Общая геология - Якушова А.Ф.
ISBN 5—211—00131—1
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 1 Средний химический состав Земли
нии, а внутреннее ядро по косвенным данным считается твердым.
Средний химический состав Земли. В познании среднего состава Земли большое значение имеют исследования состава метеоритов (греч. «метеорос» — парящий в воздухе). Метеориты подразделяются по составу на три группы: 1) железные, состоящие из никелистого железа, с небольшой примесью кобальта и фосфора; 2) железокамен-ные (сидеролиты), состоящие из железа и силикатных минералов; 3) каменные (аэролиты), состоящие главным образом из богатых железом и магнием силикатных минералов и включений никелистого железа. Каменные метеориты составляют около 92,7% всех находок, железокаменные>— 1,3 и железные — 5,6%.
Принимается, что химический состав Земли близок к среднему химическому составу метеоритов. На основании космохими-ческих и экспериментальных данных средний химический состаа Земли, по данным различных авторов, представлен в табл. 1.
Химический состав, вес. %
Элементы
В. Рама-Мурти
Р. Эанапаси и
Дж. Смит».
и Г. Холл, 1970
Э. Андерс, 1974
1970
о
30,25
28,5
31,3
Fe
29,76
35,87
31,7
Mg
15,69
13,21
13,7
Si
14,72
14,34
15,1
S
4,17
1,84
2,91
Ni
1,65
2,04
1,72
Ca
1,64
1,93
2,28
Al
1,32
1,77
1,83
Na
0,30
—
—
3. ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ЗЕМНОЙ КОРЫ (ЭЛЕМЕНТЫ, МИНЕРАЛЫ, ГОРНЫЕ ПОРОДЫ)
Земная кора слагается различными группами горных пород, отличающихся друг от друга условиями образования и составом. Горные породы представляют собой минеральные агрега-Ты» т. е. состоят из определенного сочетания минералов, которые
» свою очередь состоят из атомов химических элементов. Для понимания строения земной коры приводятся краткие сведения о ее химическом составе, породообразующих минералах и горных породах 3.
Химический состав. Наиболее достоверные сведения имеются о химическом составе самой верхней части земной коры материков, доступной для непосредственного наблюдения и анализа (до глубины 16—20 км). Первые цифры о химическом составе этой части земной коры были опубликованы в 1889 г. американским ученым Ф. Кларком как среднеарифметические из имевшихся в его распоряжении 6000 химических анализов различных горных пород. В последующем эти цифры уточнялись. Но чтобы отметить заслугу Ф. Кларка, посвятившего этой проблеме около 40 лет, А. Е. Ферсман предложил называть процентное содержание элемента в земной коре кларком этого элемента (например, кларк железа, кларк магния и др.). В Советском Союзе вопросами химического состава земной коры занимались В. И. Вернадский, А. Е. Ферсман, В. Г. Хлопин, А. П. Виноградов, А. Б. Ронов, А. А. Ярошевский, Г. В. Войткевич и др. Согласно данным А. Б. Ронова и А. А. Ярошевского (1976), в составе земной коры наиболее распространены следующие восемь химических элементов (в вес. %), составляющих в сумме свыше 98%:
Из других элементов, по данным указанных авторов, в земной коре содержится (вес. %): Ti —0,52, С —0,46, Н —0,16, Mn —0,12, S — 0,11. На все остальные элементы падает около 0,37%.
Минералы — это природные химические соединения или самородные химические элементы, возникшие в результате определенных физико-химических процессов, протекающих в земной коре и на ее поверхности. Большинство минералов представляет собой кристаллические тела, и лишь немногие из них (затвердевшие коллоиды) — аморфные (греч. «аморфос» — бесформенный). Кристаллическое строение минералов выражено в их геометрически правильной многогранной форме — кристаллах. Формы природных кристаллов разнообразны. Для примера можно привести кристаллы четырех хорошо известных минералов. На рис. 2.7 видны правильные кубические кристаллы поваренной соли (галита); шестигранные призмы, увенчанные пирамидами,'—кристаллы горного хрусталя (кварца); восьмигранники, или октаэдры, магнитного железняка (магнетита) и двенадцатигранники граната. Форма кристаллов зависит от закономерного расположения в пространстве элементарных частиц—атомов, ионов, молекул. Такое упо-
3 Более подробные сведения о минералах и породах приводятся в пособии к практическим занятиям по общей геологии (Лебедева, 1986).
кислород кремний алюминий железо
46,50 25,70 7,65 6,24
кальций — 5,79 магний —3,23 натрий —1,81 калий —1,34
рядоченное расположение в пространстве атомов, ионов, молекул образует структуру кристаллов, или их кристаллическую (пространственную) решетку.
Основы учения о кристаллах были заложены и разработаны в конце прошлого столетия крупнейшим русским ученым Е. С. Федоровым. Для всего многообразия кристаллических форм Е. С.
Рис. 2.7. Кристаллы галита (а), горного хрусталя (б), магнетита (в), граната (г)
Федоров вывел 230 законов пространственного расположения частиц в кристаллах. Современные методы исследования кристаллов, в частности рентгеноструктурный (с помощью рентгеновских лучей), подтвердили эти гениальные выводы и, кроме того, дали возможность определять размеры и тип элементарной ячейки структуры и расстояния между слагающими ее частицами. Все многообразие кристаллов группируется условно по степени сложности в шесть крупных групп, или систем, называемых сингони-ями. Различают следующие сингонии: 1) кубическую; 2) тетрагональную; 3) гексагональную, разделяющуюся на две подсинго-нии — гексагональную и тригональную; 4) ромбическую; 5) моноклинную; 6) триклинную.
