Densitatea medie a pământului este. Densitatea pământului: definiție, semnificație și fapte interesante

Plan

Scoarța terestră (continentală, oceanică, de tranziție).

Principalele componente ale scoarței terestre sunt elementele chimice, mineralele, rocile și corpurile geologice.

Bazele clasificării rocilor magmatice.

Scoarța terestră (continentală, oceanică, de tranziție)

Pe baza datelor de sondare seismică profundă, în scoarța terestră sunt identificate un număr de straturi, caracterizate prin rate diferite de vibrații elastice. Dintre aceste straturi, trei sunt considerate primare. Cea mai superioară dintre ele este cunoscută sub numele de înveliș sedimentar, cea din mijloc este granito-metamorfică, iar cea inferioară este bazaltică (Fig.).

Orez. . Schema structurii scoarței și a mantalei superioare, inclusiv a litosferei solide

și astenosferă plastică

Stratul sedimentar compusă în principal din rocile cele mai moi, mai afânate și mai dense (datorită cimentării a vracului). Rocile sedimentare apar de obicei în straturi. Grosimea stratului sedimentar de pe suprafața Pământului este foarte variabilă și variază de la câțiva m la 10-15 km. Există zone în care stratul sedimentar este complet absent.

Strat granit-metamorfic compusă în principal din roci magmatice și metamorfice bogate în aluminiu și siliciu. Se numesc locuri unde nu există strat sedimentar și un strat de granit iese la suprafață scuturi de cristal(Kolsky, Anabarsky, Aldansky etc.). Grosimea stratului de granit este de 20-40 km pe alocuri acest strat este absent (la fundul Oceanului Pacific). Conform studiului vitezei undelor seismice, densitatea rocilor la limita inferioară de la 6,5 ​​km/sec la 7,0 km/sec se modifică brusc. Această limită a stratului de granit, care separă stratul de granit de stratul de bazalt, se numește Granițele lui Conrad.

Stratul de bazalt iese în evidență la baza scoarței terestre, este prezent peste tot, grosimea sa variind de la 5 la 30 km. Densitatea substanței în stratul de bazalt este de 3,32 g/cm 3 compoziția sa diferă de granite și se caracterizează printr-un conținut de silice semnificativ mai scăzut. La limita inferioară a stratului, se observă o schimbare bruscă a vitezei de trecere a undelor longitudinale, ceea ce indică o schimbare bruscă a proprietăților rocilor. Această limită este considerată limita inferioară a scoarței terestre și este numită granița Mohorovicic, așa cum sa discutat mai sus.

În diferite părți ale globului, scoarța terestră este eterogenă atât ca compoziție, cât și ca grosime. Tipuri de scoarță terestră - continentală sau continentală, oceanică și de tranziție. Scoarta oceanică ocupă aproximativ 60%, iar crusta continentală aproximativ 40% din suprafața pământului, care diferă de distribuția zonei oceanelor și a pământului (71% și, respectiv, 29%). Acest lucru se datorează faptului că granița dintre tipurile de crustă luate în considerare trece de-a lungul piciorului continental. Mările de mică adâncime, cum ar fi, de exemplu, mările baltice și arctice ale Rusiei, aparțin Oceanului Mondial doar din punct de vedere geografic. În zona oceanelor există tip oceanic, caracterizat printr-un strat sedimentar subțire, sub care se află un strat de bazalt. În plus, crusta oceanică este mult mai tânără decât crusta continentală - vârsta primei nu este mai mare de 180 - 200 de milioane de ani. Scoarța terestră de sub continent conține toate cele 3 straturi, are o grosime mare (40-50 km) și se numește continent. Scoarta de tranziție corespunde marginilor continentale subacvatice. Spre deosebire de cel continental, stratul de granit de aici scade brusc și dispare în ocean, iar apoi grosimea stratului de bazalt scade.

Straturile sedimentare, granit-metamorfice și bazaltice formează împreună o coajă, care se numește sial - de la cuvintele siliciu și aluminiu. De obicei, se crede că în coaja sialic este recomandabil să se identifice conceptul de scoarță terestră. De asemenea, s-a stabilit că de-a lungul istoriei geologice, scoarța terestră absoarbe oxigen și până în prezent este formată din 91% din acesta în volum.

Principalele componente ale scoarței terestre sunt elementele chimice, mineralele, rocile, corpurile geologice

Substanța Pământului este formată din elemente chimice. În învelișul rocii, elementele chimice formează minerale, mineralele formează roci, iar rocile, la rândul lor, formează corpuri geologice. Cunoștințele noastre despre chimia Pământului, sau altfel geochimia, scade catastrofal odată cu adâncimea. Sub 15 km, cunoștințele noastre sunt înlocuite treptat de ipoteze.

Chimistul american F.W. Clarke, împreună cu G.S. Washington, după ce a început analiza diferitelor roci (5159 de eșantioane) la începutul secolului trecut, a publicat date despre conținutul mediu a aproximativ zece dintre cele mai comune elemente din scoarța terestră. Frank Clark a plecat de la poziția conform căreia scoarța terestră solidă până la o adâncime de 16 km constă în 95% roci magmatice și 5% roci sedimentare formate din roci magmatice. Prin urmare, pentru calcul, F. Clark a folosit 6000 de analize ale diferitelor roci, luând media lor aritmetică. Ulterior, aceste date au fost completate cu date medii privind conținutul altor elemente. S-a dovedit că cele mai comune elemente ale scoarței terestre sunt (% în greutate): O – 47,2; Si – 27,6; Al – 8,8; Fe – 5,1; Ca – 3,6; Na – 2,64; Mg – 2,1; K – 1,4; H – 0,15, care însumează 99,79%. Aceste elemente (cu excepția hidrogenului), precum și carbonul, fosforul, clorul, fluorul și unele altele sunt numite formatoare de roci sau petrogeni.

Ulterior, aceste cifre au fost clarificate în mod repetat de diverși autori (tabel).

Compararea diferitelor estimări ale compoziției crustei continentale,

Tip de scoarță	Crusta continentală superioară				crusta continentală
		Goldschmidt, 1938	Vinogradov, 1962	Ronov și colab., 1990	Ronov și colab., 1990

Fracțiile de masă medii ale elementelor chimice din scoarța terestră au fost denumite la sugestia academicianului A.E. Fersman. Clarks. Cele mai recente date despre compoziția chimică a sferelor Pământului sunt rezumate în următoarea diagramă (Figura).

Toată materia din scoarța și mantaua pământului constă din minerale care variază ca formă, structură, compoziție, abundență și proprietăți. În prezent, au fost identificate peste 4.000 de minerale. Este imposibil de dat o cifră exactă deoarece în fiecare an numărul de specii minerale este completat cu 50-70 de nume de specii minerale. De exemplu, pe teritoriul fostei URSS au fost descoperite aproximativ 550 de minerale (320 de specii sunt depozitate în Muzeul A.E. Fersman), dintre care peste 90% au fost descoperite în secolul al XX-lea.

Compoziția minerală a scoarței terestre este următoarea (vol.%): feldspați - 43,1; piroxeni - 16,5; olivină - 6,4; amfiboli - 5,1; mica - 3,1; minerale argiloase - 3,0; ortosilicați – 1,3; cloriți, serpentine - 0,4; cuarț – 11,5; cristobalit - 0,02; tridimit - 0,01; carbonați - 2,5; minereuri - 1,5; fosfați - 1,4; sulfați - 0,05; hidroxizi de fier - 0,18; altele - 0,06; materie organică - 0,04; cloruri - 0,04.

Aceste cifre sunt, desigur, foarte relative. În general, compoziția minerală a scoarței terestre este cea mai variată și bogată în comparație cu compoziția geosferelor și meteoriților mai adânci, a substanței Lunii și a învelișurilor exterioare ale altor planete terestre. Deci, 85 de minerale au fost identificate pe Lună și 175 în meteoriți.

Agregatele minerale naturale care formează corpuri geologice independente în scoarța terestră sunt numite roci. Conceptul de „corp geologic” este un concept multi-scală, care include volume de la un cristal mineral până la continente. Fiecare rocă formează un corp tridimensional în scoarța terestră (strat, lentilă, masiv, acoperire...), caracterizat printr-o anumită compoziție materială și o structură internă specifică.

Termenul „rocă” a fost introdus în literatura geologică rusă la sfârșitul secolului al XVIII-lea de către Vasily Mihailovici Severgin. Studiul scoarței terestre a arătat că aceasta este compusă din diverse roci, care, în funcție de originea lor, pot fi împărțite în 3 grupe: magmatice sau magmatice, sedimentare și metamorfice.

Înainte de a trece la o descriere a fiecăruia dintre grupurile de roci separat, este necesar să ne oprim asupra relațiilor lor istorice.

Este în general acceptat că globul a fost inițial un corp topit. Din această topire sau magmă primară s-a format prin răcire scoarța terestră solidă, compusă inițial în întregime din roci magmatice, care ar trebui considerată ca fiind cel mai vechi grup de roci din punct de vedere istoric.

Numai într-o fază ulterioară a dezvoltării Pământului au putut apărea roci de altă origine. Acest lucru a devenit posibil după apariția tuturor învelișurilor sale exterioare: atmosfera, hidrosfera, biosfera. Rocile magmatice primare au fost distruse sub influența lor și a energiei solare, materialul distrus a fost mutat de apă și vânt, sortat și cimentat din nou. Așa au apărut rocile sedimentare, care sunt secundare rocilor magmatice din care s-au format.

Atât rocile magmatice, cât și cele sedimentare au servit drept materiale pentru formarea rocilor metamorfice. Ca urmare a diferitelor procese geologice, suprafețe mari ale scoarței terestre s-au diminuat și s-au acumulat roci sedimentare în aceste zone. În timpul acestor tasări, părțile inferioare ale straturilor cad la adâncimi din ce în ce mai mari în zona temperaturilor și presiunilor ridicate, în zona pătrunderii diverșilor vapori și gaze din magmă și a circulației soluțiilor de apă caldă, introducând noi elemente chimice în pietrele. Rezultatul este metamorfismul.

Distribuția acestor rase variază. Se estimează că litosfera este compusă din 95% roci magmatice și metamorfice și doar 5% roci sedimentare. La suprafață distribuția este oarecum diferită. Rocile sedimentare acoperă 75% din suprafața pământului și doar 25% sunt roci magmatice și metamorfice.

Tine minte

• Ce știi despre structura internă a Pământului? Ce roci cunoști? Prin ce proprietăți diferă?

Interiorul Pământului este o lume misterioasă și mult mai puțin accesibilă decât spațiul care înconjoară planeta noastră. Nu a fost încă inventat un astfel de dispozitiv în care să fie posibil să pătrundă în adâncurile planetei. Cea mai adâncă mină din lume are o adâncime de 4 km, cea mai adâncă foră din Peninsula Kola este de 12 km. Aceasta este doar 1/500 din raza Pământului!

Cu toate acestea, oamenii au învățat să „privadă” în adâncurile pământului. Principala metodă de studiere a acestora este seismică (din grecescul „seismos” - cutremur). De la cutremure sau explozii artificiale, vibrațiile se răspândesc în măruntaiele Pământului. În substanțele de compoziție și densitate diferită se propagă cu viteze diferite. Cu ajutorul instrumentelor, specialiștii măsoară aceste viteze și descifrează informațiile.

S-a stabilit că interiorul planetei noastre este împărțit în mai multe învelișuri: nucleul, mantaua și scoarța terestră (Fig. 33).

Miez- partea centrală a globului. Are presiune foarte mare și temperatură de 3000-4000 °C. Miezul este format din substanța cea mai densă și mai grea, probabil fier. Miezul reprezintă aproximativ 30% din masa Pământului, dar doar 15% din volumul său. Partea solidă interioară a miezului pare să plutească în stratul exterior lichid. Datorită acestei mișcări în jurul Pământului, apare un câmp magnetic. Protejează viața de pe planeta noastră de razele cosmice dăunătoare. Acul busolei reacţionează la câmpul magnetic.

Orez. 33. Structura internă a Pământului

Potrivit oamenilor de știință, separarea substanței Pământului în miez, manta și crustă a avut loc de la formarea planetei în urmă cu 4,6 miliarde de ani și continuă până în zilele noastre. Substanțele mai grele se scufundă în centrul Pământului și devin și mai dense, în timp ce substanțele mai ușoare se ridică în sus și formează scoarța terestră. Când materia Pământului este redistribuită, se eliberează căldură - principala sursă de energie internă a Pământului. Când separarea interiorului Pământului este complet finalizată, Pământul va deveni o planetă rece și moartă. Potrivit calculelor, acest lucru s-ar putea întâmpla în 1,5 miliarde de ani.

Manta(din grecescul „manta” - acoperire, mantie) - cea mai mare dintre cochiliile interne ale Pământului. Mantaua reprezintă cea mai mare parte (mai mult de 80%) și masa (aproape 70%) a planetei noastre. Materialul mantalei este solid, dar mai puțin dens decât în ​​miez. Presiunea și temperatura în mantau cresc cu adâncimea. În partea de sus a mantalei există un strat în care materialul este parțial topit și plastic. Straturile dure aflate deasupra se deplasează de-a lungul acestui strat de plastic.

Scoarta terestra- cel mai subțire înveliș exterior al Pământului. Scoarța terestră reprezintă mai puțin de 1% din masa pământului. Pe suprafața scoarței terestre trăiesc oamenii, din care extrag minerale. În diferite locuri, scoarța terestră este străpunsă de numeroase mine și foraje. Milioane de probe prelevate din acestea și de pe suprafața Pământului au făcut posibilă determinarea compoziției și structurii scoarței terestre.

Feldspații reprezintă jumătate din masa scoarței terestre. Au primit chiar și numele „câmp” datorită răspândirii lor pe scară largă. Se găsesc peste tot: la munte, pe câmp...

Cuarțul este unul dintre cele mai comune minerale. Cuarțul incolor se numește cristal de stâncă. Sunt cunoscute soiuri de cuarț de alte culori: violet, galben, maro, negru.

Din ce este formată scoarța terestră? Scoarța terestră este formată din roci, iar rocile sunt formate din minerale. (Ține minte ce minerale ești familiarizat. Unde ai reușit să le vezi?)

Mineralele sunt substanțe naturale cu compoziție, proprietăți și caracteristici externe diferite.

Mineralele se disting prin caracteristici precum culoarea, duritatea, luciul, transparența și densitatea. Mineralele s-au format și continuă să se formeze atât în ​​straturile adânci ale scoarței terestre, cât și la suprafața acesteia.

Orez. 34. Cele mai comune minerale de pe Pământ: a - feldspat; b - cuarț; c - mica

Oamenii cunosc aproximativ 3000 de minerale. Cele mai multe dintre ele sunt rare. Mineralele rare includ diamantul, platina, argintul și grafitul. Există doar câteva zeci de minerale răspândite care alcătuiesc rocile. Cele mai abundente minerale de pe Pământ sunt feldspații, cuarțul și mica (Fig. 34). Mineralele formează roci.

Rocile sunt corpuri naturale compuse din unul sau mai multe minerale.

Cristalele minerale din rocă pot varia în dimensiune. În multe rase, acestea pot fi văzute doar la microscop. Cristalele de minerale sunt conectate între ele cu puteri diferite. Prin urmare, unele roci sunt dure și monolitice, altele sunt poroase și ușoare, iar altele sunt libere și friabile. Compoziția mineralelor dintr-o rocă și puterea conexiunii lor depind de condițiile în care s-a format roca. În funcție de condițiile de formare, toate rocile sunt împărțite în trei mari grupe: magmatice, sedimentare și metamorfice.

Întrebări și sarcini

1. Ce are mai multă masă - miezul, mantaua sau scoarța terestră?
2. În ce stare este substanța din manta? în miez?
3. Ce este rock? Cum este diferit de un mineral?
4. Dați exemple de roci și minerale care sunt comune în zona dvs.

Scoarța terestră în sens științific este partea geologică cea mai de sus și cea mai dură a învelișului planetei noastre.

Cercetarea științifică ne permite să o studiem în profunzime. Acest lucru este facilitat de forarea repetată a puțurilor atât pe continente, cât și pe fundul oceanului. Structura pământului și a scoarței terestre în diferite părți ale planetei diferă atât prin compoziție, cât și prin caracteristici. Limita superioară a scoarței terestre este relieful vizibil, iar limita inferioară este zona de separare a celor două medii, care este cunoscută și sub numele de suprafața Mohorovicic. Este adesea denumită pur și simplu „granița M”. A primit acest nume datorită seismologului croat Mohorovicic A. Timp de mulți ani a observat viteza mișcărilor seismice în funcție de nivelul de adâncime. În 1909, el a stabilit existența unei diferențe între scoarța terestră și mantaua fierbinte a pământului. Limita M se află la nivelul la care viteza undelor seismice crește de la 7,4 la 8,0 km/s.

Compoziția chimică a Pământului

Studiind cochiliile planetei noastre, oamenii de știință au făcut concluzii interesante și chiar uluitoare. Caracteristicile structurale ale scoarței terestre o fac similară cu aceleași zone de pe Marte și Venus. Peste 90% din elementele sale constitutive sunt reprezentate de oxigen, siliciu, fier, aluminiu, calciu, potasiu, magneziu și sodiu. Combinându-se între ele în diverse combinații, formează corpuri fizice omogene - minerale. Ele pot fi incluse în roci în diferite concentrații. Structura scoarței terestre este foarte eterogenă. Astfel, rocile într-o formă generalizată sunt agregate de compoziție chimică mai mult sau mai puțin constantă. Acestea sunt corpuri geologice independente. Ele înseamnă o zonă clar definită a scoarței terestre, care are aceeași origine și aceeași vârstă în limitele sale.

Roci după grup

1. Igneos. Numele vorbește de la sine. Ele apar din magma răcită care curge din gurile vulcanilor antici. Structura acestor roci depinde direct de viteza de solidificare a lavei. Cu cât este mai mare, cu atât cristalele substanței sunt mai mici. Granitul, de exemplu, s-a format în grosimea scoarței terestre, iar bazaltul a apărut ca urmare a revărsării treptate a magmei pe suprafața sa. Varietatea unor astfel de rase este destul de mare. Privind structura scoarței terestre, vedem că aceasta constă din 60% minerale magmatice.

2. Sedimentare. Acestea sunt roci care au fost rezultatul depunerii treptate a fragmentelor anumitor minerale pe uscat și pe fundul oceanului. Acestea pot fi componente libere (nisip, pietricele), componente cimentate (gresie), resturi de microorganisme (cărbune, calcar) sau produse ale reacțiilor chimice (sare de potasiu). Ele reprezintă până la 75% din întreaga scoarță terestră de pe continente.
Conform metodei fiziologice de formare, rocile sedimentare sunt împărțite în:

• Clastic. Acestea sunt rămășițele diferitelor roci. Au fost distruse sub influența factorilor naturali (cutremur, taifun, tsunami). Acestea includ nisip, pietricele, pietriș, piatră zdrobită, argilă.
• Chimic. Se formează treptat din soluții apoase ale anumitor substanțe minerale (sare).
• Organic sau biogene. Consta din rămășițe de animale sau plante. Acestea sunt șisturi bituminoase, gaze, petrol, cărbune, calcar, fosforiți, cretă.

3. Roci metamorfice. Alte componente pot fi transformate în ele. Acest lucru se întâmplă sub influența schimbării temperaturii, presiunii ridicate, soluțiilor sau gazelor. De exemplu, puteți obține marmură din calcar, gneiss din granit și cuarțit din nisip.

Mineralele și rocile pe care umanitatea le folosește în mod activ în viața sa se numesc minerale. Ce sunt ei?

Acestea sunt formațiuni minerale naturale care afectează structura pământului și scoarța terestră. Ele pot fi utilizate în agricultură și industrie, atât sub forma lor naturală, cât și prin prelucrare.

Tipuri de minerale utile. Clasificarea lor

În funcție de starea lor fizică și de agregare, mineralele pot fi împărțite în categorii:

1. Solid (minereu, marmură, cărbune).
2. Lichid (apă minerală, ulei).
3. Gazos (metan).

Caracteristicile tipurilor individuale de minerale

În funcție de compoziția și caracteristicile aplicării, acestea se disting:

1. Combustibile (cărbune, petrol, gaz).
2. Minereu. Acestea includ metale radioactive (radiu, uraniu) și nobile (argint, aur, platină). Există minereuri de metale feroase (fier, mangan, crom) și neferoase (cupru, staniu, zinc, aluminiu).
3. Mineralele nemetalice joacă un rol semnificativ într-un astfel de concept precum structura scoarței terestre. Geografia lor este vastă. Acestea sunt roci nemetalice și incombustibile. Acestea sunt materiale de construcție (nisip, pietriș, argilă) și substanțe chimice (sulf, fosfați, săruri de potasiu). O secțiune separată este dedicată pietrelor prețioase și ornamentale.

Distribuția mineralelor pe planeta noastră depinde direct de factori externi și de modelele geologice.

Astfel, mineralele combustibile sunt extrase în principal în bazinele de petrol, gaze și cărbune. Sunt de origine sedimentară și se formează pe învelișurile sedimentare ale platformelor. Petrolul și cărbunele apar rar împreună.

Mineralele de minereu corespund de cele mai multe ori subsolului, surplopselor și zonelor pliate ale plăcilor platformei. În astfel de locuri pot crea centuri uriașe.

Miez

Învelișul pământului, după cum se știe, are mai multe straturi. Nucleul este situat chiar în centru, iar raza sa este de aproximativ 3.500 km. Temperatura sa este mult mai mare decât cea a Soarelui și este de aproximativ 10.000 K. Nu s-au obținut date exacte despre compoziția chimică a miezului, dar se presupune că este format din nichel și fier.

Miezul exterior este în stare topit și are o putere și mai mare decât cel interior. Acesta din urmă este supus unei presiuni enorme. Substanțele din care constă sunt în stare solidă permanentă.

Manta

Geosfera Pământului înconjoară nucleul și reprezintă aproximativ 83% din întreaga suprafață a planetei noastre. Limita inferioară a mantalei este situată la o adâncime imensă de aproape 3000 km. Această înveliș este împărțită în mod convențional într-o parte superioară mai puțin plastică și densă (din aceasta se formează magma) și una inferioară cristalină, a cărei lățime este de 2000 de kilometri.

Compoziția și structura scoarței terestre

Pentru a vorbi despre ce elemente alcătuiesc litosfera, trebuie să dăm câteva concepte.

Scoarța terestră este învelișul exterior al litosferei. Densitatea sa este mai mică de jumătate din densitatea medie a planetei.

