоведения). Объектом исследования криологии являются различные природные и техногенные системы, пребывающие в мерзлом состоянии как достаточно длительное (до миллионов лет), так и сравнительно короткое время. Состояние, структура, физические и химические свойства, а также динамика криосистем существенно меняются в зависимости от географического положения. Это обусловливает многообразие физико-химических факторов, определяющих характер криогеохимических процессов, которые в силу своей специфики принципиально отличаются от геохимических процессов при положительных температурах.

До 1960 г. большинство исследователей считало многолетнюю мерзлоту зоной химического покоя. Это ошибочное представление в последующие годы было опровергнуто полевыми, экспериментальными и теоретическими исследованиями. Однако некоторые работы, которые можно отнести к предвестникам формирования крио-геохимии как научного направления были опубликованы ранее. К ним относятся исследования: Б.П. Вейнберга [1940] и В.И. Арабаджи [1954], посвященные свойствам льда; НА. Цытовича [1945,1947] — о незамерзающей воде в мерзлых грунтах; А.А. Ананяна [1952] — о миграции влаги в мерзлых породах; B.R. Puri и др. [1954,1957] — о понижении температуры замерзания воды в пористых телах.

Вопросы петрологии, геохимии и геодинамики допалеозойских магматических комплексов западного склона Среднего Урала рассмотрены в работах Б.Д. Аблизина, А.А. Алексеева. В.В. Бочкарева. А.М. Зильбермана, Р.Г. Мбламинова. К.П. Иванова, O.K. Иванова, Е.В. Карпухиной, Л.И. Лукьяновой, ИЛ. Лучинина, В.И. Лучицкого, И.А. Малахова, С.В. Младших, Н.А Румянцевой, Ю.Д. Смирнова, Н.П. Старкова, С.Б. Суслова, Б.К. Ушкова, И.И. Чайковского, Ю.В. Шурубора, Р.Г. Язевой и многих других исследователей, однако ясность в ттх вопросах до настоящего времени отсутствует, что связано с различными подходами авторов к интерпретации геодинамнческих обстановок формирования указанных комплексов и различными взглядами на их возраст. Наиболее обоснованные фактическим материалом схемы корреляции магматических комплексов позднего рнфея и венда Квар-куш с ко-Каменногорского антиклилорня приведены в работах [Румянцева, 1980; Корреляция...1991; Ибламинов, Лебедев, 2001; Зильберман и др., 2002], а в серии публикаций Е.В. Карпухиной с соавторами [1999, 2001; Карпухина, 2002], посвященных петрологии дворецкого, кусы!некого и благодатского комплексов, дан современный взгляд на их гео-динамнческую природу. Большой вклад в изучение магматических допалеозойских комплексов Среднего Урала внесли геологические сьемкн под руководством С.Б. Суслова. В настоящей публикации приведены новые геохимические материалы по магматическим комплексам, локализованным среди отложений верхнего рнфея и веща западного склона Среднего Урала, и рассмотрены некоторые вопросы их генезиса. Определение содержаний петрогенных окислов выполнено методами «мокрой химии» и рентгено-флюо-рисцентным в лабораториях ИТТ УрО РАН и ЦЛ Уралгеолкома, а также в химической лаборатории Уральского государственного горного университета (г. Екатеринбург), редких элементов методом ICP-MS в ИГГ УрО РАН. ран овский габбро-анортозит-дунит-гарц-бургипитый комплекс [Зильберман и др., 2002]. Вопросы петрологии, геохимии и минералогии пород этого комплекса освещены в публикациях Ю.Д. Смирнова, И.А. Зимина, H.II. Старкова, O.K. Иванова, И.А. Малахова и ряда других авторов. Комплекс сходен с платформенными расслоенными габбро-гнпербазиго-вымн сериями, протводнымн континентальных толеитовых магм (табл. 1, рис. 2), и залегает среди пород басегской серии верхнего рнфея в вцле линзовидных и пластинообразных тел, имеющих тектонические контакты. Валовый состав пород и минералов комплекса хорошо изучены [Малахов, 1983; Иванов, 1990; Суслов, 2002, и др.], но современными геохимическими методами он исследован недостаточно.

Учебное пособие знакомит с современными методами исследования природных объектов и геохимических процессов и а основе принципов химической термодинамики. Приводятся основные понятия и законы термодинамики, описываются экспериментальные и расчетные методы получения термодинамических данных и влияние температуры и давления на состояние важнейших геохимических систем. Представлены современные методы расчета равновесного состава сложных геохимических систем и принципы численного моделирования на ЭВМ геохимических процессов. Даны примеры термодинамических моделей гидротермальных, экзогенных и космохимических процессов.

Для студентов-геохимиков, специалистов, занимающихся вопросами применения химической термодинамики для исследований геохимических процессов.