Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Химический состав земной коры

На оглавление

Земная кора образована различными по составу и происхождению гор­ными породами. Любая горная порода представляет собой естественную ас­социацию минералов. Минералы в свою очередь являются химическими эле­ментами или их природными соединениями. Вещество земной коры в порядке усложнения степени его организации образует такой последовательный ряд: химический элемент-минерал-горная порода-комплекс (формация) горных пород.

Изучением химического постава земной коры, закономерностей его изменения в пространстве и времени занимается геохимия. Установлено, что в земной коре присутствует 93 химических элемента (в космосе -97). Большинство из них являются сложными, т.е. представлены смесью различных изотопов, Проблема распространенности химических элементов в земной коре принадлежит к числу важнейших проблем геохимии и имеет ог­ромное практическое значение, поскольку среднее содержание химического элемента в технически доступных частях Земли относится к числу важней­ших факторов, определяющих его ценность. Поиски, добыча в виде руды и извлечение малораспространенного элемента, как правило, обходятся значительно дороже, чем более распространенного элемента. Расчет сред­него химического состава земной коры связывают с именем американского исследователя Ф.Кларка. Исходя из предположения, что земная кора до глубины 5 км на 95% состоит из магматических пород, на 5%- из осадочных по­род, он вычислил средние содержания 50 главнейших химических элемен­тов. Изучением распространенности химических элементов в земной коре занимались многие ученые. Наиболее обоснованными и используемыми явля­ются данные, полученные А.П.Виноградовым и Р.Тейлором. Средние содер­жания отдельных элементов в земной коре называются кларками. Различают кларки весовые (массовые), атомные и объемные. Весовые кларки - это средние массовые содержания элементов, выраженные в процентах или в граммах на грамм породы. Атомные кларки выражают процентные количества числа атомов элементов. Объемныекларки показывают, какой объем в про­центах занимает данный элемент. По А.П.Виноградову, в земной коре наиболее распространены следую­щие химические элементы (%); 47,2 - О; 27,6 - Si; 8,3- А1; 5,1- Fе; 3,6- Са; 2,64- Na; 2,6- К; 2,1- Мg; 0,6- Ti; 0,15- Н; 0,1- С. Таким образом, из 93 химических элементов, установленных в земной коре, на 11 элементов при­ходится 99,99% массы, а на остальные 82 элемента - 0,01%.

Распространенность химических элементов в земной коре крайне не­равномерна и характеризуется большими контрастами. Кларки отдельных элементов изменяются от десятков процентов до 10 % и ниже. Следует отметить, что понятие "распространенность химических эле­ментов" часто не соответствует представлениям об их обычности и ред­кости. Например, такие обычные элементы, как Си, Zn, РЬ, имеют кларки, во много раз меньшие, чем считающиеся редкими Zг, V, У. Причиной тако­го несоответствия является различная способность химических элементов к образованию значительных концентраций в земной коре. Эта способность определяется их химическими свойствами, зависящими от структуры внеш­них электронных оболочек атомов, а также термодинамическими условиями земной коры.

Существует целый ряд геохимических классификаций элементов. Г.Ва­шингтон разделил все элементы периодической системы горизонтальной ло­маной линией так, что часть из них оказалась выше, а часть - ниже этой линии. Элементы верхней части таблицы были названы петрогенными (Si, О, Са, К, Nа, Mg; А1). Они слагают основную массу земной коры - масси­вы горных пород и месторождения неметаллических полезных ископаемых. Элементы, находящиеся в нижней части таблицы, было предложено назвать металлогенными. Эти элементы содержатся в земной коре в крайне ограни­ченных количествах и слагают главным образом рудные месторождения (Сu, РЬ, Zn, Мо и др.). Часть элементов, располагающихся на гра­нице по ломаной линии (Fе, Мп и др.), играют в природе двойственную роль: с одной стороны, они участвуют в образовании минералов, входящих в состав горных пород, как петрогенные элементы, с другой - дают ти­пичные соединения тяжелых металлов как металлогенные элементы.

Сравнение содержаний химических элементов (в %) в Земле в целом (28,56- 0; 14.47- Si; 1.22- А1; 37,04- Fе; 11,03- Мг; 1,38- Сa; 0,15 К; 0,52 Nа) с содержанием их в земной коре позволяет заключить, что последняя по сравнению с внутренними геосферами резко обогащена такими химическими элементами, как 0, Si, А1, К, Na, Са, и обеднена Fе и Mg (а также тяжелыми металлами Ni, Сг, Со).

Химический состав земной коры изменяется в течение всего геологи­ческого времени. Согласно расчетам В.И. Вернадского за счет ядерных превращений ежегодно обновляет свой химический состав 10⁶ - 10¹⁰ т ве­щества земной коры. Продолжаются процессы миграции химических элемен­тов из одной геосферы в другую. Происходят изменения и за счет поступ­ления метеоритного вещества в виде метеоритов и космической пыли.