Химический состав Земной коры » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Химический состав Земной коры

10.07.2021

Геофизические исследования показывают, что Земля делится на кору, мантию и ядро (рис. 4.1). Толщина коры под континентами примерно 36 км, а под океанами колеблется от 10 до 13 км. Граница между корой и лежащей ниже верхней мантией проводится по границе Мохоровичича. Верхняя часть коры, которая состоит из материалов, находящихся непосредственно у нас под ногами, состоит из относительно большого количества осадочных пород и несцементированного материала. Однако это осадочное покрытие образует лишь тонкую пленку на лежащем ниже основании изверженных и метаморфических пород. Кларк и Вашингтон (1924 г.) определили, что верхние 16 км коры состоят на 95 % из изверженных пород (или их метаморфических эквивалентов), 4 % сланцев, 0,75 % песчаника и 0,25 % известняков. Средний состав изверженных пород, следовательно, был бы очень близок к составу коры. Для того, чтобы определить этот состав, Кларк и Вашингтон собрали 5159 «отличных» анализов изверженных пород, среднее из которых представляет средний состав континентальной коры. Обнаружилось, что этот средний состав является промежуточным между составами двух важнейших типов изверженных пород гранита и базальта (или его более крупнозернистых эквивалентов — диабаза и габбро) (табл. 4.1).
Химический состав Земной коры

Если бы образцы, отобранные Кларком и Вашингтоном, включали соответствующее количество базальтов из глубоких океанских бассейнов, то их среднее значение было бы более представительным для среднего состава земной коры, чем для среднего состава континентальной коры. Если принять во внимание обилие базальтов на океанском дне, то в среднем анализе содержания Si, К, Na будут уменьшены, а средние содержания Fe, Mg и Ca будут увеличены.

Следует отметить, что 8 элементов составляют примерно 99 весовых процентов массы земной коры. Если весовые проценты пересчитать на атомные и, наконец, на объемные проценты, то выявляются некоторые интересные особенности (табл. 4.2). Последняя колонка в табл. 4.2 показывает, что кислород составляет более 90 % общего объема земной коры, иными словами, земная кора в атомном масштабе состоит в основном из упаковки кислородных анионов, внутри которых расположены ионы металлов, в основном кремния. Список элементов в табл. 4.2 показывает, что минералы, содержащие кислород, такие как силикаты, окислы и карбонаты, должны быть самыми распространенными типами минералов в земной коре. Таким образом, минералы, называемые «породообразующими», за немногими исключениями, — члены именно этих групп.

Многие важные для нашей экономики элементы имеют очень малое среднее содержание в коре (см. табл. 4.1). Например, Cu (атомный номер z = 29) = 55 ppm, Pb (z = 82) = 13 ppm, Hg (z - 80) = 0,08 ppm. С другой стороны, обычно менее используемый элемент Zr (z 40) более распространен (165 ppm), чем Cu. Точно так же, Ga (z = 31) почти также распространен (15 ppm), как Hg. Ясно, что для получения металлов, необходимых для нашей экономики, нужно найти места высокой концентрации, чтобы добыча была выгодной. Медь извлекают не из пород со средним составом, а из рудных месторождений, в которых медь концентрируется представлена специфическими медными минералами.

Некоторые элементы, например Rb (z = 37), рассеиваются среди обычных минералов и никогда не концентрируются. Rb не образует специфических Rb-соединений, но входит в богатый калием минерал и, следовательно, является примером того, что называют рассеянным элементом. Другие элементы отчетливо концентрируются в специфических минералах, например Zr в цирконе (ZrSiO4), а Ti в рутиле (TiO2) и ильмените (FeTiO3).

Хотя мы не можем непосредственно определить средний состав Земли в целом, можно сделать предположения и расчеты на основе метеоритных образцов. Принято считать, что они представляют материал, аналогичный находящемуся внутри Земли. Состав железных метеоритов (в основном FeNi-сплав) предполагается очень близким к составу земного ядра. Метеориты, содержащие 50 % силиката и 50 % металла, возможно, представляют верхнюю мантию, а каменные (силикатные) метеориты с малым содержанием металла, вероятно, подобны материалам верхней мантии и нижней части коры. На основе известного среднего состава этих типов метеоритов и знания объема коры, мантии и ядра можно прийти к средней оценке состава Земли как целого. Мэйсон (1966 г.) сделал такой расчет со следующим результатом: Fe — 34,63 %, O — 29,53 %, Si — 15,20 %, Mg — 12,70 %, Ni — 2,39 %, S — 1,93 %, Ca — 1,13 %, Al — 1,09 % и семь других элементов (Na, К, Cr, Co, Mn, P и Ti) каждый в количестве от 0,1 до 1 %. Хотя все перечисленные в расчетном среднем составе Земли элементы, за исключением Ni и S, являются также основными элементами в среднем составе коры (приведенном в табл. 4.1 и 4.2), они выступают в другом порядке, поскольку приняты во внимание мантия и кора, богатые Fe—Ni—S и бедные О и H2O.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: