Речовий склад земної кори

Земну кору — верхню тверду оболонку Землі складають різні генетичні типи гірських порід (магматичні, осадові і метаморфічні), що складаються з певного поєднання мінералів, до складу яких входять різні хімічні елементи.

Елементний склад земної кори. У земній корі найпоширенішим елементом є кисень — 46,6% маси і 91,77% обсягу. Елементи: Про — 46,6; Si -27,7; Al — 8,1; Fe — 5,5; Ca — 3,6%. Ці елементи складають 91%. Na, K, Mg від 2,1 до 3,8% (рис. 2.1).

У кисневий каркас вкраплені породообразующие елементи: Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K. Енергетичні зв’язку кисню з металами визначають провідну геохімічну роль кисню. Водень є другим елементом, визначальним найважливіші геохімічні процеси земної кори, хоча становить 0,15% ваги земної кори. У земній корі присутні всі хімічні елементи. Константа поширеності елемента в земній корі у вазі, відсотках щодо всієї суми речовини, зветься Кларка.

Мал. 2.1. Елементний склад земних і місячних порід

мінерали — Природні хімічні сполуки або самородні елементи, що виникли в результаті фізико-хімічних процесів, що протікають в земній корі. Процеси утворення мінералів поділяються на екзогенні (приповерхневих) і ендогенні (магматичні і метаморфічні).

Магматичне мінералообразованіе відбувається при охолодженні магматичного розплаву. Гарячі водні розчини і гази, що виділяються з магми, взаємодіють з навколишнім середовищем і призводять до утворення мінералів.

Метаморфічне мінералообразованіе відбувається в речовині під впливом високих температур і тиску в зв’язку з зануренням осадових порід або їх контакту з магматичних високотемпературним речовиною.

Поблизу поверхні Землі освіту мінералів відбувається за участю води, кисню, вуглекислоти і життєдіяльності організмів. У зв’язку з вивітрюванням порід, їх механічним і хімічним руйнуванням, перевідкладеного протікають хімічні процеси, що призводять до утворення нових мінералів.

Мінерали за своєю структурою поділяються на мінерали з кристалічною решіткоюиаморфні. Різниця полягає в тому, що в кристалічному тілі частинки (іони, атоми) розташовуються в строгому порядку, який визначається його кристалічною решіткою (рис. 2.2)

Мал. 2.2. Кристали деяких простих форм сингоний

У аморфному речовині закономірне розташування частинок відсутній. З внутрішньою будовою мінералів пов’язана така властивість як анизотропность и изотропность. Властивості анизотропного мінералу в різних напрямах різні, т. К. Різні сили зчеплення між молекулами (слюда, графіт). Властивості ізотропних мінералів однакові у всіх напрямках (алмаз).

Кожен мінерал має певний набір фізичних властивостей, За якими його можна визначити: щільність, колір, прозорість, блиск, характер поверхні зламу, спайність, твердість. Деякі мінерали мають характерні, притаманними тільки їм, особливими властивостями. Так, галит солоний на смак, сильвин гіркий, магнетит має магнітні властивості, ісландський шпат дає подвійне променезаломлення, ряд мінералів володіють люмінесценцією, переливом кольору, поляризацією і т. П.

густина.Щільність мінералів змінюється від 0,8 г / см3 у кристалічних вуглеводнів, до 22,7 г / см3 у осмистого іридію. Щільність зростає з ростом компактності кристалічної структури мінералу і збільшенням атомного номера хімічного елемента.

колір мінералу. Забарвлення мінералу визначається його хімічним складом, структурою, домішками. Один і той же мінерал може мати різне забарвлення, яка обумовлена ??змістом в ньому різних домішок в невеликій кількості. Важливою діагностичною ознакою єколір мінералу в порошку або колір його риси, Залишеної на поверхні неглазурованої порцелянової платівки. Він може відрізнятися від кольору самого мінералу. Наприклад, колір піриту (FeS2) Золотисто-жовтий, а колір риси — чорний.

прозорість. Здатність мінералу пропускати світло. Виділяють прозорі, напівпрозорі, непрозорі, що просвічують в тонкій пластині мінерали.

блиск. Це результат відбиття світла від поверхні мінералу. По блиску мінерали поділяються на дві групи: з металевим і неметалічних блиском. Металевим блиском володіють самородні метали, оксиди заліза, сульфіди. Серед неметаллического блиску виділяють металоподібну, алмазний, скляний, жирний, перламутровий, шовковистий, восковий, матовий. Так, перламутровий блиск можна спостерігати у гіпсу, слюди, металоподібну — у графіту, скляний — у гірського кришталю, Галіт.

злам—характеризує поверхню, по якій розколюється мінерал: раковистий (нагадує поверхню раковини), нерівний (невизначена поверхню), зернистий, ін.

Спайність — Здатність кристалічних мінералів розколюватися по рівній поверхні. Ступеня спайности: дуже досконала (мінерал легко розщеплюється на пластини), досконала (при ударі розколюється по площинах спайності), середня (при ударі з однаковою частотою розколюється по площинах спайності і з освітою нерівних зламів), недосконала (на тлі нерівного зламу утворюються відколи по площинах), вельми недосконала (завжди утворюється раковистий або нерівний злам). Наприклад, слюди мають досить досконалою спайність, т. К. Розщеплюються на пластини. Вельми недосконалу спайність має кварц.

