 |
 |
|
 |
|
|
ÃÅÎÕÈÌÈß |
| Áîëüøàÿ ñîâåòñêàÿ ýíöèêëîïåäèÿ (ÁÝÑ) |
I
Ãåîõèìèÿ (îò Ãåî… è Õèìèÿ)
íàóêà î õèìè÷åñêîì ñîñòàâå Çåìëè, çàêîíàõ ðàñïðîñòðàí¸ííîñòè è ðàñïðåäåëåíèÿ â íåé õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, ñïîñîáàõ ñî÷åòàíèÿ è ìèãðàöèè àòîìîâ â õîäå ïðèðîäíûõ ïðîöåññîâ. Ã. — ÷àñòü êîñìîõèìèè (Ñì. Êîñìîõèìèÿ). Åäèíèöàìè ñðàâíåíèÿ â Ã. ÿâëÿþòñÿ àòîìû è èîíû.
Îäíà èç âàæíåéøèõ çàäà÷ Ã. — èçó÷åíèå íà îñíîâå ðàñïðîñòðàí¸ííîñòè õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ õèìè÷åñêîé ýâîëþöèè Çåìëè, ñòðåìëåíèå îáúÿñíèòü íà õèìè÷åñêîé îñíîâå ïðîèñõîæäåíèå è èñòîðèþ Çåìëè, äèôôåðåíöèàöèþ å¸ íà îáîëî÷êè (ãåîñôåðû). Íàèáîëüøåå âíèìàíèå â Ã. óäåëÿåòñÿ ïðîáëåìàì ðàñïðîñòðàí¸ííîñòè è ðàñïðåäåëåíèÿ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ.
Ðàñïðîñòðàí¸ííîñòü õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Ðàñïðîñòðàí¸ííîñòü ðàçëè÷íûõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ îïðåäåëÿåòñÿ ñèíòåçîì èõ ÿäåð, ïðîèñõîäÿùèì ïî ðàçíûì òåðìîÿäåðíûì ðåàêöèÿì â íåäðàõ çâ¸çä. Ñòàäèÿ ýâîëþöèè çâåçäû (å¸ òåìïåðàòóðà) îïðåäåëÿåò õàðàêòåð ýòîãî ñèíòåçà. Ñîãëàñíî íàèáîëåå ðàñïðîñòðàí¸ííûì êîñìîãîíè÷åñêèì ãèïîòåçàì (ñì. Êîñìîãîíèÿ), ïðè îáðàçîâàíèè Ñîëíöà èç ñæèìàþùåéñÿ è âðàùàþùåéñÿ òóìàííîñòè íà çàêëþ÷èòåëüíîé ñòàäèè ñæàòèÿ îò öåíòðàëüíîãî ñãóùåíèÿ îòäåëèëàñü çíà÷èòåëüíàÿ ìàññà ãîðÿ÷åé ïëàçìû, êîòîðàÿ îáðàçîâàëà âîêðóã íåãî ïðîòîïëàíåòíîå îáëàêî â âèäå äèñêà. Îáëàêî áûñòðî îõëàæäàëîñü, è â í¸ì âîçíèêëà ñïîíòàííàÿ êîíäåíñàöèÿ âåùåñòâà.  ðåçóëüòàòå ìíîãîñòàäèéíûõ ðåàêöèé (êîíäåíñàöèîííûé ðîñò ÿäåð, èõ êîàãóëÿöèÿ, ïðîöåññû àêêðåöèè è àãëîìåðàöèè) ãàçîâîå îáëàêî ïðåâðàòèëîñü â ãàçîïûëåâîå. Îäíîâðåìåííî ïðîèñõîäèëà ïîòåðÿ îáëàêîì ãàçîâ â êîñìè÷åñêîå ïðîñòðàíñòâî. Õîëîäíîå ãàçîïûëåâîå îáëàêî â ñèëó ðîòàöèîííîé íåóñòîé÷èâîñòè ðàçáèëîñü íà ðÿä ñãóùåíèé — ïðîòîïëàíåò, êîòîðûå àäèàáàòè÷åñêè ñæèìàëèñü. Áëàãîäàðÿ ýòîìó ïðîöåññó èç õîëîäíîãî âåùåñòâà ïðîòîïëàíåòíîãî îáëàêà îáðàçîâàëèñü ïëàíåòû çåìíîãî òèïà è àñòåðîèäíûé ïîÿñ ñ àñòåðîèäàìè è ìåòåîðèòàìè. Íàêîíåö, íà ïåðèôåðèè ïðîòîïëàíåòíîãî îáëàêà ïðîèñõîäèëà ïðè î÷åíü íèçêèõ àáñîëþòíûõ òåìïåðàòóðàõ êîíäåíñàöèÿ îòëåòåâøèõ ãàçîâ (Í, Íå, NH3, CH4 è äð.), îáðàçîâàâøèõ áîëüøèå ïëàíåòû — Þïèòåð, Ñàòóðí, Íåïòóí, Óðàí.
Íåïîñðåäñòâåííîå îïðåäåëåíèå îáùåãî ñîñòàâà ïëàíåòû íåâîçìîæíî, îäíàêî àñòðîíîìè÷åñêèå (ñïåêòðàëüíûå) äàííûå î ñîñòàâå Ñîëíöà è äàííûå î õèìè÷åñêîì ñîñòàâå êàìåííûõ ìåòåîðèòîâ (íàèáîëåå ðàñïðîñòðàí¸ííûõ — õîíäðèòîâ) ïîçâîëÿþò ñóäèòü î ðàñïðîñòðàíåííîñòè õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ íà Çåìëå è íà äð. ïëàíåòàõ. Èç òàáë. 1 âèäíî, ÷òî ðàñïðîñòðàíåííîñòü ýëåìåíòîâ íà Ñîëíöå è â ìåòåîðèòàõ ñîâïàäàþò.
Òàáë. 1. — Ðàñïðîñòðàíåííîñòü õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ íà Ñîëíöå è â êàìåííûõ ìåòåîðèòàõ (õîíäðèòàõ) (Mg — ÷èñëî àòîìîâ äàííîãî ýëåìåíòà íà 106 àòîìîâ ìàãíèÿ).
