Masa Pământului este de 5,98 X 10 24 kg, adică aproximativ 6 mii de trilioane de tone, iar densitatea sa medie este de 5,52 g/cb. cm În același timp, densitatea medie a straturilor exterioare ale scoarței terestre este la jumătate.

Comparând aceste cifre, este necesar să ajungem la concluzia că interiorul planetei noastre trebuie să aibă o densitate de cel puțin 8,37.

În centrul Pământului, densitatea ajunge la 17,2 g/cubic. cm la o presiune de 3 milioane atm și că se schimbă cu un salt deosebit de ascuțit (de la 5,7 la 9,4) la o adâncime de 2900 km, iar apoi la o adâncime de 5 mii km. Primul salt ne permite să identificăm un nucleu dens pe glob, iar al doilea - să subdivizăm acest nucleu în părți exterioare (2900-5000 km) și interioare (de la 5 mii km până la centru).

Cel mai firesc este să credem că o densitate atât de mare a părților centrale se datorează presiunilor enorme existente în adâncurile Pământului, drept urmare materia de acolo se află într-o stare de compresie extrem de mare. Această explicație câștigă acum din ce în ce mai mulți susținători. Până când presiunea din Pământ atinge o anumită limită critică, densitatea se modifică treptat; când această limită (aparent 1,3 milioane atm) este atinsă, substanța sare într-o fază mai densă „asemănătoare metalului”.

O altă explicație se rezumă la ipoteza că interiorul Pământului este format din substanțe cu o greutate specifică mai mare decât scoarța terestră, în principal metale. Deoarece densitatea și duritatea părților interne ale Pământului diferă relativ puțin de densitatea și duritatea fierului în condiții fizice obișnuite, majoritatea oamenilor de știință sunt de părere că miezul pământului este construit din fier cu un amestec de nichel. Astfel, a doua ipoteză postulează separarea Pământului în cochilii care diferă puternic în compoziția lor chimică; primul, fără a nega diferențierea cunoscută a materiei prin greutatea specifică, vede principalul motiv al modificării densității materiei din interiorul Pământului în condiții fizice (creșterea presiunii) și neagă complet existența unui miez metalic. Cu cât dimensiunea planetei este mai mare, cu atât densitatea medie a planetelor este mai mare: Mercur 3,8 g/cubic. cm, Marte 3,93, Pământ 5,52. Acest lucru indică posibilitatea unei compactări semnificative a substanței sub influența presiunii în creștere.

Seismologia, știința cutremurelor, oferă servicii deosebit de importante în studiul profundului interior al globului. Undele seismice aflate în mâinile geofizicienilor moderni au devenit un fel de raze, parcă strălucesc prin planeta noastră și ne permit să tragem anumite concluzii despre starea și structura sa internă.

Un cutremur este rezultatul tensiunilor interne din substanța pământului, care duc la ruperea maselor și deplasarea acestora. Deplasarea poate fi foarte mică, dar undele elastice generate de aceasta se propagă în corpul Pământului pe distanțe enorme de la locul lor de origine, numit sursă. Centrul de greutate al unei surse seismice se numește hipocentru. Acțiunea valurilor ne va afecta în primul rând în acel punct (sau mai degrabă regiunea) al suprafeței pământului care este cel mai apropiat de sursă - la așa-numitul epicentru, situat pe aceeași verticală cu hipocentrul.

Unda elastică este sferică. Razele sferei, adică traiectoriile de propagare a undelor, se numesc raze seismice.

În timpul unui cutremur, apar trei tipuri de valuri:

1) undele longitudinale (P), pot apărea în orice corp - solid, lichid și gazos; seamănă cu undele sonore; se mișcă mai repede decât toate celelalte valuri generate de un cutremur;

2) unde transversale (S), care se deplasează mai încet decât cele longitudinale; se aseamănă cu undele luminoase; sunt unde de forfecare care pot apărea și se pot propaga numai într-un mediu solid;

3) unde de suprafață și mai lente (L) - un grup complex de valuri care se formează numai în părțile de suprafață ale scoarței terestre și se atenuează la adâncime; pornind de la epicentru, ele provoaca deplasari puternice si distrugeri la suprafata pamantului.

Toate aceste unde se abate de la sursa seismică în moduri diferite, drept urmare la o stație îndepărtată de epicentru sosirea lor este înregistrată în momente diferite. Undele L lungi ajung mai târziu, deoarece se propagă doar de-a lungul periferiei Pământului. Undele P și S care pătrund în corpul Pământului la adâncimi mari ajung mai devreme, undele longitudinale mai rapide fiind înregistrate mai întâi (P - primae - prima), iar apoi undele transversale mai lente (S - secundae - a doua).

Dacă corpul Pământului ar fi omogen, razele seismice ale undelor P și S ar fi linii drepte. O creștere treptată a densității Pământului cu adâncimea ar da traiectorii concave, îndreptate convex spre interiorul Pământului. Dacă densitatea Pământului se modifică brusc cu adâncimea, atunci în aceste curbe concave ar trebui să existe rupturi la granițele mediilor cu densități diferite, ca să nu mai vorbim de reflexia parțială a undelor. Este din urmă imagine pe care o observăm.

Studiul vitezelor undelor seismice, al naturii și al traiectoriilor acestora conduce la următoarele concluzii:

1) când undele longitudinale și transversale trec prin corpul Pământului, vitezele acestor unde se modifică, ceea ce indică modificări ale proprietăților mediului prin care trec;

2) vitezele se modifică în sărituri, ceea ce înseamnă că proprietățile mediului se modifică și în sărituri;

Există în esență două schimbări bruște ale vitezelor: la o adâncime de 60 km și la o adâncime de 2900 km. Cu alte cuvinte, doar stratul exterior (crusta pământului) și miezul interior sunt clar separate. În centura intermediară dintre ele, precum și în interiorul miezului, există doar o schimbare a ratei de creștere a vitezei.

De asemenea, este clar că Pământul este în stare solidă până la o adâncime de 2900 km, deoarece undele elastice transversale, care sunt singurele care pot apărea și se pot propaga într-un mediu solid, trec liber prin această grosime. Trecerea undelor transversale prin miez nu a fost observată, iar acest lucru a dat motive să fie considerat lichid. Cu toate acestea, ultimele calcule ale lui M. S. Molodensky arată că, deși modulul de forfecare din miez este mic, acesta nu este totuși egal cu zero (cum este tipic pentru un lichid) și, prin urmare, nucleul Pământului este mai aproape de starea solidă decât de o stare lichidă. Desigur, în acest caz, conceptele de „solid” și „lichid” nu pot fi identificate cu concepte similare aplicate stărilor agregate ale materiei de pe suprafața pământului: în interiorul Pământului predomină temperaturi ridicate și presiuni enorme, care nu există în coaja peisajului.

Nu există o opinie unanimă despre compoziția chimică a părților interioare ale planetei, deoarece este foarte dificil să vorbim despre compoziția chimică a unei substanțe, bazându-ne în esență doar pe idei despre modificările densității acesteia.

Scoarta terestra este formata predominant din granite; rocile sedimentare au o importanță subordonată în ea. Sub învelișul de granit se presupune existența unui strat asemănător ca compoziție cu bazaltul sau peridotitul. La adâncimi relativ mici, unde temperatura și presiunea sunt destul de ridicate, rocile solide au proprietatea plasticității, adică atunci când sunt supuse presiunii, sunt capabile să își schimbe forma și să mențină această schimbare de formă după ce presiunea este îndepărtată.

Carcasa de granit, în care siliciul (Si) și aluminiul (Al) joacă un rol uriaș, se numește „sialic”, sau pur și simplu „sial”. Greutatea sa specifică este în medie 2,7-2,8. Nu este continuu si se caracterizeaza prin grosime variabila: in Europa de Vest si America de Nord 26-28 km, in Caucaz 50 km, in Tien Shan 84 km, in Oceanul Atlantic pana la 18 km; în zonele centrale ale Pacificului nu există deloc sial. Atât discontinuitatea distribuției, cât și grosimile diferite argumentează în egală măsură împotriva faptului că învelișul de granit este rezultatul solidificării suprafeței pământului inițial topit, adică „zhora” în sensul propriu al cuvântului: o înveliș sialic continuu a din topitură ar fi trebuit să se formeze aceeași grosime.

Stratul de bazalt de la baza carcasei de granit, unde, pe lângă siliciu și aluminiu, magneziul joacă și un rol important, este de obicei abreviat ca „sima” (siliciu + magneziu). Această carcasă, a cărei greutate specifică este de 3,2-3,3, este deja solidă. În locurile adânci ale oceanelor Pacific și Atlantic, sima fie formează direct fundul, fiind acoperită de o grosime mică de sol și apă de mare, fie este separată de apă printr-o crustă sială subțire (aproximativ 5 km).

Cum se poate explica separarea Pământului în cel puțin două sfere concentrice care înconjoară un nucleu dens?

Pământul a apărut ca un corp rece dintr-un cheag de praf cosmic care se extinde treptat și a fost inițial omogen în compoziția sa, în sensul că substanța sa era un amestec dezordonat de particule de greutate specifică diferită. Când planeta a atins o anumită dimensiune, în ea a început diferențierea fizico-chimică și gravitațională a materiei, adică o coborâre foarte lentă a elementelor mai grele mai adânc în adâncime și ridicarea celor mai ușoare în sus. La adâncime, viteza acestui proces a fost mai mică decât în ​​straturile superioare, deoarece vâscozitatea substanței, sub influența presiunii din ce în ce mai mari, crește odată cu adâncimea. Prin urmare, trebuie să ne gândim că separarea așa-numitei „scoarțe” pământului și separarea nucleului se datorează unor motive semnificativ diferite. Miezul a apărut printr-o compactare bruscă a materiei când presiunea din interiorul planetei în creștere a atins o anumită valoare critică. Potrivit lui B. Yu, acest lucru s-ar putea întâmpla numai după ce masa Pământului a crescut la 0,8 din masa sa modernă; Formarea nucleului a fost însoțită, din cauza scăderii volumului părților centrale ale planetei, de o scădere a suprafeței Pământului cu aproximativ 100 km. În ceea ce privește straturile de suprafață, aici diferențierea s-a desfășurat mai ușor și, în plus, în forma sa cea mai pură: componentele acide mai ușoare s-au separat de masa omogenă de compoziție bazaltică și au plutit spre vârf. Apariția nucleului a restrâns domeniul de diferențiere: substanța sa compactată sub presiune și-a pierdut în mare măsură „nevoia” (și capacitatea fizică) de a se ridica la niveluri mai înalte dincolo de nucleu. Numai aceasta vorbește împotriva presupunerii că nucleul poate consta din orice substanță, aproape perfect „preparată” (de exemplu, fier). Aparent, este chiar mult mai puțin diferențiat decât straturile de deasupra.

Dovezi bune de diferențiere pot fi găsite în modelele de erupție ale vulcanilor moderni. Ultima erupție a lui Hekla a început pe 29 martie 1947 și a durat 13 luni, iar lava din faza inițială a erupției a constat din mai mulți produse acide (59% SiO 2 ) decât lava din ultima fază (54% SiO 2 - bazalt). Evident, lava mai acidă provenea din părțile superioare ale bazinului magmatic, cea principală - din cele mai adânci. Acest lucru indică faptul că peste o sută de ani care au trecut de la erupția anterioară (1845), în camera magmatică, care se afla într-o stare calmă, lava părea să se „așeze”, diferențierea gravitațională a avut loc: părțile luminoase mai acide erau la partea de sus, cele mai de bază, grele sunt în partea de jos.

Dacă un vulcan erupe frecvent, lava nu are timp să se diferențieze și nu există nicio diferență notabilă în produsele erupției. Dar cu cât perioada de odihnă dintre erupții este mai lungă, cu atât diferențierea este mai profundă - motiv pentru care aceiași vulcani în unele cazuri emit lavă bazică, în altele acidă.

Revărsarea de lavă lichidă topită pe suprafață nu contrazice afirmația că interiorul Pământului este în stare solidă. Camerele magmatice individuale pot apărea sub influența încălzirii scoarței terestre în zone cu concentrație locală semnificativă de elemente radioactive. În plus, la adâncimi mari, unde temperaturile sunt ridicate și în condiții normale ar fi suficiente pentru a topi rocile, acestea din urmă continuă să rămână solide datorită presiunilor colosale care cresc punctul de topire. În consecință, este suficient să slăbiți presiunea, astfel încât substanța supraîncălzită să se transforme în lichid și gazele conținute în ea să înceapă să fie transportate spre suprafața Pământului. Odată cu diferențierea gravitațională, mișcările în sus, adică transferul de materie în zonele de presiune în scădere, au loc la cea mai largă scară.

Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.

Compoziția chimică a scoarței terestre a fost determinată pe baza rezultatelor analizei a numeroase mostre de roci și minerale care au ajuns la suprafața pământului în timpul proceselor de formare a munților, precum și prelevate din lucrări miniere și foraje adânci.

