1. Дифференциация химических элементов в геосферах

Прежде всего, следует подчеркнуть принципиальную неадекватность геофизических и геохимических "полей". Первые из них силовые, энергетические. Вторые характеризуются различиями в уровнях концентрации элементов на определенных пространствах.

Химический состав биосферы, определяемой как совокупность земной коры, гидросферы и атмосферы, вместе взятых, составляет лишь небольшую часть (менее 1%) часть общей массы Земли. Однако, наши знания в этой области еще более ограничены и неопределены, так как проследить поведение химических элементов во времени и пространстве - задача необыкновенно сложная.

Многое определяется термодинамическими особенностями Земли и ее геологической историей. Дифференциации вещества планеты на зоны способствовала гравитационная энергия. Эта дифференциация сопровождала и влияние тепловых потоков, включая процессы плавления материала Земли. Несомненность участия подобных процессов отражается, в частности, при наблюдаемых вулканических явлениях. Предполагается, что в значительно большей степени они должны влиять на глубокие и глубинные части планеты. Образование плотного ядра Земли могло сопровождаться выделением гравитационной энергии, количество которой, по подсчетам, например Ф. Берча, было достаточным, чтобы поднять температуру внутри ядра до 15000С.

Придается большое значение и радиогенному теплу Земли. По преобладающим ныне представлениям, Земля образовалась примерно 4,5 млрд. лет назад. В то время радиогенных элементов было по-видимому больше. В частности, ⁴⁰К должен был содержаться в 8 раз больше, чем сейчас, так как период полураспада этого элемента составляет 1,310⁹ лет. Тот же Ф. Берч подсчитал, что радиогенное тепло могло вызвать частичное плавление вещества Земли, которое протекало в течении 0,5 млрд. лет с момента ее образования.

Были разработаны методические приемы определения среднего химического состава вещества земной коры, которые в табл. 11.1 даются в г/т. При этом надо учитывать, что например, кислород, составляющий по весу 47% земной коры, по числу атомов занимает 62,5% от того же объема, а, с учетом его ионного радиуса, выполняет пространство 93,7% всей земной коры.

Что бы ни привело к формированию земной коры, но ее образование обусловило фракционирование целого ряда элементов. Считается, что масса земной коры, составляющая 0,6% массы мантии (плотность земной коры 2,85 г/см³), включает, по аналогии с составом хондродитов, все земные ресурсы урана, а также такие элементы, как Ba, Rb и, в меньшей степени, Sr. Содержания же Fe и Mg, Ni и S в коре меньше, чем в глубинах Земли.

При рассмотрении большого круговорота веществ внимание обычно концентрируется на взаимообмене основных его компонентов между сушей, океаном и атмосферой. При этом пренебрегается веществом поступающим из глубин Земли. А вероятность его поступления при общей дифференциации планеты очевидна. Каким же может быть объем и химический состав подобных поступлений?

В связи с обсуждением происхождения морских вод и атмосферы, в частности было обращено внимание на то, что основной солью растворенной в воде морей и океанов является NaCl, причем содержания обоих элементарных компонентов примерно одинаковы. Это достаточно неожидано

Таблица 11.1