Вопрос 2: Вещественный состав и строение земной коры

Химический и минеральный состав Земли

О среднем составе Земли судят по веществу, из которого состоят метеориты, так как считается, что именно из этого материала в свое время произошли планеты Солнечной системы, в том числе Земля.

Выделяют: каменные (97,7% всех находок), железокаменные (1,3%) и железные (5,6%) метеориты. Их химический анализ позволяет предположить, что в составе Земли преобладает железо (30-36%), кислород (29-31%), кремний (14-15%) и магний (13-16%). Количество серы, никеля, алюминия и кальция - 1%. Ост элементы - меньше 1%.

Наиболее достоверные сведения о химическом составе - в верхней части земной коры материков, доступной для непосредственного наблюдения и анализа.

Первые данные - в 1889 г. америк ученый Ф. Кларк получил средние арифметические имевшихся в его распоряжении 6000 результатов химического анализа различных горных пород.

Составе земной коры: 8 химич элементов(98%): кислород (46,5%), кремний (25,7%), железо (6,2%), кальций (5,8%), магний (3,2%), натрий (1,8%), калий (1,3%). Еще 5 элементов содержатся в земной коре в количестве десятых долей процента: титан (0,52%), углерод (0,46%), водород (0,16%), марганец (0,12%), сера (0,11%). На все остальные элементы приходится около 0,37%.

В 1924 г. норвежский исследователь В.М. Гольдшмит предложил используемую в наст время геохимическую классификацию химических элементов, разделив их на четыре группы:

1)сидерофильная группа химических элементов: железо, платиновые металлы, молибден и рений (всего 11 элементов), по геохимическим особенностям близкие железу;

2)литофильные элементы: 53 элемента - основная масса минералов земной коры (литосферы): кремний, титан, цирконий, фтор, хлор, алюминий, натрий, калий, магний, кальций и т.д.;

3)халькофильная группа химических элементов: 19 элементов: сера, сурьма, висмут, мышьяк, селен, теллур и ряд тяжелых цветных металлов (медь и др.) - склонны к образованию природных сульфидов, селенидов, теллуридов, в самородном состоянии - (золото, серебро, ртуть, висмут, мышьяк и др.);

4)атмофильная группа: азот, водород, благородные газы, типичные для земной атмосферы, в составе которой они присутствуют в виде свободных атомов или молекул.

Горные породы - минеральные агрегаты, т.е. определенное сочетание минералов.

Минералы - природные химические соединения или самородные химические элементы, которые возникли 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 - аморфные.

В настоящее время известно более 2500 природных минералов, но только около 50 - породообразующие. Остальные - в виде незначительных примесей - акцессорные минералы.

Классификация минералов основана на их химическом составе и кристаллической структуре.

1)самородные элементы: самородное золото, серебро, медь, платина, графит, алмаз, сера;

2)сульфиды: пирит, халькопирит, галенит, киноварь;

3)галоидные соединения: галит (поваренная соль), сильвин, карналлит и флюорит;

4)оксиды и гидрооксиды: кварц, опал, магнетит (магнитный железняк), гематит, корунд, лимонит, гетит;

5)карбонаты: кальцит (известковый шпат), прозрачная разность которого называется исландским шпатом, доломит;

6)фосфаты: апатит, фосфорит;

7)сульфаты: гипс, ангидрит, мирабилит (глауберова соль), барит;

8)вольфраматы: вольфрамит;

9) Особый класс минералов - силикаты: кварц, оливин, берилл, пироксены, роговая обманка, слюды, змеевик, тальк, глауконит, полевые шпаты. Наиболее распространенные в земной коре (90%) породообразующие минералы в первую очередь магматических и метаморфических, сложные по химическому. Они - треть всех известных минералов.

Совместное нахождение минералов - «парагенезис» или «парагенез» (греч. «пара» - возле, подле). Пример: кварц и золото, халькопирит и серебряные руды. Поиск полезных ископаемых по их спутникам (спутник алмаза пироп).

Определенное сочетание минералов - горные породы - природные агрегаты минералов более или менее постоянного минералогического и химического состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору.

По происхождению:

1)магматические горные породы обр. в рез-те внедрения в земную кору или извержения на поверхность магмы - лавы. (месторождения металлических полезных ископаемых, апатитов, алмазов и т.д.;)

2)осадочные горные породы, обр. при осаждении разрушенных магматических пород в океане, морях, озерах и реках. В их составе выделяют обломочные, глинистые, химические и органогенные. (нефть, газ, уголь, торф, бокситы, фосфориты и др.;)

3)метаморфические породы = преобразованные и из магматических, и из осадочных. (железные, медные, полиметаллические, урановые и другие руды, графит, драгоценные камни, огнеупоры и т.п.)

Иногда из этой группы самостоятельный класс - метасоматические горные породы, обр. в рез-те метасоматизма - процесса замещения одних минералов другими с существенными изменениями химического состава горной породы, но с сохранением ее объема и твердого состояния при воздействии растворов высокой химической активности.