În prezent, scoarța terestră a fost studiată la o adâncime de 15-20 km. Este format din elemente chimice care fac parte din roci.

Cele mai comune elemente din scoarța terestră sunt 46, dintre care 8 alcătuiesc 97,2-98,8% din masa sa, 2 (oxigen și siliciu) - 75% din masa Pământului.

Primele 13 elemente (cu excepția titanului), care se găsesc cel mai adesea în scoarța terestră, fac parte din materia organică a plantelor, participă la toate procesele vitale și joacă un rol important în fertilitatea solului. Un număr mare de elemente care participă la reacțiile chimice din intestinele Pământului duc la formarea unei game largi de compuși. Elementele chimice care sunt cele mai abundente în litosferă se găsesc în multe minerale (mai ales diferite roci sunt formate din ele).

Elementele chimice individuale sunt distribuite în geosfere astfel: oxigenul și hidrogenul umplu hidrosfera; oxigenul, hidrogenul și carbonul formează baza biosferei; oxigenul, hidrogenul, siliciul și aluminiul sunt componentele principale ale argilelor și nisipurilor sau ale produselor meteorologice (acestea formează în principal partea superioară a scoarței terestre).

Elementele chimice din natură se găsesc într-o varietate de compuși numiți minerale.

7. Minerale din scoarța terestră - definiție, clasificare, proprietăți.

Scoarța terestră este formată în primul rând din substanțe numite minerale – de la diamante rare și extrem de valoroase până la diverse minereuri din care se obțin metale pentru nevoile noastre zilnice.

Determinarea mineralelor

Mineralele obișnuite, cum ar fi feldspații, cuarțul și mica, sunt numite minerale care formează roci. Acest lucru le diferențiază de minerale, care se găsesc doar în cantități mici. Calcitul este un alt mineral care formează roci. Formează roci de calcar.

Există atât de multe minerale în natură încât mineralogii au fost nevoiți să dezvolte un întreg sistem de identificare a acestora, bazat pe proprietăți fizice și chimice. Uneori proprietăți foarte simple, cum ar fi culoarea sau duritatea, ajută la recunoașterea unui mineral, dar uneori acest lucru necesită teste complexe în laborator folosind reactivi.

Unele minerale, cum ar fi lapis lazuli (albastru) și malachitul (verde), pot fi identificate după culoare. Dar culoarea este adesea înșelătoare, deoarece variază destul de mult între multe minerale. Diferențele de culoare depind de impurități, temperatură, iluminare, radiații și eroziune.

Clasificarea mineralelor

1. Elemente native

Aproximativ 90 de minerale - 0,1% din masa scoarței terestre

Aur, platină, argint - metale prețioase, cupru - metal neferos, diamant - piatră prețioasă, grafit, sulf, arsenic

2 . sulfuri

Aproximativ 200 de minerale - 0,25% din masa scoarței terestre

Sfalerită - minereu de zinc, galena - minereu de plumb, calcopirită - minereu de cupru, pirita - materie primă pentru industria chimică, cinabru - minereu de mercur

3 . Sulfati

Aproximativ 260 de minerale, 0,1% din scoarța terestră

Gips, anhidrit, barit - materii prime de ciment, piatra ornamentala etc.

4 . Galoizi

Aproximativ 100 de minerale

Halit - sare gemă, silvit - îngrășământ cu potasiu, fluorit - fluorură

5 . Fosfați

Aproximativ 350 de minerale - 0,7% din masa scoarței terestre

Fosforit - îngrășământ

6 . Carbonați

Aproximativ 80 de minerale, 1,8% din scoarța terestră

Calcit, aragonit, dolomit - piatra de constructie; siderit, rodocrosit - minereuri de fier și mangan

7. Oxizi

Aproximativ 200 de minerale, 17% din masa scoarței terestre

Gheata; cuarț, calcedonie, jasp, opal, silex, corindon - pietre prețioase și semiprețioase; minerale de bauxită - minereuri de aluminiu, minereuri minerale de fier, staniu, mangan, crom etc.

8. Silicati

Aproximativ 800 de minerale, 80% din scoarța terestră

Piroxenii, amfibolii, feldspații, mica, serpentina, mineralele argiloase sunt principalele minerale care formează roca; granate, olivina, topaz, adularia, amazonit - pietre pretioase si semipretioase.

