Тема 1. Введение. История развития учения о геохимии. Лекция 1. Цель и задачи

и задачи курса. Общие понятия. История развития учения о геохимии.

Геохимия почв. Почвенный покров и его генезис.

ГЕОХИМИЯ ПРИРОДНЫХ СРЕД

и более глубоких оболочках планеты. Это история атомов Земли (А.И.

Перельман, 1979).
Как самостоятельная отрасль науки геохимия оформилась в первом десятилетии ХХ в. в России, ее основателем был В.И. Вернадский.

1. Предмет геохимии

(1932): «Геохимия изучает историю химических элементов-атомов в земной коре и

их поведение при различных термодинамических и физико-химических условиях природы».

1883 - 1945

Предмет геохимии

в минералах, рудах, породах, почвах, водах и атмосфере и циркуляцию

элементов в природе на основе свойств атомов и ионов».
Серия его работ под названием «Геохимия элементов» считается началом геохимии.

Предмет геохимии

1888 - 1947

и рассеянии) и процессах миграции химических элементов в земной коре

и, насколько возможно, в Земле в целом.
(Термин «геохимия» впервые употребил швейцарский химик Х.Шёнбейн в 1838 г)

определенном процессе, распространенном в различных частях земной коры, в разных

системах.
Например, выветривание полевых шпатов развивается и в почвах, и в корах выветривания, и в водоносных горизонтах, и в илах и т.д.
Геохимия систем.
Изучает миграцию химических элементов в различных системах, для которых характерны противоположные взаимосвязанные процессы.
Например, в гидротермальных системах протекают растворение, осаждение, разложение вмещающих пород, диффузия и т.д.
Геохимия элементов.
Изучает поведение конкретного элемента в разных процессах и системах.

поисков)
Основные разделы геохимии
(самостоятельные дисциплины):

Ломоносов (1711-1765) — обосновал значение химии для геологии (дал объяснение

процессам формирования угля, нефти, торфа).

А. Лавуазье (1743-1794) — заложил основу геохимии газов в атмосферы и природных вод.

Близки к геохимическим идеям были и французский натуралист Ж.Бюффон, русский минеролог В.М. Севергин, славянский мыслитель Р.Бошкович, немецкий химик И.Рейли, польский врач и химик В.Снядецкий.

2. История геохимии

минералов и вод (открыл Th, Ce, Se).
А. Гумбольдт – уделял

много внимания влиянию жизни на ОС.
К. Шпренгель, Ю. Либих, Ж. Дюма, Ж. Буссенго – установили геохимическую роль растений.
К. Бишоф, И. Брейтгаупт, Эли де Бомон – опубликовали обобщающий труд по химии земной коры.

История геохимии

века:
1) открытие спектрального анализа в 1859 г. (Г. Р.

Кирхгофф и Р.В. Бунзен);
2) открытие периодического закона Д.И. Менделеевым в 1869 г.
«Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса»

История геохимии

элементов». Впервые посчитано среднее содержание 10 химических элементов в земной

коре на основе 880 химических анализов.
В.М. Гольшмидт (1888-1947). Серия его работ «Геохимия элементов» считается началом геохимии.
В.И. Вернадский (1863-1945). Известные работы: «Биосфера» (1926); «Очерки геохимии» (1927); «Биогеохимические очерки» (1940); «История природных вод» (1933-1936).
А.Е. Ферсман (1883-1945) - опубликовал 4 тома «Геохимии» (1933-1939 г.г.) – первое систематическое изложение этой науки.

История геохимии

современного естествознания:
1) изучение природных явлений на атомарном уровне;
2) возникновение «гибридных»

наук.

породах.
Изучение закономерностей распределения химических элементов в почвах.
Изучение условий миграции,

концентрирования и рассеяния химических элементов в почвах и сопредельных средах.

ГЕОХИМИЯ ПОЧВ

лежащих на стыке химии почв, геохимии ландшафта, биогеохимии:
распространенность элементов,

т.е. вопрос о кларках почв;
геохимия процессов почвообразования;
латерально-миграционная дифференциация и катенарная геохимическая организация почвенного покрова;
проблемы почвенно-геохимического картографирования;
техногенное загрязнение и трансформация почв и др.

в середине XIX века.
В 1851

г. Создана первая почвенная карта европейской части России.
Основоположник научного почвоведения В.В. Докучаев (1846 – 1903).
Он определил понятие «почва» – как продукт взаимодействия биологического мира и горной породы.
Сформулировал закон широтной зональности почв и открыл закон вертикальной зональности.

Бурая лесная
глеевая почва

Чернозем
обыкновенный

Чернозем
южный

2. История почвоведения и геохимии почв

– показал, что ведущим фактором почвообразования является биологический процесс и

что плодородие почвы зависит не только от химических процессов, совершающихся в ней, но и в равной мере от ее физических и биологических свойств.

Труды Н.М. Сибирцева, К.Д. Глинки, А.А. Измаильского, К.К. Гедройца, В.Р. Вильямса, Д.Н. Прянишникова и др. также составляют основу научного почвоведения.