Scoarța terestră este separată de manta prin limita M, care a fost deja menționată mai sus. Deoarece procesele care au loc în ambele zone se influențează reciproc, simbioza lor este de obicei numită litosferă. Înseamnă „coaja de piatră”. Puterea sa variază între 50-200 de kilometri.

Sub litosferă se află astenosfera, care are o consistență mai puțin densă și vâscoasă. Temperatura sa este de aproximativ 1200 de grade. O caracteristică unică a astenosferei este capacitatea de a-și încălca limitele și de a pătrunde în litosferă. Este sursa vulcanismului. Aici există buzunare topite de magmă, care pătrunde în scoarța terestră și se revarsă la suprafață. Studiind aceste procese, oamenii de știință au reușit să facă multe descoperiri uimitoare. Așa a fost studiată structura scoarței terestre. Litosfera s-a format cu multe mii de ani în urmă, dar și acum au loc procese active în ea.

Elemente structurale ale scoarței terestre

În comparație cu mantaua și miezul, litosfera este un strat dur, subțire și foarte fragil. Este alcătuit dintr-o combinație de substanțe, în care au fost descoperite până în prezent peste 90 de elemente chimice. Sunt distribuite eterogen. 98% din masa scoarței terestre este formată din șapte componente. Acestea sunt oxigenul, fierul, calciul, aluminiul, potasiul, sodiul și magneziul. Cele mai vechi roci și minerale au o vechime de peste 4,5 miliarde de ani.

Prin studierea structurii interne a scoarței terestre pot fi identificate diverse minerale.
Un mineral este o substanță relativ omogenă care poate fi găsită atât în ​​interiorul cât și la suprafața litosferei. Acestea sunt cuarț, gips, talc etc. Rocile sunt formate din unul sau mai multe minerale.

Procese care formează scoarța terestră

Structura scoartei oceanice

Această parte a litosferei constă în principal din roci bazaltice. Structura scoartei oceanice nu a fost studiată la fel de amănunțit ca cea continentală. Teoria plăcilor tectonice explică faptul că crusta oceanică este relativ tânără, iar cele mai recente părți ale acesteia pot fi datate în Jurasicul târziu.
Grosimea sa practic nu se modifică în timp, deoarece este determinată de cantitatea de topituri eliberate din manta în zona crestelor mijlocii oceanice. Este influențată semnificativ de adâncimea straturilor sedimentare de pe fundul oceanului. În zonele cele mai voluminoase se întinde de la 5 la 10 kilometri. Acest tip de înveliș al pământului aparține litosferei oceanice.

crusta continentală

Litosfera interacționează cu atmosfera, hidrosfera și biosfera. În procesul de sinteză, ele formează cel mai complex și mai reactiv înveliș al Pământului. În tectonosferă au loc procese care modifică compoziția și structura acestor cochilii.
Litosfera de pe suprafața pământului nu este omogenă. Are mai multe straturi.

1. Sedimentar. Este format în principal din roci. Aici predomină argile și șisturi, iar roci carbonatice, vulcanice și nisipoase sunt, de asemenea, răspândite. În straturile sedimentare puteți găsi minerale precum gazul, petrolul și cărbunele. Toate sunt de origine organică.
2. Strat de granit. Este format din roci magmatice și metamorfice care sunt cel mai apropiate în natură de granit. Acest strat nu se găsește peste tot, este cel mai pronunțat pe continente. Aici adâncimea sa poate fi de zeci de kilometri.
3. Stratul de bazalt este format din roci apropiate de mineralul cu același nume. Este mai dens decât granitul.

Modificări de adâncime și temperatură în scoarța terestră

Stratul de suprafață este încălzit de căldura solară. Aceasta este carcasa heliometrică. Se confruntă cu fluctuații sezoniere de temperatură. Grosimea medie a stratului este de aproximativ 30 m.

Mai jos este un strat care este și mai subțire și mai fragil. Temperatura sa este constantă și aproximativ egală cu temperatura medie anuală caracteristică acestei regiuni a planetei. În funcție de clima continentală, adâncimea acestui strat crește.
Și mai adânc în scoarța terestră este un alt nivel. Acesta este un strat geotermal. Structura scoarței terestre permite prezența acesteia, iar temperatura acesteia este determinată de căldura internă a Pământului și crește odată cu adâncimea.

Creșterea temperaturii se produce din cauza dezintegrarii substanțelor radioactive care fac parte din roci. În primul rând, acestea sunt radiul și uraniul.

Gradient geometric - magnitudinea creșterii temperaturii în funcție de gradul de creștere a adâncimii straturilor. Acest parametru depinde de diverși factori. Structura și tipurile scoarței terestre îl influențează, precum și compoziția rocilor, nivelul și condițiile de apariție a acestora.

Căldura scoarței terestre este o sursă importantă de energie. Studiul său este foarte relevant astăzi.

Scoarța terestră este de mare importanță pentru viața noastră, pentru cercetarea planetei noastre.

Acest concept este strâns legat de altele care caracterizează procesele care au loc în interiorul și pe suprafața Pământului.

Ce este scoarța terestră și unde se află?

Pământul are o înveliș holistică și continuă, care include: scoarța terestră, troposfera și stratosfera, care sunt partea inferioară a atmosferei, hidrosfera, biosfera și antroposfera.

Ei interacționează strâns, pătrunzând unul în celălalt și schimbând constant energie și materie. Scoarța terestră este de obicei numită partea exterioară a litosferei - învelișul solid al planetei. Cea mai mare parte a părții sale exterioare este acoperită de hidrosferă. Partea rămasă, mai mică, este afectată de atmosferă.

Sub scoarța terestră se află o manta mai densă și mai refractară. Ele sunt separate de o graniță convențională numită după omul de știință croat Mohorovic. Particularitatea sa este o creștere bruscă a vitezei vibrațiilor seismice.

Sunt folosite diverse metode științifice pentru a obține o perspectivă asupra scoarței terestre. Cu toate acestea, obținerea de informații specifice este posibilă doar prin foraj la adâncimi mari.

Unul dintre obiectivele unei astfel de cercetări a fost stabilirea naturii graniței dintre scoarța continentală superioară și inferioară. S-au discutat posibilitățile de pătrundere a mantalei superioare cu ajutorul capsulelor autoîncălzite din metale refractare.

Structura scoarței terestre

Sub continente se află straturile sale sedimentare, de granit și bazalt, a căror grosime totală este de până la 80 km. Rocile, numite roci sedimentare, se formează prin depunerea de substanțe pe uscat și în apă. Ele sunt localizate în principal în straturi.

• lut
• sist
• gresii
• roci carbonatice
• roci de origine vulcanică
• cărbune și alte roci.

Stratul sedimentar ajută la o înțelegere mai profundă a condițiilor naturale de pe pământ care au existat pe planetă în timpuri imemoriale. Acest strat poate avea grosimi diferite. În unele locuri poate să nu existe deloc, în altele, în principal depresiuni mari, poate fi de 20-25 km.

Temperatura scoarței terestre

O sursă importantă de energie pentru locuitorii Pământului este căldura scoarței sale. Temperatura crește pe măsură ce intri mai adânc în ea. Stratul de 30 de metri cel mai apropiat de suprafață, numit stratul heliometric, este asociat cu căldura soarelui și fluctuează în funcție de anotimp.

În următorul strat, mai subțire, care crește într-un climat continental, temperatura este constantă și corespunde indicatorilor unei anumite locații de măsurare. În stratul geotermal al crustei, temperatura este legată de căldura internă a planetei și crește pe măsură ce intri mai adânc în ea. Este diferit în diferite locuri și depinde de compoziția elementelor, adâncimea și condițiile de amplasare a acestora.

