G9811 Geochemie exogenních procesů

Přírodovědecká fakulta
podzim 2010
Rozsah
3/1. 6 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Ing. Jiří Faimon, Dr. (přednášející)
Garance
doc. RNDr. Rostislav Melichar, Dr.
Ústav geologických věd – Sekce věd o Zemi – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Martin Ivanov, Dr.
Rozvrh
Út 8:00–10:50 Bp1,01007, Út 11:00–11:50 Bp1,01007
Předpoklady
! G9810 Geochem. exogen. proc. && ( (!(PROGRAM(B-GE)||PROGRAM(N-GE)||PROGRAM(D-GE4)||PROGRAM(D-GE)||PROGRAM(C-CV))) || (NOW( G0101 Školení BOZP a PO pro geology )&&NOW( C7777 Zacházení s chemickými látkami )))
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Předmět si smí zapsat nejvýše 35 stud.
Momentální stav registrace a zápisu: zapsáno: 0/35, pouze zareg.: 0/35, pouze zareg. s předností (mateřské obory): 0/35
Mateřské obory/plány
předmět má 41 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Hlavním cílem kurzu je pokročilá znalost geochemických procesů, probíhajících v podmínkách zemského povrchu, zejména:
- fyzikální/chemické/termodynamické/kinetické aspekty zvětrávání
- difúzní modely interakce hornina-voda
- reakční model - teorie přechodového stavu
- nukleace a krystalový růst
- geochemie jílových minerálů
- rovnovážné modely systému Al-pH, Al-Si-pH
- diagramy převládající stability v systémech Na-Al-Si-H2O, K-Al-Si-H2O, Ca-Al-Si-H2O
- dynamický model zvětrávání v otevřeném systému s různými klimatickými vlivy
Osnova
  • Stabilita hornin v podmínkách zemského povrchu: Nestabilita vyvřelých a metamorfovaných hornin. Vývoj horninových systémů. Entropie a Gibbsova funkce. Goldishovo schéma.
  • Zvětrávání hornin. Vliv atmosféry a vody: Fyzikální a chemické zvětrávání. Zvětrávání alumosilikátů. Reversibilita a ireversibilita procesů. Difúzní a reakční model. Atmosférické plyny. Pufrování vod atmosférickým CO2. Biogeochemické procesy.
  • Kinetika interakce hornina-voda: Experimenty. Box-modely. Rezervoáry hmot, toky hmot. Rychlostní rovnice a rychlostní konstanty. Stacionární stav, rovnováha. Arheniova rovnice. Pre-exponenciální faktor. Aktivační energie.
  • Teorie přechodového stavu: Elementární procesy. Teorie aktivovaného komplexu. Modelování, výpočty. Potenciálová bariéra. Termodynamický přístup. Rychlost interakce. Chemická afinita.
  • Stav nasycení: Termodynamika rozpouštění. Index nasycení. Přesycení, rovnováha a nenasycení roztoků.
  • Teorie nukleace: Termodynamika povrchů. Mezifázová povrchová energie. Polymerace, kondenzace. Homogenní a heterogenní nukleace. Klastery, nuklea, kritické nukleo. Potenciálová bariéra. Vliv přesycení.
  • Růst krystalu: Mechanizmus růstu. Ostwaldovo krokové pravidlo, rekrystalizace. Tvorba sekundárních minerálních fází. Dioctaedrická gibbsitová vrstva. Trioktaedrická brucitová vrstva. Amorfní gely SiO2, stabilita křemene.
  • Jílové minerály: Minerály 1:1. kaolinit, halloysit. Stabilita a rozpustnost. Minerály 2:1. smektity (pyrofyllit, montmorillonit, beidellit), vermikulit. Minerály 2:1:1. Chlority.
  • Modely vzniku sekundárních fází: Systém Al-pH, rovnovážné hranice, stabilita roztoku a minerálních fází. Systém Al-Si-H2O, kaolinite, gibbsit, pyrofyllit.
  • Diagramy převládající stability: Systémy Na-Al-Si-H2O, K-Al-Si-H2O, Ca-Al-Si-H2O. Konstrukce diagramů. Pole stability. Rovnovážné linie. Reakční cesta, vývoj systémů.
  • Dynamický model zvětrávání: Vliv klimatických podmínek, průměrných srážek, drenáže. Složení a koncentrace půdních vod, odpařování.
Literatura
  • Chemical weathering rates of silicate minerals. Edited by Art F. White - Susan Louise Brantley. Washington, D.C.: Mineralogical Society of America, 1995, xv, 583. ISBN 0939950383. info
  • DREVER, James I. The Geochemistry of Natural Waters. Prentice Hall, 1997, 450 s. ISBN 0-13-272790-0. info
  • APPELO, C.A.J. a D. POSTMA. Geochemistry, Groundwater and Polution. 1. vyd. Rotterdam/Brookfield: A.A.Balkema, 1994, 519 s. ISBN 905410 106 7. info
  • STUMM, Werner a James J. MORGAN. Aquatic chemistry : chemical equilibria and rates in natural waters. New York: John Wiley & Sons, 1995, xvi, 1022. ISBN 0-471-51184-6-. info
  • MCLANE, Michael. Sedimentology. New York: Oxford University Press, 1995, xiii, 423. ISBN 0195078683. info
  • Diagenesis, I. Edited by George V. Chilingar - K. H. Wolf. Amsterdam: Elsevier, 1988, 591 s. ISBN 0444427201. info
  • PFEIFFER, Hubert, Thomas KLUPSCH a Werner HAUBENREISSER. Microscopic theory of crystal growth. Berlin: Akademie-Verlag, 1989, 400 s. ISBN 3055006844. info
  • KUKAL, Zdeněk. Základy sedimentologie. 1. vyd. Praha: Academia, 1986, 466 s. info
  • MILLOT, Georges. Geology of clays : weathering, sedimentology, geochemistry. New York: Springer-Verlag, 1970, 429 s. info
Výukové metody
Přednášky, diskuse v hodině, domácí úkoly, četba (povinná literatura)
Metody hodnocení
2 písemné testy, závěrečný test
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován jednou za dva roky.
Poznámka k periodicitě výuky: Bude otevřen v podzimním semestru 2010/2011.
Vyhledem k účasti na konferenci, přednáška 6.10.2003 odpadá!.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 2010 - akreditace, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2004, podzim 2005, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2011 - akreditace, podzim 2012, podzim 2014, podzim 2016, podzim 2018, podzim 2020, podzim 2022, podzim 2024.