Description
Das vorliegende Buch richtet sich an die Studierenden der Geo wissenschaften, der Chemie sowie an Interessenten aus anderen Disziplinen. In einer Zeit, in der das BewuBtsein vieler Men schen fur die Endlichkeit irdischer Resourcen sowie fur anthro pogene Veranderungen in der Natur und damit fur die Unver antwortlichkeit menschlicher Ignoranz gegenuber geochemi schen Prozessen gescharft worden ist, kann mit Recht erhofft werden, daB sich in zunehmendem MaBe Studierende dem Fach Geochemie zuwenden. Der Text ist aus einer Vorlesung hervorgegangen und be handelt daher nicht aIle Bereiche der Geochemie in gleicher In tensitat. GemaB dem Titel wird der Gesamtbereich der Organi schen Geochemie nicht behandelt. Weite Bereiche der Petrolo gie, wie rum Beispiel der Magmatismus, werden ebenfalls nicht behandelt. Hierzu sind in letzter Zeit eine Reihe spezieller Bu cher erschienen. Die in den Kapiteln angefuhrte Literatur ist uberwiegend aus jungerer Zeit. Fur ein vertiefendes Studium wird auf die dortigen Literaturzitate verwiesen. Es ist bewuBt das SI-System benutzt worden. ledoch sind in den Abbildungen wie auch im Text zur Vereinfachung die mei sten Angaben parallel dazu im CGS-System angefuhrt. Die Pa ralleliUU der Systeme soIl es dem Studierenden erleichtern, sich in das SI-System einzulesen. Der Zweck der Anorganischen Geochemie ist nicht, vor handene Bucher zur Geochemie zu ersetzen, sondern das vor handene Spektrum durch eine veranderte Art der Darstellung zu erganzen. Daher wird dem Studierenden empfohlen, neben dem vorliegenden Text noch die empfohlene vertiefende Lite ratur zur Erweiterung des Verstandnisses heranzuziehen. 1 Aufgabe der Geochemie.- 2 Grundlagen.- 2.1 Eigenschaften von Atomen und Ionen.- 2.2 Chemische Bindung und Eigenschaften vonGittern.- 2.3 Strukturchemische Regeln fr Ionenkristalle.- Bildung von Koordinationspolyedern.- Elektrostatische Valenzregel.- Verknpfungsregel.- Sparsamkeitsregel.- 2.4 Aggregatzustnde und Polymorphic.- 2.5 Chemisches Gleichgewicht.- 2.6 Aktivitt.- 2.7 Sure-Basen-Beziehung.- Definition einer Saure und Base.- Sure-und Basenkonstanten.- Ionisierungsfaktor (Dissoziationsgrad).- Pufferkapazitt.- 2.8 Redox-Potential.- 2.9 Zur Ablauffhigkeit von Reaktionen.- Treibende Krfte.- Inhibition und Katalyse.- 2.10 Prozesse der Stoffdifferenzierung.- Physikalische Prozesse.- Chemisch-physikalische Prozesse.- 3 Chemie der Silikate.- 3.1 Strukturelle Klassifikation der Silikate.- 3.2 Fe2+ -Mg2+-Verteilung in kogenetischen Silikaten.- 4 Zusammensetzung der Materie.- 4.1 Systematik der Atomkerne und Hufigkeitsverteilung der Elemente.- 4.2 Nukleosynthese.- 4.3 Hufigkeitsverteilung der Elemente.- 4.3.1 Hufigkeitsverteilung der Elemente in der oberen Erdkruste.- 4.3.2 Solare Hufigkeitsverteilung der Elemente.- 5 Chemischer Aufbau der Erde.- 5.1 Atmosphre.- 5.2 Hydrosphre.- 5.3 FesteErde.- 5.3.1 Erdkruste.- Obere kontinentale Erdkruste.- Untere kontinentale Erdkruste.