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Ýëåìåíòû | Ñîëíöå | Ìåòåîðèòû |
| |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | lg Mg | Mg | lg Mg | Mg |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 1 | H | 10,64 | 4,4•1010 | - | |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 3 | Li | <-0,46 | <3,4•10-1 | 1,54 | 3,5•101 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 4 | Be | 0,98 | 9,55 | -0,14 | 7,19•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 5 | B | 2,24 | 1,7•102 | 1,18 | 1,50•101 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 6 | C | 7,15 | 1,4•107 | 4,30 | 2,02•104 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 7 | N | 6,70 | 5,0•106 | 2,54 | 3,47•102 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 8 | O | 7,47 | 3,0•107 | 6,55 | 3,54•106 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 9 | F | - | - | 3,01 | 1,02•103 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 11 | Na | 4,94 | 8,7•104 | 4,69 | 4,93•104 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 12 | Mg | 6,00 | 1,0•106 | 6,00 | 1,00•106 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 13 | Al | 4,84 | 6,9•104 | 4,89 | 7,81•104 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 14 | Si | 6,34 | 2,2•106 | 6,01 | 1,04•106 |
| | |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | | 5,88 | 7,6•105 | | |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 15 | P | 3,98 | 9,6•103 | 3,72 | 5,23•103 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 16 | S | 5,94 | 8,7•105 | 5,00 | 1,01•105 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 17 | Cl | - | - | 2,50 | 3,20•102 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 19 | K | 3,34 | 2,2•103 | 3,55 | 3,52•103 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 20 | Ca | 4,68 | 4,8•104 | 4,75 | 5,66•104 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 21 | Sc | 1,49 | 3,1•101 | 1,46 | 2,88•101 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 22 | Ti | 3,45 | 2,8•103 | 3,34 | 2,20•103 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | | 3,27 | 1,9•103 | | |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 23 | V | 2,81 | 6,5•102 | 2,35 | 2,23•102 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 24 | Cr | 3,76 | 5,8•103 | | |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | | 3,65 | 4,5•103 | 3,97 | 9,35•103 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 25 | Mn | 3,49 | 3,1•103 | 3,87 | 7,37•103 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 26 | Fe | 5,44 | 2,8•105 | 5,84 | 6,96•105 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 27 | Co | 3,34 | 2,2•103 | 3,28 | 1,92•103 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 28 | Ni | 4,41 | 2,6•104 | 4,60 | 4,00•104 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 29 | Cu | 3,09 | 1,2•103 | 2,49 | 3,06•102 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 30 | Zn | 2,16 | 1,4•102 | 2,09 | 1,24•102 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 31 | Ga | 1,36 | 2,3•101 | 1,06 | 1,16•101 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 32 | Ge | 1,13 | 1,3•101 | 1,35 | 2,23•101 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 33 | As | - | - | 0,64 | 4,32 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 34 | Sc | - | - | 1,31 | 2,05•101 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 35 | Br | - | - | 1,78 | 6,08•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 37 | Rb | 1,12 | 1,3•101 | 0,75 | 5,69 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 38 | Sr | 1,66 | 4,6•101 | 1,27 | 1,85•101 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 39 | Y | 1,84 | 6,9•101 | 0,56 | 3,64 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 40 | Zr | 1,29 | 2,0•101 | 1,09 | 1,24•101 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 41 | Nb | 0,94 | 8,7 | -0,28 | 5,23•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 42 | Mo | 0,94 | 8,7 | 0,40 | 2,53 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 44 | Ru | 0,46 | 2,9 | 0,20 | 1,60 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 45 | Rh | 0,01 | 1,0 | -0,51 | 3,15•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 46 | Pd | 0,21 | 1,6 | 0,18 | 1,52 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 47 | Ag | -0,61 | 2,4•10-1 | 0,82 | 1,50•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 48 | Cd | 0,18 | 1,5 | 1,14 | 7,21•10-2 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 49 | In | 0,09 | 1,2 | 2,85 | 1,41•10-3 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 50 | Sn | 0,18 | 1,5 | 0,83 | 6,83 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | | 0,69 | 4,9 | | |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 51 | Sb | 0,58 | 3,8 | | |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | | -0,94 | 1,1•10-1 | -0,88 | 1,33•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 52 | Te | - | - | 0,28 | 1,90 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 53 | I | - | - | -1,71 | 5,11•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 55 | Cs | - | - | -0,91 | 1,22•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 56 | Ba | 0,74 | 5,5 | 0,85 | 7,08 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 57 | La | 0,67 | 4,7 | -0,46 | 3,50•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 58 | Ce | 0,42 | 2,6 | -0,24 | 5,78•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 59 | Pr | 0,09 | 1,2 | -0,94 | 1,15•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 60 | Nd | 0,57 | 3,7 | -0,17 | 6,74•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 62 | Sm | 0,26 | 1,8 | -0,67 | 2,16•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 63 | Eu | -0,40 | 4,0•10-1 | -1,07 | 8,53•10-2 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 64 | Gd | -0,23 | 5,9•10-1 | -0,39 | 4,12•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 65 | Tb | - | - | -1,29 | 5,10•10-2 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 66 | Dy | 0,36 | 4,4•10-1 | -0,46 | 3,49•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 67 | Ho | - | - | -1,16 | 6,88•10-2 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 68 | Er | - | - | -0,71 | 1,94•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 69 | Tm | - | -1,5 | -1,42 | 3,84•10-2 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 70 | Yb | 0,17 | - | -0,73 | 1,87•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 71 | Lu | 1,49 | - | -1,49 | 3,24•10-2 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 72 | Hf | - | - | -0,74 | 1,82•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 73 | Ta | - | - | -0,75 | 1,79•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 74 | W | - | - | -0,58 | 2,64•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 75 | Re | - | - | -0,76 | 1,74•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 76 | Os | - | - | -0,22 | 5,96•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 77 | Ir | - | - | -0,38 | 4,22•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 78 | Pt | - | - | 0,22 | 1,66 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 79 | Au | - | - | -0,79 | 1,65•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 80 | Hg | - | - | -0,09 | 8,08•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 81 | Tl | - | - | -2,63 | 2,38•10-3 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 82 | Pb | 0,27 | 1,9 | -0,81 | 1,56•10-1 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 83 | Bi | - | - | -1,63 | 2,33•10-2 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 90 | Th | - | - | -1,55 | 2,79•10-2 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 92 | U | - | - | -1,99 | 1,02•10-2 |
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàí¸ííûå ýëåìåíòû (èçîòîïû) èìåþò ÷åòíûå ïî ïðîòîíàì è ÷åòíûå ïî íåéòðîíàì ÿäðà:
0185466536.tif
è ìíîãèå äð. Ýëåìåíòû ñ ÷¸òíî-íå÷¸òíûì ÷èñëîì ïðîòîíîâ èëè íåéòðîíîâ çàíèìàþò ñðåäíåå ìåñòî. Ýëåìåíòû ñ íå÷¸òíûì ÷èñëîì ïðîòîíîâ è íåéòðîíîâ èìåþò î÷åíü ìàëóþ ðàñïðîñòðàí¸ííîñòü, íàïðèìåð
0181189927.tif
Ðàñïðîñòðàíåííîñòü ýëåìåíòîâ ñ ÷åòíûìè ïîðÿäêîâûìè íîìåðàìè áîëüøå ñîñåäíèõ ñ íå÷åòíûìè íîìåðàìè (ðèñ. 1). ˸ãêèå ýëåìåíòû Li, Be, B íàõîäÿòñÿ â äåôèöèòå, ò. ê. «ãîðàþò» â ðåàêöèÿõ ñ ïðîòîíàìè. ßäðà ýëåìåíòîâ êîíöà Ìåíäåëååâñêîé ñèñòåìû èìåþò îãðîìíûé èçáûòîê íåéòðîíîâ è ïîòîìó íåóñòîé÷èâû. Ýòè ýëåìåíòû ïðåòåðïåâàþò ðàäèîàêòèâíûé ðàñïàä (U, Th, Ra è äð.) è ñïîíòàííîå äåëåíèå (U, Th, íåêîòîðûå àêòèíèäû).
