G9811 Geochemie exogenních procesů

Přírodovědecká fakulta
podzim 2014
Rozsah
3/1. 6 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Ing. Jiří Faimon, Dr. (přednášející)
Mgr. Roman Ličbinský, Ph.D. (cvičící), doc. Ing. Jiří Faimon, Dr. (zástupce)
Mgr. Marika Jabůrková (pomocník)
Mgr. Marek Lang, Ph.D. (pomocník)
Garance
doc. RNDr. Rostislav Melichar, Dr.
Ústav geologických věd – Sekce věd o Zemi – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Mgr. Martin Ivanov, Dr.
Dodavatelské pracoviště: Ústav geologických věd – Sekce věd o Zemi – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
St 12:00–14:50 G1,01004
  • Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
G9811/01: Út 17:00–17:50 Bp1,01007
G9811/02: Po 17:00–17:50 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 )))
G5081 Geochemie Středoškolská chemie a matematika, základní dovednosti IT (MS Excel)
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Předmět si smí zapsat nejvýše 150 stud.
Momentální stav registrace a zápisu: zapsáno: 0/150, pouze zareg.: 0/150, pouze zareg. s předností (mateřské obory): 0/150
Mateřské obory/plány
předmět má 14 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Hlavním cílem kurzu je pokročilá znalost geochemických procesů, probíhajících v podmínkách zemského povrchu, zejména:
1. fyzikální/chemické/termodynamické/kinetické aspekty zvětrávání
2. difúzní modely interakce hornina-voda
3. reakční model - teorie přechodového stavu
4. nukleace a krystalový růst
5. 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
    doporučená 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
  • 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
  • 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
  • DREVER, James I. The Geochemistry of Natural Waters. Prentice Hall, 1997, 450 s. ISBN 0-13-272790-0. info
    neurčeno
  • PFEIFFER, Hubert, Thomas KLUPSCH a Werner HAUBENREISSER. Microscopic theory of crystal growth. Berlin: Akademie-Verlag, 1989, 400 s. ISBN 3055006844. info
Výukové metody
Přednášky, samostudium studium (doporučená literatura), cvičení
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 2014/2015.
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 2010, podzim 2011 - akreditace, podzim 2012, podzim 2016, podzim 2018, podzim 2020, podzim 2022, podzim 2024.