Yer kabuğunun temel kimyasal elementleri. Yer kabuğunun yapısı ve bileşimi

Okulda öğretmenini dikkatli dinlemeyenler için yer kabuğunu oluşturan ana elementin oksijen olduğunu bilmek ilginç olacaktır.

Yer kabuğu, özellikleri

Bu doğal afet karşısında ne yapmalı?

Depremi önlemek mümkün değil. Bu felaketi kışkırtan güçler insanın kontrolü dışındadır, çünkü bunların kaynağı insanlığın nüfuz edebileceğinden çok daha derinlerde yatmaktadır. Deprem merkez üssünün kaydedilen en derin konumunun 750 kilometre olduğu bir dönemde, yalnızca en üst katmanı (şu ana kadar 13 kilometre dahilinde) “seçiyoruz”.

Ancak olası bir felaketi, gücünü ve konumunu öngörmek için her şey yapıldı. Bunun için sismograflar kullanılır.

Sürekli araştırma, sismolojik aktivitenin bir resmini oluşturmayı ve bunu inşaat sırasında dikkate almayı mümkün kılar. Mühendisler ise bu tür faaliyetlere dayanabilecek yeni tasarımlar üzerinde çalışıyor. Deprem anında nasıl davranması gerektiği konusunda halkı bilgilendirmek için sürekli çalışmalar yapılıyor.

Böyle bir felaketin sonucu olarak ortaya çıkabilecek korkunç bir olay tsunamidir. Böylece, 2011 yılında devasa okyanus suyu dalgaları Kuzeydoğu Japonya topraklarını harap etti, bunun sonucunda yaklaşık 16 bin kişi öldü ve bir milyondan fazla bina tamamen veya kısmen yıkıldı. Fukushima-1 nükleer santralindeki üç reaktör dahil. Üç yüz binden fazla insan evsiz kaldı. Aynı olay Dünyanın dönüş hızını da etkiledi, ancak gün yalnızca 1,8 mikrosaniye kısaldığı için bu insanlar tarafından pek fark edilmiyor. Böylece yer kabuğunu oluşturan ana elementin ne olduğu konusuna değindikten sonra gizlediği süreçler nedeniyle ortaya çıkabilecek sorunlara geçtik.

LİTOSFERİN ANA ÖZELLİKLERİ

Litosfer oluşumu

Yaklaşık 4,6 milyar yıl önce gezegenin kütlesi yaklaşık olarak modern değerine ulaştıktan sonra kendi kendine ısınmaya başladı. İki ısı kaynağı vardı; yerçekimsel sıkıştırma ve radyoaktif bozunma. Bunun sonucunda Dünya'nın içindeki sıcaklık artmaya ve metallerin erimesi başladı. Manto, birincil maddenin yoğunluğa göre farklılaşması sonucu oluşmuştur. Çökmüş olan demir ve nikel çekirdekte yoğunlaşmış ve nispeten hafif bir madde olan pirolit mantoda birikmiştir. Manto maddesinin farklılaşma süreci günümüze kadar devam etmektedir.

Dünyanın Yapısı

Modern teknik imkanlarla Dünya'nın derin katmanlarını doğrudan gözlemleyip inceleyemeyiz. Dünyadaki en derin sondaj 8 km'ye ulaşmıyor. Daha derin katmanlar, yalnızca hipotezler oluşturulabilecek dolaylı jeofizik yöntemlerle inceleniyor. Bunlardan en önemlisi, deprem veya yapay patlamaların neden olduğu elastik dalgaların Dünya'daki yayılma hızına dayanarak, farklı derinliklerde bulunan maddenin elastik özelliklerini değerlendirmeyi mümkün kılan sismik yöntemdir. Böylece çok sayıda ölçüme dayanarak sismik dalgaların yayılma hızının belirli derinliklerde aniden değiştiği tespit edilmiştir. Bunun nedeni öncelikle Dünya'nın katmanlarının yoğunluğunun ani değişmesidir (Tablo 8.2.1).

İlk bölüm bölgesi denir Mohorovicic bölgesi ortalama 33 km derinlikte yer almaktadır. , ikincisi ise ortalama 2900 km derinliktedir. Bu bölgeler Dünya'yı üç ana katmana ayırır: kabuk, manto ve çekirdek(Şekil 8.2.1).

Havlamak- Dünyanın üst katı kaya kabuğu. Fiziksel özelliklerine göre kabuk üç katmana ayrılır: tortul, granit ve bazalt(Şekil 8.2.2) . Kalınlığa ve yapıya bağlı olarak iki ana kabuk türü vardır: kıtasal ve okyanusal.

Şekil 8.2.1 – Sismik dalgaların geçiş hızıyla ayırt edilen Dünya'nın kabukları

(Bogomolov, Sudakova, 1971)

aralarındaki ara bölgede geçiş tipi bir kabuk vardır. Kıtasal kabuğun ortalama kalınlığı 35 km (dağlık ülkelerde 80 km'ye kadar) olup üç katmandan oluşur: 0 - 15 km kalınlığında tortul, ortalama 10 km kalınlığında granit ve ortalama 10 km kalınlığında bazalt. 20 km. Tortular esas olarak kil, kum ve kireçtaşlarıyla temsil edilir. Okyanus kabuğunun kalınlığı ortalama 5 km'dir: tortul tabaka yaklaşık 1,5 km kalınlığındadır, granit tabakası yoktur ve bazaltik tabaka yaklaşık 5 km kalınlığındadır. Onlara granit ve bazalt isimleri mineralojik bileşimlerinden dolayı değil, bu katmanlardaki sismik dalgaların geçiş hızının granit ve bazalttaki sismik dalgaların hızına karşılık gelmesi nedeniyle verilmiştir.