Èç äàííûõ î õèìè÷åñêîì ñîñòàâå îáîëî÷åê Çåìëè ñëåäóåò, ÷òî Çåìëÿ èìååò ìåòåîðèòíûé ñîñòàâ. Ìåòåîðèòû ðàçäåëÿþòñÿ íà êàìåííûå (õîíäðèòû è áîëåå ðåäêèå àõîíäðèòû), æåëåçíûå (èç Fe — Ni ñïëàâà) è ñìåøàííûå. Õîíäðèòû ïîòåðÿëè âñå ëåòó÷èå âåùåñòâà, êðîìå òåõ, êîòîðûå ïðî÷íî âîøëè â ñîåäèíåíèå ñ òâ¸ðäûì âåùåñòâîì ìåòåîðèòîâ — H2O, FeS, Ñ, NH3 è äð. Ò. î., èõ òâ¸ðäîå âåùåñòâî ïî ðàñïðîñòðàí¸ííîñòè ýëåìåíòîâ îòâå÷àåò ñîëíå÷íîìó ñîñòàâó; Mg, Si, Fe, Î çàíèìàþò ïåðâûå ìåñòà (ïî ÷èñëó àòîìîâ Si/Mg = 1), çàòåì S, Al, Ñà è äð. Ñèëèêàòíàÿ ôàçà õîíäðèòîâ ñîñòîèò ïðåèìóùåñòâåííî èç ìåòà- è îðòîñèëèêàòîâ (ñì. Ñèëèêàòû) — ïèðîêñåíîâ (MgSiO3) è îëèâèíîâ [(Mg, Fe)2SiO4], ò. å. ÿâëÿåòñÿ òðîéíîé ñèñòåìîé MgO, SiO2, FeO. Êàìåííûå ìåòåîðèòû — ìíîãîôàçíûå ñèñòåìû; ïîìèìî ãëàâíûõ ôàç — ñèëèêàòíîé è ìåòàëëè÷åñêîé (ñïëàâ Fe — Ni), îíè èìåþò åù¸ ñóëüôèäíóþ, õðîìèòíóþ, êàðáèäíóþ, ôîñôèäíóþ ôàçû. Îòíîøåíèå ñèëèêàòíîé è ìåòàëëè÷åñêîé ôàç â ðàçíûõ ìåòåîðèòàõ âàðüèðóåò. Ìíîãèå ó÷¸íûå, èñõîäÿ èç àíàëîãèè ñ ìåòåîðèòàìè, ñ÷èòàþò, ÷òî ïëàíåòû çåìíîãî òèïà èìåþò òàêæå ñèëèêàòíóþ ôàçó è ìåòàëëè÷åñêîå ÿäðî, ïðè÷¸ì îòíîøåíèÿ ìåæäó ýòèìè ôàçàìè ó ðàçíûõ ïëàíåò ðàçëè÷íû. Ïî ýòîé ãèïîòåçå, Çåìëÿ èìååò îêîëî 31% ìåòàëëè÷åñêîé ôàçû, èëè îêîëî 40% Fe (âêëþ÷àÿ îêèñëåííîå).
Ðàñïðåäåëåíèå õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ. Çåìëÿ, êàê è äð. ïëàíåòû çåìíîãî òèïà è Ëóíà, èìååò îáîëî÷å÷íîå ñòðîåíèå; îíà ñîñòîèò èç ðÿäà ãåîñôåð: ÿäðà, ìàíòèè, çåìíîé êîðû, ãèäðîñôåðû è àòìîñôåðû (ñì. Çåìëÿ). Òâ¸ðäûå îáîëî÷êè Çåìëè, ñëàãàþùèå èõ ãîðíûå ïîðîäû, ïàðàãåíåòè÷åñêèå àññîöèàöèè ìèíåðàëîâ è ò. ï., êàê ïðàâèëî, — ñëîæíûå ìíîãîêîìïîíåíòíûå ñèëèêàòíûå ñèñòåìû. Ïðîöåññû, ïðè êîòîðûõ îíè îáðàçóþòñÿ, èäóò ñ êîíå÷íûìè ñêîðîñòÿìè è ÿâëÿþòñÿ íåîáðàòèìûìè.  Ã. ìû âñòðå÷àåìñÿ ñ íåðàâíîâåñíûìè ñèñòåìàìè, êîòîðûå õàðàêòåðèçóþòñÿ ìàññîé, îáú¸ìîì, ýíòðîïèåé (Ñì. Ýíòðîïèÿ), äàâëåíèåì, òåìïåðàòóðîé, õèìè÷åñêèìè ïîòåíöèàëàìè. Äëÿ ïðèìåíåíèÿ òåðìîäèíàìèêè â Ã. íåîáõîäèìî çíàòü ïîâåäåíèå êîíêðåòíûõ ôàç, êîìïîíåíòîâ è ñèñòåì â óñëîâèÿõ ãåîëîãè÷åñêîé îáñòàíîâêè, â ÷àñòíîñòè â áîëüøîì äèàïàçîíå äàâëåíèé è òåìïåðàòóð. Òàê, íàïðèìåð, îáùåå ïðåäñòàâëåíèå î íàïðàâëåíèè ãåîõèìè÷åñêîãî ïðîöåññà äà¸ò Ëå Øàòåëüå - Áðàóíà ïðèíöèï, ñîãëàñíî êîòîðîìó â ëþáîé ñèñòåìå, íàõîäÿùåéñÿ ïîä äåéñòâèåì âíåøíèõ ñèë, èçìåíåíèå êàêîãî-ëèáî âíåøíåãî ôàêòîðà âûçûâàåò ïðåâðàùåíèå, íàïðàâëåííîå íà êîìïåíñàöèþ äåéñòâèÿ ýòîãî ôàêòîðà. Ïî Äåéñòâóþùèõ ìàññ çàêîíó èçìåíåíèå àêòèâíîñòè îäíîãî èç êîìïîíåíòîâ ñèñòåìû ñìåùàåò ðàâíîâåñèå. Íàïðèìåð, â ðåàêöèè
0140725039.tif
ðàâíîâåñèå ñìåùàåòñÿ âïðàâî, ò. ê. àíãèäðèò âûïàäàåò èç ðàñòâîðà. Â ðåàêöèè
0133090311.tif
íà÷èíàþùåéñÿ ïðè òåìïåðàòóðå âûøå 350 °Ñ, ðàâíîâåñèå ñäâèãàåòñÿ âïðàâî, ò. ê. îäíîâðåìåííî ñ îòëîæåíèåì ìèíåðàëà âîëëàñòîíèòà CaCO3 îáðàçóåòñÿ óãëåêèñëîòà, óäàëÿþùàÿñÿ èç ñèñòåìû. Ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû â ðåàêöèÿõ ñ ó÷àñòèåì ãàçîâîé ôàçû ðàâíîâåñèå ñìåùàåòñÿ â ñòîðîíó ìåíüøåãî îáú¸ìà ãàçîâûõ êîìïîíåíòîâ. Íàïðèìåð, â ðåàêöèè
0181743646.tif
ðàâíîâåñèå ñäâèãàåòñÿ âïðàâî. Âûñîêîå äàâëåíèå (ãàçîâîå è ëèòîñòàòè÷åñêîå) èçìåíÿåò íàïðàâëåíèå è õàðàêòåð êðèñòàëëèçàöèè ìàãìû.
Óñëîâèÿ ðàâíîâåñèÿ ïîä÷èíÿþòñÿ òàêæå ïðàâèëó ôàç Ãèááñà (ñì. Ôàç ïðàâèëî), ñîãëàñíî êîòîðîìó ÷èñëî òåðìîäèíàìè÷åñêèõ ñòåïåíåé ñâîáîäû ñèñòåìû f = k — n + 2, ãäå n — ÷èñëî ôàç â ñèñòåìå, k — ÷èñëî êîìïîíåíòîâ. Ïîñêîëüêó â çàêðûòîé ñèñòåìå ÷èñëî ñòåïåíåé ñâîáîäû f 2 (äàâëåíèå è òåìïåðàòóðà), òî ÷èñëî ôàç n k. Ýòî ìèíåðàëîãè÷åñêîå ïðàâèëî ôàç, âïåðâûå â Ã. ïðèìåíåííîå Â. Ì. Ãîëüäøìèäòîì, îïðàâäûâàåòñÿ äëÿ ðàçíîîáðàçíûõ ãîðíûõ ïîðîä.