Proprietăți

Lustrul este o trăsătură foarte caracteristică a multor minerale. În unele cazuri este foarte asemănătoare cu strălucirea metalelor (galena, pirita, arsenopirita), în altele - cu strălucirea sticlei (cuarț), sidef (moscovit). Există, de asemenea, multe minerale care chiar și atunci când sunt proaspăt fracturate arată tern, adică nu au strălucire.

O caracteristică remarcabilă a multor compuși naturali este culoarea lor. Pentru o serie de minerale este constantă și foarte caracteristică. De exemplu: cinabru (sulfura de mercur) are întotdeauna o culoare roșu-carmin; malachitul se caracterizează printr-o culoare verde strălucitoare; cristalele cubice de pirită sunt ușor de recunoscut după culoarea lor metalic-aurie etc. Alături de aceasta, culoarea unui număr mare de minerale este variabilă. Acestea sunt, de exemplu, soiurile de cuarț: incolor (transparent), alb lăptos, maro-gălbui, aproape negru, violet, roz.

Mineralele diferă și în alte proprietăți fizice. Unele dintre ele sunt atât de dure încât lasă ușor zgârieturi pe sticlă (cuarț, granat, pirit); alții se zgârie singuri de fragmente de sticlă sau de tăișul unui cuțit (calcit, malachit); altele au o duritate atât de scăzută încât pot fi desenate cu ușurință cu unghia (gips, grafit). Unele minerale, la scindare, se despart cu ușurință de-a lungul anumitor planuri, formând fragmente de formă regulată, asemănătoare cu cristalele (sare gemă, galena, calcit); altele produc suprafețe curbate, „asemănătoare cochiliei” atunci când sunt fracturate (cuart). Proprietăți precum greutatea specifică, fuzibilitatea etc. variază, de asemenea, foarte mult.

Proprietățile chimice ale mineralelor sunt la fel de diferite. Unele sunt ușor solubile în apă (sare gemă), altele sunt solubile doar în acizi (calcit), iar altele sunt rezistente chiar și la acizi tari (cuarț). Majoritatea mineralelor sunt bine conservate în aer. Cu toate acestea, sunt cunoscuți o serie de compuși naturali care sunt ușor supuși oxidării sau descompunerii din cauza oxigenului, dioxidului de carbon și umidității conținute în aer. De asemenea, sa stabilit de mult timp că unele minerale își schimbă treptat culoarea atunci când sunt expuse la lumină.

Toate aceste proprietăți ale mineralelor sunt dependente cauzal de caracteristicile compoziției chimice a mineralelor, de structura cristalină a substanței și de structura atomilor sau ionilor care alcătuiesc compușii.

Introducere……………………………………………………………………………………………..2

1. Structura Pământului………………………………………………………………………….3

2. Compoziția scoarței terestre……………………………………………………………………...5

3.1. Starea Pământului…………………………………………………………..7

3.2.Starea scoarței terestre…………………………………………………………………8

Lista literaturii utilizate………………………………………………………10

Introducere

Scoarța terestră este învelișul dur exterior al Pământului (geosfera). Sub crustă se află mantaua, care diferă ca compoziție și proprietăți fizice - este mai densă și conține în principal elemente refractare. Crusta și mantaua sunt separate de granița Mohorovicic, sau pe scurt Moho, unde există o creștere bruscă a vitezelor undelor seismice. La exterior, cea mai mare parte a crustei este acoperită de hidrosferă, iar partea mai mică este expusă atmosferei.

Există o crustă pe majoritatea planetelor terestre, pe Lună și pe mulți sateliți ai planetelor gigantice. În cele mai multe cazuri, este format din bazalt. Pământul este unic prin faptul că are două tipuri de crustă: continentală și oceanică.

1. Structura Pământului

Cea mai mare parte a suprafeței Pământului (până la 71%) este ocupată de Oceanul Mondial. Adâncimea medie a Oceanului Mondial este de 3900 m Existența rocilor sedimentare a căror vechime depășește 3,5 miliarde de ani servește drept dovadă a existenței unor corpuri de apă vaste pe Pământ deja în acel moment îndepărtat. Pe continentele moderne, câmpiile sunt mai frecvente, în principal cele joase, iar munții - în special cei înalți - ocupă o mică parte din suprafața planetei, precum și depresiunile de adâncime de pe fundul oceanelor. Forma Pământului, după cum se știe, este aproape de sferică, dar cu măsurători mai detaliate se dovedește a fi foarte complexă, chiar dacă o conturăm cu o suprafață plată a oceanului (nedistorsionată de maree, vânturi, curenți) și continuarea condiţionată a acestei suprafeţe sub continente. Neregulile sunt menținute de distribuția neuniformă a masei în interiorul Pământului.

