Эволюция химического состава Земли и его геосфера

02.07.2018
В табл. 4.6 представлен состав лунных пород и земной коры. Если первоначальная кора Земли (протокора) была близка по составу лунной коре, то она претерпела существенную дифференциацию, особенно кора континентов. Эти процессы не приводят к изменению состава Земли, но изменяют состав литосферы, обогащая ее гранитофильными элементами.

Химический состав Земли претерпел эволюцию с потерей ряда компонентов вследствие многих причин, наиболее важными из которых являются: рассеивание легких газов из атмосферы (водород, гелий, инертные газы) и радиоактивный распад (уран, калий, рубидий, торий). Одновременно в истории Земли происходил и обратный процесс — наращивание кларков ряда элементов, как результат поступления метеоритного вещества и прирост элементов — конечных продуктов радиоактивного распада.

За время длительной эволюции Земли все ее оболочки (внешние и внутренние) претерпели радикальные изменения своего состава. Это вызвано продолжающимися процессами дегазации недр Земли, что в свою очередь сопровождается эндогенной активностью нашей планеты.

Атмосфера. На ранней стадии развития Земли атмосфера имела резко выраженный восстановительный характер и состояла из паров воды, водорода, азота, метана и аммиака. Современная атмосфера Земли является полностью новообразованной. Это доказывается распространенностью газов в Солнечной системе. Атмосфера Земли обеднена благородными газами, водородом, азотом, углеродом, серой и хлором. С появлением гидросферы, в которой произошло зарождение органической жизни и, как следствие, появление свободного кислорода, атмосфера приобрела окислительный характер. В настоящее время она имеет постоянный кислородно-азотный состав (в мас., % в приземной области): азота — 75,51; кислорода — 23,15 со значительной примесью аргона — 1,28 и диоксида углерода — 0,046.

Содержание других газовых компонентов ничтожно: Ne — 125*10в-5; Kr — 29*10в-5; N2O — 15*10в-5; CH4 — 12*10в-5; Xe — 36*10в-6; H2 — 3*10в-6. На большой высоте в атмосфере существует примесь озона (O3 — 36*10в-6), который образует защитный слой от ультрафиолетового излучения Солнца.

При рассмотрении состава современной атмосферы нельзя не остановиться на ее изменении в результате техногенеза. По сведениям, приведенным А.А. Маракушевым, глобальное изменение состава атмосферы было установлено при изучении пузырьков воздуха, заключенных в льдах Антарктиды и Гренландии: концентрация диоксида углерода и метана оставались постоянными с конца последнего ледникового периода (около 10 тыс. лет назад) и до XVII в. н. э. и составляли 260 млн-1 и 700 млрд-1 соответственно. В течение последних лет концентрации газов начали возрастать и достигли 350 млн-1 (CO2) и 1700 млрд-1 (CH4). Особенно быстро (со скоростью 1 % в год) растет в атмосфере содержание метана. Возможно, эти техногенные изменения состава атмосферы приводят к глобальным повышениям средних температур.

Гидросфера. С позиции современных научных представлений единственным механизмом образования гидросферы является процесс дифференциации и дегазации материала мантии и ядра Земли. Оказавшись на поверхности, водные растворы приспосабливаются к поверхностным условиям, в результате чего сохраняется первичное содержание таких элементов, как Cl и Br, поскольку для них на поверхности Земли нет достаточно активных осадителей, снижается содержание N и особенно С. Потеря углерода объясняется связыванием его в угольную кислоту и последующим осаждением карбонатов Ca и фотосинтезом. Потеря N также обусловлена появлением жизни на Земле. Таким образом, изменение солевого состава вод первичных океанов связано с появлением и развитием жизни на Земле. Как считают многие исследователи: А. Полдерваарт, М.Г. Валяшко, А.П. Виноградов — океанические воды на первых порах имели кислую реакцию. Ho с потерей углерода кислотные свойства воды начали исчезать, а возникновение жизни и выделение больших количеств кислорода привело к смене восстановительной обстановки на кислородно-окислительную. Изменились формы миграции S, Fe, N: Fe потеряло подвижность, N ушел в атмосферу, а кислород стал накапливаться в морской воде. Вода стала приобретать слабощелочную реакцию. По мнению М.Г. Валяшко, с установлением состава атмосферы стабилизировались и формы миграции главных химических элементов на поверхности Земли и состав воды в океане. Характер соленосных отложений кембрия свидетельствует о близости состава океанической воды к современному.

В настоящее время гидросфера, сконцентрированная в основном в океанах, состоит из воды, на каждый килограмм которой приходится следующее количество ионов (г): Na+ — 10,7638; Cl- — 19,3534; SO4в2- — 2,7007; Mg2+ — 1,297; Ca2+ — 0,408; K+ — 0,3875; HCO3- — 0,1427; CO2в2- — 0,0702; Br- — 0,0659; H3BO3- — 0,0265; Sr2+ — 0,0136; F- — 0,0013.

Составы атмосферы и гидросферы являются основными факторами экзогенных процессов на поверхности Земли. Поэтому изменения их состава обусловливают смену состава осадочных горных пород и характер генезиса месторождений полезных ископаемых. Так, появление свободного кислорода в атмосфере привело к генерации богатейших докембрийских железорудных месторождений, примером которых могут служить руды КМА.

Земная кора. На основе протокоры Земли в результате сложных и длительных процессов рифтогенеза, незгенеза и орогенеза сформировались новообразованные типы земной коры: континентальная и океаническая, эволюция которых продолжается и сейчас.

Изменение химического состава земной коры и всей Земли в целом продолжается. Происходит диссипация (от лат. dissipare — рассеивание) газов, радиоактивный распад изотопов приводит к уменьшению их количества и накоплению продуктов распада. Интенсивность миграции элементов возрастает в процессе вулканической деятельности при метаморфизме и осадконакоплении.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: