Особенности состава континентальной коры

Слагающие гранитно-метаморфическую оболочку (ВК) породы обнажаются на поверхности щитов и могут быть непосредственно использованы при оценке среднего состава оболочки. По данным А.Б. Ронова и А.А. Ярошевского (использовали данные по составу 35 000 образцов) ВК состоит преимущественно из гранитов, гранодиоритов, мигматитов и гранитогнейсов и глубоко метаморфизованных осадочных и вулканогенно-осадочных пород, приближающимся по составу к кислым и средним магматическим породам. Породы основного и ультраосновного состава и их метаморфизованные аналоги составляют около 6%. Поэтому состав ВК близок к гранодиориту (табл.1).

Существуют значительные расхождения в вопросе об объеме гранитно-метаморфического и гранулит-базитового слоев. Это связано как с методами оценки, так и с неясным до сих пор представлением о том, что понимать под гранулит-базитовым слоем или нижней корой. Так в модели Ронова-Ярошевского используется для оценки этих двух оболочек положение геофизической границы - поверхности Конрада, но как известно она не всегда отчетливо проявлена даже на континентах. Тейлор и Мак-Леннан опирались на данные о тепловом потоке и закономерностях распределения РАЭ (радиоактивные элементы) в верхней оболочке. При этом по оценке первых, объем гранитно-метаморфического слоя приближается к 45% объема КК, а по данным вторых - составляет только четверть объема КК.

Несмотря на различие методических подходов к оценке континентальной коры в целом (КК), результаты всех моделей позволяют утверждать, что по содержанию петрогенных компонентов состав КК соответствует лейкократовому андезибазальту или андезиту (Табл.1). Вариации в содержаниях петрогенных элементов, по данным разных авторов не превышают 30%. Континентальная кора (в сравнении с ПМ) обогащена SiO2, Al2O3, CaO, Na2O, K2O, несовместимыми элементами и обеднена MgO. По геохимическим особенностям, КК похожа на субдукционные андезиты и архейские тоналит-трондьемит-гранодиоритовые комплексы (ТТГ), для которых также возможно происхождение, связанное с субдукцией. Это сходство неизбежно привело к заключению о ведущей роли субдукционного магматизма в формировании континентальной коры.

Формирование современного состава континентальной коры обусловлено:

1) образование большого объема ТТГ – комплексов в архее по субдукционному сценарию или (и) путем плавления метабазитов в основании утолщенной коры (считается, что 75% КК сформировано в архее);

2) субдукционными магматическими процессами в фанерозое (образование островодужного комплекса пород, в том числе андезитов);

3) внутриплитным континентальным магматизмом и андерплейтингом (подстиланием) базитовых расплавов вблизи корово-мантийной границы;

4) аккрецией океанических плато и фрагментов океанической коры к континентальным окраинам;

5) деламинацией и рециклингом в мантию эклогитизированной нижней коры, обогащенной реститовым и кумулятивным материалом.

ГЕОХИМИЯ АТМОСФЕРЫ

Атмосфера - газообразная воздушная оболочка Земли, простирающаяся до более чем 1100 км. Основная масса атмосферы сосредоточена в слое высотой около 16 км. Маcса атмосферы составляет всего лишь 0,00009% массы Земли. Молекулярная масса сухого воздуха равна 28,966.

Строение атмосферы

Нижний слой атмосферы, имеющий мощность 8-10 км в полярных областях и 16-18 км в тропиках, называется тропосферой. Это наиболее плотная часть атмосферы, граничащая с океаном и сушей, является зоной интенсивного перемешивания воздушных масс. Т в тропосфере уменьшается с высотой в среднем на 0,5оС на 100 м. Верхней ее границей служит область постоянных температур, составляющих 190-220К (примерно -55оС), называемая тропопаузой.

Выше простирается стратосфера, в нижней части которой сохраняются постоянные температуры, аналогичные тропопаузе (по разным данным до 25 или 35 км). На высоте около 30 км расположен слой озона. В верхней стратосфере с высоты 25-35 км Т начинает вновь возрастать и на высоте около 50 км достигает 0оС. Эта Т сохраняется в слое до 55 км, именуемом стратопаузой.

В слое от 55 до 80 км Т вновь понижается до примерно -60оС, этот слой называется мезосферой. Выше 80 км Т резко возрастает и достигает почти 100К в слое, именуемом термосферой. Самая внешняя оболочка с высоты 1000 км относится к экзосфере, области диссипации газов, граничащей с межпланетным пространством.