Una dintre caracteristicile Pământului este câmpul său magnetic, datorită căruia putem folosi o busolă. Polul magnetic al Pământului, spre care este atras capătul nord al acului busolei, nu coincide cu polul nord geografic. Sub influența vântului solar, câmpul magnetic al Pământului este distorsionat și capătă o „dâră” în direcția Soarelui, care se întinde pe sute de mii de kilometri.

Structura internă a Pământului este, în primul rând, judecată după caracteristicile trecerii vibrațiilor mecanice prin diferitele straturi ale Pământului care au loc în timpul cutremurelor sau exploziilor. Informații prețioase sunt furnizate și de măsurători ale mărimii fluxului de căldură care iese din adâncimi, rezultate ale determinărilor masei totale, momentului de inerție și compresiei polare a planetei noastre. Masa Pământului se găsește din măsurători experimentale ale constantei fizice a gravitației și ale accelerației gravitației. Pentru masa Pământului, valoarea obținută este de 5,967 1024 kg. Pe baza unui întreg complex de cercetări științifice, a fost construit un model al structurii interne a Pământului.

Învelișul solid al Pământului este litosfera. Poate fi comparat cu o coajă care acoperă întreaga suprafață a Pământului. Dar această „cochilie” pare să se fi spart în bucăți și constă din mai multe plăci litosferice mari, mișcându-se încet una față de alta. Numărul covârșitor de cutremure este concentrat de-a lungul granițelor lor. Stratul superior al litosferei este scoarța terestră, ale cărei minerale constau în principal din oxizi de siliciu și aluminiu, oxizi de fier și metale alcaline. Scoarța terestră are o grosime neuniformă: 35-65 km pe continente și 6-8 km sub fundul oceanului. Stratul superior al scoarței terestre este format din roci sedimentare, stratul inferior din bazalt. Între ele se află un strat de granite, caracteristic doar crustei continentale. Sub crustă se află așa-numita manta, care are o compoziție chimică diferită și o densitate mai mare. Limita dintre crustă și manta se numește suprafața Mohorovic. În ea, viteza de propagare a undelor seismice crește brusc. La o adâncime de 120-250 km sub continente și 60-400 km sub oceane se află un strat de manta numit astenosferă. Aici substanța este într-o stare aproape de topire, vâscozitatea sa este mult redusă. Toate plăcile litosferice par să plutească într-o astenosferă semi-lichidă, ca sloturile de gheață în apă. Secțiunile mai groase ale scoarței terestre, precum și zonele formate din roci mai puțin dense, se ridică în raport cu alte secțiuni ale scoarței. În același timp, încărcarea suplimentară pe o secțiune a crustei, de exemplu, datorită acumulării unui strat gros de gheață continentală, așa cum se întâmplă în Antarctica, duce la o subsidență treptată a secțiunii. Acest fenomen se numește egalizare izostatică. Sub astenosferă, începând de la o adâncime de aproximativ 410 km, „ambalarea” atomilor în cristale minerale se compactează sub influența presiunii înalte. Tranziția bruscă a fost descoperită prin metode de cercetare seismică la o adâncime de aproximativ 2920 km. Aici începe nucleul pământului sau, mai precis, nucleul exterior, deoarece în centrul său există altul - nucleul interior, a cărui rază este de 1250 km. Miezul exterior este evident în stare lichidă, deoarece undele transversale, care nu se propagă în lichid, nu trec prin el. Originea câmpului magnetic al Pământului este asociată cu existența unui nucleu exterior lichid. Miezul interior pare a fi solid. La limita inferioară a mantalei, presiunea atinge 130 GPa, temperatura nu este mai mare de 5000 K. În centrul Pământului, temperatura poate crește peste 10.000 K.

2. Compoziția scoarței terestre

Scoarța terestră este formată din mai multe straturi, a căror grosime și structură variază în interiorul oceanelor și continentelor. În acest sens, se disting tipurile oceanice, continentale și intermediare ale scoarței terestre, care vor fi descrise în continuare.

Pe baza compoziției lor, scoarța terestră este de obicei împărțită în trei straturi - sedimentar, granit și bazalt.

