Курс 3 - Состав CH MIN
Документи
III. ХЕМИСКИ И МИНЕРАЛОШКИ СОСТАВИ НА ГЛОБОВОТ 21% од површината на Земјата припаѓа на копно, а 79% на океаните. Пресметување на обемите
Окупирајте ја континенталната и океанската кора имаат различен сооднос: континентална и преодна кора и 79%, и океанска само 21%. Овој сооднос е важен елемент што се зема предвид при проценка на вкупниот состав на кората.
Како што е позната материјата во кората, се формираат хемиски елементи, кои се комбинираат според прецизни закони и формираат минерали, кои пак се поврзуваат за да формираат карпи.
Сл. 3.1. Периодична табела на елементи (видете за детали - http://www.chemicool.com)
Карпите формираат литолошки единици кои конечно ги сочинуваат различните видови скали: континентална,
преоден и океански. Да се процени хемискиот, минералошкиот и петрографскиот состав на континенталната кора биле
користевме различни методи, но во сите методи започнавме од составот на карпите што се појавуваат на површината на континентите и од податоците од дупчењето. Проценките го одразуваат составот на неговите горни слоеви (седиментни и гранитни јами). За долниот слој (базалтскиот) составот е оценет со употреба на геофизички податоци.
Проценката на составот на океанската кора, исто така, беше направена поинаку за составните слоеви. Составот на седиментниот слој беше добро утврден поради примероците добиени со искоренување од дното на океанот, а базалтскиот слој првично беше проучен со геофизички методи, подоцна со директно проучување на магматити на вулкански острови и во последно време со длабоко морско дупчење. Основата на базалтичкиот слој беше испитана само геофизички.
1. ХЕМИСКИ СОСТАВ Од 111 елемент во табелата на Менделев, само 90 се природни, а од
овие само 12 достигнуваат концентрации повисоки од 0,1% (во тежина проценти) и се подобро претставени во составот на скалата (слика 3.1; 3.2): О, Си, Ал, Фе, Ca, Mg, Na, K, Ti, H, P и Mn,
вкупно 99,23% од неговиот хемиски состав. Останатите 0,77% припаѓаат на останатите 79 познати елементи.
Како што може да се види од табелата, кислородот и силициумот сочинуваат 72,4% од хемискиот состав на минерали и карпи во земјината кора, што го објаснува широкото ширење на силициумските минерали и оксиди. Исто така, постои промена во тежината на железо и магнезиум во просечниот состав на Земјата во споредба со кората, двата елементи се наоѓаат во многу поголеми количини во наметката и јадрото.
Сл. 3.2. Главните хемиски елементи во кората и во составот на Земјата (по Скинер и Портер, 1980)
Според Голдшмит, хемиските елементи во составот на Земјата можат да се групираат во следново
семејства: - атмосферски елементи: H, C, O, N, Cl, I, Br и инертни гасови, чести во атмосферата, хидросфера и
Биосфера; - литофилни елементи: Li, Na, Mg, Al, Si, Ti, Ca, итн., кои преовладуваат во составот на кората
копнена и долна литосфера;
Сл. 3.3. Моделите на Голдшмит и Суес за дистрибуција на хемиски елементи во внатрешните геосфери и името
во зависност од хемискиот состав (по Олару, 2004)
- сидерофилни елементи: Fe, Ni, C, P, Co, Ge, итн., со висок афинитет кон железо и повеќе концентрирано
избрани во внатрешните јами (јадро);
- халкофилни елементи: S, P, Cr, Mn, Cu, Zn, Pb, Fe, As, Ag, итн., со афинитет кон сулфур, присутни во метеорите, но концентрирани во метални сулфиди од економска важност халкопирит и сл.).
Со концентрирање на елементите во внатрешните геосфери според густините, произлегуваат моделите Голдшмит и Суес со специфични имиња за нив (сл. 3.3).
Друг пристап ги дели хемиските елементи според нивната тенденција за комбинирање, разликувајќи ги петрогените елементи (Li, Na, K, Rb, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, B, Al, C, Si, Ti, Zr, N, P, V, O, F, Cl) и металогените елементи (Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Cr, Mo, Te, W, Ко, Ни, Пт, У). Манганот и железото се чуваат на границата помеѓу двете групи елементи, имајќи двојна улога.
2. Минерали од земјината кора
Преку комбинации спроведени според специфични закони, хемиските елементи кои постојат во кората
формира минерални материи присутни во природата во цврста, течна и гасовита форма. Повеќето минерали се во цврста форма и имаат кристална структура, но има и минерали со аморфна структура, а според некои автори и некои органски материи како килибар и вар.
