1.4 Жер қойнауының заттық құрамы

Жердің орташа химиялық құрамы метеориттердің орташа құрамының шамасындай

деп саналады. Ғарыштық-химиялық және эксперименттік деректер бойынша, Жердің орташа химиялық құрамы төмендегідей (2.2-кесте).

Осы элементтер жоғарыда айтылған жер қабаттарында түрліше тараған.

Мантия қабаты кремний тотығына кедей, магний мен темірге бай тотықтардан тұрады. Тығыздығына қарағанда, жер ядросының тегі таза темір мен никель қоспасынан түзілгенге ұқсайды.

Мантия – шартты түрде жоғарғы мантия, ортаңғы мантия, төменгі мантия болып үшке бөлінеді. Ал оның қалыңдығы жер қыртысының табаны (бұл деңгей Мохоровичич деңгейі деп аталады) мен 2900 км тереңдікте орналасқан Жер ядросы аралығын қамтиды.

Мантия қабаттарын құрайтын заттар балқығын күйде болатыны белгілі. Бұл аймақтарды болмаса зоналарды “астеносфера” деп атайды. Осы зоналарда жанартау ошақтары орналасқан, сонымен бірге, Жер қыртысында байқалатын тектоникалық әрекеттердің көлдері шоғырланған, ал астеносферадан жоғары аймақ Жер қыртысын қоса есептегенде “литосфера” деп аталады.

1.1 – кесте.Жердің орташа химиялық құрамы

Элементтер	Химиялық құрамы (үлессалмағы, %)
О2	28,5—31,3
Ғе	29,76—35,87
Mg	13,21—15,69
Si	14,34—15,1
S	1,84—4,17
Ni	1,65—2,04
Са	1,64—2,28
А1	1,32—1,83
Na	0,30-ға дейін

Жоғарғы мантия “ Мохо деңгейінен” 400 км – ге дейінгі тереңдікті қамтиды. Бұл шекара неміс геофизигі Б. Гутенбергтің (1926) қҰрметіне “Гутенберг шекарасы” деп аталады.

Ортаңғы мантия 400 км – ден 1000 км – ге дейінгі аралықты қамтиды. Бұл зонаны алғаш рет орыс академигі Б.Б. Голицын (1912) анықтады, сол себебті ол “Голицын шекарасы” деп аталады.

Төменгі мантия “Голицын деңгейінен” 2900 км – ге дейінгі аралықты қамтиды. Бұл зона неміс ғалымдары Э. Вихерт пен Б. Гутенбергтің (1914) қҰрметіне “Вихерт пен Гутенберг шекарасы” деп аталды.

Мантияны құрайтын заттардың құрамында темір мен магний элементтері басым болса, керісінше алюминий мен кремнийдің мөлшері аз.

Жер қабығының құрамы. Жер қабығының құрлықтар құраған ең үстіңгі 10—15 км қабатының ғана нақты химиялық құрамын анықтай аламыз. 6000 химиялық анализді пайдаланып, осы қабаттың орташа құрамын есептеп шығарған американ ғалымы Ф. Кларк болды. Әрине, кейінірек ол сандар талай рет түзетілді. Дегенмен Ф. Кларктың 40 жыл сарп еткен еңбегін бағалап, атақты геохимик А.Е. Ферсман жер қабығындағы әр элементтің % мөлшерін оның кларкы деп атауды ұсынды. Қазіргі деректер бойынша, жер қабығының құрамына ең көп тараған — сегіз элемент. Олардың үлессалмағы 98 % асады.

2-дәріс. Негізгі тау жыныстарын түзнетін минералдар

2.1 Жер қыртысын түзетін минералдардың жіктелуі

2.2 Минералдардың физикалық қасиеттері

2.3 Негізгі тау жыныстарын құрайтын минералдар және оларды анықтау

2.1 Жер қыртысын түзетін минералдардың жіктелуі

Элементтер жер қабығында көбінесе минералдар құрайды, өте таза (саф) күйінде де кездеседі. М и н е р а л деп физикалық қасиеттері мен химиялық кұрамы көбінесе тұрақты, табиғи химиялық қосындыларды айтады, оларды қолдан да жасайды. Қазірде минералдар саны үш мыңға жуық. Олардың басым көпшілігі кристалды денелер, тек бірен-сараны ғана аморфты (грекше «амор-фос»— пішінсіз) түрінде кездеседі. Минералдардың кристалдық құрамы оның геометриялық дұрыс кепжақты қасиетіне байланысты анықталады. Табиғи кристалдардың пішіндері әр түрлі. Мысалы, ас тұзы (галит) нағыз текше сияқты; тау хрусталы (кварц) екі ұшы пирамидамен үшкірленген алты қырлы призмалар түзеді; магнитті теміртас (магнетит) сегіз қырлы октаэдр пішіндес, ал гранаттер үнемі он екі жақты фигура құрайды (2.1-сурет).