Şekil 8.2.2 – Yer kabuğunun yapısı: 1 – su, 2 – tortul tabaka, 3 – granit tabakası,

4 – bazalt tabakası, 5 – manto (Neklyukova, 1975)

Yerkabuğunun yaşamında sürekli değişiklikler meydana geliyor; büyük çöküntüler ve yükselmeler oluşuyor ve gelişiyor. Stabil bölgelerde, sözde platform, yükselmeler ve çukurlar yüzlerce kilometreyle ölçülür ve dikey hareketlerin hızı yılda bir milimetrenin kesirleriyle ölçülür. Mobil olarak sözde jeosenklinal bölgeler, oluklar ve yükselmeler 50-100 km civarında uzun bir şekle sahiptir ve dikey hareket hızı yılda yaklaşık 1 cm'dir. Dikey hareketlerin nedeni Dünya'nın mantosunda yatmaktadır.

Manto– Dünya'nın kabuğu, esas olarak fiziksel parametrelerde kabuktan farklıdır. Magmayı oluşturan magnezyum, demir ve silikon oksitlerden oluşur. Mantodaki basınç derinlikle birlikte artar ve çekirdek sınırında 1,3 milyon atmosfere ulaşır. Mantonun yoğunluğu üst katmanlarda 3,5'tan çekirdek sınırında 5,5 g/cm3'e yükselir. Manto malzemesinin sıcaklığı buna göre yaklaşık 500°C'den 3800°C'ye yükselir. Yüksek sıcaklığa rağmen manto katı durumdadır.

100 ila 350 km derinliklerde, özellikle 100 ila 150 km arasında, sıcaklık ve basınç kombinasyonu, maddenin yumuşamış veya erimiş halde olmasını sağlar. Bu erime ve artan aktivite katmanına denir astenosfer, Bazen - dalga kılavuzu. Konveksiyon akımları yatay astenosferik akımlar üretir. Hızları yılda birkaç on santimetreye ulaşıyor. Bu akıntılar litosferin ayrı bloklara bölünmesine ve bunların kıta kayması olarak bilinen yatay hareketine yol açtı. Astenosfer volkanik odakları ve derin odaklı deprem merkezlerini içerir.

Litosferin alt sınırı astenosferin üzerine çizilir. Yer kabuğunun yaşamı, dikey ve yatay hareketleri, volkanizma ve depremler üst manto ile yakından ilişkilidir. Bu nedenle, litosferde, modern bilim, yer kabuğunu ve en üstteki mantoyu yaklaşık 100 km derinliğe kadar astenosfere kadar içerir.

Manto, yer kabuğundan 2900 km derinliğe kadar uzanır ve burada Dünyanın ortasında bulunan çekirdeği sınırlar.

Tablo 8.2.1 – Jeosferlerin derinlikleri ve temel özellikleri (Shubaev, 1979)

Çekirdek- Dünyanın tamamen açık olmayan kimyasal ve fiziksel yapıya sahip orta kısmı. 20. yüzyılın başından beri. çekirdeğin %85-90'ının demir olduğuna dair bir hipotez var; dış sıvı çekirdekte buna oksijen eklenir ve iç sıvı çekirdekte nikel eklenir. Modern verilere göre silikat çekirdek hipotezinin daha fazla destekçisi var. Bununla birlikte, kimyasal elementlerin bileşimi ne olursa olsun, özel fiziksel koşullar nedeniyle çekirdek, maddenin kimyasal özelliklerinin tamamen dejenerasyonu ile karakterize edilir. Çekirdeğin sıcaklığı yaklaşık 4000°C, Dünya'nın merkezindeki basınç ise 3,5 milyon atmosferin üzerindedir. Bu koşullar altında madde sözde metalik faza geçer, atomların elektron kabukları yok edilir ve bireysel kimyasal elementlerin elektron plazması oluşur. Madde daha yoğun hale gelir ve serbest elektronlarla doyurulur. Çekirdekte ortaya çıkan serbest elektronların devasa halka girdapları, muhtemelen Dünya'nın birkaç yarıçapı boyunca Dünya'ya yakın uzaya uzanan sabit bir manyetik alan yaratıyor. Manyetosferin oluşumu ve dünyanın doğasının güneş korona plazmasından izolasyonu, yaşamın kökeni, biyosferin gelişimi ve coğrafi zarfın oluşumu için ilk ve en önemli koşullardan biriydi.

Dış çekirdek sıvıdır. Üst kısımdaki dış çekirdeğin yoğunluğu yaklaşık 10,0 g/cm3'tür. . İç çekirdek katıdır, yoğunluğu 13,7 g/cm3'e ulaşır.

