ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ Δ ΕΞΑΜΗΝΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ- ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ. Χριστίνα Στουραϊτη

Transcript

1 1 ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ Δ ΕΞΑΜΗΝΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ- ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Χριστίνα Στουραϊτη

2 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑΣ Δ ΕΞΑΜΗΝΟ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ ΕΒΔΟΜΑΔΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΔΙΔΑΣΚΟΥΣΑ 1 η 2 η Εισαγωγή- Επεξηγήσεις, κανονισμοί και τρόπος αξιολόγησης. Η γεωχημεία στο πρόγραμμα σπουδών. Αντικείμενο της Γεωχημείας. Περιεχόμενα μαθήματος. Στοιχεία Κοσμοχημείας Δομή του ατόμου. Χημικά στοιχεία & γεωχημική θεώρηση του περιοδικού πίνακα των στοιχείων. Ταξινόμηση στοιχείων κατά Goldschmidt Α. Αργυράκη 3 η Στοιχεία κρυσταλλοχημείας. Ιοντικές υποκαταστάσεις. Συντελεστής κατανομής ιχνοστοιχείων. 4 η Γεωχημεία μαγμάτων Ι Γεωχημεία μαγμάτων ΙΙ 5 η Εφαρμογή των νόμων της θερμοδυναμικής σε γεωχημικές διεργασίες βάθους Ι. Εφαρμογή των νόμων της θερμοδυναμικής σε γεωχημικές διεργασίες βάθους ΙΙ. 6 η Γεωχημεία ισοτόπων. Θεωρία των ισοτόπων. Σύγχρονες μέθοδοι ραδιοχρονολόγησης μαγματικών πετρωμάτων και μεταμορφικών γεγονότων (Rb-Sr, Sm-Nd, Ar-Ar, 14C) 7 η Σταθερά ισότοπα (Η, Ο, C, N, S). Θεωρία & εφαρμογές στη γεωλογία Εφαρμογές της γεωχημείας των ιχνοστοιχείων και ισοτόπων στη μελέτη γεωχημικών διεργασιών. Σύνοψη διεργασιών βάθους. 2 8 η 1 η ΠΡΟΟΔΟΣ

3 ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑΣ Δ ΕΞΑΜΗΝΟ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ ΜΕΡΟΣ Ι - ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΧΗΜΕΙΑ Δομή του ατόμου Χημικοί δεσμοί ΜΕΡΟΣ ΙΙ - ΧΗΜΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ Βασικές αρχές Θερμοδυναμικής Θερμοδυναμική των διαλυμάτων Γεωθερμομετρία & Γεωβαρομετία Αντιδράσεις ορυκτών και ρευστών Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής ΜΕΡΟΣ ΙΙΙ ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ ΙΣΟΤΟΠΩΝ Ραδιενεργά ισότοπα Σταθερά ισότοπα ΜΕΡΟΣ IV ΥΠΕΡΣΥΣΤΗΜΑ ΓΗ Πυρήνας Μανδίας Φλοιός Φλοιός Υδρόσφαιρα Ατμόσφαιρα 3

4 4 Συγγράμματα

5 Γεωχημεία μαγματικών πετρωμάτων 5 Γιατί μελετάμε τα μαγματικά πετρώματα? Τι προσδοκούμε να μάθουμε? Τι είδους απαντήσεις ψάχνουμε?

6 Στόχοι 6 Κατανόηση των ηφαιστειακών διεργασιών Εκτίμηση του κινδύνου έκρηξης ενός ηφαιστείου μελετώντας τα ηφαιστειακά προϊόντα προηγούμενων εκρήξεων Διερεύνηση των διεργασιών μαγματικού θαλάμου κάτω από ένα ηφαίστειο Διερεύνηση της δομής και της σύστασης του φλοιού Από τη μελέτη παλαιών πυριγενών πετρωμάτων εξάγουμε συμπεράσματα για το τεκτονικό περιβάλλον σχηματισμού τους

7 Στόχοι 7 Κατανόηση του τρόπου σχηματισμού των οικονομικά εκμεταλλεύσιμων ορυκτών πόρων (κοιτάσματα) Προσδιορισμός της απόλυτης ηλικίας απόθεσης μιας στρωματογραφικής ακολουθίας ιζηματογενών και ηφαιστειακών πετρωμάτων Προσδιορισμός της προέλευσης των μαγμάτων (συνθήκες σχηματισμού) Προσδιορισμός των «γεωχημικών επαρχιών» (geochemical domains) του μανδύα και η εξέλιξη τους στο χρόνο.

