2014-02-12
721
Химический состав земной коры отличается от более глубоких геосфер в первую очередь обогащённостью относительно лёгкими элементами – кремнием и алюминием.
Достоверные сведения имеются только о химическом составе самой верхней части земной коры. Первые данные о её составе были опубликованы в 1889 году американским ученым Ф. Кларком, как среднеарифметические из 6000 химических анализов горных пород. Позже, на основании многочисленных анализов минералов и горных пород, эти данные многократно уточнялись, но и сейчас процентное содержание химического элемента в земной коре называется кларком. Около 99 % в составе земной коры занимают всего 8 элементов, то есть они имеют наибольшие кларки (данные об их содержании приведены в таблице). Кроме того, могут быть названы ещё несколько элементов, имеющих относительно высокие кларки: водород (0,15%), титан (0,45%), углерод (0,02%), хлор (0,02%), которые в сумме составляют 0,64%. На все остальные элементы, содержащиеся в земной коре в тысячных и миллионных долях, остаётся 0,33%. Таким образом, в пересчёте на окислы, земная кора в основном состоит из SiO2 и Al2O3 (имеет «сиалический» состав, SIAL), что существенно отличает её от мантии, обогащённой магнием и железом.
|
|
|
Таблица - Среднее содержание химических элементов в земной коры (по Виноградову)
| Химический элемент | Содержание, вес.% (кларк) |
| Кислород | 47,00 |
| Кремний | 29,5 |
| Алюминий | 8,05 |
| Железо | 4,65 |
| Кальций | 2,96 |
| Натрий | 2,5 |
| Калий | 2,5 |
| Магний | 1,87 |
Вместе с тем, нужно иметь в виду, что приведённые выше данные о среднем составе земной коры отражают лишь общую геохимическую специфику этой геосферы. В пределах земной коры по составу существенно различается океанический и континентальный типы коры. Океническая кора образуется за счёт поступающих из мантии магматических расплавов, поэтому в значительно большей степени обогащена железом, магнием и кальцием, чем континентальная.
Химический состав континентальной и океанической коры
| Окислы | Содержание, вес.% | |
| Континентальная кора | Океанская кора | |
| SiO2 | 60,2 | 48,6 |
| TiO2 | 0,7 | 1,4 |
| Al2O3 | 15,2 | 16.5 |
| Fe2O3 | 2,5 | 2,3 |
| FeO | 3,8 | 6,2 |
| MnO | 0,1 | 0,2 |
| MgO | 3,1 | 6,8 |
| CaO | 5,5 | 12,3 |
| Na2O | 3,0 | 2,6 |
| K2O | 2,8 | 0,4 |
Не менее значимые различия обнаруживаются и между верхней и нижней частью континентальной коры. В значительной мере это связано с формированием коровых магм, возникающих за счёт плавления пород земной коры. При плавлении разных по составу пород выплавляются магмы, в значительной мере состоящие из кремнезёма и окисла алюминия (они содержат обычно более 64% SiO2), а оксиды железа и магния остаются в глубинных горизонтах в виде нерасплавленного «остатка». Имеющие малую плотность расплавы, внедряются в более высокие горизонты земной коры, обогащая их SiO2 и Al2O3.
|
|
|
Химический состав верхней и нежней континентальной коры
(по Тейлору и Мак-Леннану)
| Окислы | Содержание, вес.% | |
| Верхняя кора | Нижняя кора | |
| SiO2 | 66,00 | 54,40 |
| TiO2 | 0,5 | 1,0 |
| Al2O3 | 15,2 | 16.1 |
| FeO | 4,5 | 10,6 |
| MgO | 2,2 | 6,3 |
| CaO | 4,2 | 8,5 |
| Na2O | 3,9 | 2,8 |
| K2O | 3,4 | 0,28 |
Очень важную информацию о закономерностях эволюции планеты и источниках поступающего на поверхность вещества дают данные о распределении элементов-примесей и изотопных характеристиках вещества.
Среди основных мантийных резервуаров, отвечающих разной степени преобразования первичного ходритового вещества и отличающихся друг от друга геохимическими и изотопными характеристиками отметим наиболее важные:
PM - примитивная мантия (на время 4.5 млрд. лет)
PREMA (Prevalent Mantle Composition) - наиболее примитивный состав мантии, сохранившийся с самой ранней стадии развития Земли
PHEM - (Primitive Helium Mantle) - примитивная гелиевая мантия
BSE - однородный хондритовый резервуар (современный)
FOZO - нижняя мантия как результат дифференциации BSE
DM - деплетированная (истощенная) мантия
EM - обогащенная мантия
HIMU - обогащенная (U+Th/Pb) мантия, образовавшаяся в первые 1.5 - 2.0 млрд. лет
Учитывая, что формирование базальтовых расплавов связано с плавлением мантийного вещества, на основе особенностей состава базальтоидов можно устанавливать их связь с тем или иным источником. А следовательно, и моделировать процессы, определяющие базальтовый магматизм.
Рекомендуемая литература
Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики: Учебник. – М.: Изд-во МГУ, 1995. (глава 2).
Sun S.-S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: Implications for mantle composition and processes. In: Magmatism in the Ocean Basins. Ed.: A.D. Saunders, M.J. Norrys. Oxford, Geological Society Spec. Publ., v.42, p.313-345, 1989.