Yer kabuğunun kimyasal bileşimi

Kimyasal elementlerin yer kabuğundaki dağılımı ilk kez Amerikalı bilim adamı F.W. Clark. Onun onuruna, yer kabuğundaki bir kimyasal elementin göreceli içeriğinin ortalama değerine genellikle denir. Clark.

Yer kabuğunun tüm elementleri Clarke'a göre iki gruba ayrılabilir:

1. Büyük clarks'lı elementler. Bu grup şunları içerir (katipler Vinogradov, 1960'a göre verilmiştir):

Bu 8 elementin toplamı %99,03'tür. Aynı grup hidrojen (H - %0,1) ve titanyumu (Ti - %0,7) içerir. Bu grubun elemanları bağımsız kimyasal bileşikler oluştururlar. ana.

1. Düşük Clarke'lı elementler. Bu grup, yerkabuğundaki diğer tüm elementleri içerir; çoğunlukla diğer elementlerin kimyasal bileşikleri arasında dağılmış halde bulunurlar. dağınık

% 0,1'e eşit bir kimyasal elementin ortalama içeriği geleneksel olarak gruplar arasındaki sınır olarak alınır. Yer kabuğuna, çekirdekleri az sayıda proton ve nötron içeren periyodik tablonun ilk hücrelerini işgal eden hafif atomlar hakimdir. Atom numaraları ve atom kütleleri eşit olan elementler de baskındır.

Dünyanın derinliklerinde meydana gelen süreçler, kayaların oluşumunu, depremleri ve volkanik patlamaları, kara yüzeyinin ve deniz tabanının yavaş titreşimlerini ve Dünya yüzeyini dönüştüren diğer olayları etkiler. Bu nedenle coğrafi kabuğu incelerken Dünyanın yapısını ve iç katmanlarının doğasını bilmek gerekir.

Dünyanın üst kayalık kabuğu - yer kabuğu - farklı bileşim ve kökene sahip kayalardan oluşur. Herhangi bir kaya, kimyasal elementler veya bunların doğal bileşikleri olan belirli bir mineral kombinasyonudur.

Böylece, yer kabuğunun maddesi, organizasyon derecesinin karmaşıklığına göre hiyerarşik bir dizi oluşturur: kimyasal element - mineral - kaya. Aşağıda yer kabuğunun maddi bileşimi bu sırayla ele alınmaktadır.

Yerkabuğunun kimyasal bileşimi hakkında en güvenilir bilgi, doğrudan çalışma için erişilebilen üst kısmıyla (16-20 km derinliğe kadar) ilgilidir. Halen nispeten genç olan jeokimya bilimi, kimyasal bileşim sorunları ve bunun uzay ve zamandaki değişim kalıplarıyla ilgilenmektedir.

Modern jeokimyaya göre yer kabuğunda 93 kimyasal element bulunmaktadır. Çoğu karmaşıktır, yani farklı izotopların bir karışımıyla temsil edilirler. Yalnızca 22 kimyasal elementin (örneğin sodyum, manganez, flor, fosfor, altın) izotopları yoktur ve bu nedenle basit olarak adlandırılırlar.

Kimyasal elementler yer kabuğunda son derece dengesiz bir şekilde dağılmıştır.

Kimyasal elementlerin yaygınlığına ilişkin ilk ciddi çalışmalar Amerikalı jeokimyacı F. Clark tarafından yapılmıştır. F. Clark, emrindeki çeşitli kayaların 6.000 kimyasal analizinin sonuçlarını matematiksel olarak işleyerek, yer kabuğundaki en yaygın 50 kimyasal elementin ortalama içeriğini belirledi. F. Clark'ın ilk kez 1889'da yayınlanan verileri daha sonra birçok yerli ve yabancı araştırmacı tarafından geliştirildi: G. Washington, V. Golschmidt, G. Hevesi, V. Mason, V. I. Vernadsky, A. E. Fersman, A. P. Vinogradov. , A. A. Yaroshevsky ve diğerleri.

F. Clark'ın jeokimya bilimindeki özel değerinin bir işareti olarak, yer kabuğundaki kimyasal elementlerin ortalama içeriği Clarks olarak adlandırılır ve ağırlık, atomik veya hacim yüzdeleri olarak ifade edilir. Elementlerin en çok ve sık kullanılan ağırlıkları. Aşağıdaki tablo, çeşitli araştırmacılara göre yer kabuğunda en yaygın bulunan elementlerin tanımlarını göstermektedir.

Yer kabuğunda en yaygın kimyasal elementlerin ağırlığı Clarke.

Sunulan veriler, yer kabuğunun ana yapı elemanlarının ağırlığının %98'inden fazlasını oluşturan O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg olduğunu göstermektedir. Bunların arasında önde gelen yer, yer kabuğunun kütlesinin neredeyse yarısını ve hacminin yaklaşık% 92'sini oluşturan oksijene aittir. Baskın kimyasal elementlere dayanarak, yer kabuğuna bazen oksisfer ve aynı zamanda siyalik kabuk da denir.

Kimyasal elementlerin yaygınlığı periyodik tablodaki konumlarıyla ilgilidir. D.I. Mendeleev'in belirttiği gibi, yer kabuğunun en yaygın elementleri periyodik tablonun başında yer almaktadır. Seri numarası arttıkça elementlerin yaygınlığı eşit olmayan bir şekilde azalır.

Bu nedenle, ilk 30 element arasında clark'lar nadiren yüzde yüzde birinin altına düşer ve daha çok onda biri, hatta tam yüzdelerle ifade edilir. Geriye kalan unsurlara ise çok nadiren yüzde binde bir oranına yükselen küçük Clarke'lar hakimdir.

Böylece, hafif elementlerin yer kabuğunda açıkça baskın olması, onu bu elementler açısından daha fakir olan ve ağır metaller açısından zengin olan diğer iç jeosferlerden ayırır. Kimyasal elementlerin katmanları ile periyodik tablodaki konumları arasındaki ilişki, yer kabuğundaki kimyasal elementlerin farklı bolluğunun ana nedenlerinden birinin, atom çekirdeklerinin yapısı ve enerji stabilitesi olduğunu göstermektedir.

Kimyasal elementlerin bolluğu hakkındaki fikirlerimizin her zaman Clarke değerlerinin gerçek değerleriyle uyuşmadığını belirtmek gerekir. Örneğin bakır, çinko ve kurşun gibi yaygın elementler, nadir görülen zirkonyum ve vanadyumdan kat kat daha küçük clarke değerlerine sahiptir. Bu tutarsızlığın nedeni, kimyasal elementlerin yer kabuğu birikintilerinde önemli konsantrasyonlar oluşturma konusundaki farklı yetenekleridir. Bu yetenek, atomların dış elektron kabuklarının yapısına ve yer kabuğunun termodinamik koşullarına bağlı olan kimyasal özellikleriyle belirlenir.

Yerkabuğunun kimyasal bileşimi jeolojik zamanla değişmektedir ve bu evrim günümüze kadar devam etmektedir. Kimyasal bileşimdeki değişikliklerin ana nedenleri şunlardır:

Kendiliğinden oluşan radyoaktif bozunma süreçleri

bazı kimyasal elementlerin yer kabuğu koşullarında daha kararlı olan diğerlerine dönüşümü. V.I.Vernadsky'nin hesaplamalarına göre, modern çağda, yer kabuğunun maddeleri yalnızca nükleer dönüşümler nedeniyle yıllık olarak kimyasal bileşimlerini günceller;

Meteoritler ve kozmik toz şeklinde meteorik maddenin alımı (yılda 16 bin ton);

Kimyasal elementlerin bir jeosferden diğerine göçüne yol açan, Dünya'nın maddesinin devam eden farklılaşma süreçleri.

Yer kabuğundaki kimyasal elementlerin atomları, başta kimyasal bileşikler olmak üzere birbirleriyle çeşitli kombinasyonlar oluşturur. Oluşum biçimleri oldukça çeşitlidir, ancak yer kabuğundaki kimyasal elementlerin ana varoluş şekli mineraldir. Üstelik bazı durumlarda bağımsız mineral türleri oluştururlar, bazılarında ise yabancı maddeler halinde diğer minerallerin kristal kafeslerine girerler.

Dünyanın evriminin karakteristik bir özelliği, ifadesi gezegenimizin kabuk yapısı olan maddenin farklılaşmasıdır. Litosfer, hidrosfer, atmosfer, biyosfer, kimyasal bileşim, kalınlık ve maddenin durumu bakımından farklılık gösteren, Dünya'nın ana kabuklarını oluşturur.

Dünyanın iç yapısı

Dünyanın kimyasal bileşimi(Şekil 1), Venüs veya Mars gibi diğer karasal gezegenlerin bileşimine benzer.

Genel olarak demir, oksijen, silikon, magnezyum ve nikel gibi elementler baskındır. Hafif elementlerin içeriği düşüktür. Dünyadaki maddenin ortalama yoğunluğu 5,5 g/cm3'tür.

Dünyanın iç yapısına ilişkin çok az güvenilir veri bulunmaktadır. Şekil 2'ye bakalım. 2. Dünyanın iç yapısını tasvir eder. Dünya kabuk, manto ve çekirdekten oluşur.

Pirinç. 1. Dünyanın kimyasal bileşimi

Pirinç. 2. Dünyanın iç yapısı

Çekirdek

Çekirdek(Şekil 3) Dünya'nın merkezinde yer alır, yarıçapı yaklaşık 3,5 bin km'dir. Çekirdeğin sıcaklığı 10.000 K'ye ulaşır, yani Güneş'in dış katmanlarının sıcaklığından daha yüksektir ve yoğunluğu 13 g/cm3'tür (karşılaştırın: su - 1 g/cm3). Çekirdeğin demir ve nikel alaşımlarından oluştuğuna inanılıyor.

Dünyanın dış çekirdeği, iç çekirdeğe göre daha kalındır (yarıçap 2200 km) ve sıvı (erimiş) durumdadır. İç çekirdek muazzam bir basınca maruz kalıyor. Onu oluşturan maddeler katı haldedir.

