Распределение химических элементов в Земле

химический элемент земля нуклеосинтез

Под литосферой (ниже поверхности Мохо до глубины 400 км) расположена верхняя мантия -- таинственный слой, пока еще недоступный для человека. Считается, что о её составе дают представления ультраосновные породы (дуниты, перидотиты и эклогиты): верхняя зона мантии представлена пироксеновыми перидотитами, а более глубокая - гранатовыми (гранат пиропового состава). Как и земная кора, верхняя мантия сложена силикатным веществом, богатым Fe, Мg с повышенными, по сравнению с земной корой, содержаниями Ni, Со, Сг, Рt.

Между верхней и нижней мантией находится переходный слой, который является как бы связующим звеном. Считается, что в этом слое происходят полиморфные - фазовые изменения вещества без существенного изменения химического состава. В условиях высоких давлений происходит распад силикатов на оксиды. Предполагается, что в нижней мантии могут присутствовать оксиды Мg и Si.

Согласно сейсмическим данным, внешнее ядро характеризуется жидким состоянием. Внутреннее ядро (субядро), находящееся на глубине ~ 5100 км, состоит из никелистого железа и близко по составу к железным метеоритам: 80,78% Fе, 8,59% Ni и 0,63% Со. Однако предполагается, что в ядре может присутствовать примесь Si, S, А1, О.

По мнению А.Ф. Капустинского, «внутренние зоны планеты различаются не составом, а состоянием вещества в условиях огромных давлений, достигающих 3 млн атм. Выделяются зоны нормального (до 100 км) и вырожденного (100 - 2900 км) химизма. Для последней характерно «вдавливание» электронов в незаполненные более глубокие слои электронной оболочки, что приводит к образованию новых атомов, с другими свойствами. Так, изо-кальций по свойствам будет похож на Ti2-, изо-железо - на Ni и т.д. И, наконец, третья зона (2900 -6370 км) - металлизированное ядро или зона «металлизации», в которой предполагается «обобществление» электронов всех атомов. Это зона «нулевого химизма», «центросфера».

Земля в целом, по мнению многих исследователей, сложена, в основном, 15 элементами (из существующих в природе 92-х), из которых 92% составляют Fе, О, Si, Мg; целые проценты каждый - Ni Са, S, А1 и до 0,6% каждый - Na, Сг, Мn, Со, Р, К, Тi (табл. 2).

Таблица 2 Вычисление среднего состава Земли масс. % (В.Ф. Барабанов)

Согласно современным данным, все оболочки Земли стратифицированы и взаимосвязаны между собой, т.е. изменения в составе, структуре или энергетическом состоянии влекут подобные изменения и в сопряженных геосферах. По новой модели внутренней структуры Земли, мантия более дробно стратифицирована и неоднородна как по вертикали, так и латерально. Внешнее ядро расчленено на слоистую зону и зону конвекции.

«Неоднородная структура мантийных геосфер существенно осложняется отдельными тепломассопотоками (плюмами), идущими от зоны раздела ядра и мантии». Землетрясения, появление магматических очагов, движения (дрейф) континентов тесным образом связаны с мантией, которую следует рассматривать как тектонически активную.

Первичный импульс перемещения масс в мантии дает ядро, однако в условиях сильного сжатия мантийные геосферы сами могут генерировать энергию, т.е. порождают вторичные энергетические импульсы -«второй источник тектонической энергии».