Залежно від изотропии або анізотропії мінералу, він може володіти спайностью тільки в одному або в двох, трьох і більше напрямках. При цьому площині, за якими розколюється мінерал, можуть розташовуватися під різним кутом. Не слід плутати площині спайності з гранями кристалів.

твердість — Здатність протистояти зовнішньому механічному впливу. Визначають твердість одного мінералу щодо іншого. Існує шкала відносної твердості Мооса. Твердість самого м’якого мінералу (тальку) дорівнює 1, а самого твердого (алмазу) — 10. Твердість інших мінералом визначається шляхом порівняння з твердістю еталонних мінералів (табл.).

Шкала твердості Мооса

За хімічним складом мінерали поділяють на класи:

— самородні елементи: Алмаз, графіт, сірка, золото, срібло, платина.

— сульфіди(Сірчисті з’єднання металів): галеніт — PbS, халькопіріт- CuFeS2, Пірит — FeS2, Кіновар — HgS.

— Галоїди (Солі хлорісто-, бромісто-, йодісто-, Фтористоводнева кислот): Галіт — NaCl, сильвин — KCl, флюорит — CaF2.

— Оксиди і гідроксиди: (З’єднання з киснем і гідроксильною групою ОН) кварц — SiO2, Корунд — Al2O3, Гематит — F2O3, Магнетит — FeO · Fe2O3, Лимонит — HFeO2· nH2O.

— карбонати(Солі вугільної кислоти): кальцит — CaCО3, Доломіт — CaMg [CO3]2, Сидерит — FeCO3.

— Сульфати і фосфати(Солі сірчаної і фосфорної кислот): гіпс — CaSO4· 2H2O, апатит — Ca5(PO4)3(ОН, Fe, Cl).

— силікати(В основі структури цих мінералів лежить кремнекислородних тетраедр): олівін — (Mg, Fe)2[SiO4], Каолініт — Al4(OH)8[Si4O10], Тальк — (Mg3(OH)2[Si4O10]), Азбест, слюди, польові шпати та ін. Включає близько третини всіх відомих мінералів.

— органічні сполуки(Вуглеводневі сполуки): нафту, газ, озокерит, асфальт, бурштин.

Найпоширенішими є мінерали класу силікатів і оксидів, гидроокислов.

З більш ніж 2500 мінералів, тільки близько 25 широко поширені і відіграють основну роль в складі гірських порід. Такі мінерали називають породообразующими.

Гірські породи — Це природні мінеральні агрегати, що сформувалися в результаті геологічних процесів і залягають в земній корі у вигляді самостійних тел.

Всі гірські породи земної кори за походженням діляться на магматичні, осадові іметаморфіческіе. Гірські породи можуть складатися з одного мінералу — мономінеральні (Мармур, графіт) і декількох мінералів — полімінеральні (граніт, базальт). Будова гірських порід характеризується структурою і текстурою.

структура визначається станом мінерального речовини, що складають породу (кристалічна, аморфне, уламкові), розміром і формою кристалічних зерен або уламків, що входять до її складу, їх взаємовідносинами. Якщо порода цілком складається з кристалічних зерен, виділяють Повнокристалічна структуру. При різкому переважанні нераскрісталлізовавшейся маси говорять про скловатою або аморфної структурі. Якщо в скловату масу вкраплені кристалічні зерна, структуру називають порфіровою. Якщо великі кристалічні зерна вкраплені також в кристалічну, але більш дрібнозернисту масу, структура називається порфироподібна. Коли порода складається з будь-яких уламків, говорять про уламкової структурі.

Кристалічна і уламкових структури поділяються за величиною зерен і уламків. Серед кристалічних структур виділяють грубозернисті, з діаметром зерен більше 5 мм, середньо-зернисті — від 5 до 2 мм, дрібнозернисті — менше 2 мм. Коли порода складається з дуже дрібних, не помітних оком кристалічних зерен, її структура визначається як скритокрісталліческая. При однакових розмірах зерен породи говорять про рівномірно зернистою структурі, в іншому випадку — про нерівномірно зернистої.

під текстурою розуміють складання породи, т. е. розташування в просторі складають її частинок (кристалічних зерен, уламків і ін.). Виділяють щільну і пористу текстури, однорідну або масивну і орієнтовану (шарувату, сланцеватую і ін.).

В основу класифікації гірських порід покладено генетична ознака. За походженням виділяють:

1) магматичні або вивержені гірські породи, пов’язані з завмиранням силікатного розплаву — магми і лави;

2) осадові гірські породи, що утворюються на поверхні в результаті діяльності різних екзогенних факторів;

3) метаморфічні гірські породи, що виникають при переробці магматичних, осадових, а також раніше утворених метаморфічних порід в глибинних умовах під дією високих температур і тиску, а також різних флюїдів.

Магматичні гірські породи — Це продукти затвердіння магми. Вони складають основну масу земної кори на глибині і близько 25% в приповерхневих умовах. Бувають інтрузивними (глибинними) і ефузивними (излившимися). інтрузивні породи утворюються при повільному охолодженні магми на глибині, тому мають Повнокристалічна будова (дуніти, перідотіти, серпентиніти, граніти). ефузивні породи утворюються при швидкому охолодженні магми, що вилилася на поверхню, т. е. лави (туфи, пемза, вулканічне скло). Відбувається неповна кристалізація речовини або взагалі без кристалізації (базальти, андезити). При виверженні частки не застиглої лави можуть викидатися на поверхню. При осадженні будуть утворюватися уламкові вулканічні породи, які називаються пірокластітамі (вулканічні туфи).

Головним компонентом магматичних гірських порід є кремнезем. За змістом окису кремнію породи діляться на кислі (Більше 65%), середні (65-52%), основні (52-40%), ультраосновні (Менше 40%). За хімічним складом магматичні гірські породи поділяються на вапняно-лужні і лужні. У перших вміст CaO, Na2O, K2O переважає над Al2O3, По-друге більше зміст Al2O3 і менше або відсутній CaO.

Серед мінералів магматичних гірських порід виділяють первинні і вторинні. первинні утворилися безпосередньо з магми, вторинні — Виникли за рахунок постмагматических процесів. Первинні мінерали поділяються на головні і акцесорних (основні і додаткові). Головні мінерали це силікати і алюмосилікати. акцесорні мінерали, присутні в породах в незначній кількості, близько 5% обсягу породи (апатит, магнетит, циркон).

Метаморфічні гірські породи утворені перекристаллизацией магматичних, осадових і більш древніх метаморфічних порід. Ці зміни відбуваються під дією високих температур і тиску при взаємодії порід з газами і розчинами. Процеси метаморфізму можуть розвиватися на величезних площах (регіональний метаморфізм) і можуть бути приурочені до контактів осадових порід з магматичними тілами (контактовий метаморфізм). В результаті змінюється структура, текстура і мінералогічний склад. Для метаморфічних порід характерна повнокристалічна структура, Сланцеватая, полосчатая або гнейсовой текстура.

Приклади метаморфічних порід: гнейси, сланці, мармур.

Осадові гірські породи покривають близько 75% поверхні Землі. Виникли в результаті руйнування магматичних і метаморфічних порід, накопичення опадів і подальшого їх перетворення. Осадові породи за генезисом поділяють на:

обломочние (Результат механічного руйнування гірської породи і накопичення утворився уламкового матеріалу),

глинисті (Результат механічного та хімічного руйнування і нагромадження виникли при цьому продуктів),

хемогенние (органогенні) і хімічні(Результат різних хімічних процесів, випадання солей з водних розчинів, а так же результат життєдіяльності організмів),

змішаного походження.

В свою чергу уламкові гірські породи поділяються залежно від величини уламків на:

— грубообломочниє (Псефітовие), що складаються з уламків діаметром більше 2 мм (Брили, щебінь, валуни, гравій, галька та ін.);

— среднеобломочние або піщані (псаммітовие), що складаються з уламків діаметром від 2 до 0,1 мм (Піски і пісковики);

— мелкообломочние або пилуваті (алевритові), що складаються з уламків діаметром переважно від 0,1 до 0,01 мм (Лес, алеврити — пухкі, алевроліти — зцементовані);

У межах кожної групи виділяють пухкі породи, в яких уламки нічим не скріплені, і зцементовані, в яких уламки скріплені якимось цементом.

глинисті породи. Велика частина складають зерен — менше сотої частки міліметра. На їх частку припадає близько 40% осадових порід. Глинисті мінерали утворюються в корі вивітрювання за рахунок хімічного вивітрювання. Серед глинистих мінералів виділяють три основні групи: каолініту, монтморилоніту і гидрослюд. За ступенем ущільнення поділяються на власне глини (розмокають у воді) і аргіліти (НЕ размокают в воді). До основних рис глин: пластичні, вогнетривкі, мають високу адсорбцією.

хемогенние породи утворюються в результаті випадання солей з водних розчинів: вапняки, доломіт, кам’яні солі, ангідрити, гіпс, боксити, фосфорити, марганцеві та залізні руди та ін.

органогенні породи накопичуються в результаті відмирання і поховання тварин і рослин. Вони представлені вапняком, писчим крейдою, вугіллям, асфальтом, горючими сланцями, нафтою.

Породи змішаного походження: Утворюються за рахунок різного поєднання всіх розглянутих вище чинників. Представлені мергелями, піщаними і глинистими вапняками.

95% загальної маси порід земної кори становлять магматичні гірські породи. Вони залягають на великих глибинах і тільки в окремих районах виходять на денну поверхню.

 Магнітні та електричні поля Землі |  Будова земної кори

 Форма, розміри і внутрішню будову Землі |  Термодинамічний стан Землі |  Елементи залягання гірських порід |  плікатівние дислокації |  диз’юнктивні дислокації |  Форми залягання пластів |  геологічна документація |  Визначення віку гірських порід |  Періодизація історії Землі |  вивітрювання |