6. Геохімія внутрішніх геосфер землі.

Геохімія- це наука про розподіл та процеси міграції хімічних елементів в земній корі та на Землі.

Земна кора складена гірськими породами різного походження, що є природними мінеральними агрегатами. Мінерали ж, у свою чергу, складаються з хімічних елементів. Тому, щоб дістати уявлення про хімічний склад земної кори, вивчають хімічний склад порід і мінералів, відібраних на поверхні Землі, в гірничних виробках (шахтах, рудниках), у бурових свердловинах, на дні морів та океанів. Найдостовірніші відомості дістають лише для верхнього шару кори (до глибини 10...20 км).

Для оцінки хімічного складу глибинних геосфер використовують дані аналізів метеоритів, зразки порід, добутих на Місяці радянськими станціями «Луна-16», «Луна-20», «Луна-24» і американськими кораблями «Аполлон-11», «Аполлон-12».

У 1889 р. американський геохімік Ф. Кларк опублікував перші дані про середній вміст хімічних елементів у земній корі. У 1923 р. академік О. Є. Ферсман запропонував середній вміст хімічного елемента в земній корі, роз-рахований на весь її об'єм і виражений у вагових або об'ємних процентах, називати кларком (наприклад, кларк магнію, кларк титану). Суттєвий внесок у розробку цього питання належить В. І. Вернадському (першому Президенту Української Академії наук), О. Є. Ферсману, О. М. Заварицькому, О. П. Виноградову та ін. Так, за даними О. П. Виноградова, найпоширенішими елементами в земній корі є кисень, силіцій та алюміній, на їх частку припадає 82,58 % маси всієї земної кори. Залізо, натрій, калій, магній і титан становлять ще 15,16 %. Частка решти елементів у земній корі становить лише 2,26 % (табл. 1).

Можна побачити, що дані, добуті Ф. Кларком ще в 1924 р., і радянськими геохіміками О. Б. Роновим і О. О. Ярошевським, мало відрізняються (до 3 %).

Крім дев'яти основних хімічних елементів, десятими частками процента обчислюється вміст у земній корі Ті (0.52). С (0,46), Мп (0,12). S (0,11), СІ (0,2).Решта елеметів таблиці JI. І. Менделєєва представлена в земній корі сотими, тисячними та мільйонними частками процента.

Елементи, що становлять мізерну частку земної кори, тобто трапляються в природі нечасто, називають рідкісними, або розсіяними.

Для деяких хімічних елементів (йоду, гафнію, скандію, рубідію, індію, цезію, радію та деяких інших) розсіяний стан є основним, оскільки вони не утворюють власних мінералів; для більшості елементів такий стан є переважним і лише для кисню, силіцію, алюмінію, заліза, кальцію, натрію, калію і магнію основною природною формою є власні мінерали. Постулат про загальне розсіяння хімічних елементів навіть пропонують іменувати законом Кларка—Вернадського. Справа в тому, що в 1909 р. на XII з'їзді російських природодослідників та лікарів В. І. Вернадський сказав: "У кожній краплині й порошинці речовини на земній поверхні в міру зростання точності наших досліджень ми відкриваємо все нові і нові елементи. Виявляється мікроскопічний характер їх розсіяння. В піщинці чи краплі, як у мікрокосмі, відбивається загальний склад Космосу. В ній можна знайти ті самі елементи, шо спостерігаються на земній кулі, в небесних просторах. Питання пов'язане лише з поліпшенням і вточненням методів дослідження...". До В. І. Вернадського в геології панували погляди лише про мінеральну форму перебування хімічних елементів у літосфері.

Опрацювавши уявлення про розсіяну форму хімічних елементів, В. І. Вернадський зробив останні об'єктом спеціальних досліджень фахівців у галузі геології, заклавши, таким чином, підвалини нової дисципліни — геохімії, науки про розподіл і процеси міграції хімічних елементів у земній корі, та, за можливості, в Землі в цілому.

Як уже було зазначено, середній склад Землі в цілому оцінюють переважно за аналізами метеоритів, використовуючи також геофізичні дані, зокрема щодо змін щільності з глибиною. Виходять з того, що метеорити, потрапляючи на Землю з поясу астероїдів, є або уламками гіпотетичної планети Фаетон, яка з невідомих причин розпалася, або вихідним матеріалом для формування нової планети між орбітами Марса і Юпітера. В тому й іншому разі допускається подібність хімічного складу планет земної групи, а отже, й можливість оцінити на підставі складу метеоритів хімічний склад внутрішніх геосфер Землі. Середній хімічний склад Землі за цією методикою у 1930 р. було обчислено О. Є. Ферсманом. У 1978 р. американський геохімік Б. Мейсон з урахуванням аналізів зразків гірських порід, доставлених з Місяця, запропонував свій гіпотетичний склад Землі, дещо відмінний від наведеного О. Є. Ферсманом.

Середній хімічний склад Землі одним із перших обчислено ще в 1919 р. українським вченим П. М. Чирвінським.

Порівняння даних стосовно хімічного складу земної кори і Землі в цілому виявляє, насамперед, різке підви¬щення в другому випадку частки важких елементів — заліза й нікелю, що може вказувати на залізо-нікелевий склад ядра Землі.

Хімічний склад ядра:

• Сороктін запропонував можливість існування ядра, де легким елементом є кисень;

• За Рітудом ядро Землі складене сплавом заліза з більш легким елементом дії;

• За Капустинським в ядрі внаслідок величезного тиску порушується електронна структура атомів, щезає їхня хімічна індивідуальність і всі елементи дістають одинакові метанізовані властивості, виникає новий єдиний метанізований стан.

Експериментально доведено, що при високих тисках розрахованих для ядра Землі, його вміст може бути сплавом заліза 90% і нікелю 10%. Ядро інколи назив.-ніфе.