2.1. Поими за кристалографија Атомската структура на материјалите, експериментално проверена со употреба на Х-зраци, покажува дека е важна
има дисконтинуирана структура, формирана од атоми одделени едни од други со интератомски простори. Во зависност од тоа како се ставаат честичките во вселената, може да се разликуваат следните ленти
структурни - аморфна состојба, во која честичките се распоредени целосно нарушени; - нематска состојба, во која честичките имаат тенденција да се распоредуваат по еден
насока, формирање паралелни линии; - смектичка состојба, во која честичките имаат тенденција да се распоредуваат по два
насоки, реализирање рамнини, кои за возврат се распоредени неуредно; - кристалната состојба, во која честичките периодично се подредуваат во три насоки во просторот. Нематичните и смектичките starsвезди се наоѓаат само во случај на органски материи, па не и во случај на
минерали, сметајќи се за средни слоеви помеѓу аморфната состојба и кристалната состојба. Супстанциите со такви ленти се нарекуваат и мезоморфни, меки кристали или течни кристали.
Во принцип, секој минерал може да биде и кристален и аморфен, но аморфната состојба е физички и хемиски нестабилна, така што сите минерали имаат природна склоност да се претворат во кристални, стабилни форми.
Кристализирани и аморфни минерали. Минералите се хомогени тела од физичко-хемиска гледна точка, а минералните видови се основната единица во минералошките студии.
Аморфните минерали имаат структура која се карактеризира со нарушено распоредување на атоми, јони или молекули. Аморфните минерали никогаш не се природно ограничени со рамен надоместок, имаат тенденција да формираат заоблени, сфероидни, рениформни, генерално неправилни форми.
Кристализираните минерали се природни геометриски конструкции во кои атомите, јони или молекули се распоредени на уреден и периодичен начин по X, Y и Z насоките на просторот, наречени кристалографски насоки. Поради овој аранжман, минералите имаат полиедрални форми, граничи со рамни такси што се пресекуваат по правилни рабови.
Природните геометриски конструкции, во кои атомите се подредуваат периодично во три (или четири) насоки во просторот, кои се карактеризираат со симетрија, се познати како кристални мрежи. Тие се состојат од ириси и решетки. Насока во која атомите се распоредени во просторот периодично (еднакво оддалечена) се нарекува решетка ир. Решетката практично се добива со преведување во X насока, периодично, со исто растојание, геометриски мотив (во овој случај атоми, молекули, сложени јони и сл.) (Слика 3.4.1). Растојанието е период или параметар на ретикуларниот ирис. Ако се повлече мрежеста линија по друга оска, означена со Y, со параметар b, се добива мрежеста рамнина, карактеризирана со параметрите a и b (Слика 3.4.2). Следно, ако решетката рамнина е преведена по А.
оска означена со Z, со параметар c, се добива мрежеста мрежа, (кристална мрежа) карактеризирана со параметри a, b, c (= интератомски растојанија на трите оски X, Y, Z). Трите насоки X, Y, Z, по што ретикуларните ириси имаат максимална густина, се нарекуваат кристалографски оски (слика 3.4.3).
Најмалата поделба на кристалографската мрежа, која се карактеризира со параметрите a, b и c се нарекува елементарна ќелија или основен паралелепипед. Елементите што го дефинираат основниот паралелепипед се интератомските растојанија на трите кристалографски оски: a, b, i c и аглите направени од рамнините определени од кристалографските оски:, i (Слика 3.4.4).
Сл. 3.4. Кристални мрежи (по Андроне, 2008)
(1 - ретикуларен ир; 2 - ретикуларна рамнина; 3 кристална мрежа; 4 основни паралелепипеди)
Елементи на симетрија. Разбрана е геометриската симетрија на фигура (кристализиран минерал)
својството на фигурата да се совпадне со самата себе со примена на симетрични операции (на пр. ротација на телото). Елементите на симетријата можат да бидат едноставни (вклучуваат единствена операција на симетрија, на пр., Пресликување) и сложени, вклучуваат две операции на симетрија (пр. Ротирање на огледалото). Елементите на симетријата се карактеристични само за кристализираните минерали.
а) Едноставните елементи на симетријата се оските на симетријата, рамнините на симетријата и центрите на симетријата.
Оската на симетријата е кристален правец, околу кој кристалот се врти за 3600 година, сите негови елементи (такси, рабови, агли) се повторуваат n пати; n претставува редослед на оската на симетрија. Во минералното кралство се можни само оски на симетрија од редот 1, 2, 3, 4 и 6. Работата на симетријата што одговара на оските е ротација, што се прави со број на степени еднакви на 3600/n, па така со 3600, 1800, 1200, 900 и 600. Оските можат да бидат биполарни (со идентични елементи групирани на двата краја на оската) и поларни (со елементи на симетрија групирани на еден крај на оската). Ознаката на оската е од типот An, каде n претставува редослед на оската (1, 2, 3, 4 или 6). Кај кристалите, оските од повисок ред (3, 4 и 6) се единствени, освен кубниот систем, каде што се појавуваат неколку оски од повисок ред (3A4 4A3).
Рамнината на симетријата го дели кристалот на два еднакви и симетрични делови, така што едниот се појавува како огледална слика на другиот. Записот на рамнините е од типот Pn, каде n претставува редослед на оската на симетрија на која рамнината е нормална. Оперативната карактеристика на рамниците на симетријата е пресликување.
Центарот на симетријата е точката во внатрешноста на кристалот кон која било кој елемент