- Ozeanische Kruste.- 5.3.2 Erdmantel.- 5.3.3 Erdkern.- 5.4 Mittlere chemische Zusammensetzung der Erde.- 5.5 Akkretion der Erde.- 5.5.1 Randbedingungen fr die Akkretion der Erde.- 5.5.2 Akkretionsmodelle.- 6 Geochemische Zyklen.- 6.1 Der groe geochemische Zyklus.- 6.2 Verwitterung.- 6.3 Diagenese.- 6.4 Metamorphose.- 6.5 Hydrothermale berprgung.- 6.6 Alteration und Bildung hydrothermaler Erzlagersttten.- 6.7 Beispiele einzelner Element-Zyklen.- 6.7.1 Kohlenstoff-Zyklus.- 6.7.2 Sauerstoff-Zyklus.- 6.7.3 Mariner Phosphat-Zyklus.- 7 Fluide Phasen.- 7.1 Hydrothermale Lsungen.- 7.1.1 Eigenschaften von H20 unter erhhter Temperatur und erhhtem Druck.- 7.1.2 Partielle molare Volumen von Elektrolyten.- 7.1.3 Naturliche hydrothermale Lsungen.- 7.1.4 Kritischer Zustand.- Kritischer Punkt.- Das System NaC1-H2O.- 7.1.5 Entwicklung fluider Phasen aus Schmelzen.- 7.2 Silikatische Schmelzen.- 7.2.1 Struktur der Schmelzen.- 7.2.2 Lslichkeit volatiler Phasen.- 7.2.3 Viskositt von Silikatschmelzen.- 8 Bildung fester Phasen.- 8.1 Keimbildung.- 8.2 Kristallwachstum.- 8.3 Phasenregel.- 8.4 Isomorphic und feste Lsungen.- 8.5 Phasengleichgewichte in Mehrkomponentensystemen.- 8.5.1 Binre Systeme.- Binre, eutektische Mischung ohne feste Lsungen.- Binres Peritektikum ohne feste Lsungen.- Binre feste Lsungen.- Das System Albit-Orthoklas.- 8.5.2 Ternre Systeme.- Ternres Eutektikum ohne feste Lsungen.- Ternres System mit binarer fester Lsung.- 8.5.3 Modell zur Magmenerstarrung.- 9 Verteilung von Neben- und Spurenelementen.- 9.1 Diadochie.- 9.2 Kontrollierende Parameter der Element-Verteilung.- 9.3 Verteilungsgesetze.- 9.3.1 Homogene Verteilungsgesetze.- 9.3.2 Heterogene Verteilungsgesetze.- 9.4 Partielles Aufschmelzen.- 9.5 Anwendungen.- 9.5.1 Fraktionierte Kristallisation.- 9.5.2 Hydrothermale Differentiation.- 10 Isotopenfraktionierung.- 10.1 Isotopieeffekte.- Thermodynamische Isotopieeffekte.- Kinetische Isotopieeffekte.- 10.2 Isotopenfraktionierung einiger Elemente.- Wasserstoff-Fraktionierung: 1H, 2H-D.- Kohlenstoff-Fraktionierung: 12C- 13C.- Sauerstoff-Fraktionierung: 16O-18O.- Schwefel-Fraktionierung: 32S-34S.- 10.3 Radiometrische Datierungen.- 10.3.1 Grundlagen.- Radioaktiver Zerfall.- BeziehungenzwischenMutter-undTochternukliden.- 10.3.2 Datierungen unter Verwendung natrlicher Nuklidpaare.- 87Rb/87Sr-Datierung.- 40K/40Ar-Datierung.- Uran-Thorium-Blei-Datierung.- Blei-Isotopen-Datierung.- 147Sm-/143Nd-Datierung.- Spaltspur-Methode.- 14C-Datierung.- 11 Geothermobarometrie.- 11.1 Reversible und irreversible Umwandlungen von Festphasen.- 11.2 Element- und Isotopenverteilungsgleichgewichte..- 11.2.1 Elementverteilung zwischen Mineralien sowie unterschiedlichen Gitterpositionen eines Minerals.- 11.2.2 Elementverteilung zwischen festen und fluiden Phasen.- 11.2.3 Isotopenthermometrie.- 11.2.4 Gasgleichgewichte.- Verzeichnis der Abkrzungen.- Einheiten und Konstanten.- Literatur.- Autorenverzeichnis.