Stratul sedimentar este compus din roci sedimentare, care sunt produsul distrugerii și redepunerii materialului din straturile inferioare. Deși acest strat acoperă întreaga suprafață a Pământului, este atât de subțire pe alocuri încât se poate vorbi practic de discontinuitatea lui. În același timp, uneori ajunge la o putere de câțiva kilometri.

Stratul de granit este compus în principal din roci magmatice formate ca urmare a solidificării magmei topite, printre care predomină soiurile bogate în silice (roci acide). Acest strat, care atinge o grosime de 15-20 km pe continente, este mult redus sub oceane și poate chiar să lipsească complet.

Stratul de bazalt este, de asemenea, compus din material magmatic, dar este mai sărac în silice (roci de bază) și are o greutate specifică mai mare. Acest strat este dezvoltat la baza scoarței terestre în toate zonele globului.

Tipul continental al scoarței terestre se caracterizează prin prezența tuturor celor trei straturi și este mult mai gros decât cel oceanic.

Scoarța terestră este principalul obiect de studiu al geologiei. Scoarța terestră este formată dintr-o gamă foarte diversă de roci, constând din minerale la fel de diverse. Când se studiază o rocă, în primul rând, se examinează compoziția sa chimică și mineralogică. Cu toate acestea, acest lucru nu este suficient pentru a înțelege pe deplin stânca. Rocile de origini diferite și, în consecință, condiții diferite de apariție și distribuție pot avea aceeași compoziție chimică și mineralogică.

Structura unei roci este înțeleasă ca mărimea, compoziția și forma particulelor minerale care o compun și natura conexiunii lor între ele. Se disting diferite tipuri de structuri în funcție de faptul dacă roca este compusă din cristale sau dintr-o substanță amorfă, care este dimensiunea cristalelor (cristale întregi sau fragmente din acestea fac parte din rocă), care este gradul de rotunjire a fragmentelor. , indiferent dacă boabele minerale care formează roca nu sunt complet legate între ele sau sunt lipite împreună cu un fel de substanță de cimentare, topite direct între ele, încolțite între ele etc.

Textura se referă la aranjarea relativă a componentelor care alcătuiesc roca, sau la modul în care acestea umplu spațiul ocupat de rocă. Exemple de texturi pot fi: stratificată, când roca este formată din straturi alternative de compoziție și structură diferită, șistozată, când roca se desface ușor în plăci subțiri, masivă, poroasă, solidă, spumoasă etc.

Forma de apariție a rocilor se referă la forma corpurilor pe care le formează în scoarța terestră. Pentru unele roci acestea sunt straturi, adică. corpuri relativ subțiri delimitate de suprafețe paralele; pentru alții - miezuri, tije etc.

Clasificarea rocilor se bazează pe geneza lor, adică. metoda de origine. Există trei grupuri mari de roci: magmatice sau magmatice, sedimentare și metamorfice.

Rocile magmatice se formează în timpul solidificării topituri de silicați situate în adâncurile scoarței terestre la presiune ridicată. Aceste topituri sunt numite magmă (din cuvântul grecesc pentru „unguent”). În unele cazuri, magma pătrunde în grosimea rocilor subiacente și se solidifică la o adâncime mai mare sau mai mică, în altele se solidifică, revarsându-se pe suprafața Pământului sub formă de lavă.

Rocile sedimentare se formează ca urmare a distrugerii rocilor preexistente de pe suprafața Pământului și a depunerii și acumulării ulterioare a produselor acestei distrugeri.

Rocile metamorfice sunt rezultatul metamorfismului, adică. transformarea rocilor magmatice și sedimentare preexistente sub influența unei creșteri bruște a temperaturii, a unei creșteri sau modificări a naturii presiunii (modificare de la presiunea de limitare la presiunea orientată), precum și sub influența altor factori.

3.1. Starea Pământului

Starea pământului este caracterizată de temperatură, umiditate, structură fizică și compoziție chimică. Activitățile umane și funcționarea florei și faunei pot îmbunătăți sau deteriora starea pământului. Principalele procese de impact asupra terenului sunt: ​​retragerea ireversibilă din activitățile agricole; convulsii temporare; impact mecanic; adăugarea de elemente chimice și organice; implicarea unor teritorii suplimentare în activități agricole (drenaj, irigații, defrișări, reabilitare); Incalzi; auto-înnoire.