2.1-сурет. Минералдар кристалының жабайы пішіндері а — текше (ас тұзы), б — қос пирамидамен ұшталған алты жақты призма (кварц), в — октаэдр (алмас, магнетит), г — ромбододекаэдр (гранаттар), д — тетраэдр (сфалерит), е — саф алтынның октаэдры

Кристалдардың тұрақты пішін түзуі оның ішкі құрылысына (кристалдық торына) бейімделген. Тор ішіндегі кристалдардың әрқайсысының құрамындағы атомдар, иондар, молекулалар сол минералға тән заңдылықпен орналасады. Бұған минералдың пішіні ғана емес, кейбір басқа қасиеттері де тәуелді болады. Минералдың кристалдық құрылымы физика-химиялық және термодинамикалық жағдайлармен тығыз байланысты. Мысалы, таза көміртектен тұратын екі минералды — графит пен алмасты алайық. Ең жұмсақ минерал графит алты қырлы табақша кристалдардан тұрады; ал ең қатты минерал — алмас болса текше тәрізді кристалдар түзеді.

Химиялық құрамы бірдей заттардың кристалдық торын (яғни пішіні), өзгеше кристалдар түзу қабілетін п о л и м о р ф и з м (грекше «полиморфоз» — көп пішінді, көп түрлі) дейді. Ішкі бөлшектері бірыңғай заңдылықпен орналасқандықтан, кристалдар анизотропты (грекше «анизос» — тең емес, «тропос» — бағыт) болады. Олардың физикалық қасиеттері (жылу, электр, сәуле өткізгіштігі, қаттылығы, тұтқырлығы т.б.) әр бағытта әр түрлі. Аморфты қатты заттарда, керісінше, құрамындағы бөлшектер ретсіз орналасқандықтан, физикалық қасиеттері барлық бағытта біркелкі болады. Ондай минералдарды изотопты (тең қасиетті) дейміз.

Минералдың жіктелуі. Тау жыныстарын құрауда жер қабығындағы минералдардың: тек 50 шақтысының ғана маңызы бар. Оларды ж ы н ы с түзуші деп атайды. Қалғандарының көбі шамалы ғана қоспа ретінде жынысқа кіреді, оларды акцессорлық (латынша «акцессориус» — қосымша) дейді.

Минералдар қазірде химиялық құрамы мен кристалдық құрылымына қарай жіктеледі. Жалпылық пән бағдарламасына кіретін тау жыныстарын құрайтын минералдар төмендегіше бөлінеді.

1) Таза (саф) элементтер ксыныбы. Олар алтын, күміс, мыс, платина, күкірт, графит, алмас т. б.

2) Сульфидтер — металдардың күкіртпен қосындысы. Олар көптеген металдардың

басты кендері: пирит (күкірт колчеданы)—FеS₂, халькопирит (мыс колчеданы)- СuҒеS₂ галенит (қорғасын жылтыры) — РbS, сфалерит (мырыш алдамышы) — ZnS т. с., т. б.

3) Галоидтер — галоген-сутек қышқылдар тұзы: галит (ас тұзы)—NаСl, флюорит (плавик шпаты) — СаF₂, сильвин — КСl т. б.

4) Тотықтар мен сулы тотықтар: кварц— SіО, ақық— SiО₂ nН₂О, темір кендері — магнетит (магнитті темір-тас)—FеО Fе₂О₃, гематит (қызыл теміртас)-Fе₂О₃, корунд- А1₂О₃, лимонит—(қоңыр теміртас)—Ре₂О₃ nН₂O және басқалар.

5) Карбонаттар: кальцит (ізбесті шпат) — СаСО₃₎ доломит — СаСО₃ MgСО₃,

малахит — СuСО₃ Сu (ОН)₂, азурит — 2СuСО₃ Сu (ОН)₂.

6) Фосфаттар: апатит Са₅(FО₄)з- (Р, С1, ОН); оның топырақ сияқты жабық кристалды түрін фосфорит деп атайды.

