Большая Советская Энциклопедия (ГЕ) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 179

  Табл. 3. — Геохимическая классификация химических элементов

Сидерофильные (железо) Халькофильные (сульфиды) Литофильные (силикаты и др.) Fe, Ni, Co, Ru, Rh, Rd, Os, Ir, Pt, (Mo), Au, Re, (P), (As), (C), (Ge), (Ga),(Sn), (Sb), (Cu) S, Se, Te, Cu, Zn, Cd, Pb, Sn, Mo, Ge, As, Ga, Sb, Bi, Ag, Hg, In, Tl, (Fe), (Ni), (Co) H, O, N, Si, Ti, Zr, Hf, F, Cl, Br, I, B, Al, Sc, Y, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, V, Cr, Mn, W, Th, Nb, Ta, U, Ac, Pa, (S), (P), (Sn), (C), (Ga), (Fe), (Ni), (Go), редкоземельные элементы

  С открытием изотопов стала развиваться Г. изотопов — изучение процессов разделения изотопов химических элементов в природных процессах, особенно лёгких атомов Н, С, О, N, S и др. Этим методом часто удаётся установить способ и условия разделения химических элементов и образования конкретных минералов и рудных залежей

  Геохимические процессы разделения элементов на Земле поддерживаются прежде всего теплом, генерируемым радиоактивными элементами (радиогенное тепло), гравитационной энергией. На поверхности Земли значительную роль играет энергия солнечных лучей, которая, в частности, трансформируется живым веществом в химическую энергию нефтей и углей.

  Геохимические процессы. Первичное разделение холодного недифференцированного вещества Земли на оболочки произошло под влиянием тепла адиабатического сжатия планеты и радиогенного тепла. В мантии Земли на различных глубинах, особенно в астеносфере, возникали многочисленные расплавленные очаги. Разделение на оболочки шло путём зонного плавления, которое не требует полного расплавления мантии. Силикатное вещество планеты разделялось на тугоплавкую фазу — ультраосновные породы верхней мантии, и легкоплавкую фазу — основные породы (базальты) земной коры. Легкоплавкое вещество проплавляло кровлю магматической камеры, а тугоплавкое кристаллизовалось на дне камеры; т. о. легкоплавкое вещество перемещалось вверх к поверхности Земли. При этом метасиликаты инконгруентно разлагались на ортосиликаты и кремнекислоту, обогащенную химическими элементами, понижающими температуру плавления: щелочными элементами, Si, Ca, Al, U, Th, Sr и др. редкими литофильными элементами. Вещества, повышающие температуру плавления (Mg. Fe, Ni, Co, Cr и др.), сохранились по преимуществу в тугоплавкой фазе, т. е. остались в мантии Земли. Вместе с зонным плавлением шёл процесс дегазации верхней мантии.

  Процессы выплавления и дегазации вещества мантии имеют периодический характер. После того как произошёл вынос тепла и вещества из глубин на поверхность Земли, требовалось время на новое разогревание очага. С таким геохимическим циклом связан весь ритм тектоно-магматической и вулканической деятельности и метаморфических преобразований. Этот процесс шёл также на Луне и, по-видимому, на всех планетах земного типа. Химическая эволюция Земли поддерживается и регулируется непрерывным процессом выплавления и дегазации вещества мантии за счёт энергии радиоактивного распада.

  Вещество мантии Земли (перидотиты, дуниты и др. ультраосновные породы) имеет химический состав, приближающийся к метеоритному (табл. 4).

  Табл. 4 — Химический состав горных пород Земли, Луны и метеоритов

Окислы и элементы Каменные метеори- ты (хондри- ты) Ультраосновные породы Земли Примитив- ные базальты Земли (толеитовые) Эвкриты (базаль-тичес- кие камен- ные Метео- риты) Породы поверхности Луны Средний состав оса-дочных по- род Земли Граниты Земли кристаллические      (базальт) Тонкодиспергированные (реголит) «Аполлон-12» «Луна-16» « Аполлон-12» «Луна-16» В % по массе Si02' 38,04 43,54 50,83 48,5 40 43,8 42 41,7 46,20 70,8 TiO2 0,11 0,05 2,03 0,6 3,7 4,9 3,1 3,39 0,58 0,4 Al2O3 2,5 3,90 14,0 12,96 11,2 13,65 14 15,33 10,50 14,6 Fe0 12,45 9,84 (+2,51  Fe23) 9,0(+2,88 Fе2Оз) 17,6 21,3 19,35 17 16,64 1,95 (+3,3 Fe23 1,8 (+1.6 Fe23) Mg0 23,84 34,02 6,34 8,28 11,7 7,05 12 8,78 2,87 0,9 Са0 1,95 3,46 10,42 10,23 10,7 10,4 10 12,49 14,0 2,0 Na2 0,98 0,56 2,23 0,75 0,45 0,38 0,40 0,34 1,17 3,5 K2 0,17 0,25 (0,16) 0,24 0,065 0,15 0,18 0,10 2,07 4,0 Мn0 0,25 0,21 0,18 0,43 0,26 0,20 0,25 0,21 0,16 0,10 Сг20з 0,36 0,34 0,4 0,38 0,55 0,28 0,41 0,28 0,09 0,07 Zr02 0,004 0,004 0,01 0,006 0,023 0,04 0,09 0,013 0,01 0,003 104  % по массе Rb 5 1 1,2 0,2 0,65 - 3,2 5,9 200 200 Ba 6 1 14 30 72 206 420 144 500 800 Sr 10 10 130 80 145 445 170 169 300 700 Y 2,0 1 43 22 50 54 13 58 30 30 V 70 40 290 50 88 425 64 61 100 40 Sc 6 1,5 61 35 50 20 47 27 10 3 Ni 13500 2000 97 1000 54 147 200 190 45 8 Co 800 200 32 40 40 29 42 53 10 5 Li 3 0,5 9 5,5 5,5 - 11 10 40 40 Th 0,05 0,015 ~0,5 0,9 0,9 1,1 6 0,5 10 18 U 0,025 0,005 ~0,1 0,25 0,25 0,2 1,5 0,1 3 3,5

Господствующие в мантии высокие температуры и давления приводят к полиморфным изменениям минералов, например к образованию стишовита, т. е. кварца с плотностью 4350 кг/м3 (при нормальном давлении и температуре), и т. п. Благодаря этому вещество мантии разделяется на зоны с разной плотностью. Вещество верхней мантии проникает к поверхности на материках в дунитовых поясах, богатых хромитами, платиноидами, высокотемпературными сульфидами, в океанах — в рифтовых долинах срединноокеанических хребтов.