Найпоширеніші елементи земної кори
Земна кора складається в основному з дев’яти елементів, на які припадає 99,79 % (табл. 1). Серед решти переважають титан, фосфор, марганець, фтор, сірка, стронцій, барій, вуглець, хлор, нікель. Тому, попри велику кількість можливих комбінацій хімічних елементів, число основних породоутворюючих мінералів у цілому невелике. Декілька елементів — таких, як золото, срібло, мідь, сірка, платина, вуглець у формі графіту і алмазу — зустрічаються в чистому вигляді, але більшість — у вигляді хімічних сполук. Оскільки вміст кисню в земній корі є найбільшим, то хімічні сполуки з ним інших елементів особливо поширені. Кремній та алюміній, які займають відповідно друге і третє місця, найчастіше входять до складу силікатних мінералів. Силікати — це сполуки кремнію і кисню з іншими елементами — такими, як алюміній, натрій, калій, залізо і магній. Порівняно рідше мінеральні сполуки містять карбонати, сульфіди, сульфати, хлориди, фосфати, гідроксиди, нітрати і борати.
Таблиця 1. Вміст у земній корі найбільш поширених елементів (за О.П. Виноградовим, 1959 р.)
Елемент | Відсоток від загальної маси | Елемент | Відсоток від загальної маси |
Кисень | 47,2 | Натрій | 2,64 |
Кремній | 27,6 | Калій | 2,6 |
Алюміній | 8,8 | Магній | 2,1 |
Залізо | 5,1 | Водень | 0,15 |
Кальцій | 3,6 | Усі решта | 0,21 |
Хімічний склад у земній корі безперервно оновлюється. Пояснюється це постійним переміщенням хімічних елементів у складі газів, водних і твердих розчинів. Завдяки міграції елементів між різними шарами кори, а також між материками і океанами здійснюється взаємний обмін речовиною. Але дослідження хімічного складу континентального й океанічного типів кори показали, що між ними є помітні відмінності: в континентальній земній корі підвищений вміст оксидів кремнію, натрію, калію і фосфору, в океанічному типі оксидів алюмінію, кальцію, заліза, титану, марганцю.
Хімічний склад земної кори, маса якої становить лише 1 % маси планети, відмінний від складу Землі в цілому. За даними О.Є. Ферсмана, найпоширенішими елементами Землі є (% маси): залізо — 39,76; кисень — 27,71; кремній — 14,53; магній — 8,69; нікель — 3,46; кальцій — 2,32; алюміній — 1,79; сірка — 0,64; інші — 1,1. Середній хімічний склад земних порід близький до складу більшості метеоритів. Таку ж схожість засвідчили дослідження ґрунту Місяця, доставленого на Землю автоматичними станціями і астронавтами. Таким чином, зіставлення хімічного і мінерального складу метеоритів та інших тіл Сонячної системи свідчить про єдність походження матерії внутрішніх планет.
В природі мінерали (однорідні за складом і будовою хімічні сполуки або однорідні елементи) зустрічаються у твердому, рідкому або газоподібному стані. Основну масу складають тверді мінерали. Кристали мінералів мають форму багатогранників, для них характерне строго закономірне розташування атомів, з яких вони складаються.
Мінерали визначаються з допомогою спеціальних методів дослідження за кольором, блиском, спайністю, зломом, твердістю, кольором риски, питомою масою, розчинністю, магнітними властивостями, заломленням світлових і рентгенівських променів.
У природних умовах мінерали складають різні сполучення і утворюють гірські породи, які за походженням поділяють на три групи: магматичні, осадові, метаморфічні. Основну масу земної кори складають магматичні гірські породи (близько 95 % її маси). Поверхня ж Землі на 75 % складена осадовими породами і на 25 % — магматичними і метаморфічними породами.
Магматичні породи утворюються з магми або лави (вилитої на поверхню магми). Породи, що утворилися з магми на глибині, називаються інтрузивними, а на поверхні — ефузивними. Магматичні породи складаються переважно з силікатів і алюмосилікатів, найважливішими компонентами яких є оксиди кремнезему Si02 і глинозему А1203. За вмістом кремнезему магматичні породи поділяються на чотири групи, які представлено в табл. 2.
Таблиця 2. Поділ магматичних порід за вмістом кремнезему
Породи | Вміст Si02, % | Характерні породи | |
Інтрузивні | Ефузивні | ||
Ультраосновні | 40 | Дуніти, піроксеніт, перідотит | |
Основні | 40—52 | Габро | Базальт, діабаз |
Середні | 52—65 | Діорит | Андезит |
Кислі | 65 | Граніт | Ліпарит (ріоліт) |
Осадові гірські породи бувають уламкового, органічного і хімічного походження. Відомо, що під дією тепла та холоду, вологи, вітру гірські породи постійно руйнуються, розпадаються на уламки, пісок, пил, мул. Текучі води, льодовики, вітер зносять цей вивітрений матеріал у моря, озера, низовини. Найбільша кількість піщаного і мулистого матеріалу осідає в морях і океанах. Спочатку він представляє собою напіврідку масу, але пізніше під тиском нових шарів ущільнюється і згодом перетворюється в тверду осадову породу: пісок — у пісковик, глина — в глинистий сланець. Ці гірські породи уламкового походження. Осадові породи органічного походження утворюються в результаті нагромадження органічних решток після відмирання тварин та рослин. Так, наприклад, органічного походження є крейда, яка складається головним чином з панцирів дрібних одноклітинних водоростей і мікроскопічних раковин корененіжок. Органічне походження має багато вапняків і такі корисні копалини, як кам’яне та буре вугілля. Осадові породи хімічного походження утворюються в результаті випадання з водних розчинів різноманітних розчинених речовин (наприклад, кам’яна сіль).
Метаморфічні гірські породи утворюються в процесі глибинного перетворення осадових і магматичних порід, які, будучи похованими під пластами нових нашарувань, опиняються в умовах великого тиску і високої температури. Інколи відбувається повне переплавлення порід, внаслідок чого з граніту та одночасно з осадових порід утворюється гнейс, а наприклад, з рихлого пісковику — дуже твердий кварцит. Перекристалізація вапняку приводить до утворення мармуру. Метаморфічні породи відрізняються специфічним мінеральним складом і набувають нових текстурних ознак, наприклад сланцюватості. До числа найпоширеніших метаморфічних порід належать глинисті сланці, гнейси, кварцити, мармури, скарни, роговики.
Источник
Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна: Кора.
Земна́ кора́ — зовнішній шар земної кулі, одна зі структурних оболонок планети, як ядро, мантія. Земна кора є твердим утворенням товщиною 5—40 км, що становить 0,1—0,5 % радіуса Землі. Від мантії Землі відокремлена поверхнею Мохоровичича. Фактично земна кора ніби плаває на поверхні магми, і тому на планеті спостерігаються її деформації та рухи. В основі сучасних уявлень про структуру лежать геофізичні дані про швидкість поширення пружних (переважно поперечних) хвиль.
Типи земної кори[ред. | ред. код]
Схематичний профіль перехідної зони «континент-океан»
Земна кора відрізняється під материками та океанами за складом та потужністю. Розрізняють материкову та океанічну земну кору, що різняться за складом, будовою, потужністю й іншими характеристиками. У залежності від густини порід, що її складають, у корі виділяють три шари: «базальтовий», «гранітний» та осадовий.
Потужність континентальної кори в залежності від тектонічних умов становить від 25-45 км (на платформах) до 60-80 км (в областях гороутворення). У континентальній корі розрізняють осадовий (до 20-25 км), «гранітний» або «гранітно-метаморфічний» (в середньому 15 км, густина порід 2,6-2,7 т/м³) і «базальтовий» (20-35 км, густина порід 2,7-3,0 т/м³) шари. Назви «гранітного» і «базальтового» шарів умовні і історично пов’язані з виділенням межі Конрада, яка їх розділяє. Обидва ці шари іноді об’єднують в поняття консолідованої кори.