дал понятие микроэлементам как химическим элементам, которые необходимы для живых

организмов и присутствуют в компонентах природной среды в микроколичествах.

В 1872 г. К. А. Тимирязев впервые доказал
необходимость цинка для высших растений.

Появление сведений о микроэлементах
в природных средах относится к концу
19-го – началу 20-го века.

микроэлементов в важнейших ферментативных и обменных процессах в живых организмах

(Школьник, 1950; Авцын, Жаворонков, Риш и др., 1991).

были посвящены труды:
В.И. Вернадского (1936)
А.П. Виноградова (1952, 1960, 1962)
А.И.

Перельмана (1975)
А.Е. Ферсмана (1954, 1977)
В.М. Добровольского (1957, 1938, 1988)
В.А. Ковды и др. (1959)
М.А. Глазовской (1957, 1960, 1962)
Е.П. Троицкого (1960)
В.В. Ковальского и др. (1973, 1974)
Ф.Я. Сапрыкина (1984) и других.

региональные особенности изменения содержания микроэлементов в горных породах, почвах и

растениях.

в работах:
В. И. Вернадского
А. Е. Ферсмана
А. А. Беуса
М.

А. Глазовской
В. А. Ковды
В. В. Ковальского
К. И. Лукашева
А. И. Перельмана и других.

микроэлементам в связи с техногенным загрязнением почв.

Одними из первых работ по загрязнению почв были работы И.Н. Антипова-Каратаева (1947) о состоянии и поведении меди в почвах и Ф.В. Турчинина с В.И. Соколовой (1950) о возможном проявлении токсичности марганца в почвах в связи с применением кислых удобрений.

несколько этапов, связанных в основном с эволюцией климата, этапами тектонического

развития земной коры и изменением газового состояния атмосферы.

3. Генезис почвенного покрова

две силы, взаимодействующие друг с другом:

1) внутренняя энергия Земли, вызывающая образование гор и тектонические нарушения горных пород;
2) внешняя энергия Солнца, воды, ветра, а также химического состава атмосферы, вызывающая физическое и химическое выветривание с образованием осадочных пород, являющихся основой формирования почвенного покрова.

Генезис почвенного покрова

в океанических водах.

Процессы почвообразования

и развития жизни тесно связаны с формированием коры выветривания и толщи осадочных пород по схеме:
горные породы – почвы – растения – животные – человек.
Скорость процесса почвообразования и качество почв зависят от климатического режима.

почвенного профиля влияют:
климат
материнские горные породы
рельеф
характер водообменных процессов
растительность
животные и

микроорганизмы
деятельность человека.

Факторы почвообразования

основных климатических этапа:
1)

Каледонский.
2) Герцинский.
3) Альпийский.

В. Докучаев, одним из первых поставивший вопрос о возрасте почв,

указал, что время – один из пяти факторов почвообразования.
Он отличал возраст подпочвы (материнской породы) и возраст почвы. Возраст почвы, по Докучаеву, следует исчислять с того момента, когда геологическая порода (все равно какого возраста) выйдет на дневную поверхность и на ней поселятся растения.

ВОЗРАСТ ПОЧВ

то есть ее стойкость к разрушающему действию воды, растений, смены

температур.
На граните скорость почвообразования одна, на базальте – другая, на рыхлых отложениях (лёссе, морене) – третья.
Скорость и возраст почвообразования зависят также от климата: в тропиках, особенно во влажных, почвообразование идет круглый год, в тундре – всего каких-то два месяца.

ВОЗРАСТ ПОЧВ

Развитие любой почвы в неизменных климатических условиях идет до определенного

предела. Так, в черноземах накопление гумуса не превышает двадцати процентов, в подзолах вынос илистых частиц из подзолистого горизонта никогда не идет до конца: всегда остается не меньше четырех процентов ила. Предельность развития почв приводит к тому, что внешне одинаковые по развитию почвы могут иметь разный возраст.

ВОЗРАСТ ПОЧВ

почвенного покрова мира:
1) тропический (самый

древний);
2) субтропический;
3) суббореальный;
4) бореальный.

среднетаежная зоны (преобладают кислые почвы).
2. Южно-таежная зона (дерново-подзолистые почвы).
3. Буроземно-лесная

зона (бурые лесные оподзоленные почвы, лагунно-черноземевидные почвы и др.).
4. Лесостепная зона (выщелоченные и оподзоленные черноземы и серые лесные почвы).
5. Степная зона (обыкновенные и южные черноземы).

зоны (бурые, полупустынные и аллювиальные почвы).
8. Полупустынные и пустынные субтропики

(сероземы, серо-бурые и такыровидные почвы).
9. Сухие и полусухие субтропики (коричневые и серо-коричневые почвы, своеобразные черноземы).
10. Влажные субтропики (красноземные и желтоземные кислые почвы).
11. Горные провинции (различные типы почв).