Manto

Manto- Çekirdeği çevreleyen ve gezegenimizin hacminin %83'ünü oluşturan Dünya'nın jeosferi (bkz. Şekil 3). Alt sınırı 2900 km derinlikte yer almaktadır. Manto, oluşturulduğu daha az yoğun ve plastik bir üst kısma (800-900 km) bölünmüştür. magma(Yunancadan çevrilmiş "kalın merhem" anlamına gelir; bu, dünyanın iç kısmındaki erimiş maddedir - özel bir yarı sıvı halde kimyasal bileşikler ve gazlar dahil elementlerin bir karışımı); ve alttaki kristalin olan, yaklaşık 2000 km kalınlığındadır.

Pirinç. 3. Dünyanın Yapısı: çekirdek, manto ve kabuk

Yer kabuğu

Yer kabuğu - litosferin dış kabuğu (bkz. Şekil 3). Yoğunluğu, Dünya'nın ortalama yoğunluğu olan 3 g/cm3'ten yaklaşık iki kat daha azdır.

Yer kabuğunu mantodan ayırır Mohorovicic sınırı(genellikle Moho sınırı olarak adlandırılır), sismik dalga hızlarında keskin bir artışla karakterize edilir. 1909 yılında Hırvat bir bilim adamı tarafından kuruldu. Andrey Mohoroviç (1857- 1936).

Mantonun en üst kısmında meydana gelen süreçler yer kabuğundaki maddenin hareketlerini etkilediğinden genel isim altında birleştirilirler. litosfer(taş kabuk). Litosferin kalınlığı 50 ila 200 km arasında değişmektedir.

Litosferin altında bulunur astenosfer- daha az sert ve daha az viskoz, ancak 1200 ° C sıcaklığa sahip daha plastik bir kabuk. Moho sınırını geçerek yer kabuğuna nüfuz edebilir. Astenosfer volkanizmanın kaynağıdır. Yer kabuğuna nüfuz eden veya dünya yüzeyine dökülen erimiş magma cepleri içerir.

Yer kabuğunun bileşimi ve yapısı

Manto ve çekirdeğe kıyasla yer kabuğu çok ince, sert ve kırılgan bir tabakadır. Şu anda yaklaşık 90 doğal kimyasal element içeren daha hafif bir maddeden oluşur. Bu elementler yerkabuğunda eşit olarak temsil edilmez. Yedi element (oksijen, alüminyum, demir, kalsiyum, sodyum, potasyum ve magnezyum) yer kabuğunun kütlesinin %98'ini oluşturur (bkz. Şekil 5).

Kimyasal elementlerin kendine özgü kombinasyonları çeşitli kayaları ve mineralleri oluşturur. Bunların en eskisi en az 4,5 milyar yaşındadır.

Pirinç. 4. Yer kabuğunun yapısı

Pirinç. 5. Yer kabuğunun bileşimi

Mineral litosferin hem derinliklerinde hem de yüzeyinde oluşan, bileşimi ve özellikleri bakımından nispeten homojen bir doğal cisimdir. Mineral örnekleri elmas, kuvars, alçıtaşı, talk vb.'dir. (Çeşitli minerallerin fiziksel özelliklerinin özelliklerini Ek 2'de bulacaksınız.) Dünyadaki minerallerin bileşimi Şekil 2'de gösterilmektedir. 6.

Pirinç. 6. Dünyanın genel mineral bileşimi

Kayalar minerallerden oluşur. Bir veya daha fazla mineralden oluşabilirler.

Tortul kayaçlar - kil, kireçtaşı, tebeşir, kumtaşı vb. - maddelerin su ortamında ve karada çökelmesiyle oluşmuştur. Katmanlar halinde yatıyorlar. Jeologlar, eski zamanlarda gezegenimizde var olan doğal koşullar hakkında bilgi edinebildikleri için bunlara Dünya tarihinin sayfaları diyorlar.

Tortul kayaçlar arasında organojenik ve inorganojenik (kırıntılı ve kemojenik) ayırt edilir.

Organojenik Kayaçlar hayvan ve bitki kalıntılarının birikmesi sonucu oluşur.

Kırıntılı kayalarönceden oluşmuş kayaların tahribat ürünlerinin hava koşulları, su, buz veya rüzgârla tahribatı sonucu oluşur (Tablo 1).

Tablo 1. Parça boyutlarına bağlı olarak kırıntılı kayaçlar

Kemojenik Kayalar, deniz ve göl sularından, içinde çözünmüş maddelerin çökelmesi sonucu oluşur.

Yerkabuğunun kalınlığında magma oluşur magmatik kayalar(Şek. 7), örneğin granit ve bazalt.

Tortul ve magmatik kayaçlar, basınç ve yüksek sıcaklıkların etkisi altında büyük derinliklere daldırıldığında önemli değişikliklere uğrayarak metamorfik kayaçlar.Örneğin kireçtaşı mermere, kuvars kumtaşı kuvarsite dönüşür.

Yer kabuğunun yapısı üç katmana ayrılır: tortul, granit ve bazalt.