Se crede că temperatura crește în medie cu trei grade pe măsură ce mergi mai adânc la fiecare 100 de metri. Spre deosebire de partea continentală, temperaturile de sub oceane cresc mai repede. După litosferă există o carcasă de plastic la temperatură ridicată, a cărei temperatură este de 1200 de grade. Se numește astenosferă. Există locuri cu magmă topită în el.

Pătrunzând în scoarța terestră, astenosfera poate revărsa magma topită, provocând fenomene vulcanice.

Caracteristicile scoarței terestre

Scoarța terestră are o masă mai mică de jumătate de procent din masa totală a planetei. Este învelișul exterior al stratului de piatră în care are loc mișcarea materiei. Acest strat, care are o densitate jumătate din cea a Pământului. Grosimea acestuia variază între 50-200 km.

Unicitatea scoarței terestre este că poate fi de tip continental și oceanic. Scoarta continentală are trei straturi, al căror vârf este format din roci sedimentare. Crusta oceanică este relativ tânără și grosimea sa variază ușor. Se formează din cauza substanțelor mantalei din crestele oceanice.

Fotografie cu caracteristicile scoarței terestre

Grosimea stratului de crustă de sub oceane este de 5-10 km. Particularitatea sa este mișcările constante orizontale și oscilatorii. Cea mai mare parte a crustei este bazalt.

Partea exterioară a scoarței terestre este învelișul solid al planetei. Structura sa se distinge prin prezența unor zone mobile și platforme relativ stabile. Plăcile litosferice se mișcă una față de alta. Mișcarea acestor plăci poate provoca cutremure și alte dezastre. Tiparele unor astfel de mișcări sunt studiate de știința tectonică.

Funcțiile scoarței terestre

Principalele funcții ale scoarței terestre sunt:

• resursă;
• geofizic;
• geochimic.

Prima dintre ele indică prezența potențialului de resurse al Pământului. Este în primul rând o colecție de rezerve minerale situate în litosferă. În plus, funcția de resurse include o serie de factori de mediu care asigură viața oamenilor și a altor obiecte biologice. Una dintre ele este tendința de a se forma un deficit de suprafață tare.

Nu poți face asta. haideți să ne salvăm fotografia Pământului

Efectele termice, de zgomot și radiații implementează funcția geofizică. De exemplu, apare problema radiațiilor naturale de fond, care sunt în general sigure pe suprafața pământului. Cu toate acestea, în țări precum Brazilia și India, poate fi de sute de ori mai mare decât este permis. Se crede că sursa sa este radonul și produsele sale de degradare, precum și anumite tipuri de activitate umană.

Funcția geochimică este asociată cu probleme de poluare chimică dăunătoare oamenilor și altor reprezentanți ai lumii animale. În litosferă intră diferite substanțe cu proprietăți toxice, cancerigene și mutagene.

Sunt în siguranță atunci când se află în intestinele planetei. Zincul, plumbul, mercurul, cadmiul și alte metale grele extrase din acestea pot reprezenta un mare pericol. În formă solidă, lichidă și gazoasă procesată, ele intră în mediu.

Din ce este formată scoarța terestră?

În comparație cu mantaua și miezul, scoarța terestră este un strat fragil, dur și subțire. Este format dintr-o substanță relativ ușoară, care include aproximativ 90 de elemente naturale. Se găsesc în diferite locuri din litosferă și cu grade diferite de concentrare.

Principalele sunt: ​​oxigen, siliciu, aluminiu, fier, potasiu, calciu, sodiu magneziu. 98% din scoarța terestră este formată din ele. Aproximativ jumătate din acesta este oxigen, iar peste un sfert este siliciu. Datorită combinațiilor lor, se formează minerale precum diamantul, gipsul, cuarțul etc. Mai multe minerale pot forma o rocă.

• O fântână ultra adâncă din Peninsula Kola a făcut posibilă cunoașterea probelor de minerale de la o adâncime de 12 kilometri, unde au fost descoperite roci apropiate de granite și șisturi.
• Cea mai mare grosime a scoarței (aproximativ 70 km) a fost dezvăluită sub sistemele montane. Sub zonele plane este de 30-40 km, iar sub oceane este doar 5-10 km.
• O mare parte a crustei formează un strat superior străvechi, de densitate scăzută, format în principal din granite și șisturi.
• Structura scoarței terestre seamănă cu scoarța multor planete, inclusiv a Lunii și a sateliților lor.

Introducere

Cele trei învelișuri exterioare ale Pământului, care diferă în starea de fază - crusta solidă, hidrosfera lichidă și atmosfera gazoasă - sunt strâns legate între ele, iar substanța fiecăruia dintre ele pătrunde în limitele celorlalte. Apele subterane pătrund în partea superioară a scoarței terestre; un volum semnificativ de gaze nu se află în atmosferă, ci este dizolvat în hidrosferă și umple golurile din sol și roci. La rândul lor, apa și particulele minerale solide mici saturează straturile inferioare ale atmosferei.

Învelișurile exterioare sunt conectate nu numai spațial, ci și genetic. Originea scoicilor, formarea compoziției lor și evoluția sa ulterioară sunt interconectate. În prezent, această legătură se datorează în mare măsură faptului că partea exterioară a planetei este acoperită de activitatea geochimică a materiei vii.

Masele scoicilor variază foarte mult. Masa scoarței terestre este estimată la 28,46 × 10 18 tone, Oceanul Mondial - 1,47 × 10 18 tone, atmosfera - 0,005 × 10 18 tone În consecință, scoarța terestră conține principala rezervă de elemente chimice care sunt implicate procese de migrare sub influenţa materiei vii. Concentrațiile și distribuția elementelor chimice din scoarța terestră au o influență puternică asupra compoziției organismelor vii de pe uscat și a întregii materie vii de pe Pământ.

Având în vedere problema compoziției materiei vii, V.I. Vernadsky a remarcat: „... compoziția chimică a organismelor este strâns legată de compoziția chimică a scoarței terestre; organismele se adaptează la el.”

Chimiști și petrografi din a doua jumătate a secolului al XIX-lea. a studiat compoziţia chimică a rocilor folosind metode de analiză chimică gravimetrică şi volumetrică. Rezumând rezultatele numeroaselor analize ale rocilor, F. Clark a arătat că în scoarța terestră predomină opt elemente chimice: oxigen, siliciu, aluminiu, fier, magneziu, calciu, potasiu și sodiu. Această concluzie principală a fost confirmată în mod repetat de rezultatele studiilor ulterioare. Metodele de analiză chimică utilizate în secolul al XIX-lea au făcut imposibilă determinarea concentrațiilor scăzute de elemente. Erau necesare abordări fundamental diferite.

Un impuls puternic pentru studiul elementelor chimice cu concentrații foarte scăzute în scoarța terestră a fost dat de utilizarea unei metode mai sensibile - analiza spectroscopică. Fapte noi i-au permis lui V.I. Vernadsky să formuleze principiul „pretutindeni” tuturor elementelor chimice.Într-un raport la cel de-al XII-lea Congres al Naturaliştilor şi Medicilor Ruşi din decembrie 1909, el a declarat: „În fiecare picătură şi fărâmă de materie de pe suprafaţa pământului, pe măsură ce subtilitatea cercetării noastre creşte, descoperim tot mai multe elemente noi... Într-un grăunte de nisip sau într-o picătură, ca în microcosmos, se reflectă compoziția generală a cosmosului.”

Ideea „pretutindeni” a elementelor chimice a trezit multă vreme prudență chiar și din partea oamenilor de știință proeminenți. Acest lucru s-a datorat faptului că elementele conținute în cantități sub nivelul de sensibilitate al metodei nu au fost detectate în timpul analizei. S-a creat iluzia absenței lor complete, ceea ce s-a reflectat în terminologie. Termenii au apărut în geochimie elemente rare(dieselteneElementen – germană; rareelements – engleză), frecvență(dieHaufigkeit – germană) detectare.În realitate, nu raritatea reală sau frecvența scăzută de apariție a elementului în timpul analizei apare, ci concentrația sa scăzută în probele studiate, care nu poate fi determinată prin metode de analiză insuficient de sensibile.