Çàêîíîìåðíîñòè ðàñïðåäåëåíèÿ îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ ïî ìíîãî÷èñëåííûì ôàçàì — ìèíåðàëàì çàâèñÿò ãëàâíûì îáðàçîì îò ñòðîåíèÿ âíåøíèõ ýëåêòðîííûõ îáîëî÷åê àòîìîâ.  Ã. ïîýòîìó øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ çàêîíîìåðíîñòè, óñòàíîâëåííûå êðèñòàëëîõèìèåé (Ñì. Êðèñòàëëîõèìèÿ). Èîíû è àòîìû â êðèñòàëëè÷åñêèõ ðåø¸òêàõ èìåþò ðàçíûå ðàäèóñû Ri. Âåëè÷èíà Ri ñâÿçàíà ñ ïîëîæåíèåì õèìè÷åêîãî ýëåìåíòà â ñèñòåìå Ìåíäåëååâà. Ïî âåðòèêàëüíûì ãðóïïàì Ri îáû÷íî ðàñòåò ñ óâåëè÷åíèåì àòîìíîé ìàññû è óìåíüøàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì âàëåíòíîñòè èîíà â ïðåäåëàõ ïåðèîäà (ñì. òàáë. 2; öèôðû ñî ñòðåëêàìè îáîçíà÷àþò ïîëÿ ýëåìåíòîâ (îêîíòóðåíû æèðíîé ëèíèåé): 1 — ëèòîôèëüíûõ; 2 — õàëüêîôèëüíûõ; 3 — ñèäåðîôèëüíûõ. Äëÿ êàæäîãî ýëåìåíòà ïðèâåäåíû çíà÷åíèÿ àòîìíîãî ðàäèóñà (0) è èîííûõ ðàäèóñîâ ïðè ðàçëè÷íûõ âàëåíòíîñòÿõ è êîîðäèíàöèîííûõ ÷èñëàõ (îáîçíà÷åíû ðèìñêèìè öèôðàìè). Çâ¸çäî÷êà îáîçíà÷àåò ïàðà- èëè ôåððîìàãíèòíîå ñîñòîÿíèå ïåðåõîäíûõ ýëåìåíòîâ; îòñóòñòâèå çâ¸çäî÷êè — äèàìàãíèòíîå ñîñòîÿíèå. Àòîìíûå ðàäèóñû äàíû ïî Äæ. Ñëåéòåðó, èîííûå — ïî P. Ä. Øåííîíó è Ê. Ã. Ïðåâèòòó, èîííûå (â ñêîáêàõ) — ïî Ë. Àðåíñó).
 ïðèðîäíûõ ïðîöåññàõ ðàçäåëåíèÿ èîíû è àòîìû ñîðòèðóþòñÿ ïî ñâîèì ðàçìåðàì. Êðèñòàëëè÷åñêèå ðåø¸òêè ãëàâíûõ ïîðîäîîáðàçóþùèõ ìèíåðàëîâ ïðèíèìàþò îäíè èîíû (èëè àòîìû) è íå ïðèíèìàþò äðóãèå, â çàâèñèìîñòè îò èõ âåëè÷èíû, çàðÿäà è äð. ñâîéñòâ. Åñëè èîíû ðàçíîâàëåíòíû, íî èìåþò áëèçêèé ðàçìåð Ri, â ðåø¸òêó ÷àùå âñåãî âõîäèò èîí ñ áîëüøèì çàðÿäîì. Åñëè èîíû èìåþò îäèíàêîâóþ âàëåíòíîñòü è ïî ðàçìåðó ðàçëè÷àþòñÿ íå áîëüøå ÷åì íà 15%, îíè ÷àñòî èçîìîðôíî çàìåùàþòñÿ â êðèñòàëëè÷åñêèõ ðåø¸òêàõ; ïðîèñõîäèò çàìåùåíèå àòîìà àòîìîì, èîíà èîíîì èëè ãðóïïû àòîìîâ ãðóïïîé àòîìîâ, â çàâèñèìîñòè îò òèïà ðåø¸òêè, ðàçìåðîâ Ri, çàðÿäà è ò. ä. (ñì. Èçîìîðôèçì). Èçîìîðôíîå çàìåùåíèå èãðàåò îãðîìíóþ ðîëü â ðàñïðåäåëåíèè ýëåìåíòîâ ïî ðàçëè÷íûì ìèíåðàëàì. Èñïîëüçîâàíèå Ri â Ã. îáúÿñíèëî ïðè÷èíó àññîöèàöèè òàêèõ ðàçíîðîäíûõ ýëåìåíòîâ, êàê U, Th è ðåäêîçåìåëüíûõ ýëåìåíòîâ (â ìèíåðàëàõ òîðèàíèò, èòòðèàëèò è äð.), à òàêæå ïîñòîÿííóþ àññîöèàöèþ ðåäêîçåìåëüíûõ ýëåìåíòîâ. Ïðè äåôîðìàöèè îäíîãî èîíà äðóãèì â ñîåäèíåíèè, èìåþùåì êàòèîí ìàëîãî ðàäèóñà è àíèîí áîëüøîãî ðàäèóñà, âîçíèêàåò ò. í. ïîëÿðèçàöèÿ, êîòîðàÿ íàðóøàåò ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà âåùåñòâà — òâ¸ðäîñòü, ëåòó÷åñòü è ìíîãèå äð. Îòíîøåíèå Ri êàòèîíà/ Ri àíèîíà îïðåäåëÿåò ÷èñëî àòîìîâ, îêðóæàþùèõ öåíòðàëüíûé àòîì â ñîåäèíåíèè, — åãî êîîðäèíàöèþ, ò. å. Êîîðäèíàöèîííîå ÷èñëî. Îíî â ñâîþ î÷åðåäü óêàçûâàåò íà õàðàêòåð è ñòðîåíèå êðèñòàëëè÷åñêîé ðåø¸òêè. Êîîðäèíàöèîííîå ÷èñëî ìîæåò èçìåíÿòüñÿ â çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé îáðàçîâàíèÿ ìèíåðàëà. Êðèñòàëëè÷åñêèå ðåø¸òêè ìèíåðàëîâ èìåþò ðàçëè÷íóþ ñòðóêòóðó — îò î÷åíü ïðîñòûõ è ñèììåòðè÷íûõ ïîñòðîåê èç ïëîòíî óïàêîâàííûõ øàðîâ äî âåñüìà ñëîæíûõ ñ íèçêîé ñòåïåíüþ ñèììåòðèè. Ïðè êðèñòàëëèçàöèè àòîìû è èîíû ñòðåìÿòñÿ ðàñïîëîæèòüñÿ â êðèñòàëëè÷åñêîé ðåø¸òêå (Ñì. Êðèñòàëëè÷åñêàÿ ðåø¸òêà) òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû áûëà ìèíèìàëüíîé Ýíåðãèÿ êðèñòàëëè÷åñêîé ðåø¸òêè. Íà îñíîâå âñåõ ýòèõ äàííûõ áûëà ñîçäàíà Ãåîõèìè÷åñêàÿ êëàññèôèêàöèÿ ýëåìåíòîâ, îïèðàþùàÿñÿ íà ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ (òàáë. 3).
Òàáë. 3. — Ãåîõèìè÷åñêàÿ êëàññèôèêàöèÿ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Ñèäåðîôèëüíûå (æåëåçî) | Õàëüêîôèëüíûå (ñóëüôèäû) | Ëèòîôèëüíûå (ñèëèêàòû è äð.) |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Fe, Ni, Co, Ru, Rh, Rd, Os, Ir, Pt, | S, Se, Te, Cu, Zn, Cd, Pb, Sn, Mo, | H, O, N, Si, Ti, Zr, Hf, F, Cl, Br, I, B, |
| (Mo), Au, Re, (P), (As), (C), (Ge), | Ge, As, Ga, Sb, Bi, Ag, Hg, In, Tl, | Al, Sc, Y, Li, Na, K, Rb, Cs, Be, Mg, |
| (Ga),(Sn), (Sb), (Cu) | (Fe), (Ni), (Co) | Ca, Sr, Ba, Ra, V, Cr, Mn, W, Th, |
| | | Nb, Ta, U, Ac, Pa, (S), (P), (Sn), |
| | | (C), (Ga), (Fe), (Ni), (Go), |
| | | ðåäêîçåìåëüíûå ýëåìåíòû |
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ñ îòêðûòèåì èçîòîïîâ ñòàëà ðàçâèâàòüñÿ Ã. èçîòîïîâ — èçó÷åíèå ïðîöåññîâ ðàçäåëåíèÿ èçîòîïîâ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ â ïðèðîäíûõ ïðîöåññàõ, îñîáåííî ë¸ãêèõ àòîìîâ Í, Ñ, Î, N, S è äð. Ýòèì ìåòîäîì ÷àñòî óäà¸òñÿ óñòàíîâèòü ñïîñîá è óñëîâèÿ ðàçäåëåíèÿ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ è îáðàçîâàíèÿ êîíêðåòíûõ ìèíåðàëîâ è ðóäíûõ çàëåæåé
Ãåîõèìè÷åñêèå ïðîöåññû ðàçäåëåíèÿ ýëåìåíòîâ íà Çåìëå ïîääåðæèâàþòñÿ ïðåæäå âñåãî òåïëîì, ãåíåðèðóåìûì ðàäèîàêòèâíûìè ýëåìåíòàìè (ðàäèîãåííîå òåïëî), ãðàâèòàöèîííîé ýíåðãèåé. Íà ïîâåðõíîñòè Çåìëè çíà÷èòåëüíóþ ðîëü èãðàåò ýíåðãèÿ ñîëíå÷íûõ ëó÷åé, êîòîðàÿ, â ÷àñòíîñòè, òðàíñôîðìèðóåòñÿ æèâûì âåùåñòâîì â õèìè÷åñêóþ ýíåðãèþ íåôòåé è óãëåé.
Ãåîõèìè÷åñêèå ïðîöåññû. Ïåðâè÷íîå ðàçäåëåíèå õîëîäíîãî íåäèôôåðåíöèðîâàííîãî âåùåñòâà Çåìëè íà îáîëî÷êè ïðîèçîøëî ïîä âëèÿíèåì òåïëà àäèàáàòè÷åñêîãî ñæàòèÿ ïëàíåòû è ðàäèîãåííîãî òåïëà.  ìàíòèè Çåìëè íà ðàçëè÷íûõ ãëóáèíàõ, îñîáåííî â àñòåíîñôåðå (Ñì. Àñòåíîñôåðà), âîçíèêàëè ìíîãî÷èñëåííûå ðàñïëàâëåííûå î÷àãè. Ðàçäåëåíèå íà îáîëî÷êè øëî ïóò¸ì çîííîãî ïëàâëåíèÿ (Ñì. Çîííîå ïëàâëåíèå), êîòîðîå íå òðåáóåò ïîëíîãî ðàñïëàâëåíèÿ ìàíòèè. Ñèëèêàòíîå âåùåñòâî ïëàíåòû ðàçäåëÿëîñü íà òóãîïëàâêóþ ôàçó — óëüòðàîñíîâíûå ïîðîäû âåðõíåé ìàíòèè, è ëåãêîïëàâêóþ ôàçó — îñíîâíûå ïîðîäû (áàçàëüòû) çåìíîé êîðû. Ëåãêîïëàâêîå âåùåñòâî ïðîïëàâëÿëî êðîâëþ ìàãìàòè÷åñêîé êàìåðû, à òóãîïëàâêîå êðèñòàëëèçîâàëîñü íà äíå êàìåðû; ò. î. ëåãêîïëàâêîå âåùåñòâî ïåðåìåùàëîñü ââåðõ ê ïîâåðõíîñòè Çåìëè. Ïðè ýòîì ìåòàñèëèêàòû èíêîíãðóåíòíî ðàçëàãàëèñü íà îðòîñèëèêàòû è êðåìíåêèñëîòó, îáîãàùåííóþ õèìè÷åñêèìè ýëåìåíòàìè, ïîíèæàþùèìè òåìïåðàòóðó ïëàâëåíèÿ: ùåëî÷íûìè ýëåìåíòàìè, Si, Ca, Al, U, Th, Sr è äð. ðåäêèìè ëèòîôèëüíûìè ýëåìåíòàìè. Âåùåñòâà, ïîâûøàþùèå òåìïåðàòóðó ïëàâëåíèÿ (Mg. Fe, Ni, Co, Cr è äð.), ñîõðàíèëèñü ïî ïðåèìóùåñòâó â òóãîïëàâêîé ôàçå, ò. å. îñòàëèñü â ìàíòèè Çåìëè. Âìåñòå ñ çîííûì ïëàâëåíèåì ø¸ë ïðîöåññ äåãàçàöèè âåðõíåé ìàíòèè.
Ïðîöåññû âûïëàâëåíèÿ è äåãàçàöèè âåùåñòâà ìàíòèè èìåþò ïåðèîäè÷åñêèé õàðàêòåð. Ïîñëå òîãî êàê ïðîèçîø¸ë âûíîñ òåïëà è âåùåñòâà èç ãëóáèí íà ïîâåðõíîñòü Çåìëè, òðåáîâàëîñü âðåìÿ íà íîâîå ðàçîãðåâàíèå î÷àãà. Ñ òàêèì ãåîõèìè÷åñêèì öèêëîì ñâÿçàí âåñü ðèòì òåêòîíî-ìàãìàòè÷åñêîé è âóëêàíè÷åñêîé äåÿòåëüíîñòè è ìåòàìîðôè÷åñêèõ ïðåîáðàçîâàíèé. Ýòîò ïðîöåññ ø¸ë òàêæå íà Ëóíå è, ïî-âèäèìîìó, íà âñåõ ïëàíåòàõ çåìíîãî òèïà. Õèìè÷åñêàÿ ýâîëþöèÿ Çåìëè ïîääåðæèâàåòñÿ è ðåãóëèðóåòñÿ íåïðåðûâíûì ïðîöåññîì âûïëàâëåíèÿ è äåãàçàöèè âåùåñòâà ìàíòèè çà ñ÷¸ò ýíåðãèè ðàäèîàêòèâíîãî ðàñïàäà.
Âåùåñòâî ìàíòèè Çåìëè (ïåðèäîòèòû, äóíèòû è äð. óëüòðàîñíîâíûå ïîðîäû) èìååò õèìè÷åñêèé ñîñòàâ, ïðèáëèæàþùèéñÿ ê ìåòåîðèòíîìó (òàáë. 4).