Tortul tabaka(bkz. Şekil 8) esas olarak tortul kayaçlardan oluşur. Killer ve şeyller burada hakimdir ve kumlu, karbonatlı ve volkanik kayalar yaygın olarak temsil edilmektedir. Sedimanter tabakada bu tür birikintiler vardır. mineraller, kömür, gaz, petrol gibi. Hepsi organik kökenlidir. Örneğin kömür, eski çağlardaki bitkilerin dönüşümünün bir ürünüdür. Sedimanter tabakanın kalınlığı, bazı kara bölgelerinde tamamen yokluktan, derin çöküntülerde 20-25 km'ye kadar büyük ölçüde değişir.

Pirinç. 7. Kayaların kökene göre sınıflandırılması

"Granit" katmanıözellikleri bakımından granite benzer metamorfik ve magmatik kayalardan oluşur. Burada en yaygın olanları gnayslar, granitler, kristal şistler vb.'dir. Granit tabakası her yerde bulunmaz, ancak iyi ifade edildiği kıtalarda maksimum kalınlığı birkaç on kilometreye ulaşabilir.

"Bazalt" katmanı bazaltlara yakın kayalardan oluşmuştur. Bunlar, "granit" tabakasının kayalarından daha yoğun, metamorfize olmuş magmatik kayalardır.

Yer kabuğunun kalınlığı ve dikey yapısı farklıdır. Yer kabuğunun birkaç türü vardır (Şekil 8). En basit sınıflandırmaya göre okyanus kabuğu ve kıtasal kabuk arasında ayrım yapılır.

Kıta ve okyanus kabuğunun kalınlığı farklılık gösterir. Böylece yerkabuğunun maksimum kalınlığı dağ sistemlerinde görülür. Yaklaşık 70 km'dir. Ovaların altında yer kabuğunun kalınlığı 30-40 km, okyanusların altında ise en incesidir - sadece 5-10 km.

Pirinç. 8. Yer kabuğunun türleri: 1 - su; 2- tortul tabaka; 3 — tortul kayaçların ve bazaltların ara katmanları; 4 - bazaltlar ve kristalin ultrabazik kayaçlar; 5 – granit-metamorfik tabaka; 6 – granülit-mafik katman; 7 - normal manto; 8 - sıkıştırılmamış manto

Kıtasal ve okyanusal kabuk arasındaki kayaların bileşimindeki fark, okyanus kabuğunda granit tabakasının bulunmaması ile ortaya çıkar. Ve okyanus kabuğunun bazalt tabakası çok benzersizdir. Kaya bileşimi açısından benzer bir kıtasal kabuk katmanından farklıdır.

Kara ve okyanus arasındaki sınır (sıfır işareti), kıtasal kabuğun okyanus kabuğuna geçişini kaydetmez. Kıtasal kabuğun okyanus kabuğuyla değiştirilmesi okyanusta yaklaşık 2450 m derinlikte meydana gelir.

Pirinç. 9. Kıtasal ve okyanusal kabuğun yapısı

Ayrıca yer kabuğunun geçiş türleri de vardır - okyanus altı ve kıta altı.

Okyanus altı kabuk Kıtasal yamaçlar ve etekler boyunca yer alan, marjinal ve Akdeniz denizlerinde bulunabilir. 15-20 km kalınlığa kadar kıtasal kabuğu temsil eder.

Kıta altı kabukörneğin volkanik ada yaylarında bulunur.

Malzemelere dayalı sismik sondaj - sismik dalgaların geçiş hızı - yer kabuğunun derin yapısına ilişkin veriler elde ederiz. Böylelikle ilk kez 12 km'den fazla derinlikten kaya örneklerinin görülmesini mümkün kılan Kola süper derin kuyusu, pek çok beklenmedik şeyi de beraberinde getirdi. 7 km derinlikte “bazalt” tabakasının başlaması gerektiği varsayılmıştır. Gerçekte keşfedilmemişti ve kayaların arasında gnayslar çoğunluktaydı.

Yerkabuğunun sıcaklığının derinlikle değişmesi. Yerkabuğunun yüzey tabakası güneş ısısıyla belirlenen bir sıcaklığa sahiptir. Bu helyometrik katman(Yunanca helio - Güneş'ten), mevsimsel sıcaklık dalgalanmaları yaşanıyor. Ortalama kalınlığı 30 m kadardır.

Aşağıda, karakteristik özelliği gözlem alanının ortalama yıllık sıcaklığına karşılık gelen sabit bir sıcaklık olan daha da ince bir katman bulunmaktadır. Karasal iklimlerde bu tabakanın derinliği artar.

Yer kabuğunun daha derinlerinde, sıcaklığı Yer'in iç ısısı tarafından belirlenen ve derinlikle artan bir jeotermal katman vardır.

Sıcaklıktaki artış esas olarak, başta radyum ve uranyum olmak üzere kayaları oluşturan radyoaktif elementlerin bozunması nedeniyle meydana gelir.

Kayaçlarda derinlik arttıkça sıcaklık artışı miktarına denir. jeotermal gradyan. Oldukça geniş bir aralıkta (0,1 ila 0,01 °C/m) dalgalanır ve kayaların bileşimine, oluşum koşullarına ve bir dizi başka faktöre bağlıdır. Okyanusların altında sıcaklık derinlikle birlikte kıtalara göre daha hızlı artar. Ortalama olarak her 100 metre derinlikte hava 3°C ısınır.