Sensibilitatea scăzută a metodei nu a permis deseori determinarea cantității unui element, ci doar precizarea prezenței „urmelor” acestuia. De atunci, termenul a fost utilizat pe scară largă în literatura geochimică? folosit de V.M. Goldschmidt și colegii săi în anii 1930: oligoelemente(dieSpurelemente – germană; oligoelemente – engleză; deselementstraces – franceză).

Ca rezultat al eforturilor oamenilor de știință din diferite țări în anii 20. secolul XX a apărut o idee generală a compoziției scoarței terestre. Valorile medii ale conținutului relativ de elemente chimice din scoarța terestră și alte sisteme globale și cosmice, celebrul geochimist A.E. Fersman a sugerat să sune Clarksîn onoarea omului de știință care a trasat calea spre cuantificarea distribuției elementelor chimice.

Clarke este o cantitate foarte importantă în geochimie. Analiza valorilor Clarke ne permite să înțelegem multe modele de distribuție a elementelor chimice pe Pământ, în Sistemul Solar și în partea din Univers accesibilă observațiilor noastre. Elementele chimice Clarke ale scoarței terestre diferă cu mai mult de zece ordine matematice de mărime. O astfel de diferență cantitativă semnificativă ar trebui să se reflecte în rolul diferit calitativ al celor două grupuri de elemente din scoarța terestră. Acest lucru se manifestă cel mai clar în faptul că elementele primului grup, conținute în cantități relativ mari, formează compuși chimici independenți, în timp ce elementele celui de-al doilea grup cu clarke mici sunt predominant dispersate, împrăștiate printre compușii chimici ai altor elemente. Elementele primului grup sunt numite cele principale elemente ale celui de-al doilea - distrat. Sinonimele lor în engleză sunt minorelements, rareelements, sinonimul cel mai des folosit este oligoelemente. Limita condiționată dintre grupurile de elemente majore și oligoelemente din scoarța terestră poate fi de 0,1%, deși clarke-urile majorității oligoelementelor sunt mult mai mici și sunt măsurate în miimi și fracțiuni mai mici de procent. Conceptul stării de dispersie a elementelor chimice, precum și „omniprezența” acestora a fost introdus în știință de V.I. Vernadsky.

Compoziția chimică completă a stratului superior, așa-numitul granit, al blocului continental al scoarței terestre este dată în tabel. 1.1.

Tabelul 1.1 Clarks ale elementelor chimice ale stratului de granit al crustei continentale

Element chimic	Numar atomic	Conținut mediu, 1 × 10 -4 %	Element chimic	Numar atomic	Conținut mediu, 1 × 10 -4 %
DESPRE	8	481 000	Mg	12	12000
Si	14	399 000	Ti	22	3300
A1	13	80 000	H	1	1000
Fe	26	36000	P	15	800
LA	19	27000	F	9	700
Sa	20	25000	Mn	25	700
N / A	11	22000	Va	56	680
S	16	400	De exemplu	68	3,6
CU	6	300	Yb	70	3,6
Sr	38	230	Hf	72	3,5
Rb	37	180	Sn	50	2,7
Cl	17	170	Și	92	2,6
Zr	40	170	Fi	4	2,5
Xie	58	83	Br	35	2,2
V	23	76	Ta	73	2,1
Zn	30	51	La fel de	33	1,9
La	57	46	W	74	1,9
Yr	39	38	Ho	67	1,8
Cl	24	34	Tl	81	1,8
Nd	60	33	UE	63	1,4
Li	3	30	Tb	65	1,4
N	7	26	GE	32	1,3
Ni	28	26	lu	42	1,3
Cu	29	22	lu	71	1,1
Nb	41	20	eu	53	0,5
Ga	31	18	Tu	69	0,3
Pb	82	16	În	49	0,25
Th	90	16	Sb	51	0,20
Sc	21	11	CD	48	0,16
ÎN	5	10	Se	34	0,14
Sm	62	9	Ag	47	0,088
Gd	64	9	Hg	80	0,033
Relatii cu publicul	59	7,9	Bi	83	0,010
Co	27	7,3	Au	79	0,0012
Dy	66	6,5	Acestea	52	0,0010
Cs	55	3,8	Re	75	0,0007

Pentru formarea oricărui compus chimic, este necesară o concentrație a componentelor de pornire care să nu fie mai mică decât minimul, sub care reacția este imposibilă. Prin urmare, în scoarța terestră predomină compușii chimici ai principalelor elemente cu clarke mare. În ciuda faptului că cantitatea totală de compuși chimici naturali este minerale - este de 2-3 mii de specii, numărul de minerale care formează roci comune este mic. Peste 80% din masa scoarței terestre este reprezentată de silicați de aluminiu, fier, calciu, magneziu, potasiu și sodiu; aproximativ 12% este oxid de siliciu. Toate aceste minerale au o structură cristalină, care determină caracteristicile generale ale chimiei cristaline a scoarței terestre.

V.M. Goldschmidt a arătat că compoziția silicaților și structura cristalină a scoarței terestre sunt foarte importante pentru distribuția oligoelementelor minore. Conform conceptului lui Goldschmidt, în structurile chimice cristaline, ionii se comportă ca niște sfere dure (bile dure). Prin urmare, raza fiecărui ion este considerată o valoare constantă.

Principala caracteristică a ionilor din structurile chimice cristaline este că razele ionilor încărcați negativ (anionii) sunt mult mai mari decât razele ionilor încărcați pozitiv (cationi). Să ne imaginăm anioni sub formă de bile mari și cationi sub formă de bile mici. Apoi, modelul unei substanțe cristaline cu o legătură de tip ionic va fi un spațiu umplut cu bile mari strâns adiacente - anioni, între care trebuie plasate bile mici - cationi. Conform ideilor lui Goldschmidt, acest cadru joacă rolul unui fel de filtru geochimic care promovează diferențierea elementelor chimice în funcție de dimensiunea ionilor lor. O structură cristalochimică specifică nu poate include elemente care au valența necesară, ci doar acelea ai căror ioni au raza corespunzătoare.

Formarea mineralelor comune este însoțită de un fel de sortare a oligoelementelor. Pentru a explica acest proces, să ne întoarcem la un mineral comun - feldspat. Structura sa chimică cristalină este formată din grupuri formate din trei cationi de siliciu și un aluminiu, fiecare dintre acestea fiind asociat cu patru anioni de oxigen. Grupul în ansamblu este un anion complex, cu opt ioni de oxigen, trei de siliciu și unul de aluminiu. Acest lucru creează o singură sarcină negativă, care este echilibrată de cationul de potasiu monovalent. Ca urmare, există o structură cu trei camere, a cărei compoziție corespunde formulei K.

Raza ionului de potasiu este de 0,133 nm. Locul său în structură poate fi luat doar de un cation cu o rază similară. Acesta este cationul de bariu divalent, a cărui rază este de 0,134 nm. Bariul este mai puțin frecvent decât potasiul. Este de obicei prezent ca o impuritate minoră în feldspați. Numai în cazuri speciale se creează concentrația sa semnificativă și se formează celsianul mineral rar (feldspat de bariu).

În mod similar, în mineralele și rocile comune, elementele chimice sunt reținute selectiv, a căror concentrație nu este atât de mare pentru formarea de minerale independente. Se numește înlocuirea reciprocă a ionilor în structura cristalină datorită apropierii razelor lor izomorfism. Acest fenomen a fost descoperit la începutul secolului al XIX-lea, dar semnificația lui pentru diferențierea globală a oligoelementelor chimice a fost stabilită abia un secol mai târziu.

