Неорганическая геохимия - Хендерсон П.
Скачать (прямая ссылка):
Анализ табл. 4.6 показывает сходство различных оценок для главных элементов, несмотря на различие методов их получения. Это дает основание полагать, что мы сейчас имеем правильную оценку состава земной коры, по крайней мере для главных элементов.
4.6. Атмосфера и гидросфера. В третьей части этой книги обсуждаются некоторые аспекты геохимии природных вод, там же приведены данные о составах воды океана, подземных вод и 1. д. Более 70'% поверхности Земли покрыто водой, объем воды океана составляет примерно 1,36 -109 км3, и поэтому важная роль гидросферы в геохимических процессах на земной по
Таблица 4.8. Структура атмосферы
Слой Высота, км Изменении температуры с высотой
Термосфера
Мезосфера
Стратосфера
Тропопауза
Тропосфера ~ 80—700
50—80 ~ 12—50
12 (в среди.) 0—12 Возрастает до 1500 К, но изменчива Снижается, вариации минимальны Возрастает до ~270 К Средняя температура 210 К Понижается от среднего значения 288 К
4. Земля 83
Т а б л и ц а 4.9. Состав сухого воздуха (на уровне моря), об.%
верхности очевидна. В последние годы все большее значение придается взаимодействию подземных вод и воды океана с породами в ходе и после окончания магматической деятельности. В области изучения этого геохимического процесса и его возможного значения для рудообразо-ваиия ведутся многочисленные
исследования. Этот аспект также обсуждается в последующих главах.
Некоторые сведения о гидросфере и атмосфере приведены в табл. 4.1, 4.8 и 4.9 (см. также часть III).
N 78,08 Ые 0,0018
О 20,95 Не 0,00052
Аг 0,93 Кг 0,00011
С02 0,031 СН* 0,0002
Также следы N00, Н2, Хе, ЭОг.
4.7. Геохимическая дифференциация. В предыдущих разделах было показано, что Земля сильно дифференцирована. Вероятно, ядро состоит всего из трех элементов — Ре, N1 и 8 (или, возможно, О), и всего 9 элементов — О, 51, А1, Ре, М^, Са, Ыа, К и И (без учета воды) — слагают более 99% коры. Для Земли в целом многие элементы, в том числе. Ыа, К, А1, и и галогены,
1 I г
•ть
Ва • .1а
•Се
Та *и
• » «Ей •№ «Ш»
• к
•ті
•Со .зс
• Мо
•МП вРе
•Мд
• Сг
•Со
• РЬ
, в На »Си
'Ли
•А1-
•1п «Эа *5Ь
• N1
• I •Вг
»С1
І_I
6-Ю"5 »С
• Бе
•э
I_
(А 2А ЗВ ДВ 5В БВ 7В
|В 2В ЗА 4А 5А 6А 7А
Рис. 4.5. Состав коры, нормализованный по космической распространенности и отнесенный к Э1 = 106 атомов. Диаграмма имеет тот же масштаб, что и рис. 4.3, с которым ее можно сравнить.
6*
84 Часть I
100
АО -
20
накапливаются по направлению к поверхности, тогда как другие, такие, как Mg, Б, Ре, Сг, Со и №, накапливаются в глубоких слоях. Это можно видеть из сопоставления рис. 4.3 и рис. 4.5, на котором показана распространенность некоторых элементов в континентальной коре (из табл. 4.6 и 4.7), отнесенная к «космической распространенности» элементов (табл. 2.2). (Во второй части книги даны некоторые объяснения наблюдаемому распределению). До сих пор продолжается дискуссия о том, когда произошла дифференциация — в процессе аккреции из солнечной иебулы, после аккреции, на этапе внутреннего разогрева и плавления Земли или, возможно, при комбинации этих процессов.
Продолжающийся и сейчас вулканизм (сопровождающийся эманацией инертных газов) и тектоническая активность означают, что геохимическая дифференциация Земли происходит до сих пор. Например, при вулканической деятельности образуется около 1 км3 в год вещества, часть которого представляет собой несомненно переплавленное вещество коры, а часть происходит из верхней мантии. Этот процесс поступления вещества будет изменять состав континентальной коры, если потеря вещества в виде осадков, сносимых в океанические бассейны, не будет эквивалентной по величине, что представляется возможным.
Другой постоянный процесс, меняющий со временем химический состав Земли, — уменьшение распространенности нестабильных изотопов при радиоактивном распаде (рис. 4.6). Количество 40К в Земле 4,5 млрд. лет назад было почти в 20 раз больше, чем сейчас. Если мы примем, что в Земле содержится около 130 млн-1 К (| [374]; см. разд. 4.2 и табл. 4.4), то можно легко показать, что современное выделение тепла за счет всего 40К в Земле составляет около 8-Ю21 Дж-год-1 (2-Ю21 кал-•год-1). Важное значение для проблемы раннего разогрева и возможного плавления Земли имеют двадцатикратное увеличе
_ 1 1 Г 1 1 1 1 1 -
•
\ -
\АОК \ -
138 У \
^^яГ-¦--——
-юоо
Современность
-«00 -зооо -гооо Время, млн. лет
Рис. 4.6. Относительные изменения распространенностей (в логарифмической шкале) некоторых радиоактивных изотопов в Земле за 4500 млн. лет.
4. Земля 86
ние этой величины и соответствующее возрастание выделения тепла за счет других радиоизотопов, в том числе 232Тп, 235и и
238и.
Пытаясь охарактеризовать основные черты геохимического поведения элементов в главных процессах дифференциации, Гольдшмидт предложил в 1932 г. классификацию элементов по признаку их распределения между фазами метеоритов:
сидерофильные элементы — те, которые концентрируются в металлическом железе. Типичные примеры: N1, Со, РЬ;