Jeotermal gradyanın tersi denir jeotermal sahne. m/°C cinsinden ölçülür.

Yer kabuğunun ısısı önemli bir enerji kaynağıdır.

Yerkabuğunun jeolojik çalışma formlarının erişebileceği derinliklere uzanan kısmı Dünyanın bağırsakları. Dünyanın iç kısmı özel koruma ve akıllıca kullanım gerektirir.

Dünyanın kimyasal ve mineral bileşiminin analizi önemli teorik ve pratik ilgiye sahiptir: gezegenimizin oluşumu ve evriminin birçok sırrını ortaya çıkarabilir ve maden kaynaklarının daha etkili bir şekilde araştırılmasının anahtarını sağlayabilir. Dünyanın ortalama bileşimi, göktaşlarının oluştuğu maddeye göre değerlendirilir, çünkü Dünya da dahil olmak üzere güneş sisteminin gezegenlerinin bir zamanlar bu malzemeden kaynaklandığına inanılmaktadır. Taş (tüm buluntuların %97,7'si), taşlı demir (%1,3) ve demir (%5,6) gök taşları bulunmaktadır. Kimyasal analizleri, Dünya'nın bileşiminin demir (%30-36), oksijen (%29-31), silikon (%14-15) ve magnezyumun (%13-16) hakim olduğunu göstermektedir. Ayrıca kükürt, nikel, alüminyum ve kalsiyum miktarları da her birinin yüzdelik birimleriyle ölçülür. Diğer tüm elementler %1'den daha az miktarlarda mevcuttur.

Kıtasal kabuğun en üst kısmının kimyasal bileşimi hakkında doğrudan gözlem ve analiz için erişilebilen en güvenilir bilgi mevcuttur. İlk veriler 1889'da Amerikalı bilim adamı F. Clark tarafından yayınlandı ve bu veriler, elindeki çeşitli kayaların kimyasal analizlerinin 6.000 sonucunun aritmetik ortalamaları olarak elde edildi. Bu veriler daha sonra rafine edildi. Aşağıdaki sekiz kimyasal element yerkabuğunda en yaygın olanıdır ve toplam ağırlığın %98'inden fazlasını oluşturur: oksijen (%46,5), silikon (%25,7), demir (%6,2), kalsiyum (%5,8). magnezyum (%3,2), sodyum (%1,8), potasyum (%1,3). Yer kabuğunda yüzde onda biri oranında beş element daha bulunur: titanyum (%0,52), karbon (%0,46), hidrojen (%0,16), manganez (%0,12), kükürt (%0,11). Diğer tüm unsurlar yaklaşık %0,37'yi oluşturur.

1924'te Norveçli araştırmacı V.M. Goldschmit, kimyasal elementlerin yaygın olarak kullanılan ve şu anda jeokimyasal sınıflandırmasını önererek bunları dört gruba ayırdı:

• 0 siderofil kimyasal element grubu, demir ailesinin elementlerini, platin metallerini, ayrıca molibden ve renyumu (toplamda 11 element) içerir; bunlar jeokimyasal özellikler açısından demire benzer;
• 0 litofil elementleri, yer kabuğunun (litosfer) minerallerinin büyük kısmını oluşturan 53 elementten oluşan bir grup oluşturur: silikon, titanyum, zirkonyum, flor, klor, alüminyum, sodyum, potasyum, magnezyum, kalsiyum vb.;
• 0 kalkofil kimyasal element grubu, kükürt, antimon, bizmut, arsenik, selenyum, tellür ve bir dizi ağır demir dışı metal (bakır vb.) ile temsil edilir - doğal sülfürler, selenitler oluşumuna yatkın toplam 19 element , tellüridler, sülfozaltlar ve bazen doğal halde bulunanlar (altın, gümüş, cıva, bizmut, arsenik vb.);

Atmosferfilik grup, serbest atomlar veya moleküller halinde bulundukları, dünya atmosferine özgü kimyasal elementleri (azot, hidrojen, soy gazlar) içerir.

Yerkabuğu, oluşum koşulları ve bileşimleri bakımından farklılık gösteren farklı kaya gruplarından oluşur. Kayalar mineral agregatlarıdır, yani. belirli bir mineral kombinasyonu. Minervalar, yer kabuğunda ve yüzeyinde meydana gelen belirli fiziksel ve kimyasal işlemlerin bir sonucu olarak ortaya çıkan doğal kimyasal bileşikler veya doğal kimyasal elementlerdir. Minerallerin çoğu kristal katılardır ve yalnızca birkaçı amorftur. Doğal kristallerin şekilleri çeşitlidir ve mikropartiküllerin (atomlar, iyonlar, kristallerin yapısını oluşturan moleküller veya bunların kristal (uzaysal) kafesi) uzaydaki düzenli düzenine bağlıdır. Bu yapının oluşumunda fizikokimyasal ve termodinamik koşullar büyük önem taşımaktadır. Böylece, en yumuşak (sertlik 1) mineral olan grafit tablo şeklinde kristaller oluşturur ve en sert mineral (sertlik 10) elmas en mükemmel kübik simetri grubuna sahiptir. Özelliklerdeki bu farklılık, kristal kafesteki atomların dizilişindeki farklılıktan kaynaklanmaktadır.

