Учебное пособие для студентов специальности I 51. 01. 01 " Геология и разведка месторождений полезных ископаемых"
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЗЕМЛИ И ЕЕ ОБОЛОЧЕК
жүктеу/скачать 5.81 Mb.
|
3.ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЗЕМЛИ И ЕЕ ОБОЛОЧЕК3.1. Строение и состав ЗемлиЗемля делится на несколько зон или сфер, имеющих близкие особенности условий существования химических элементов и характерных геохимических процессов: ядро (твердое и жидкое), мантия (нижняя и верхняя), астеносфера, поверхность Мохоровичича (промежуточный слой), литосфера (нижняя – базальтовый слой, граница Конрада, средняя – гранитный, гранитоиды, верхняя – метаморфическая зона и кора выветривания. 
Рис.2. Строение Земли Ядро предположительно состоит из твердой части (G 5100-6371 км) с плотностью 12-13 г/см3, верхняя, (Е 2900-5000 км) часть его – жидкая. Переходное ядро F на глубине 5000-5100 км. Считают, что состав ядра соответствует железным метеоритам (Fe 80,78%, Ni 8,59, Co 0,63%). Возможно в железо-никелевом ядре имеется примесь легких элементов (Si, S, Al, O). Существует также мнение о гидридном (соединение элементов с водородом) и карбидном (металлы + неметаллы + С, SiC, Fe3C, WC, TiC, CaC2) ядре Земли. Цементит (Fe3C) присутствует в белых чугунах и стали с высокой температурой плавления (режущий инструмент), СаС2 используется для получения ацетилена, SiC (карборунд) – для точильных и шлифовальных кругов. По А.Ф. Капустинскому, в ядре Земли вещество состоит из ядер атомов в электронной плазме, поэтому его называют зоной «нулевого химизма», «центросфера». Нижняя мантия (слой D 1000-2900 км) считается силикатно-сульфидной. Ее химический состав примерно соответствует каменным метеоритам: О – 35%, Fe –25, Si –18, Mg – 14, S – 2, Ca – 1,4, Al – 1,3, Ni – 1,35, Na – 0,7, Cr – 0,25, Mn – 0,20%. Переходная зона (слой С 400-1000 км) имеет, возможно, силикатно-магнезиальный состав. Ее большую плотность объясняют фазовыми преобразованиями – формированием минералов с более плотной упаковкой (стишовит, шпинель, периклаз и др.). Основным компонентом допускается оливин Mg2SiO4. Верхняя мантия (слой В от 30 до 400 км) неоднородна. На глубине 100-200 км расположен мягкий пластичный слой с пониженной скоростью распространения сейсмических волн, получивший название астеносферы. Она выражена в складчатых областях (осадочные отложения) и практически отсутствует на платформах. Считают, что перемещение вещества в астеносфере, – причина вулканизма и тектонических подвижек. В мантии под высоким давлением электроны переходят на незаполненные внутренние орбиты. Вещество в такой зоне «вырожденного химизма» или «интеросферы» близко до металлического состояния, но силикатного состава. Породы верхней мантии соответствуют ультрабазитам, имеют разный состав и при выходе на поверхность близкие к пиролиту (пироксено-оливиновая порода). При плавке пиролит образует базальтовую магму и остаточный перидотит. Литосфера (слой А от 0 до 30-70 км) залегает выше астеносферы и у поверхности в зоне окисления называется корой выветривания. По изменению скорости сейсмических волн литосферу делят на верхнюю часть (гранитный слой) и нижнюю часть более тяжелую (базальтовый слой). Их разделяет поверхность Конрада. Тектоносфера объединяет литосферу и верхнюю мантию, с которой связаны тектонические и магматические процессы. Причины, вызвавшие разделение литосферы и мантии пока не ясны. Считается, что часть мантии, сформировавшейся в результате низкотемпературной аккреции космической пыли, претерпела вторичное расплавление под воздействием тепла, генерируемого радиоактивными элементами. В результате этого вещество с малым удельным весом постепенно переместилось к внешней поверхности Земли. Эти породы имеют менее плотную упаковку и обогащены U, Th и 40К. Таблица 4 Основные свойства оболочек Земли (Г.В. Войткевич, В.В. Закруткин, 1976)
* – для всего ядра По геотермическим исследованиям В.А. Магницкого (1965) наиболее вероятны следующие температуры глубин: 100 км – 1100-1300оС, 400 км – 1400-1700оС, 2900 км – 2200-4700оС. Граница Мохоровичича, по одной гипотезе, разделяет химически разные слои, по другой – это поверхность фазового перехода, но она не исключает наличия химической границы. Спорный вопрос о составе верхней мантии. По В.С. Соболеву, в ней преобладают гипербазиты, которые чередуются с основными породами (эклогитами). Плавление происходит на глубине 100-150 км. По А. Ригвуду, она состоит из смеси трех частей ультраосновных пород и одной части щелочного базальта. Эта смесь названа пиролитом. Содержание основных элементов в пиролите (кроме Fe) соответствует их содержанию в хондритах и солнечной фотосфере. Из-за пластичности пород мантии можно предположить относительно равномерное распределение в ней химических элементов. Согласно табл. 4, мантия и ядро примерно одинаковы по мощности (около 3000 км), а литосферу можно представить лишь в виде узкой полоски. Плотность пород увеличивается от поверхности к ядру. По объему пород лидирует мантия, занимая половину объема Земли, а по массе (67,4%) еще больше превосходит ядро и литосферу. Мантия по химическому составу ближе к литосфере. Содержание O, Si, Mn, P у них примерно одинаковое. По сравнению с мантией литосфера обеднена Mg, Cr, а концентрация Fe лишь незначительно ниже. Общий химический состав Земли (табл. 5) существенно отличается от химического состава ее по оболочкам. Если по объему она относится к кислородной планете, то по массе (без атмосферы) к железной, а в литосфере – к кислородной как и метеориты (табл. 6). Таблица 5 Общий химический состав Земли, масс. %
Таблица 6 Относительная последовательность понижения распространенности элементов, вес. % (Б. Мейсон)
жүктеу/скачать 5.81 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|