Òàáë. 4 — Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ ãîðíûõ ïîðîä Çåìëè, Ëóíû è ìåòåîðèòîâ
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Îêèñëû | Êàìåííûå | Óëüòðàîñíîâíûå | Ïðèìèòèâ- | Ýâêðèòû | Ïîðîäû ïîâåðõíîñòè Ëóíû | Ñðåäíèé | Ãðàíèòû |
| è | ìåòåîðè- | ïîðîäû Çåìëè | íûå áàçàëüòû | (áàçàëü- | | ñîñòàâ îñà- | Çåìëè |
| ýëåìåíòû | òû | | Çåìëè | òè÷åñ- |------------------------------------------------------------------------------------------------------| äî÷íûõ ïî- | |
| | (õîíäðè- | | (òîëåèòîâûå) | êèå êàìåí- | êðèñòàëëè÷åñêèå (áàçàëüò) | Òîíêîäèñïåðãèðîâàííûå | ðîä Çåìëè | |
| | òû) | | | íûå | | (ðåãîëèò) | | |
| | | | | Ìåòåî- |------------------------------------------------------------------------------------------------------| | |
| | | | | ðèòû) | «Àïîëëîí-12» | «Ëóíà-16» | « Àïîëëîí-12» | «Ëóíà-16» | | |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Â % ïî ìàññå |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Si02 | 38,04 | 43,54 | 50,83 | 48,5 | 40 | 43,8 | 42 | 41,7 | 46,20 | 70,8 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| TiO2 | 0,11 | 0,05 | 2,03 | 0,6 | 3,7 | 4,9 | 3,1 | 3,39 | 0,58 | 0,4 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Al2O3 | 2,5 | 3,90 | 14,0 | 12,96 | 11,2 | 13,65 | 14 | 15,33 | 10,50 | 14,6 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Fe0 | 12,45 | 9,84 (+2,51 | 9,0(+2,88 Få2Îç) | 17,6 | 21,3 | 19,35 | 17 | 16,64 | 1,95 (+3,3 Fe203 | 1,8 (+1.6 Fe2 |
| | | Fe203) | | | | | | | | 03) |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Mg0 | 23,84 | 34,02 | 6,34 | 8,28 | 11,7 | 7,05 | 12 | 8,78 | 2,87 | 0,9 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Ñà0 | 1,95 | 3,46 | 10,42 | 10,23 | 10,7 | 10,4 | 10 | 12,49 | 14,0 | 2,0 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Na20 | 0,98 | 0,56 | 2,23 | 0,75 | 0,45 | 0,38 | 0,40 | 0,34 | 1,17 | 3,5 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| K20 | 0,17 | 0,25 | (0,16) | 0,24 | 0,065 | 0,15 | 0,18 | 0,10 | 2,07 | 4,0 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Ìn0 | 0,25 | 0,21 | 0,18 | 0,43 | 0,26 | 0,20 | 0,25 | 0,21 | 0,16 | 0,10 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Ñã20ç | 0,36 | 0,34 | 0,4 | 0,38 | 0,55 | 0,28 | 0,41 | 0,28 | 0,09 | 0,07 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Zr02 | 0,004 | 0,004 | 0,01 | 0,006 | 0,023 | 0,04 | 0,09 | 0,013 | 0,01 | 0,003 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| 104 % ïî ìàññå |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Rb | 5 | 1 | 1,2 | 0,2 | 0,65 | - | 3,2 | 5,9 | 200 | 200 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Ba | 6 | 1 | 14 | 30 | 72 | 206 | 420 | 144 | 500 | 800 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Sr | 10 | 10 | 130 | 80 | 145 | 445 | 170 | 169 | 300 | 700 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Y | 2,0 | 1 | 43 | 22 | 50 | 54 | 13 | 58 | 30 | 30 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| V | 70 | 40 | 290 | 50 | 88 | 425 | 64 | 61 | 100 | 40 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Sc | 6 | 1,5 | 61 | 35 | 50 | 20 | 47 | 27 | 10 | 3 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Ni | 13500 | 2000 | 97 | 1000 | 54 | 147 | 200 | 190 | 45 | 8 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Co | 800 | 200 | 32 | 40 | 40 | 29 | 42 | 53 | 10 | 5 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Li | 3 | 0,5 | 9 | 5,5 | 5,5 | - | 11 | 10 | 40 | 40 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Th | 0,05 | 0,015 | ~0,5 | 0,9 | 0,9 | 1,1 | 6 | 0,5 | 10 | 18 |
|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| U | 0,025 | 0,005 | ~0,1 | 0,25 | 0,25 | 0,2 | 1,5 | 0,1 | 3 | 3,5 |
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Ãîñïîäñòâóþùèå â ìàíòèè âûñîêèå òåìïåðàòóðû è äàâëåíèÿ ïðèâîäÿò ê ïîëèìîðôíûì èçìåíåíèÿì ìèíåðàëîâ, íàïðèìåð ê îáðàçîâàíèþ ñòèøîâèòà, ò. å. êâàðöà ñ ïëîòíîñòüþ 4350 êã/ì3 (ïðè íîðìàëüíîì äàâëåíèè è òåìïåðàòóðå), è ò. ï. Áëàãîäàðÿ ýòîìó âåùåñòâî ìàíòèè ðàçäåëÿåòñÿ íà çîíû ñ ðàçíîé ïëîòíîñòüþ. Âåùåñòâî âåðõíåé ìàíòèè ïðîíèêàåò ê ïîâåðõíîñòè íà ìàòåðèêàõ â äóíèòîâûõ ïîÿñàõ, áîãàòûõ õðîìèòàìè, ïëàòèíîèäàìè, âûñîêîòåìïåðàòóðíûìè ñóëüôèäàìè, â îêåàíàõ — â ðèôòîâûõ äîëèíàõ ñðåäèííîîêåàíè÷åñêèõ õðåáòîâ.
Ðàíåå, ññûëàÿñü íà íàëè÷èå ñóëüôèäíûõ ðóä â çåìíîé êîðå, ãåîëîãè äîïóñêàëè ñóùåñòâîâàíèå â ìàíòèè ñóëüôèäíîé îáîëî÷êè. Îäíàêî îïðåäåëåíèå èçîòîïíîãî ñîñòàâà ñâèíöà èç ðàçíûõ ñóëüôèäíûõ ðóä ïîêàçàëî èõ ðàçëè÷íûé àáñîëþòíûé âîçðàñò; ñëåäîâàòåëüíî, îòòîðæåíèå ñóëüôèäîâ èç ãîðíûõ ïîðîä ïðîèñõîäèëî â ðàçíîå âðåìÿ, òàê ÷òî ãèïîòåçà ñóëüôèäíîé îáîëî÷êè ëèøåíà äîñòàòî÷íîãî îñíîâàíèÿ. Ïðîöåññ îáðàçîâàíèÿ ìåòàëëè÷åñêîãî ñïëàâà Fe — Ni, èç êîòîðîãî ñîñòîèò ÿäðî Çåìëè, íàèìåíåå èçó÷åí. Âåðîÿòíî, ÿäðî ôîðìèðîâàëîñü â ïðîöåññàõ àãëîìåðàöèè â ïðîòîïëàíåòíîì îáëàêå è äàëåå ïðè àäèàáàòè÷åñêîì ñæàòèè Çåìëè, ÷òî ïðîäîëæàëîñü äëèòåëüíîå âðåìÿ.
Íàä ìàíòèåé ðàñïîëàãàåòñÿ çåìíàÿ êîðà, êîòîðàÿ îòäåëÿåòñÿ îò âåùåñòâà ìàíòèè ãðàíèöåé Ìîõîðîâè÷è÷à (ñì. Ìîõîðîâè÷è÷à ïîâåðõíîñòü). Âûäåëÿþò äâà òèïà çåìíîé êîðû: ìàòåðèêîâóþ (êîíòèíåíòàëüíóþ) è îêåàíè÷åñêóþ. Ìîùíîñòü êîíòèíåíòàëüíîé êîðû äîñòèãàåò â ñðåäíåì 35—40 êì, à îêåàíè÷åñêîé — 6—8 êì. Ïðèìèòèâíûå (òîëåèòîâûå) áàçàëüòû îêåàíè÷åñêîé êîðû — áîëåå ñëîæíàÿ ñèñòåìà, ÷åì âåùåñòâî êàìåííûõ ìåòåîðèòîâ; îíè ñîñòîÿò ïî êðàéíåé ìåðå èç 4 ãëàâíûõ êîìïîíåíòîâ: MgO, SiO2, FeO, Al2O3.  íèõ îòíîøåíèå Si/Mg = 6,5, ò. å. îíè íå ñîëíå÷íîãî ñîñòàâà. Áàçàëüòû çåìíîé êîðû, ëóííûå ïîðîäû (ñ ïîâåðõíîñòè ëóííûõ «ìîðåé») è ýâêðèòû (áàçàëüòè÷åñêèå êàìåííûå ìåòåîðèòû) èìåþò èäåíòè÷íûé ñîñòàâ è îäèíàêîâóþ îôèòîâóþ ñòðóêòóðó. Èñêëþ÷èòåëüíóþ ðîëü â ñèëèêàòíûõ è äð. ñèñòåìàõ èãðàþò âîäà è äð. ëåòó÷èå, ïîíèæàþùèå òî÷êó ïëàâëåíèÿ ñèñòåìû. Íàèáîëåå ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà ìàãìàòè÷åñêèå ïðîöåññû îêàçûâàåò âîäà â ñîñòîÿíèè, áëèçêîì ê íàäêðèòè÷åñêîìó.
 ìàíòèè ïîä âóëêàíàìè ìåòîäàìè ñåéñìîëîãèè (Ñì. Ñåéñìîëîãèÿ) îáíàðóæåíû êàìåðû, çàïîëíåííûå æèäêîé ìàãìîé. Èçëèÿíèå áàçàëüòîâ ñîïðîâîæäàåòñÿ âûäåëåíèåì âîäÿíîãî ïàðà — îêîëî 7% ïî ìàññå (20% ïî îáú¸ìó) îò èçëèâøåãîñÿ áàçàëüòà — è êèñëûõ äûìîâ è ãàçîâ NH (CO2, HF, HCl, S, SO2).  âûñîêîòåìïåðàòóðíîé ñòàäèè îñòûâàíèÿ áàçàëüòà (600—800°Ñ) âûäåëÿþòñÿ ãëàâíûì îáðàçîì CO2, HF, HCl. Ïðè ñðåäíèõ òåìïåðàòóðàõ (îêîëî 200°Ñ) òàêæå è ñîåäèíåíèÿ ñåðû. Ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ è â ïîñòâóëêàíè÷åñêîé (ôóìàðîëüíîé) ñòàäèè âûäåëÿþòñÿ CH4, 4Cl, Í3ÂÎ3, CO2 è äð. ãàçû, à òàêæå ìèíåðàëèçîâàííûå ðàñòâîðû. Îáðàçîâàíèå CO2, ÑÎ, CH4 — ðåçóëüòàò ðåàêöèè â ìàãìå óãëåðîäà ñ H2O ïðè ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ è äàâëåíèÿõ. Ýòîò ïðîöåññ ñîïðîâîæäàåòñÿ ÷àñòè÷íûì ðàçäåëåíèåì èçîòîïîâ óãëåðîäà — óòÿæåëåíèåì óãëåðîäà (ïîâûøåíèåì ñîäåðæàíèÿ Ñ13) â CO2, àëìàçàõ è êàðáîíàòèòàõ (CaCO3 êèìáåðëèòîâûõ òðóáîê) ïî ñðàâíåíèþ ñ óãëåðîäîì äð. ãîðíûõ ïîðîä. Áàçàëüòîâàÿ ëàâà ïðè îõëàæäåíèè ïîäâåðãàåòñÿ ôðàêöèîííîé êðèñòàëëèçàöèè ñ îáðàçîâàíèåì ðàçëè÷íûõ ìàãìàòè÷åñêèõ ïîðîä, èìåþùèõ îáùèå ïðèçíàêè.  ìàãìàòè÷åñêîé ñòàäèè äèôôåðåíöèàöèè âîçìîæíû Ëèêâàöèÿ (íàïðèìåð, îòäåëåíèå îò ñèëèêàòîâ âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ Cu — Ni — Fe ñóëüôèäîâ) è ãàçîâûé ïåðåíîñ.  ðàííåé ñòàäèè ôðàêöèîííîé êðèñòàëëèçàöèè ìàãìû ìîãóò îáðàçîâàòüñÿ ìàãíåòèò è òèòàíîìàãíåòèò, êàê ñëåäñòâèå îêèñëåíèÿ â ìàãìå Fe2+ > Fe3+; ìàãíåòèò íå ðàñòâîðÿåòñÿ â ñèëèêàòíîì ðàñïëàâå è óâëåêàåò ñ ñîáîé Ti â ñèëó áëèçîñòè Ri Fe3+ (0,65) è Ti4+ (0,60).  ñòàäèè ãëàâíîé êðèñòàëëèçàöèè îáðàçóþòñÿ ïëàãèîêëàçû îò Ëàáðàäîðà äî îëèãîêëàçà è ìíîãèå äð. àëþìîñèëèêàòû. Ïî ìåðå îñòûâàíèÿ ïðîèñõîäèò íàêîïëåíèå â ðàñïëàâå áîëåå ëåãêîïëàâêèõ è ëåòó÷èõ ñîåäèíåíèé, íà èçâåñòíîé ñòàäèè âñòóïàþùèõ â ðåàêöèþ ñ ðàíåå âûäåëèâøèìèñÿ áîëåå âûñîêîòåìïåðàòóðíûìè ñîåäèíåíèÿìè (ðåàêöèîííûé ïðèíöèï Áîóýíà).  ýòîì îòáîðî÷íîì ìåõàíèçìå â îñòàòî÷íîì ðàñïëàâå êîíöåíòðèðóþòñÿ èîíû, êîòîðûå íå âîøëè â ïîðîäîîáðàçóþùèå ìèíåðàëû èç-çà ñâîèõ áîëüøèõ èëè î÷åíü ìàëûõ Ri. Ñ ýòèìè îñòàòî÷íûìè ðàñïëàâàìè ñâÿçûâàþò ïðîèñõîæäåíèå áîãàòûõ ðåäêèìè ýëåìåíòàìè ïåãìàòèòîâ è äð. ãîðíûõ ïîðîä.
Êèñëûå ãîðíûå ïîðîäû — ãðàíèòû, ãðàïîäèîðèòû è äðóãèå — èìåþò áîëüøîå ðàñïðîñòðàíåíèå â çåìíîé êîðå. Îäíè èç íèõ ñîäåðæàò ìíîãî Ca (îêîëî 2,5%) è òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ, ìàëî ùåëî÷åé è ëåòó÷èõ, äðóãèå áåäíû Ca (îêîëî 0,5%) è òÿæ¸ëûìè ìåòàëëàìè, íî áîãàòû ùåëî÷àìè è ëåòó÷èìè. Ïðîèñõîæäåíèå ãðàíèòîâ áîëüøèíñòâî ó÷¸íûõ ñâÿçûâàåò ñ ýâòåêòè÷åñêèì ïëàâëåíèåì, ñ ïðîöåññîì ãðàíèòèçàöèè (ìåòàìîðôèçì è Ìåòàñîìàòèçì) îñàäî÷íûõ ãîðíûõ ïîðîä íà ðàçëè÷íûõ óðîâíÿõ çåìíîé êîðû. Ïîâûøåííîå ñîäåðæàíèå 18Î â êâàðöå ãðàíèòîâ îòâå÷àåò îòíîñèòåëüíî íèçêèì òåìïåðàòóðàì îáðàçîâàíèÿ ìèíåðàëà.
 çåìíîé êîðå ìàòåðèêîâ îáðàçóþòñÿ ðóäíûå çàëåæè — ìåñòîðîæäåíèÿ ìíîãèõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, ïðåæäå âñåãî Fe, Cu, Ni, Ñî, Pb, Zn, Mo, Ag, Hg, â âèäå îêèñëîâ, ñóëüôèäîâ è äð. Èõ ïðîèñõîæäåíèå ñâÿçàíî ñ ãèäðîòåðìàëüíûìè ðàñòâîðàìè (ñì. Ãèäðîòåðìàëüíûå ìåñòîðîæäåíèÿ), íåñóùèìè òàêæå è ãàçû. Íåñìîòðÿ íà èçâåñòíîå ðàçíîîáðàçèå èõ ñîñòàâà â ñâÿçè ñ ãëóáèíîé, òåìïåðàòóðîé è äð. óñëîâèÿìè îáðàçîâàíèÿ, îíè èìåþò îáùèå ÷åðòû, íàïðèìåð îáû÷íû àññîöèàöèè SiO2 — Au èëè Pb — Zn — Cu è äð. â âèäå ñóëüôèäîâ èëè àññîöèàöèè SnO2 — WO3 — H3BO3 — F â ãèäðîòåðìàëüíûõ è ãðåéçåíîâûõ ìåñòîðîæäåíèÿõ. Ãèäðîòåðìàëüíûå îáðàçîâàíèÿ è Ãðåéçåíû ðàññìàòðèâàþòñÿ êàê êîíå÷íûå ïðîäóêòû òåêòîíî-ìàãìàòè÷åñêîãî ïðîöåññà èëè ãðàíèòèçàöèè. Èñòî÷íèêàìè ðóäíîãî âåùåñòâà ãèäðîòåðì ìîãóò áûòü êàê ïîäêîðîâûå ïðîöåññû, òàê è ïðîöåññû â çåìíîé êîðå. Âîïðîñ î ñïîñîáå ïåðåíîñà òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ âûçûâàåò ñïîðû. Íå èñêëþ÷àåòñÿ ãàçîâûé ïåðåíîñ ìåòàëëîâ, íàïðèìåð â âèäå ôòîðèäîâ, ïðè÷¸ì ôòîð ÷àñòî äà¸ò âî âìåùàþùèõ ïîðîäàõ áîëüøèå îðåîëû ðàññåÿíèÿ. Íåÿñíû ðàâíîâåñèÿ ôòîðèäîâ, õëîðèäîâ, ìåòàëëîâ ñ H2O ïðè ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ è äàâëåíèÿõ.
Î õèìè÷åñêèõ è ôèçè÷åñêèõ óñëîâèÿõ ðóäîîáðàçîâàíèÿ äà¸ò ïðåäñòàâëåíèå ñîñòàâ ãàçîâî-æèäêèõ âêëþ÷åíèé â ðóäíûõ ìèíåðàëàõ, êîòîðûå ñîäåðæàò ðàñòâîðû NaCI, MgCl2, MgSO4, KCl, H2S, SiO2, êàðáîíàòîâ è ñëåäû ìåòàëëîâ; íåðåäêî âûñîêîå äàâëåíèå CO2 — äî 2000 àòì. Ýòè ðàñòâîðû áëèçêè ê íåéòðàëüíûì; òåìïåðàòóðà èõ îáðàçîâàíèÿ ëåæèò â ïðåäåëàõ 50—550 °Ñ. Îáûêíîâåííûå ñóëüôèäû òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ Pb, Zn, Cu, Fe è ìíîãèå äð. ìàëî ðàñòâîðèìû â âîäå, è èçìåíåíèå äàâëåíèÿ è òåìïåðàòóðû ïî÷òè íå ìåíÿåò èõ ðàñòâîðèìîñòè. Íàïðèìåð, ÷òîáû îñàäèòü 1 ò öèíêà èç ðàñòâîðà ZnS, íóæíî áûëî áû èñïàðèòü îêîëî 10 êì3 âîäû. Ìàëîâåðîÿòåí ïåðåíîñ ñóëüôèäîâ è â âèäå êîëëîèäíûõ ðàñòâîðîâ — çîëåé. Ñóùåñòâóþò, îäíàêî, êîìïëåêñíûå ñîåäèíåíèÿ ñóëüôèäîâ òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ, áîëåå ðàñòâîðèìûå, ÷åì ïðîñòûå ñóëüôèäû, íàïðèìåð äàþùèå èîíû HZnS22— èëè HgS2—. Áîëüøóþ ðîëü â ïðîöåññå ïåðåíîñà òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ ãîðÿ÷èìè ðàñòâîðàìè èãðàåò êîíöåíòðàöèÿ â íèõ CO2 è, âåðîÿòíî, äð. ãàçîâ: O2, H2S, PH3. Íàïðèìåð, U îáðàçóåò êîìïëåêñû [UO2(CO3)3]4—, ëåãêî ðàñòâîðèìûå â H2O ïðè îïðåäåë¸ííîé êîíöåíòðàöèè CO2. Óìåíüøåíèå CO2 â ðàñòâîðå ðàçðóøàåò ýòîò êîìïëåêñ è âûçûâàåò îòëîæåíèå ñîåäèíåíèé U. Îòëîæåíèå òÿæ¸ëûõ ìåòàëëîâ ðåãóëèðóåòñÿ òàêæå ïàðöèàëüíûì äàâëåíèåì H2S, êîòîðîå îïðåäåëÿåò ïîñëåäîâàòåëüíîñòü îòëîæåíèÿ ìåòàëëîâ â ñóëüôèäíîì òåëå, ïàðöèàëüíûì äàâëåíèåì CO2, îêèñëèòåëüíûì ïîòåíöèàëîì è ò. ä. Êðèñòàëëèçàöèÿ ñóëüôèäîâ, íàïðèìåð Pb, Zn è ìí. äð., ðàñïðåäåëåíèå â íèõ ðåäêèõ ýëåìåíòîâ In, Ga, Ge, Tl è ò. ä. ïðîèñõîäèò ïî çàêîíàì èçîìîðôèç |
| Ñîâðåìåííàÿ Ýíöèêëîïåäèÿ |
| ÃÅÎÕÈÌÈß, íàóêà î ðàñïðåäåëåíèè (êîíöåíòðàöèè è ðàññåÿíèè) è ïðîöåññàõ ìèãðàöèè õèìè÷åñêàÿ ýëåìåíòîâ â çåìíîé êîðå è â íåäðàõ Çåìëè. Òåðìèí "ãåîõèìèÿ" ââåë â 1838 øâåéöàðñêèé õèìèê Ê.Ô. Øåíáåéí. Îñíîâîïîëîæíèêè ãåîõèìèè - Â.È. Âåðíàäñêèé, À.Å. Ôåðñìàí; Â.Ì. Ãîëüäøìèäò (Íîðâåãèÿ). Ãåîõèìèÿ - îäíà èç òåîðåòè÷åñêèõ îñíîâ ïîèñêîâ ïîëåçíûõ èñêîïàåìûõ. |
| Ðóññêàÿ öèâèëèçàöèÿ |
| íàóêà îá èñòîðèè õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, àòîìîâ Çåìëè è êîñìîñà, ñîçäàíà âåëèêèì ðóññêèì ó÷åíûì Â.È. Âåðíàäñêèì. |
| Îðôîãðàôè÷åñêèé ñëîâàðü Ëîïàòèíà |
| ãåîõ`èìèÿ, ãåîõ`èìèÿ, -è |
| Òîëêîâûé ñëîâàðü Åôðåìîâîé |
[ãåîõèìèÿ]
æ.
Íàó÷íàÿ äèñöèïëèíà, èçó÷àþùàÿ õèìè÷åñêèé ñîñòàâ Çåìëè è çàêîíû ðàñïðîñòðàíåíèÿ, ðàñïðåäåëåíèÿ, ñî÷åòàíèÿ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ â íåé. |
| Íàó÷íîòåõíè÷åñêèé Ýíöèêëîïåäè÷åñêèé Ñëîâàðü |
| ÃÅÎÕÈÌÈß, íàóêà, èçó÷àþùàÿ õèìè÷åñêèé ñîñòàâ Çåìëè, â ÷àñòíîñòè, îòíîñèòåëüíîå ñîäåðæàíèå è ðàñïðîñòðàíåíèå õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ è èõ èçîòîïîâ, à òàêæå èçìåíåíèÿ, êîòîðûå ïðîèñõîäÿò ñ íèìè âñëåäñòâèå õèìè÷åñêèõ è ôèçè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, êîòîðûì îíè ïîäâåðãëèñü. |
|
|
|
 |
Åñëè âû æåëàåòå áëåñíóòü çíàíèÿìè â áåñåäå èëè ïðèâåñòè àðãóìåíò â ñïîðå, òî ìîæåòå èñïîëüçîâàòü ññûëêó:
áóäåò âûãëÿäåòü òàê: ÃÅÎÕÈÌÈß
áóäåò âûãëÿäåòü òàê: ×òî òàêîå ÃÅÎÕÈÌÈß
|
|
|
|
|
|
 |
|
 |
|
|