Ca urmare a izomorfismului, oligoelementele sunt concentrate în mod natural în anumite minerale. Feldspații servesc ca purtători de bariu, stronțiu și plumb; olivine – nichel și cobalt; zirconii – hafniu etc. Elemente precum rubidiu, reniu și hafniu nu formează compuși independenți în litosferă și sunt complet dispersate în structurile chimice cristaline ale mineralelor gazdă.

Substituțiile izomorfe nu sunt singura formă de găsire a elementelor împrăștiate. Fenomenul de împrăștiere în scoarța terestră se manifestă sub diferite forme la diferite niveluri de dispersie.

Cea mai grosieră formă de dispersie este mineralele accesorii bine cristalizate, foarte mici (de obicei mai mici de 0,01 - 0,02 mm în diametru). Ele formează incluziuni mecanice în mineralele care formează roci (Fig. 1.1).

Orez. 1.1 Includerea apatitei accesorii (1) și zirconului (2) în boabele de feldspat. Secțiune transparentă, mărire 160 ´

Conținutul de elemente accesorii este foarte mic, dar concentrația de elemente împrăștiate în ele este atât de mare încât aceste elemente formează compuși independenți. În rocile cristaline, zircon Zr, rutil, mai rar anataza și brookitul, având aceeași compoziție TiO 2, apatita Ca 5 [PO 4 ] 3 F, magnetita Fe 2+ Fe 2 3+ O 4, ilmenita FeTiO 3, monazita CePO sunt prezent ca accesorii 4, xenotime YPO 4, casiterita SnO 2, cromit ECr 2 O 4 si alte buruieni apatite (7) si minerale din grupa spinelului, minerale din grupa columbitelor (Fe, Mg) (Nb, Ta) 2 O. 6 etc. Conținutul de accesorii în unele minerale care formează roci, în special în mica, este destul de vizibil.

În unele minerale, în principal printre sulfuri și compuși similari, așa-numitele structuri de descompunere a soluției solide sunt larg răspândite - mici separări ale unui mineral impur în substanța mineralului gazdă. Exemple dintre acestea includ „diseminarea în emulsie” a calcopiritei CuFeS 2 și a cadrului Cu 2 FeSnS 4 în sfalerita ZnS, segregații lamelare subțiri de ilmenită FeTiO 3 în magnetită Fe 2+ Fe 2 3+ O 4 și mici segregări de minerale de argint în galenă Pb . Ca urmare, sulfura de plumb conține un amestec vizibil de argint, sulfura de cupru conține un amestec de staniu, iar magnetita conține un amestec de titan.

Utilizarea unui microscop polarizant și a secțiunilor transparente au făcut posibilă detectarea în minerale nu numai a incluziunilor solide, ci și a microcavităților umplute cu resturi de soluții din care a avut loc cristalizarea (Fig. 1.2).

Orez. 1.2. Microcavități în cuarț: 1 – cristal de silvita; 2 – cristal de halit; 3 – bule de gaz; 4 – fază lichidă. Secțiune transparentă, mărire 900´

Acest fenomen, considerat pentru prima dată în mod specific în 1858 de către fondatorul petrografiei optice G. Sorbi, a fost acum studiat cuprinzător. Microcavitățile din minerale conțin de obicei faze lichide și gazoase, uneori cu cristale mici adăugate. Problema incluziunilor lichide a fost analizată amănunțit de W. Newhouse, care a remarcat prezența metalelor grele în lichide (până la câteva procente).

O parte din amestecul de oligoelemente, ușor de extras din probe monominerale fin măcinate, este asociat tocmai cu incluziunile lichide. N.P. Ermakov (1972), după ce a studiat microincluziunile din fluorit, a găsit în ele n×10 -1% zinc, mangan, n×10 -2% bariu, crom, cupru, nichel și plumb, n×10 -3% titan. Ulterior, în incluziuni lichide au fost descoperite și alte oligoelemente.

În același timp, analiza atentă a probelor monominerale și utilizarea sondei electronice au arătat că toate mineralele care formează roca, fără excepție, conțin oligoelemente într-o formă atât de dispersată încât nu pot fi detectate nu numai prin microscopie optică, ci și electronică. . În acest caz, împrăștierea elementelor are loc la nivelul ionilor și moleculelor. Formele unei astfel de împrăștieri nu se limitează la fenomenele de izomorfism considerate anterior. Există numeroase cazuri de prezență a elementelor chimice în minerale care nu au nicio legătură cu izomorfismul.

Rezultatele multor mii de analize efectuate în diferite țări în ultimii 50 de ani sugerează că toate mineralele care formează roci sunt purtători de oligoelemente. În ele este concentrată cea mai mare parte a oligoelementelor conținute în scoarța terestră. Cunoscând conținutul de minerale purtătoare și concentrația de oligoelemente în acestea, este posibil să se calculeze echilibrul într-o anumită rocă.

Studiind granitele din Tien Shan, s-a descoperit că cuarțul, în ciuda concentrației nesemnificative de plumb, conține mai mult de 5% din masa totală a acestui metal conținută în rocă (Tabelul 1.2).

Tabelul 1.2. Distribuția plumbului în mineralele care compun granitele din creasta Jumgol

Este imposibil să presupunem apariția izomorfă a plumbului, zincului sau alt metal în structura de cuarț formată dintr-o combinație de ioni de siliciu și oxigen. Între timp, cuarțul servește ca purtător al multor oligoelemente. A fost dezvoltată o metodă specială pentru evaluarea conținutului potențial de minereu al rocilor și filoanelor pe baza conținutului de litiu, rubidiu și bor din cuarț.

Într-un studiu experimental al rezistenței de fixare a urmelor de metale în mineralele care formează roca, s-a descoperit că atunci când o masă minerală fin măcinată este tratată cu porțiuni succesive de solvenți acido-bazici slabi, o parte semnificativă a metalelor este ușor extrasă în timpul prima extracție, iar această extracție nu este însoțită de distrugerea structurii cristalochimice a mineralelor. Odată cu prelucrarea ulterioară, cantitatea de metale extrase este redusă brusc sau oprită complet. Acest lucru ne-a permis să presupunem că unele dintre elementele împrăștiate nu sunt incluse în structura chimică cristalină reală, ci sunt limitate la defecte ale cristalelor reale. Defectele sunt diferite tipuri de fisuri și sunt atât de mici încât nu pot fi detectate de un microscop optic. Ușurința de extracție a urmelor de metale se explică prin faptul că acestea sunt legate de suprafața mineralului purtător prin forțe de sorbție. În silicații care formează roci, această formă de apariție a urmelor de metale reprezintă 10-20% din masa totală a urmelor de metale. În special, forma slab legată de plumb din granitele Tien Shan reprezintă 12 până la 18% din masa totală a oligoelementului.

Se pot distinge următoarele forme de apariție a oligoelementelor în materia cristalină a scoarței terestre:

eu. Forme micromineralogice:

1. Elemente incluse în mineralele accesorii.

2. Elemente conţinute în secreţiile microscopice ca urmare a descompunerii soluţiilor solide.

3. Elemente găsite în incluziuni de soluții reziduale. P. Forme non-mineralogice:

4. Elemente absorbite de suprafata defectelor din cristale reale.

5. Elemente cuprinse în structura mineralului purtător conform legilor izomorfismului.

6. Elemente care se află într-o stare dezordonată în structura mineralului purtător.

Combinația formelor considerate de apariție a elementelor împrăștiate variază foarte mult în funcție de mulți factori. În consecință, se modifică și conținutul total de oligoelemente în diferite părți ale scoarței terestre.