Для верхней атмосферы с высоты около 100 км характерны процессы диссоциации и ионизации газов, происходящие под влиянием электромагнитного и корпускулярного излучения Солнца.

Химический состав наземной атмосферы.

Главными компонентами атмосферы являются азот, кислород, аргон и углекислый газ, составляющие до 99,99% сухого воздуха. Второстепенные компоненты включают озон, водород, и инертные газы: гелий, неон, криптон, ксенон и радон. В земной атмосфере находятся также мелкие коллоидные частицы пыли, различного происхождения (естественного и антропогенного). На границе с океаном с поверхности морской воды в приводные слои атмосферы поступают такие элементы как K, Cs, Rb, Cr, Cu и др. На химический состав атмосферы и атмосферных осадков влияет вулканизм, поставляющий H2O, CО2, а также H2, CО, N2, Cl2, HСl, NH3, CH4и другие газы. В формировании состава приземного слоя большую роль играют почва и растительный покров, но особенно велик вклад в баланс СО2и О2Мирового океана.

Важнейшими источниками ионов в атмосфере являются следующие:

1) привнос солей с водяными брызгами, поднимаемыми ветром при штормовой погоде с поверхности океанов и морей, попадают ионы Na, Cl, отчасти Mg,

2) эоловый привнос сухих солей с поверхности суши, происходит в огромных масштабах в аридных областях, попадают продукты выветривания горных пород и карбонаты,

3) продукты вулканических извержений, преимущественно CO2, SO3, Cl-, NH3и др.,

4) промышленные загрязнения, связанные со сжиганием топлива, металлургическими и химическими производствами, главным образом, CO2, SO2, SO3, окислы азота.

Начиная с высот порядка нескольких десятков км в результате воздействия солнечной радиации, космических лучей происходит изменение в состоянии основных компонентов воздуха. В интервале высот 10-100 (максимум около 20-30 км) появляются свободные атомы кислорода и молекулы озона, появление последнего связано с поглощением квантов ультрафиолетовых лучей. Процесс образования озона резко снижает интенсивность ультрафиолетовой радиации Солнца, снижая ее до минимальных значений у поверхности, что обеспечивает сохранность живых организмов. В последние годы установлено уменьшение концентрации озона над Антарктидой, охватывающее огромную площадь. Происхождение “озоновых” дыр не ясно, по имеющимся гипотезам оно может быть связано с фреонами - хлористыми соединениями, входящими в состав антропогенных аэрозолей.

Начиная с высот около 40 км, происходит диссоциация молекул кислорода на атомы, которая завершается на высоте порядка 150 км, выше 300 км полностью диссоциирован и азот. На высотах 100-400 км газы ионизируются, и этот слой получил название ионосферы. Здесь протекают и ядерные реакции образования 3Н и 14С.

Природные газы земных недр и их состав

Состав подземных газов Земли связан с составом горных пород и Р-Т условиями их нахождения. С повышением Т ряд веществ переходит в газообразное состояние.

В зависимости от происхождения В.В.Белоусов выделил 4 типа подземных природных газов:

1) газы биохимического происхождения, образуются при разложении микроорганизмами органических веществ и минеральных солей. К ним относятся CH4, CO2, тяжелые углеводороды, N2, H2S, H2, O2,

2) газы воздушного происхождения, образуются при проникновении в литосферу атмосферного воздуха,

3) газы химического происхождения, возникают при химических реакциях в литосфере, они подразделяются на образующиеся при низких Т и Р и газы метаморфического происхождения. К ним относятся CO2, H2S, H2, CH4, CO, N2, HСl, HF, NH3, SO2, Cl, S,

4) газы радиактивного происхождения, включающие He, Ar, Rn.

Из этой классификации видно, что один и тот же газ может иметь различное происхождение.

Существуют и классификации подчеркивающие условия нахождения и образования газов, например, классификация В.А.Соколова. Она включает газы земной атмосферы, земной поверхности (почвенные и субаквальных морских осадков), осадочных пород, в том числе газы нефтяных, газовых и угольных месторождений, газы гранитной и базальтовой оболочек и мантийные (вулканические). Эти группы газов очевидно более пестрые по составу в сравнении с газами надземной атмосферы.