Основна відмінності океанічної кори від континентальної — відсутність «гранітного» шару, істотно менша потужність (2-10 км), більш молодий вік (юра, крейда, кайнозой), велика латеральна однорідність. Океанічна кора складається з трьох шарів. Перший шар, або осадовий, має потужність до 1-2 км. Другий шар — вулканічний, або акустичний підмурівок, має в середньому потужність 1-2 км (за іншими даними, 1,2-1,8 км). Детальні дослідження дозволили розділити його на три горизонти (2А, 2В і 2С). Третій шар океанічної кори — «базальтовий» потужністю 4-8 км (інші дані — від 2 до 5 км).
Вік[ред. | ред. код]
Материкова земна кора є послідовним нашаруванням осадових гірських порід різного віку. Нижні горизонти таких нашарувань є найстаршими. Часто вони можуть бути метаморфізованими, тобто такими, які пройшли певну термічну обробку в земних надрах. Вік гірських порід визначають застосовуючи спеціальні методи. Цим займається наука геохронологія. Великою кількістю радіологічних досліджень доведено, що вік найстарших гірських порід земної кори за торієм-232 є не більшим ніж 3,5 мільярда років. Тому прийнято вважати, що вік найстарших гірських порід земної кори не перевищує 3,5 млрд років — а вік нашої планети — приблизно 5 млрд. років.
Протягом перших 2 млрд років, можливо, сформувалося від 50 % до 70-80 % всієї сучасної континентальної кори, в наступні 2 млрд років — щонайбільше 40 %, і лише близько 10 % — за останні 500 млн років, тобто у фанерозої. Переломний момент в розвитку земної кори мав місце у пізньому докембрії, коли в умовах існування великих плит вже зрілої континентальної кори стали можливі великомасштабні горизонтальні переміщення, що супроводжувалися субдукцією та обдукцією новоутвореної літосфери. З цього часу утворення і розвиток земної кори відбувається в геодинамічній обстановці, зумовленій механізмом тектоніки плит.
Рухи[ред. | ред. код]
Земна кора, як і гідросфера, є рухомою системою. Глибинними розломами земна кора розділена на блоки. В результаті взаємодії двох сил — тяжіння Землі до Місяця і відцентрової внаслідок обертання Місяця навколо Землі, виникають добові вертикальні рухи земної кори а також припливи і відпливи води в океанах і морях. Подібно такі рухи відбуваються за рахунок обертання Землі разом з Місяцем довкола Сонця. Встановлено, що такі плавні рухи земної кори відбуваються двічі протягом доби і досягають амплітуди декількох десятків сантиметрів. Напрямки цих рухів не є постійними, вони періодично змінюються. У масштабі мільйонів років вони викликали затоплення морем величезних територій і навпаки — виникнення та ріст гірських масивів. Унаслідок такого піднімання земної кори ростуть молоді гори, наприклад структури альпійської гірської системи, до якої належать і Крим, і Карпати. Геофізичними дослідженнями встановлено, що зараз поверхня Карпат піднімається зі швидкістю 0,1 — 10 мм за рік.
Коливальні рухи земної кори[ред. | ред. код]
Повільні плавні безперервні вертикальні переміщення мас гірських порід; одна з форм тектонічних рухів. Причину їх вбачають у глибинних процесах, що відбуваються в мантії Землі, деякі вчені — у космогенних процесах. Коливальні рухи земної кори впливають на зміни рівня Світового океану, що є однією з причин трансгресій та регресій моря, на склад, шаруватість і потужність осадів, на інтенсивність процесів денудації тощо.
Радіальні рухи земної кори[ред. | ред. код]
Рухи земної кори, паралельні радіусу Землі. Протікають повільно або швидко, при землетрусах — стрибкоподібно. Нерідко називаються коливальними рухами земної кори.
Основні тектонічні елементи земної кори[ред. | ред. код]
Найбільш древні і тектонічно малорухливі обширні області материків — древні платформи (кратони), утворені фундаментом з метаморфічних порід докембрійської, в основі архейської і ранньопротерозойської доби, які виступають на поверхню в межах щитів, і платформних чохлів. Євразія поділяється на такі платформи: Східноєвропейська, Сибірська, Китайсько-Корейська, Південнокитайська, Індостанська, Аравійська. На других материках — по одній платформі більш великих розмірів. Інший основний тип тектонічних областей материків і перехідних зон — широкі і досить протяжні рухомі пояси, що виникли 1,6-1 млрд років тому і які протягом пізнього протерозою і фанерозою пройшли складну історію тектонічного розвитку.
Головні типи сучасних тектонічних областей ложа океанів — їх рухомі зони — так звані серединно-океанічні рифтові пояси і розташовані між ними і околицями материків більш стабільні області — океанічні плити.
| Глибина[3] км | Шари | Щільність г/см³ | |
|---|---|---|---|
| 0-60 | Літосфера | — | |
| 0-35(75) | Земна кора | 2,2-2,9 | |
| 35-60 | … Верхня мантія Землі | 3,4-4,4 | |
| 35-2890 | Мантія | 3,4-5,6 | |
| 70—150(400) | … Астеносфера | — | |
| 2890-5100 | Зовнішнє ядро | 9,9-12,2 | |
| 5100-6378 | Внутрішнє ядро | 12,8-13,1 |
Хімічний склад[ред. | ред. код]
Більшість (99,79 %) маси кори припадає усього на 9 елементів, масові частки яких представлені в наступній таблиці[4]:
Оскільки кисень і кремній є найбільш поширеними елементами, їх сполуки — силікати, є основними породооутворюючими породами земної кори.
Див. також[ред. | ред. код]
- Континентальна земна кора
- Океанічна земна кора
- Перехідні зони «континент-океан»
Примітки[ред. | ред. код]
Джерела[ред. | ред. код]
- Дослідження гравітаційного поля, топографії океану та рухів земної кори в регіоні Антарктики: монографія / О. М. Марченко, К. Р. Третяк, А. Я. Кульчицький та ін. ; за заг. ред. О. М. Марченка, К. Р. Третяка ; М-во освіти і науки, молоді та спорту України, Нац. ун-т «Львів. політехніка». — Л. : Вид-во Львів. політехніки, 2012. — 308 c. : іл., 6 окр. арк. іл. — Бібліогр.: с. 294—304 (221 назва). — ISBN 978-617-607-206-5
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — : Східний видавничий дім, 2004—2013.
- Третяк П. Р. Лісівнича історія. Навчальний посібник. — Львів, 2002.
Источник
Хімія. 7 клас. Попель
Матеріал параграфа допоможе вам:
- з’ясувати, які хімічні елементи найпоширеніші у природі;
- переконатися, що на Землі й у Всесвіті існують одні й ті самі хімічні елементи;
- дізнатися про елементи, які життєво необхідні рослинам, тваринам, людині.
Вам уже відомо, що в природі знайдено майже 90 елементів. Вони різняться за поширеністю: одні трапляються «на кожному кроці», інші — дуже рідко. Розподіл елементів на Землі вивчає наука геохімія. Значний внесок у її розвиток зробив видатний учений В. І. Вернадський.
Володимир Іванович Вернадський
(1863—1945)
Український і російський учений-природодослідник, академік, перший президент Української академії наук (1918). Один із основоположників геохімії. Висунув теорію походження мінералів. Розвинув уявлення про роль живих організмів у геохімічних процесах. Досліджував хімічний склад літосфери, гідросфери, атмосфери. Організатор кількох науково-дослідних установ. Засновник школи вчених-геохіміків.
В атмосфері, гідросфері, літосфері, живих організмах хімічні елементи поширені неоднаково. Поширеність елемента в певному середовищі оцінюють, порівнюючи кількість його атомів із кількістю атомів інших елементів.
Хімічні елементи в атмосфері та гідросфері. Атмосфера Землі майже повністю складається із двох газів — азоту і кисню. Молекул азоту
у повітрі вчетверо більше, ніж молекул кисню
Отже, перше місце за поширеністю в атмосфері посідає елемент Нітроген, а друге — Оксиген.
Гідросфера — це річки, озера, моря, океани, в яких розчинені незначні кількості твердих речовин і газів. Зваживши на склад молекули води
легко дійти висновку, що в гідросфері найбільше атомів Гідрогену, а на другому місці за поширеністю — Оксиген.
