Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
Аналогичный подход может быть применен к другим элементам. Он особенно удобен для радиоактивных элементов и их дочерних продуктов. Полученные таким способом оценки могут быть затем сравнены с распространенностью в различных типах метеоритов. Лаример [224] сделал это для 22 элементов и показал, что хондритовая модель Земли приемлема, за исключением того, что хондриты имеют избыток №, К и ДЬ. Для летучих элементов, таких, как В1, Н^, РЬ и Т1, распространенность в Земле выше уровня их содержаний в эвкритах (ахондритах). Кроме того, эвкриты постоянно сильно обогащены тугоплавкими и щелочными элементами. Поэтому хондритовая модель состава Земли более предпочтительна, чем ахондритовая. Полученные Ларимером оценки распространенности элементов в Земле по обычным хондритам (Н-, Ь- и ЬЬ-хондритам) и эв-критам даны в табл. 4.3. Сравнение с оценками Мейсона и Ринг-вуда может быть сделано только по натрию и кальцию. Хорошо видно, что они плохо согласуются (табл. 4.2 и 4.3). Однако, несмотря на неопределенности, которые еще существуют в вопросе происхождения из метеоритов, важно стремиться оценить состав Земли как можно большим числом независимых методов.
Вероятно, один из наиболее успешных подходов в настоящее время развит в работе Ганапати и Аидерса [125], которые предположили, что Земля и Луна состоят по меньшей мере из семи различных компонентов того же типа, которыми сложены обыкновенные хондриты (см. разд. 3.5). Известные геохимические
4. Земля 73
Т а б л и ц а 4.3, Распространенность элементов в Земле и некоторых типах метеоритов
МЛ(.'М1Ч1Т ОГммклюмпые хондрнты Земли Эикриты
N3, % 0,68 , 0,07 0,3
К, млн-1 850 130 360
ИЬ, млн-"1 2,8 0,42 0,24
Сз, млн-1 От 4 до 619 9 12
Са, % 1,21 0,95 7,49
Бг, млн-1 11 12 85
Ва, млн-1 Бс, млн-1 4,1 5,3 35
8,0 16,5 27
У, млн-1 2,0 | 4,2 23
Ьа, млн"1 0,24 0,52 ; з,7
ТЪ, млн"1 0,043 ; о.озб • 0,440
и, млн-1 0,012 ! 0,012 0,130
По Ларимеру [226].
ограничения, сходные с теми, которые! были использованы для расчета состава Луны (разд. 3.5), позволили авторам оценить соотношение этих семи компонентов в Земле: а) раннего конденсата (0,092), б) переплавленной металлической фазы : (0,240), в) непереплавившейся металлической фазы (0,071), г) !троили-та (0,050), д) переплавленных силикатрв (0,418), е) неперепла-вившихся силикатов (0,114), ж) богатого летучими компонентами вещества (0,015). По сравнению с Луной оценка для Земли дает гораздо большую долю металлической фазы и богатого летучими компонентами вещества и обеднение раннекондеисат-ной фракцией (ср. с разд. 3.5). Оценки распространенности элементов, полученные этими авторами, приведены в табл. 4.4 и на рис. 4.3. Эта диаграмма отражает допущение, что каждый микроэлемент ассоциируется исключительно только с одним компонентом.: Следовательно, степень обогащения или обеднения для космохимически сходных элементов должна быть одна и та же. Эта оценка (табл. 4.4) может быть сопоставлена с другой оценкой, полученной Смитом [373, 374], который предпринял проверку модели Ганапати и Андерса, использовав многие источники данных по индивидуальным оболочкам Земли. Он предположил, что мантия состоит главным образом из гранатового перидотита, а ядро имеет состав, соответствующий железным метеоритам с примесью троилита. Интересно отметить, что, несмотря на различные подходы, эти две оценки дают разумное согласие (за исключением, быть может, только натрия и калия), что повышает доверие к ним. Это наиболее подходящие оценки валового состава Земли, которые мы имеем в настоящее время.
74 Часть I
Таблица 4.4. Распространенность элементов в Земле;
G — согласно оценкам Ганапати и Андерса [125],
S — согласно оценкам Смита [374]. Величины даны в млн-1, кроме
особо указанных случаев
! ° s О s
1 н 78 66 45 Rh 0,32
3 Li 2,7 46 Pd 1 ,0U
4 Ве 0,056 47 Ag 0,080
5 В 0,470 48 Cd 0.021
6 С 350 220 49 In 0,0027
7 N 9,1 19 50 Sri 0,71
8 О, % 28,50 31,3 51 Sb 0,064
9 F 53 52 Те 0,94
11 Na 1580 850 53 J 0,017
12 Mg, % 13,21 13,7 55 Cs 0,059
13 Al, % 1,77 1,83 56 Ba 5,1
14 Si, % 14,34 15,1 57 La 0,48
15 P 2150 1830 58 Ce 1,28
16 s, % 1,84 2,91 59 Pr 0,162
17 Cl 25 45 60 Nd 0,87
19 к 170 130 62 Sm 0,26
20 Ca, % 1,93 2,28 63 Eu 0,100
21 Sc 12,1 64 Gd 0,37
22 Ti 1030 928 65 Tb 0,067
23 V 103 66 Dv 0,45
24 Cr 4780 4160 67 Ho 0,101
25 Mn 590 470 68 Er 0,29
26 Fe, % 35,87 31,7 69 Tili 0,044
27 Co 940 70 Yb 0,29
28 Ni, % 2,04 1,72 71 Lu 0,049
29 Cu 57 72 Ht 0,29
30 Zn 93 93 73 Га 0.029
31 Ga 5,5 74 W 0,25)
32 Ge 13,8 75 Re 0.076
33 As 3,6 76 us 1,10
34 Se 6,1 , ?7 Ir 1 ,C6
35 Br 0,134 78 PI 2,1
37 Rb 0,58 79 Au 0,29
38 Sr 18,2 8J Hg 0,0U99
39 Y 3,29 81 TI 0,0049
40 Zr 19,7 82 Pb 0. 13
41 Nb 1.00 83 Bi 0,0037
42 Mo 2.96 90 Th 0.065
44 Ru 1,48 92 U '0,018 0.02J
4.3. Состав ядра. Идея о том, что ядро состоит из сплава железа и никеля, имеет длительную историю и остается общепринятой и сейчас, хотя и с некоторыми модификациями. Внешняя часть ядра, вероятно, жидкая, так как поперечные сейсмические волны не проходят через границу мантия —ядро. Кроме того, сплав не может быть чисто железоникелевым, потому что такой сплав имеет слишком большую плотность и слишком малень