3. Caracteristici ale distribuției chimice elemente din scoarța terestră

Variația conținutului de elemente din diferite probe se datorează multor motive independente. Atunci când distribuția unei cantități este determinată de un număr suficient de mare de cauze aproximativ rezultate și independente reciproc, atunci se supune așa-numitei legi Gauss normale. Expresia sa grafică este o curbă cu ramuri simetrice pe ambele părți ale ordonatei maxime. Cu o distribuție normală, valoarea cea mai probabilă este medie aritmetică x, care coincide cu valorile cele mai frecvente – Modă. Extinderea unei curbe simetrice de-a lungul axei absciselor, i.e. răspândirea valorilor în sus și în jos de la modul se caracterizează prin deviație standard A.

O distribuție normală poate apărea nu pentru valoarea în sine, ci pentru logaritmul acesteia (legea distribuției logaritmic normală sau lognormală). În acest caz, modul coincide cu media geometrică, iar răspândirea valorilor este caracterizată de logaritmul a.

În 1940 N.K. Razumovsky a descoperit empiric că conținutul de metale din minereuri corespunde unei distribuții lognormale. L.X. Arena în 1954, după ce a prelucrat un material extins, independent de Razumovsky, a stabilit că distribuția oligoelementelor în rocile magmatice este aproximată printr-o lege logaritmică normală. Numeroase fapte indică faptul că distribuția elementelor cu clarke mare se supune de obicei legii normale, în timp ce cele ale elementelor împrăștiate se supun legii lognormale. Acest lucru confirmă încă o dată diferența fundamentală dintre elementele principale și cele împrăștiate.

Variabilitatea ridicată a elementelor low-clark este asociată cu capacitatea lor de a atinge un grad ridicat de concentrare. Gradul maxim de concentrare al elementelor principale este de 10 - 20 de ori față de clarke lor, iar pentru oligoelemente - de sute și mii de ori mai mult. De exemplu, în minereurile zăcămintelor industriale, gradul de concentrare a plumbului, nichelului, staniului, cromului este de 1000× P.

Vorbind despre mase uriașe de metale grele concentrate în zăcămintele de minereu, trebuie amintit că aceste mase reprezintă o parte nesemnificativă din cantitatea totală de metale împrăștiate în scoarța terestră. În special, rezervele globale de minereuri de zinc, cupru, plumb și nichel constituie doar miimi de procent din masele acestor metale împrăștiate în stratul kilometric superior al scoarței continentelor.

Depozitele de minereu sunt legate de rocile din jur prin tranziții treptate. Corpurile de minereu sunt situate, parcă, într-un caz de scădere treptată a concentrațiilor de metale. Astfel de formațiuni sunt numite împrăștiind halouri Aureolele primare de minereu singenetice apar simultan cu corpurile de minereu și ca rezultat al acelorași procese. Au o configurație variată, în funcție de structura geologică, de compoziția rocilor gazdă și de condițiile de formare a minereului.

În minereuri, alături de unul sau mai multe elemente principale de formare a minereului, există elemente însoțitoare, a căror concentrație este de asemenea crescută, dar nu la fel de mult ca cele principale. Elementele satelit formează adesea substituții izomorfe ale celor principale. De exemplu, minereurile de zinc conțin în mod constant cadmiu și, în cantități mai mici, indiu, galiu și germaniu. Minereurile de cupru-nichel conțin un amestec semnificativ de cobalt și cantități mai mici de seleniu și teluriu. Toate elementele însoțitoare sunt, de asemenea, dispersate în jurul corpurilor de minereu. Dispunând de mobilitate geochimică inegală, formează zone de tranziție de lungimi diferite. Ca urmare, compoziția și structura halourilor de împrăștiere sunt foarte complexe.

Conținutul mediu al unui element chimic este norma - fundal geochimic– pentru un anumit tip de rocă într-o anumită zonă. Ieșiți în evidență pe fundalul geochimic anomalii geochimice– zone de roci cu o concentrație crescută de oligoelemente. Dacă sunt asociate cu zăcăminte de minereu, atunci acestea sunt halouri de dispersie. Dacă concentrațiile de metal nu ating standardul de minereu, atunci se numesc astfel de anomalii fals. Folosind procesarea statistică a datelor analitice în masă, este posibilă detectarea modificărilor regulate ale valorii fondului geochimic în spațiu și identificarea provincii geochimice.În cadrul provinciilor, rocile de același tip au parametri statistici consecvenți, în primul rând conținutul mediu al unuia sau mai multor oligoelemente. Conținutul mediu al unor elemente în roci de același tip din diferite provincii geochimice poate varia foarte mult (de mai multe ori). În același timp, compoziția chimică a acestor roci, determinată de conținutul elementelor principale, rămâne aceeași sau prezintă diferențe foarte mici. De exemplu, în granitele din diferite provincii, care au aproape aceeași cantitate de siliciu, aluminiu, fier, potasiu, conținutul de staniu, plumb, molibden și uraniu poate diferi de 2-3 ori.

Materialul prezentat indică distribuția neuniformă a oligoelementelor în scoarța terestră. Prin urmare, împreună cu definiția clarks, i.e. concentrația medie a elementelor din scoarța terestră în ansamblu, este necesar să se țină cont de capacitatea acestora de a se concentra sau de a se dispersa în diverse obiecte - diferite tipuri de roci sau în roci de același tip, dar situate în diferite provincii geochimice, în minereuri etc. Pentru a evalua cantitativ eterogenitatea elementelor chimice din Kore terestră, V.I. Vernadsky a introdus un indicator special - concentrația clarke Kc. Valoarea sa numerică caracterizează abaterea conținutului elementului dintr-un anumit volum de la clarke:

K K = A/K,

Unde A– conținutul unui element chimic într-o rocă, minereu, mineral etc.;

LA– Clarke a acestui element din scoarța terestră. Dacă concentrația de clarke este mai mare de unu, aceasta indică îmbogățirea elementului, dacă este mai mică, înseamnă o scădere a conținutului său în comparație cu datele pentru scoarța terestră în ansamblu.

Modificările în concentrația elementelor chimice în spațiu, abaterile de la norma geochimică globală sau locală Mb1 __ nu sunt cazuri izolate, ci o trăsătură caracteristică a structurii geochimice a scoarței terestre. Acest lucru este foarte important pentru compoziția organismelor fotosintetice de pe uscat, care formează cea mai mare parte a masei materiei vii de pe Pământ.

Literatură

1. Alekseenko V.A. Geochimia mediului. – M.: Logos, 2000. – 627 p.

2. Arena L. X. Distribuția elementelor în rocile magmatice // Chimia scoarței terestre. – M.: Nauka, 1964. – T. 2. – P. 293–300.

3. Vernadsky V.I. Eseuri de geochimie // Izbr. cit.: În 5 vol. – M.: Editura Academiei de Științe a URSS, 1954. – T. 1. – P. 7–391.

4. Voitkevich G.V., Miroshnikov A.E., Povarenykh A.S., Prokhorov V.G. Un scurt ghid de geochimie. – M.: Nedra, 1977. – 183 p.

5. Goldshmit V.M. Principii de distribuție a elementelor chimice în minerale și roci // Colecția de articole. Artă. despre geochimia elementelor rare. – M. – L.: GONTI NKTP URSS, 1930. – P. 215–242.

6. Dobrovolsky V.V. Geografia oligoelementelor. Dispersia globală. – M.: Mysl, 1983. – 269 p.

7. Perelman A.I. Geochimie. – M.: Mai sus. şcoală, 1989. – 528 p.

8. Ronov A.B., Yaroshevsky A.A. Un nou model al compoziției chimice a scoarței terestre // Geochimie. – 1976. – Nr. 12. – S. 1763–1795.