Общие положения:

1. Понятие о химических элементах Земной коры.

 Из 109 известных элементов менделеевской таблицы в Земной коре установлено 93. За последние 50 лет был получен ряд трансурановых элементов, имеющих атомные номера с 93 (N_p – нептуний с периодом полураспада 2 млн. лет).

Вообще в природе и в космосе неизвестны пока N№ 61, 85, 99, 100, 101, 102, 103.

Из распределения кларков элементов видно, что почти 0,5 твёрдой Земной коры состоит из одного элемента – 0 – К = 47; Si – 29.5, Al – 8.05, их сумма = 84,55%.

Далее идут Fe – 4.65, Ca – 2.96, Na – 2.5, K – 2.50, Mg – 1.87, Ti– 0.45. Общая сумма 99,48%.

Остальные 84 элемента составляют менее 1% ЗК.

Кларки большинства элементов Земной коры не превышают 0,01 – 0,0001%. Такие элементы называют редкими.

 Если они обладают слабой способностью к концентрации, то они называются редкими рассеянными (Br, In-индий, I- йод, Hf гафний,Re рений, Se селен и др.). Например у U и Br кларки близкие – 2,5*10^-4 и 2,1*10^-4, но U просто редкий элемент, т.к. известны даже его месторождения, а Br -  редкий рассеянный т.к. он почти не концентрируется и известно лишь три собственных минерала: бромаргирит AgBr, бромсильвинит KMgBr₃·6H₂O и эмболит Ag(Br, Cl) – встречаются редко и промышленного значения не имеют. Они были открыты гораздо позже элементарного брома (бромаргирит – в Мексике, в 1841). Кларк (среднее содержание в земной коре) брома в земной коре составляет 2,1·10^–4

2. Геохимическая классификация элементов.

По поведению химических элементов в геологических процессах выделяют пять их групп: 1) литофильные; 2) халькофильные; 3) сидерофильные; 4) атмофильные;

5) биофильные. Литофильные элементы – это элементы горных пород. Они проявляют сродство с кислородом и образуют минералы-кислородные соединения (окислы, гидроокислы, силикаты, карбонаты и др.). Сюда относятся О, Si, Mg, Al, Fe, Ca, Na, K, Zr, Ti, U, Th, Mn, Cr, B, Cl, F и др.

Халькофильные элементы – это элементы склонные давать природные соединения с серой (селеном, теллуром), т.е. сульфиды, селениды, теллуриды и легко переходят в самородное состояние. Это – S, Cu, Fe,Pb, Zn, Cd, As, Sb, Hd и др.

Сидерофильные элементы растворяются в расплавах железа и образуют с ним твердые сплавы. Многим из них свойственно самородное состояние. Сидерофильными являются Fe, Ni, Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Mo, Re, C, Au и др.

Атмофильные элементы – это элементы земной атмосферы : N, O, C, He, Ne, Ar, Kr, Xe и др.

Биофильные элементы – это элементы биосферы: C, H, O, N, P и отчасти Ca, Mg, Fe, K, I и др.

Эта классификация не является строгой, т.к. один и тот же элемент в различных геологических обстановках может проявлять те или иные геохимические свойства. Например, железо. Оно является и литофильным, и халькофильным, и сидерофильным элементом, а также и биофильным элементом, т.к. участвует в биологических процессах.

3. Закономерности формирования химического и вещественного состава земной коры

.

                В понятие Земная кора в настоящее время вкладывается различное содержание. Большинство геологов определяют её как каменную оболочку (литосферу) толщиной 10-70км, ограниченную сверху атмосферой и гидросферой а снизу границей Мохоровичича. Структурно она неоднородна и по Белоусову имеет следующее строение. 

                В геохимии и минералогии, начиная от Вернадского и Ферсмана, считается, что Земная кора несколько условное название. Она представляет собой поверхностную часть земного шара, очень сложную по строению, доступную непосредственному исследованию. Земная кора включает в себя нижнюю часть атмосферы – тропосферу (10-15км), всю гидросферу и верхнюю часть литосферы. Одновременно Земная кора - область развития биосферы.

                Т.е. это совокупность геосфер (или оболочек), находящихся в теснейшем взаимодействии.

                Земная кора резко отличается от внутренних частей планеты по составу и по физическому состоянию вещества. Земная кора не превышает 7,8-9,6*10^-3% земного радиуса.

                Земная кора в основном состоит (по весу) из кристаллического вещества - 92%, водных растворов и газовых систем – 7%, коллоидного вещества – 1%.

               В Земной коре различают более или мене правильные геохимические резко различные части и концентрические слои, охватывающие всю планету, меняющиеся с глубиной в вертикальном разрезе и отличающиеся друг от друга характерными для каждого, только ему свойственными особыми физическими, химическими и биологическими свойствами.

                Океаническая кора (4 – 15км) до поверхности Махоровичича (сейсмические скорости изменяются от 6,5 до 8км/сек)

В районах рифтовых зон, граница Махо практически не выражена, а в некоторых структурах выявляется одновременно её несколько поверхностей.

Можно выделить 3 основных слоя:

Нижний слой (от 2 до3км) – габбро серпентинитовый, ρ_ср= 2,9г/см² .

Средний слой~ 1,5 км подушечные лавы толеитовых базальтов

Верхний слой. Осадочный. Мощность возрастает только к континентам (до 10 –15км, что связано с явлением лавинной седиментации А.П. Лисицын, 1986г.), средняя мощность 0,5км.

                В абиссальных областях - наиболее тонкие осадки – полигенные красные океанические глины: слабожелезистые и слабомарганцовистые, встречаются железо – марганцевые конкреции с различными ассоциациями металлов..

47% занимают органогенные осадки, с преобладанием карбонатных: фороминиферовых, коралловых, ракушечных.

10% приходится на кремниевые осадки;

14% на терригенные осадки.

                Континентальная кора. 30 – 80 км. Она существенно неоднородна и сильно отличается от океанической.

                Нижний слой, хотя и называется базальтовым, но полагают, что он состоит из магматических пород среднего и основного состава, метаморфизованных до амфиболовой или гранулитовой фаций.

                Средний слой:обычно его называют гранитным.

Средний состав гранитного слоя наиболее близко к гранодиоритам (скорее справедливо «гранитно – метаморфический»).

                Верхний слой  h_ср = 2-3км, h_max = 15км. По составу в нём преобладают глинистые, песчаные и карбонатные породы.