Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Состав и строение литосферы






Литосферой называют верхнюю твердую оболочку Земли, со­стоящую из земной коры и слоя верхней мантии, подстилающего земную кору. Нижняя граница литосферы проводится на глубинах около 100 км под континентами и около 50 км под дном океана. Верхняя часть ли­тосферы (та, где существует жизнь) - составная часть биосферы.

Земная кора сложена магматическими и осадочными породами, а также метаморфическими породами, образовавшимися за счет тех и других.

Горные породы — это естественные минеральные агрегаты оп­ределенного состава и строения, сформировавшиеся в результате геологических процессов и залегающие в земной коре в виде само­стоятельных тел. Состав, строение и условия залегания горных пород обусловлены особенностями формирующих их геологических про­цессов, которые происходят в определенной обстановке внутри зем­ной коры или на земной поверхности. В зависимости от характера главных геологических процессов различают три генетических клас­са горных пород: осадочные, магматические и метаморфические.

Магматические горные породы - это естественные мине­ральные агрегаты, возникающие при кристаллизации магм (силикат­ных, а иногда и несиликатных расплавов) в недрах Земли илина ее поверхности. По содержанию кремнезема магматические породы делятся на кислые (SiO2 - 70-90%), средние (SiO2 > около 60%), основные ( SiO2 около 50%) и ультра­основные (SiO2 менее 40%). Примером магматических пород служат вулканическая основная порода и гранит.

Осадочные горные породы - это те породы, которые су­ществуют в термодинамических условиях, характерных для по­верхностной части земной коры, и образуются в результате переотло­жения продуктов выветривания и разрушения различных горных по­род, химического и механического выпадения осадка из воды, жизне­деятельности организмов или всех трех процессов одновременно. Многие осадочные породы являются важнейшими полезными иско­паемыми. Примерами осадочных пород служат песчаники, которые можно рассматривать как скопления кварца и, следовательно, концен­траторы кремнезема (SiO2), и известняки - концентраторы СаО. К ми­нералам, наиболее распространенных осадочных пород относятся кварц (SiO2), ортоклаз (КalSi3O8) каолинит (А14Si4O10(ОН)8), кальцит (СаСО3), доломит СаМg(СО3)2 и др.

Метаморфическими называют породы, основные особенности которых (минеральный состав, структура, текстура) обусловлены процессами метаморфизма, тогда как признаки первичного магмати­ческого происхождения частично или полностью утрачены. Мета­морфические породы - сланцы, гранулиты, эклогиты и др. Типичные для них минералы - слюда, полевой шпат и гранат соответственно.

Вещество земной коры сложено в основном легкими элемента­ми (по Fе включительно), а элементы, следующие в Периодической системе за железом, в сумме составляют лишь доли процента. Отме­чается также, что элементы, имеющие четное значение атомной мас­сы, значительно преобладают: они образуют 86% общей массы зем­ной коры. Следует отметить, что в метеоритах это отклонение еще выше и составляет в металлических метеоритах 92%, в каменных -98%.

Средний химический состав земной коры, по данным разных авторов, приведен в табл. 25:

Таблица 25

Химический состав земной коры, маc. % (Гусакова, 2004)

Элементы и окислы Кларк, 1924 Фугт, 1931 Гольдшмидт, 1954 Полдерваатр, 1955 Ярошевский, 1971
SiO2 59, 12 64, 88 59, 19 55, 20 57, 60
TiO2 1, 05 0, 57 0, 79 1, 6 0, 84
Al2O3 15, 34 15, 56 15, 82 15, 30 15, 30
Fe2O3 3, 08 2, 15 6, 99 2, 80 2, 53
FeO 3, 80 2, 48 6, 99 5, 80 4, 27
MnO 0, 12 - - 0, 20 0, 16
MgO 3, 49 2, 45 3, 30 5, 20 3, 88
CaO 5, 08 4, 31 3, 07 8, 80 6, 99
Na2O 3, 84 3, 47 2, 05 2, 90 2, 88
K2O 3, 13 3, 65 3, 93 1, 90 2, 34
P2O5 0, 30 0, 17 0, 22 0, 30 0, 22
H2O 1, 15 - 3, 02 - 1, 37
CO2 0, 10 - - - 1, 40
S 0, 05 - - - 0, 04
Cl - - - - 0, 05
C - - - - 0, 14

Ее анализ позволяет сделать следующие важные выводы:

1) земная кора сложена в основном из восьми элементов: О, Si, А1, Fе, Са, Мg, Nа, К; 2) на долю остальных 84 элементов приходится менее одного процента массы коры; 3) среди главнейших по распро­страненности элементов особая роль в земной коре принадлежит ки­слороду.