Şu anda, çeşitleri sayılmadan 2.500'den fazla doğal mineral bilinmektedir, ancak yalnızca birkaçı (yaklaşık 50) - kaya oluşturucu mineraller - yer kabuğunu oluşturan kayaların oluşumunda rol oynamaktadır. Kayaçlarda kalan mineraller küçük safsızlıklar halinde oluşur ve aksesuar mineraller olarak adlandırılır. Minerallerin sınıflandırılması kimyasal bileşimlerine ve kristal yapılarına dayanmaktadır. Ana kaya oluşturucu ve cevher mineralleri çeşitli mineral sınıflarına ayrılır:

• 0 doğal element: doğal altın, gümüş, bakır, platin, grafit, elmas, kükürt;
• 0 sülfitler: pirit, kalkopirit, galen, zinober;

O halojenür bileşikleri: halit (sofra tuzu), silvit, karnalit ve florit;

О oksitler ve hidroksitler: kuvars, opal, manyetit (manyetik demir cevheri), hematit, korindon, limonit, goetit;

O karbonatlar: şeffaf çeşidine İzlanda spar, dolomit adı verilen kalsit (kireç spar);

O fosfatlar: apatit, fosforit;

О sülfatlar: alçıtaşı, anhidrit, mirabilit (Glauber tuzu), barit;

Tungstatlar hakkında: wolframit;

O silikatlar: kuvars, olivin, beril, piroksenler, hornblend, mikalar, serpantin, talk, glokonit, feldspatlar.

Özel bir mineral sınıfı silikatlardır. Bu sınıf, yer kabuğundaki en yaygın kaya oluşturucu mineralleri (ağırlıkça% 90'dan fazla), kimyasal bileşim açısından son derece karmaşık olan ve başta magmatik ve metamorfik olmak üzere her türlü kayanın yapısına katılan mineralleri içerir. Bilinen tüm minerallerin yaklaşık üçte birini oluştururlar. Kuvars bazen silikatlara dahil edilir. Silikatların kristal kafesinin temeli iyonik tetravalent grup Si04'tür.

Eski madenciler bile cevher yataklarında bireysel minerallerin her zaman bir arada bulunduğunu fark ettiler. Minerallerin ortak oluşumu “parajenez” veya “parajenez” (Yunanca “para” - yakın, yakın) terimiyle belirtilir. Her mineral oluşumu süreci, kendine ait düzenli mineral kombinasyonları ile karakterize edilir. Parajenez örnekleri arasında kuvars ve altın, kalkopirit ve gümüş cevherleri bulunur. Minerallerin parajenezinin bilinmesi, minerallerin uyduları aracılığıyla aranmasını kolaylaştırır. Böylece, elmasa eşlik eden pirop (bir tür garnet) bir zamanlar Yakutya'daki birincil elmas yataklarının keşfedilmesine yardımcı oldu.

Yukarıda belirtildiği gibi belirli bir mineral kombinasyonu oluşur. kayalar, yerkabuğunu oluşturan bağımsız jeolojik kütleleri oluşturan, az çok sabit mineralojik ve kimyasal bileşime sahip doğal mineral topluluklarıdır. Mineral tanelerinin şekli, boyutu ve göreceli konumu kayaların yapısını ve dokusunu belirler. Yerkabuğunu oluşturan kayalar çoğunlukla birçok mineralin birleşiminden oluşur; daha az sıklıkla ise tek bir mineralin tanelerinden oluşur. Bir kayanın mineral bileşimi, yapısı ve oluşumu onun oluşum koşullarını yansıtır.

Kökenlerine göre kayalar üç gruba ayrılır:

• 1) magmatik yerkabuğuna nüfuz etmesi (müdahaleci kayalar) veya yüzeye magmanın patlaması (effüzif kayalar) sonucu oluşan kayalar. Yüzeye çıkan magmaya lav denir. Pek çok metalik mineral yatağının yanı sıra apatit, elmas vb. magmatik kayalarla ilişkilidir;
• 2) tortul tahrip olmuş magmatik kayaların ve diğer bazı yolların okyanus, deniz, göl ve nehirlerde birikmesi sırasında oluşan kayalar. Bileşimleri kırıntılı, killi, kimyasal ve organojenik içerir. Aşağıdaki tortul kayaçlar mineral kaynakları olarak önemlidir: petrol, gaz, kömür, turba, boksit, fosforit vb.;
• 3) metamorfikırklar, yani hem magmatik hem de tortuldan dönüştü. Metamorfik koşullar altında demir, bakır, polimetalik, uranyum ve diğer cevherlerin yanı sıra grafit, değerli taşlar, refrakterler vb. oluşur. Bazen metamorfik gruptan metasomatik kayaçlar, metasomatizm sonucu oluşan bağımsız bir sınıf olarak ayırt edilir - kayanın kimyasal bileşiminde önemli değişikliklerle bazı minerallerin diğerleriyle değiştirilmesi, ancak maruz kaldığında hacmini ve katı durumunu koruma süreci yüksek kimyasal aktiviteye sahip çözeltiler. Bu durumda kimyasal elementlerin göçü meydana gelir.