22.08.2019 г. Главная arrow Учебные пособия arrow М.Ф.Иванова "Общая геология" arrow Состав земной коры
         
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Ленты новостей
Карта сайта
Фото камней
Гостевая
Общая информация
о камнях
походы и сплавы
Кристаллография
Сейсмика
Учебные пособия
Классификации
ювелирная
Словарь Куликова
Популярно о камнях
Камень в природе
Мертвая природа
История камня
Технические
Диковинки
Люди и камни
Тяжелое серебро
Минералог-любитель
Легенды и мифы
Об алмазах
Камни-талисманы
Полезные ископаемые
Нефть
Геология
 
 
Краткие новости
Состав земной коры Печать E-mail
Автор Administrator   
16.09.2010 г.

Состав земной коры
Для установления состава литосферы ученые всех стран тщательно изучают состав горных пород и минералов, выходящих на поверхность Земли, а также взятых из горных выработок и скважин.
Непосредственному наблюдению литосфера доступна лишь на небольшую глубину (самые глубочайшие буровые скважины едва достигают 8,0 км)., и только в отдельных складчатых сооружениях Земли можно исследовать слои горных пород, выведенных горообразовательными процессами на дневную поверхность с глубин 15-20 км.

Первые сводки по составу земной коры были опубликованы американским ученым Ф. Кларком в 1889 г. Позже, по мере получения новых материалов, данные о среднем составе земной коры уточнялись рядом зарубежных, русских и советских ученых. Из русских и советских ученых большую работу в этом направлении проделали В. И. Вернадский (1908-1914), А. Е. Ферсман (1930), А. П. Виноградов (1950-1965). По данным А. Е. Ферсмана, в состав земной коры входят следующие элементы в весовых процентах -кларках (названы А. Е. Ферсманом в честь Ф. Кларка): кислород - 49,19; кремний - 26,00; алюминий - 7,45; железо - 4,20; кальций - 3,25; магний - 2,35; натрий - 2,40; калий - 2,35; водород - 1,00; прочие элементы - 1,8%. Цифры, полученные лабораторией, руководимой А. П. Виноградовым, несколько отличаются от приведенных, а именно: кислород - 47,00; кремний - 29,50; алюминий - 8,05; железо - 4,65; кальций - 2,96; натрий - 2,50; калий - 2,50; магний - 1,87; титан - 0,45%; прочие элементы - 0,52%.

По А. П. Виноградову, девять элементов дают в сумме 99,48% состава земной коры. Причем кислород слагает почти половину земной коры в пределах указанной глубины, на долю кремния приходится несколько более одной четверти общего состава, а оба эти элемента составляют три четверти от состава земной коры. Алюминий, железо, щелочные и щелочноземельные элементы дают вместе 22,53%, а на все остальные 95 химических элементов таблицы Д. И. Менделеева приходится примерно 0,97% веса земной коры. Причем содержание водорода, хлора, Углерода, титана, фосфора измеряется десятыми долями процента; марганца, серы, бария, хрома, фтора, циркония, никеля, стронция, ванадия, меди - сотыми долями процента; урана, вольфрама, лития, цинка, гафния, свинца, кобальта и бора - тысячными долями. Остальные элементы представлены в миллионных, биллионных, триллионных и квадриллионных долях процента. К последним, в частности, относится радий.

Средний состав каменных метеоритов (на их долю приходится до 90% от всех упавших метеоритов) довольно существенно отличается от состава земной коры. В них резко уменьшается процентное содержание кислорода (34,6), кремния (17,8), алюминия (1,4), кальция (1,6) и резко увеличивается содержание железа (25,6), магния (13,9), никеля (1,4%). Учитывая, что метеориты являются телами солнечной системы, академик А. П. Виноградов и его ученики провели тщательное их исследование, изучали вещество метеоритов при высоких температурах и давлениях. Результаты экспериментов привели А. П. Виноградова к выводу, что силикатная часть метеоритного вещества (без никеля) соответствует веществу оболочки Земли. Атмосфера, гидросфера, земная кора и оболочка Земли возникли из первичного вещества в результате крайне длительного и сложного процесса разделения вещества планеты, который далеко еще не окончен. В слоях «В» и особенно «С» оболочки в настоящее время идут процессы дифференциации вещества, поэтому здесь ныне располагаются очаги наиболее крупных землетрясений. При дифференциации вещества более легкоплавкие элементы образовали земную кору, а газообразные компоненты - атмосферу и гидросферу. Сначала атмосфера была богата азотом и метаном, а после возникновения растительности на Земле она стала обогащаться кислородом.
Элементы, имеющиеся в земной коре в ничтожной доле, встречаются очень редко, почему их и называют «редкими», или «рассеянными», элементами. Некоторые из них вследствие неравномерности их распределения в земной коре местами все же образуют более или менее крупные месторождения.
Из всех известных в земной коре элементов в самородном виде встречаются немногие: золото, платина, серебро, медь, сера, углерод (в виде графита и алмаза) и др. Подобные элементы называются самородными.
Большинство элементов в земной коре образует химические соединения. Все самородные элементы, как и однородные природные химические соединения элементов, носят название минералов. Они образуются в результате различных физико-химических процессов, протекающих в земной коре или на ее поверхности.

