G9811k Geochemie exogenních procesů

Přírodovědecká fakulta
podzim 2020
Rozsah
2/1/0. 5 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
Mgr. Pavel Pracný, Ph.D. (přednášející)
Mgr. et Mgr. Veronika Synková (pomocník)
Garance
Mgr. Pavel Pracný, Ph.D.
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
Pá 16. 10. 12:00–14:00 G2,02003, Pá 29. 1. 10:00–16:00 G2,02003, Pá 5. 2. 9:00–10:00 G2,02003
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 28 stud.
Momentální stav registrace a zápisu: zapsáno: 0/28, pouze zareg.: 0/28, pouze zareg. s předností (mateřské obory): 0/28
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Geochemie exogenních procesů směřuje po stránce znalostní k rozšíření základních znalostí z úvodního kurzu Geochemie o děje specifické pro zemský povrch. V oblasti dovednostní je cílem předat studentům nástroje ke zhodnocení intenzity a rozsahu těchto dějů.
Výstupy z učení
Student po absolvování předmětu:
  • a) Rozliší které látky jsou v daném prostředí stabilní.
  • b) Vysvětlí základní teorie v pozadí interakcí voda-hornina.
  • c) Sestaví a porovná mezi sebou data ve stabilitních diagramech.
  • d) Sestaví model zvětrávání v otevřeném systému.
  • f) Souhrnně zhodnotí geochemické procesy probíhající na dané lokalitě.
    • Osnova
    • Následující seznam je výčet hlavních témat, která budou v rámci kurzu probírána. Rozložení témat v průběhu semestru se bude odvíjet v závislosti na průběhu výuky.
    • Stabilita hornin a minerálů na povrchu Země - termodynamika, stavové funkce (E, U, H, S, G), pokročilost reakce, posouzení stability, reverzibilita procesů, výpočty.
    • Procesy zvětrávání - alterace hornin a minerálů, chemické a fyzikální procesy zvětrávání (oxidačně redukční procesy, protolyticke reakce…), Goldishovo schéma, chování jednotlivých skupin prvků, zvětrávací procesy podle skupin minerálů, biogeochemické procesy.
    • Fyzikálně chemická migrace látek, rozpouštění látek do roztoku - základy hydrochemie, ionty ve vodě, ve vnitřní a vnější vrstvě, difúzní a reakční model, adsopce a absorpce, transport látek, difúze a konvekce, migrace plynů, vodní migrace, iontové síly, atmosférické plyny, pufrování vody rozpouštěním CO2, index nasycení, rovnovážná konstanta, přesycení a nenasycení roztoků, termodynamické souvislosti.
    • Teorie přechodového stavu: Elementární procesy. Teorie aktivovaného komplexu. Modelování, výpočty. Potenciálová bariéra. Termodynamický přístup. Rychlost interakce. Chemická afinita.
    • Kinetika procesů - vizualizace proudění hmoty mezi rezervoáry, kinetické rovnice, řád reakce, rovnováha a stacionární stav, Arrheniova rovnice, aktivační energie a teorie aktivovaného komplexu.
    • Růst minerálů - nukleační teorie (homogenní a heterogenní nukleace), termodynamické vlastnosti povrchů, mezifázová povrchová energie, růst krystalů (mechanismus, rekrystalizace, Ostwaldovo zrání), minerální produkty zvětrávání.
    • Růst krystalu: Mechanizmus růstu. Ostwaldovo krokové pravidlo, rekrystalizace. Tvorba sekundárních minerálních fází. Dioctaedrická gibbsitová vrstva. Trioktaedrická brucitová vrstva. Amorfní gely SiO2, stabilita křemene.
    • Modelování povrchových procesů - konstrukce rovnic vzniku sekundárních minerálů, konstrukce dynamického modelu zvětrávání, vliv (nejen) klimatických podmínek a určení výsledného složení vody a rezidua, konstrukce stabilitních diagramů, vyhodnocení reakčních cest.
    • Posouzení procesů v konkrétním přírodním prostředí - indikátory podmínek v systému, geochemické procesy v krajině.
    Literatura
      doporučená literatura
    • BAUER, Andreas a Bruce D. VELDE. Geochemistry at the earth's surface : movement of chemical elements. Berlin: Springer, 2014, 315 stran. ISBN 9783642313585. 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
    • RYAN, Peter Crowley. Environmental and low temperature geochemistry. First published. Chichester, West Sussex, UK: Wiley Blackwell, 2014, xi, 402. ISBN 9781405186124. info
    • 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
    • PFEIFFER, Hubert, Thomas KLUPSCH a Werner HAUBENREISSER. Microscopic theory of crystal growth. Berlin: Akademie-Verlag, 1989, 400 s. ISBN 3055006844. info
    Výukové metody
    V podzimním semestru proběhne výuka dálkovou kontaktní formou: Online přednášky ze záznamu, živé online konzultace, domácí úkoly - práce s literaturou, příklady, geochemické modelování
    Metody hodnocení
    Zpracované projekty, závěrečná písemná práce. Možno ukončit distančně online testem, v případě příznivé situace bude možnost i prezenčního složení zkoušky.
    Informace učitele
    Obsah výuky by měl být více-méně stejný jako je uveden v interaktivní osnově předmětu a osnově zde. Na formě výuky vzhledem k aktuální epidemiologické situaci ještě pracuji - předpokládám přednášky formou videí (ne live) doplněné úkoly, které by měly nahradit neprobíhající cvičení. Pokud s registrací/zápisem váháte, nebojte se mne kontaktovat a zeptat se.
    Další komentáře
    Studijní materiály
    Předmět je vyučován jednou za dva roky.
    Poznámka k periodicitě výuky: Bude otevřen v podzimním semestru 2018/2019.
    Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
    Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2022, podzim 2024.