Особая роль кислорода состоит в том, что его атомы со­ставляют 47% массы коры и почта 90% объема важнейших породо­образующих минералов.

Имеется ряд геохимических классификаций элементов. В на­стоящее время получает распространение геохимическая клас­сификация, согласно которой все элементы земной коры делятся на пять групп (табл. 26).

 

Таблица 26

Вариант геохимической классификации элементов (Гусакова, 2004)

Литофильные Халькофильные Сидерофильные Атмофильные Биофильные
Li, Be, B, O, F, Na, Mg, Al, Si, Cl, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, I, Cs, Ba, La, Hf, Ta, W, Th, U S, Fe, Co, Ni, Se Cu, Zn, Ga, As, Mo, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sb, Te, Hg, Tl, Pb, Bi   C, P, Fe, Co, Ni, Ge, Mo, Ru, Rh, Pb, Sn, Ta, Re, Os, Ir, Pt, Au   H, C, N, O, Cl, Br, He, Ne, Ar, Cr, Xe, Rn O, C, H, P, N, S, Fe, Ca

Литофильные - это элементы горных пород. На внешней обо­лочке их ионов находится 2 или 8 электронов. Литофильные элемен­ты трудно восстанавливаются до элементарного состояния. Обычно они связаны с кислородом и составляют основную массу силикатов и алюмосиликатов. Встречаются также в виде суль­фатов, фосфатов, боратов, карбонатов и гадогенидов.

Халькофильные элементы - это элементы сульфидных руд. На внешней оболочкеих ионов располагается 8 (S, Sе, Те) иди 18 (у ос­тальных) электронов. В природе встречаются в виде сульфидов, селенидов, теллуридов, а также в самородном состоянии (Сu, Нg, Аg, Рb, Zn, As, Sb, Вi, S, Sе, Те, Sn).

Сидерофильные элементы - это элементы с достраивающимися электронными d- и f-оболочками. Они обнаруживают специфическое сродство к мышьяку и сере (PtAs2, FеАs2, NiAs2, FeS, NiS, МоS2 и др.), а также к фосфору, углероду, азоту. Почти все сидерофильные элементы встречаются также и в самородном состоянии.

Атмофильные элементы - это элементы атмосферы. Боль­шинство изних имеет атомы с заполненными электронными оболоч­ками (инертные газы). К атмофильным относят также азот и водород. Вследствие вы­соких потенциалов ионизации атмофильные элементы с трудом вступают в соединения с другими элементами и потому в природе находятся (кроме Н) главным образом в элементарном (самородном) состоянии.

Биофильные элементы - это элементы, входящие в состав орга­нических компонентов биосферы (С, Н, N, О, Р, S). Из этих (в ос­новном) и других элементов образуются сложные молекулы угле­водов, белков, жиров и нуклеиновых кислот. Средний химический состав белков, жиров и углеводов приведен в табл. 27.

Таблица 27

Средний химический состав белков, жиров и углеводов, мас. % (Гусакова, 2004)

Элемент Белки Жиры Углеводы
O 22, 40 17, 90 49, 38
C 51, 30 69, 05 44, 44
H 4, 9 10, 00 6, 18
P 0, 7 2, 13  
N 17, 8 0, 61  
S 0, 8 0, 31  
Fe 0, 1    

 

В настоящее время в различных организмах установлено более 60 элементов. Элементы и их соединения, требующиеся организмам в сравнительно больших количествах, часто называют макробиогенными элементами. Элементы же и их соединения, которые хотя и не­обходимы для жизнедеятельности биосистем, но требуются в крайне малых количествах, называют микробиогенными элементами. Для растений, например, важны 10 микроэлементов: Fе, Мn, Сu, Zn, В, Si, Мо, С1, W, Со.

Все эти элементы, кроме бора, требуются и животным. Кроме того, животным могут требоваться селен, хром, никель, фтор, йод, олово. Между макро- и микроэлементами нельзя провести четкую и одинаковую для всех групп организмов границу.


Поделиться с друзьями:

mylektsii.su - Мои Лекции - 2015-2024 год. (0.007 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал