Строение земной коры

Говоря о системе «литосфера», следует различать континенты с прилегающими участками материкового склона - континентальную кору земного шара (79 % массы литосферы) и океаническую кору, слагающую дно океанов (21 % массы литосферы). Литосфера - это верхняя твердая оболочка Земли, но, по данным разным авторов, ее мощность от 30 (средняя) до 200-400 км:

а) земная кора мощностью от 3-5 до 50 км, в среднем 30 км (рис. 5);

б) земная кора и часть верхней жесткой мантии, отделенной от нее границей Мохоровичича, которая без резкой границы переходит в астеносферу, в этом случае ее мощность около 100-200 км;

в) земная кора и вся верхняя мантия до глубины 400 км.

Строение земной коры (литосферы) [2]

Рис. 5. Строение земной коры (литосферы) [2]

Количественную распространенность химических элементов в земной коре впервые установил Ф. У. Кларк. Его сводка в 1889 г. содержала сведения о 10, последняя (1924) - о 50 элементах. Отдавая должное Кларку, свыше 40 лет посвятившему этим исследованиям, А.Е. Ферсман в 1923 г.

предложил термином «кларк» обозначать среднее содержание химического элемента в земной коре, какой-либо ее части, Земле в целом, в планетах и других космических объектах.

К настоящему времени общая картина распространенности элементов выявилась достаточно отчетливо. «Геохимия овладела новой константой мира», - отмечал А. Е. Ферсман в 1944 г. Подтвердилось положение В. И. Вернадского о рассеяном состоянии химических элементов. Для J, Hf, Sc, Rb, In, Cs, Ra и других редких элементов оно является основным, так как они почти не образуют собственных минералов; для большинства элементов - преобладающим и только для О, Si, Al, Fe, Са, Na, К и Mg главной формой нахождения являются собственные минералы.

Таким образом, все элементы есть везде, речь может идти только о недостаточной чувствительности анализа, не позволяющего определить содержание того или иного элемента в изучаемой системе. Это положение о всеобщем рассеянии химических элементов Н. И. Сафронов предложил именовать законом Кларка - Вернадского.

Кларки элементов земной коры

Среднее содержание химического элемента в земной коре называется кларком. Кларки элементов самых распространенных изверженных кислых пород рассчитаны достаточно точно, есть много данных и о кларках элементов в базальтах и других магматических породах, в осадочных породах. Сложнее вопрос о среднем составе земной коры, так как неизвестно соотношение между различными группами горных пород, особенно под океанами. А. П. Виноградов, предположив, что земная кора на 2/3 состоит из кислых пород и на 1/3 - из основных, вычислил ее средний состав (табл. 3).

Так, содержание элементов в земной коре колеблется от целых чисел до минус 7-й степени (рис. 6). Представления, почерпнутые из повседневной жизни, не всегда совпадают с данными геохимии. Например, цинк и медь широко распространены в быту и технике, а цирконий и титан для нас «редкие элементы». Вместе с тем циркония в земной коре почти в 4 раза больше, чем меди, а титана - в 95 раз. «Редкость» циркония и титана объясняется трудностью извлечения их из руд.

А. Е. Ферсман построил график зависимости атомных кларков для четных и нечетных (по порядковому номеру) элементов периодической системы (рис. 7). Действительно, после железа (№ 26) нет ни одного распространенного элемента. Это объясняется тем, что 4,5 млрд лет назад (звездная стадия земной материи) вещество планеты было нагрето до десятков миллионов градусов, не было ни атомов, ни молекул и вещество представляло собой раскаленную плазму. В ней происходили ядерные реакции - из протонов и нейтронов образовывались ядра химических элементов. Легкие ядра более устойчивы, а тяжелые неустойчивы и разлагаются (U, Th, Ra и др.). Ядра Li, Be, В, С легкие, но их мало. Они легко вступают