7) Сульфаттар: гипс — СаSО₄-2Н₂О, ангидрит (сусыз деген мағыналы сөз) — СаSО₄, барит (ауыр шпат) — ВаSО₄.

8) Силикаттар сыныбына жер қабығында ең көп орын алған жыныс құраушы, өте күрделі құрамды, әсіресе магмалық және метаморфтық жыныстар түзетін минералдар жатады. Олар кварцпен бірге жер қабығының 90 проценттен артық салмағын береді. Силикаттардың барлығының кристалдық торының негізіне төрт валентті SіО₄ тобы кіреді. Силикаттардан оливин (Мg, Fе)SіО₄, пироксендер тобы—(Nа₂Са, МgFе)₂Sі₂О₆; амфиболдар (оларды сулы пироксендер ретінде қарауға болады), слюдалар (калийлі ақшыл мусковит пен серицит, темір-магнийлі қарасы—биотит), серпентин (змеевик)— Мg[Sі₄О₁₆] (ОН)₈, тәлк —Мg₃[Sі₄O₁₆] (ОН)₂, хлориттер (магний мен темірдің сулы күрделі алюмосиликаты), топырақ іспетті балшық — каолинит А1₄[Sі₄O₁₀] (ОН)₈, дала шпаттары—калий—натрийлы ортоклаз—К(А1Si₃O₈), ізбесті — натрийлы плагиоклаздар тобын оқып, айыра білу керек.

Плагиоклаздар деп су мен сүттің әр шамадағы қосындысы секілді изоморфты минералдардың жалғасуын айтады. Олар — альбит, олигоклаз, андезин, Лабрадор, битовнит, анортит. Осы қатардың шеткі сапында натрлы плагиоклаз — альбит— Nа(А1₂Si₃О₈) пен кальцийлі плагиоклаз — анортит — Са(А1₂S₂О₈) тұр. Реттегі қалған аралық минералдар осы екеуінің үздіксіз қоспасы. Екеуінің химиялық формуласынан көретініміз — кремний тотығының мөлшері альбиттен (68,8%) анортитке (43,28%) кеми береді. Соны ескеріп сол жақ шеттегі альбит пен олигоклазды қышқыл, андезин мен лабрадорды орташа қышқыл, битовнит пен анортитті негізді плагиоклаздар деп жіктейді.

Изоморфизм — (грекше «изос» — тең, «морфэ» — форма, пішін) —деп жаңағы плагиоклаздардағы сияқты тектес құрамды химиялық қосындылардағы элементтердің бірін-бірі ауыстырып, кристалл пішіндері бірдей қосынды минералдар сапын құру қабілетін айтады. Біздің үлгімізде натрий мен кальций бірін-бірі кез келген қатынаста алмастырады.

Минералдардың жаралу тегін гректің г е н е з и с (тууы, жаралуы, тегі) деген қысқа бір сөзбен айтады. Пайда болу жағдайына қарай минералдар екі үлкен топқа бөлінеді: эндогендік (грекше «эндос» — ішкі) минералдар жер қабығының ішкі жағы мен жоғарғы мантиядағы магмалық және метаморфтық процестермен байланысты. Экзогендік (грекше -«экзо» — сыртқы) немесе гипергендік (грекше «гипер» — үстіңгі, беткі) минералдар жер қабығының үстіңгі бет жағында үгілу-тозу, тұну, шөгу кезінде пайда болады. Эндогендік және экзогендік минералдардың келесі жіктелуі осы пәннің кейінгі тарауларында сөз болады.

Минералдардың парагенезисі. Ежелгі кен қазушылар кейбір минералдар тобының әрдайым бірге кездесетінін байқаған. Осындай минералдардың бірге табылуын, яғни бірге жаралуын олардың парагенезисі (грекше «пара» — жаны, қасы, жапсары) деп атайды. Әр түрлі жаралу процестерінде тек өзіне ғана тән минералдар тіркесі (парагенезисі) сай. Мысалы, түсті металдар кенінде галенит, сфалерит, халькопирит, күміс бірге кездеседі. Кварц желілерінде алтын болуы мүмкін. Минералдардың парагенезисі кен іздеуде жол көрсетіп отырады. Мысалы, Саха-Якутиядағы көптеген алмас кеніштеріне «жол көрсеткен» оның серігі (парагенезисі) қызыл гранат—пироп болды.