8 8 Τι πληροφορίες μας παρέχουν τα πυριγενή πετρώματα Πληροφορίες για μαγματικές διεργασίες που συμβαίνουν στην επιφάνεια της γης σε σύγχρονα περιβάλλοντα αλλά και παλαιότερα Πληροφορίες για διεργασίες που συμβαίνουν σε μεγάλα βάθη που δεν μπορούμε να προσεγγίσουμε, πχ. σε ένα μαγματικό θάλαμο βάθους 5 km, κάτω από ένα ενεργό ηφαίστειο, του οποίου τα προϊόντα τα μελετάμε στην επιφάνεια

9 9 Ηφαίστειο Σαντορίνης (πηγή: ISMOSAV 2008)

10 10 Ερευνητική δραστηριότητα Τομέα Γεωχημείας Οικονομικής Γεωλογίας Γεωχημικές έρευνες εντοπισμού ορυκτών πρώτων υλών που συνδέονται με μαγματικά σώματα Γεωχημικές έρευνες για τη μελέτη της γένεσης πετρολογικών σχηματισμών. Μελέτη περιβαλλοντικών επιπτώσεων από την εκμετάλλευση των ορυκτών πόρων Εφαρμοσμένη έρευνα για την ανάπτυξη μεθόδων απορρύπανσης εδαφών και νερών. Μελέτη των γεωλογικών υλικών (δομής και σύστασης) στα πλαίσια αρχαιομετρικών ερευνών.

11 Λιθογεωχημεία Εργασίες υπαίθρου 11 (1) (2)

12 Χημικές αναλύσεις 12 (1) (3) (4) (2)

13 13 Αναλύσεις σε ορυκτά

14 Ερμηνεία χημικών αναλύσεων 14 SAMPLE No. CS16 CS16- M2A CS16- M3 CS16- M3-Mn CS16- M5 CS16- M5 CS16- M5 CS15-4A CSD1 Tectonic Unit Lithology Location Dolomitic marble Marble Hymittos Unit (Upper Marble) Mica Schist Marble Marble Zn-Feoxide ore Zn-Feoxide ore (Lower Marble) Dolomitic marble Vari Unit Dolomite A.I.K A.I.K A.I.K A.I.K G.N G.N G.N Sesi Vari SiO 2 (wt %) TiO 2 <0.01 < < <0.01 <0.01 <0.01 Al 2 O 3 < <0.01 <0.001 Fe 2 O MnO MgO < CaO Na 2 O <0.05 < K 2 O C S 0.02 b.d.l b.d.l b.d.l b.d.l LOI V (ppm) 27 < <16 <24 < Cr <22 < Co <8 <5 <51 <11 <33 < Ni < Cu > <3 < Zn <3 < As 29 <5 > <20 84 <31 50 <5 Rb < < Sr Mo <18 < <26 <25 <39 <43 <22 <20 Cd 7 11 <5 < >1534 <3 3 Sb 13 <5 255 >498 <6 <9 <14 <4 9 Ba <34 <28 56

15 Ερμηνεία Ορυκτολογικών αναλύσεων 15 Table 2. Microprobe analyses of plagioclase crystals Calculation of Chemical Formula Sample SER-1A (Core) Outer Grd - G1 SER-1A (Rim_ 1) Outer Grd - G1 SER-1A (Rim_ 2) Outer Grd - G1 SER-52A (Core) Outer Grd - G1 SER-52B SER-52A (R) (Core) Outer Grd - G1 Outer Grd - G1 LOCATION Livadakhi Livadakhi Livadakhi Psili Ammos Psili Ammos Psili Ammos SiO TiO Al2O FeO MnO MgO CaO Na2O K2O TOTAL Oxygens = Si Al Ti Fe Mn Mg Ca Na K Total Or Ab An

16 16 Σχέση Γεωχημείας και Τεκτονικού Περιβάλλοντος

17 17

18 Σκοπός του μαθήματος 18 Στο τέλος του μαθήματος: Θα είστε σε θέση να «διαβάσετε» μια χημική ανάλυση ολικού πετρώματος, να χαρακτηρίσετε το είδος του πετρώματος και το περιβάλλον σχηματισμού του. να καθορίσετε ένα σχέδιο δειγματοληψίας και αναλύσεων συγκεκριμένων χημικών παραμέτρων σε μια περιοχή μελέτης. Θα είστε σε θέση να κατανοήσετε την πολυπλοκότητα των γεωχημικών διεργασιών, βασιζόμενοι στις γνώσεις σας σεχτικά με την σταθερότητα των ορυκτών αλλά και των χημικών στοιχείων και την κινητικότητα τους στα διάφορά περιβάλλοντα (μαγματικό-υδοθερμικό περιβάλλον).