В настоящее время известно около 2000 минералов, а число их разновидностей доходит до 4000 (разновидности имеют свои названия и отличаются от основного минерала состоянием вещества или некоторыми физическими свойствами). Минералы могут быть твердыми, жидкими (вода) и газообразными (сероводород, метан).
Изучением химического состава минералов, особенностей их структур, физических свойств, условий происхождения занимается минералогия, а кристаллические формы минералов изучает наука «кристаллография». Поэтому в общем курсе геологии рассматриваются лишь основные положения этих наук.
Подавляющее большинство известных твердых минералов в земной коре находится в кристаллическом состоянии и лишь незначительная их часть - в аморфном. Различие между кристаллическим и аморфным состояниями заключается в том, что в первом случае ионы располагаются в строго определенном для данного вещества порядке, образуя структурную решетку, во втором - закономерность в распределении частиц отсутствует. Различие во внутреннем строении кристаллических и аморфных тел сказывается и в различии их физических свойств (теплопроводности, электропроводности, магнитности, спайности, твердости и т. п.). У кристаллических они постоянны в любых параллельных направлениях и могут меняться в непараллельных, что вполне объяснимо с точки зрения строения решетки; у аморфных физические свойства развиваются во всех направлениях одинаково, поэтому такие тела носят название изотропных, т. е. равно-свойственных, в отличие от кристаллических тел, которые разно-свойственны, или анизотропны.
Минералы, находящиеся в кристаллическом состоянии, в природе чаще всего встречаются в виде агрегатов (скоплений зерен) неправильной формы и значительно реже в виде правильных многогранников-кристаллов. Хорошо выраженные кристаллы образуются только в трещинах и других пустотах горных пород, где они свободно могут расти. Отдельные кристаллы могут достигать очень больших размеров. Например, на Калынском месторождении драгоценных камней (близ Житомира) в 1966 г. найден кристалл топаза весом 117 кг.

Образование правильных многогранников обусловлено способностью кристаллического вещества самоограняться. Одни кристаллы имеют форму трех-, четырех-, шестигранных призм или пирамид, другие - куба, третьи - октаэдра (с греч. восьмигранник), четвертые - додекаэдра (двенадцатигранник) и т. п. Кристалл ограничен плоскостями, называемыми гранями; линии, образующиеся от пересечения граней, называются ребрами; точки пересечения ребер называются вершинами кристалла. У куба, например, 6 граней, 12 ребер и 8 вершин.
Под влиянием внешних условий форма граней кристаллов, их величина, в некоторых случаях даже количество, меняются. Соответственно изменяются размеры и количество ребер кристалла и его внешний облик, но взаимное расположение граней, связанное с внутренней структурой данного вещества, остается постоянным, т. е. остаются постоянными углы между соответствующими гранями. Этот закон постоянства гранных углов во всех кристаллах одного и того же вещества позволяет определять с помощью специального прибора (гониометра) минералы по мельчайшим кристалликам. Е.С.Федоров вместе со своими учениками составили справочник «Царство кристаллов», в котором приведены величины углов между гранями для огромного количества кристаллов.
Кристаллы по форме, как правило, симметричны, т. е. отдельные их элементы (грани, ребра и вершины) или комбинации последних закономерно повторяются. Это можно заметить при рассечении кристалла плоскостью, при вращении его вокруг воображаемой оси, также при сопоставлении расположения отдельных его элементов относительно центра, лежащего внутри кристалла. Плоскости, оси и центр являются элементами симметрии кристалла и соответственно называются плоскостями симметрии, осями симметрии и центром симметрии. Плоскостью симметрии (Р) называется воображаемая плоскость, которая делит кристалл на две зеркально равные части. Осью симметрии (L) называется воображаемая ось, при повороте вокруг которой на 360° отдельные элементы кристалла могут повторяться 2, 3, 4 и 6 раз. Соответственно этому оси будут называться осями симметрии второго L2, третьего L3, четвертого L4 и шестого L6 порядка. Центром симметрии (С) называется точка внутри кристалла, в которой пересекаются и делятся взаимно пополам все прямые линии, соединяющие соответственные точки поверхности кристалла. У кристалла может быть только один центр симметрии.
Существует лишь ограниченное число форм, отвечающих тем или иным сочетаниям элементов симметрии. Совокупность элементов симметрии данной формы называется видом симметрии. Русский кристаллограф А. В. Гадолин в 1867 г. писал, что существует лишь 32 вида симметрии, которые по комбинации в кристаллах элементов симметрии делятся на 7 систем (сингоний): кубическая, гексагональная, тетрагональная, тригональная, ромбическая, моноклинная и триклинная.
Кубическая сингония. Наибольшее количество элементов симметрии наблюдается в кристаллах, относящихся к высшей, кубической, сингоний. Они характеризуются наличием более чем одной оси симметрии выше второго порядка, обязательно есть 4 L3. Для кристалла, имеющего форму куба, характерно присутствие 3 L4, проходящих через середины граней куба, 4 L3, проходящих через вершины трехгранных углов, 6 L2, проходящих через середины ребер.
Кроме того, в кубе можно провести девять плоскостей симметрии (9Я). В точке пересечения осей симметрии располагается центр симметрии куба (С).
Кристаллы, обладающие только одной осью симметрии порядка выше второго, относятся к средним сингониям. Их три:
- Гексагональная (шестиугольная), в кристаллах присутствует одна ось симметрии шестого порядка.
- Тетрагональная (квадратная), в кристаллах присутствует одна ось симметрии четвертого порядка.
- Тригональная (треугольная), в кристаллах присутствует одна ось третьего порядка.

Кристаллы, в которых оси симметрии или отсутствуют, или присутствуют только оси второго порядка, относятся к низшим сингониям. Среди них выделяются:
- Ромбическая, включает кристаллы с несколькими осями симметрии второго порядка или несколькими плоскостями симметрии.
- Моноклинная, кристаллы имеют или одну ось симметрии второго порядка, или одну плоскость симметрии.
- Триклинная, к ней относятся наиболее несимметричные кристаллы, имеющие только центр симметрии.
Здесь указан минимум элементов симметрии, необходимых для отнесения кристаллов к той или иной сингоний. В кристаллах высших и средних сингоний могут еще присутствовать оси второго порядка, плоскости и центр симметрии; в кристаллах ромбической и моноклинной сингоний могут присутствовать одновременно и оси второго порядка, и плоскости, и центр симметрии.
Изучение внешних форм минералов и отнесение их к определенному виду симметрии имеют большое значение, ибо все свойства минералов тесно связаны с их внутренней структурой, со строением структурной решетки.
Способность одного и того же химического элемента или соединения при изменении внешних факторов (главным образом давления и температуры) кристаллизоваться в различные кристаллографические формы с изменением физических свойств называется полиморфизмом (например, углерод встречается в виде алмаза и графита).
Форма кристалла не всегда хорошо выражена и не всегда при рассмотрении минералов макроскопически распознается. В таком случае приходится при определении минералов обращаться к другим методам определения.
Минералы определяют на основании изучения химического состава и физических свойств с помощью микроскопического, рентгеновского, спектрального, термического и других методов точного минералогического исследования. Для успешного проведения полевых геологических работ достаточно определить главнейшие минералы макроскопически по комплексу физических свойств, присущих каждому минералу.

 

Комментарии  

  1. #1 PUMA
    2013-02-2116:06:21

Добавить комментарий

:D:lol::-);-)8):-|:-*:oops::sad::cry::o:-?:-x:eek::zzz:P:roll::sigh:
Жирный Цитата


« Пред.   След. »
 
   
         
 
Design by Камни
Rambler's Top100