Хімічні елементи в літосфері. Літосфера, або земна кора, — твердий поверхневий шар Землі. У ньому міститься багато елементів (мал. 42). Найпоширенішими є Оксиген (58 % усіх атомів1), Силіцій (19,6 %) і Алюміній (6,4 %). Ці три елементи є складниками глини, містяться у ґрунті, численних мінералах і гірських породах. Із атомів Силіцію й Оксигену складається пісок.
1Наведену в дужках цифру називають атомною часткою елемента.
Мал. 42. Поширеність елементів у земній корі (у відсотках від загальної кількості атомів)
Хімічні елементи у Всесвіті. Результати аналізів зразків місячного ґрунту, метеоритів, спектральних досліджень планет, зірок свідчать про універсальність складу Всесвіту. У ньому є елементи, що трапляються й на Землі, але в обмеженому «асортименті».
Найпоширеніші у Всесвіті два елементи, які мають найменші та найпростіші за складом атоми, — Гідроген і Гелій. Учені стверджують, що кількість атомів Гідрогену становить майже 90 % від усіх атомів у космічному просторі, а Гелій за поширеністю посідає друге місце. Атомів решти елементів — лише 0,1 %.
Хімічні елементи в живих організмах. Підраховано, що в середньому 80 % від маси всіх рослин припадає на воду. В організмах тварин і людини ця речовина також переважає. Отже, найпоширенішим елементом у живій природі, як і в гідросфері, є Гідроген.
Організм людини потребує понад 20 хімічних елементів. Їх називають біоелементами (мал. 43). Вони містяться у воді, багатьох речовинах, які потрапляють до організму разом із їжею. Оксиген також надходить із киснем під час дихання. Карбон, Оксиген, Гідроген, Нітроген, Сульфур наявні в білках, інших речовинах, з яких складається наш організм. Калій і Натрій містяться в крові, клітинних рідинах, а Оксиген, Фосфор і Кальцій — у кістковій тканині. Важливими для людини елементами є також Ферум, Флуор, Йод. Нестача Феруму в організмі призводить до недокрів’я, Флуору — спричиняє карієс, а Йоду — уповільнення розумового розвитку дитини.
Найпоширеніші елементи
в атмосфері — N, O
в гідросфері — Н, О
у літосфері — О, Si
у Всесвіті — Н, Не
Мал. 43. Хімічні елементи в організмі людини (у відсотках від загальної кількості атомів)
Рослинам необхідно трохи менше елементів. Найважливіші серед них — Карбон, Оксиген, Гідроген, Нітроген, Фосфор, Калій, Магній, Сульфур. Вони надходять до рослин із повітря і ґрунту з вуглекислим газом, водою, розчиненими в ній речовинами.
ВИСНОВКИ
На нашій планеті існує майже 90 хімічних елементів. Вони мають різну поширеність. Нітроген найбільш поширений в атмосфері, Оксиген — у літосфері, Гідроген — у гідросфері, живих організмах.
У Всесвіті існують ті самі елементи, що й на Землі; найпоширенішими є Гідроген і Гелій.
Деякі елементи життєво необхідні для рослин, організмів тварин і людини; їх називають біоелементами.
68. Як оцінюють поширеність хімічних елементів?
69. Скориставшись даними, наведеними на малюнку 42, визначте приблизну кількість:
- а) атомів Оксигену, яка припадає в земній корі на 1 атом Силіцію і на 1 атом Алюмінію;
- б) усіх атомів дев’яти найпоширеніших елементів серед кожних 100 атомів у земній корі.
70. Для підживлення рослин у ґрунт вносять мінеральні добрива. За матеріалами з інтернету з’ясуйте, які три найважливіші хімічні елементи для рослин містяться в добривах.
71. У мінералі каолініті (основа глини) на кожні 2 атоми Алюмінію припадає стільки ж атомів Силіцію, 4 атоми Гідрогену і 9 атомів Оксигену. Обчисліть вміст (у відсотках) атомів цих елементів у каолініті.
Источник