3.1. Starea scoarței terestre

Recent, a fost observată o imagine foarte complexă a distribuției câmpurilor de tensiuni de compresiune și tracțiune, identificată de geologul chinez H.S. Liu (1978) și asociat cu interacțiunea plăcilor de crustă de diferite dimensiuni, ceea ce determină formarea unor falii de alunecare în care marginile plăcilor alunecă unele pe lângă altele. Conform calculelor P.N. Kropotkin, zonele scoarței terestre afectate de tensiune nu depășesc 2% din suprafața totală, iar restul acesteia se află în stare de compresie.

Tabloul global al stării de stres a scoarței terestre, dezvăluit prin eforturile cercetătorilor din diferite țări în ultimele decenii, a dat multe pentru înțelegerea tonusului litosferei, așa cum a remarcat la figurat S.I. Sherman și Yu.I. Dneprovski (1989). Acest ton are un impact direct asupra proceselor geologice care au loc la ora actuală, și în primul rând asupra celor seismologice, ceea ce ne permite să punem problema prognozelor de cutremur pe termen lung.

Care este motivul compresiei aproape universale observate în scoarța terestră? O posibilă explicație este recunoașterea unei scăderi pe termen scurt a razei Pământului, care asigură efectul de compresie. Pentru a demonstra o schimbare a razei Pământului, sunt necesare date precise privind variațiile gravitației, fluctuațiile ratei de rotație a Pământului și clătinarea polului Chandler. Datele satisfăcătoare cu privire la aceste aspecte sunt în prezent insuficiente și, prin urmare, posibilitatea unei reduceri a razei Pământului este încă considerată o ipoteză.

Există metode de identificare nu numai a câmpurilor de stres moderne, ci și antice, ceea ce face posibilă înțelegerea multor modele geologice, de exemplu, locația zăcămintelor de minereu, aproape întotdeauna asociate cu zonele de întindere (Fig. 4). Cunoscând locația unor astfel de zone în epocile trecute, este posibil să se prezică căutarea mineralelor minereu. Același lucru este valabil și pentru seismicitate. De exemplu, geologii americani M.D. Zobak și M.L. Zoback a demonstrat că zonele paleoseismice din interiorul plăcii nord-americane au fost foarte active în vremuri istorice, deși sunt acum latente. O modificare a câmpului de stres poate provoca o nouă activare și reluare a cutremurelor.

Eforturile oamenilor de știință vizează acum întocmirea de hărți speciale care să arate orientarea axelor principalelor tensiuni în plus, este important să se izoleze componentele câmpului de stres de diferite ranguri. Activitate umană tehnologică viguroasă: crearea de rezervoare uriașe, pomparea unor volume colosale de gaz, petrol, apă din intestinele pământului, dezvoltarea carierelor adânci - toate acestea perturbă câmpurile naturale de stres și echilibrul dinamic existent în scoarța terestră. , în special partea superioară. Prin urmare, este necesar să se observe câmpurile de stres moderne, inclusiv metode instrumentale precise.

Bibliografie

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

2. Kropotkin P.N. Tensiuni tectonice în scoarța terestră // Geotectonic. 1996. Nr 2. P. 3-5.

3. Stare tensionată a scoarței terestre: (După măsurători în masele de roci). M.: Nauka, 1973. 188 p.

4. Jukov M.M., Slavin V.I., Dunaeva N.N. Fundamentele Geologiei – M.: Gosgeoltekhizdat, 1961.

5. Leyall Ch. Principii de bază ale geologiei sau ultimele schimbări în pământ și locuitorii săi – Tradus din engleză, TT. I II, 1986.

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 „omniprezenței” 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, cel mai des folosit sinonim 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 „ubicuitatea” 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 rezultat, 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 mici cristale 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 suprafața 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 în 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 mod 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 din zăcămintele industriale, concentrația de plumb, nichel, staniu, crom 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 concentrației 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 posibil să se detecteze modificări regulate ale valorii fondului geochimic în spațiu și să se identifice 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 varia 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 o îmbogățire a elementului, dacă este mai mică, înseamnă o scădere a conținutului său în comparație cu datele pentru scoarța terestră în ansamblu.

Modificările concentrației 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 de materie vie 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.

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 nucleu, 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 situate 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 de la 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, la 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. (Amintiți-vă cu ce minerale sunteți familiarizat. Unde ați reușit să le vedeți?)

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.