Состав первичной Земли
Расчёт среднего состава земного вещества по главным петрогенным окислам и элементам можно выполнить, мысленно смешав вещество основных геосфер Земли: мантии, ядра и земной коры. Такой расчёт приведён в табл. 2.1. Как видно из неё, первичное вещество Земли представляло собой резко выраженную ультраосновную породу с низким коэффициентом насыщенности кремнезёмом (практически таким же, как и у оливина) и высоким относительным содержанием двухвалентной окиси железа. Следовательно, первичное вещество Земли характеризовалось резко выраженным ортосиликатным составом и состояло приблизительно на 75% из оливина (Mg0,62Fe0,38)2SiO4, на 11% из остальных силикатов и на 13,8% — из камасита Fe0,9Ni0,1.
Судя по приведённым расчётам, можно считать, что относительно среднего состава солнечного вещества, а следовательно, и среднего состава планет и метеоритов Солнечной системы Земля несколько обогащена железом и его окислами (приблизительно на 50–60%), существенно обеднена серой (примерно в 10 раз), калием (около 4–5 раз) и другими подвижными элементами, но характеризуется почти средним для Солнечной системы обилием кислорода (по отношению к кремнию).
Содержание в первичном веществе Земли летучих, подвижных и редких (рассеянных) элементов вычислить значительно сложнее. Для этого, к сожалению, часто приходится пользоваться лишь косвенными методами, всегда помня, что найденные на поверхности образцы глубинных земных пород ещё в процессе внедрения или последующих воздействий обычно бывают существенно контаминированы (загрязнены) водой и рассеянными элементами, попадающими в них из внешних геосфер (гидросферы или земной коры). Например, для определения содержания воды и других летучих в мантии приходится полностью браковать все данные по ксенолитам (включениям) глубинных пород в лавах вулканов ввиду неопределённости истории их формирования. По-видимому, для этих целей можно пользоваться только анализами содержаний искомых компонентов в закалочных стёклах свежих базальтов из рифтовых зон срединноокеанических хребтов, да и то лишь после их термической обработки для удаления сорбированных Н2O и CO2. Для определения же концентрации калия в Земле приходится привлекать данные по распространённости радиогенного аргона в атмосфере. Здесь же отметим лишь главные выводы такого анализа.
Оказывается, земное вещество по сравнению с углистыми хондритами, близкими по среднему составу к исходному протопланетному веществу, обеднено водой в 200-250 раз; калием в 5-7 раз; углеродом приблизительно в 1 000 раз и т.д. Такие же соединения, как метан или аммиак, по-видимому, были практически полностью выметены из области формирования планет земной группы и поэтому вообще не попали на Землю. Дефицит же благородных газов (кроме радиогенного аргона), по оценкам специалистов, достигает 10-6 — 10-14. Некоторые летучие элементы и соединения в небольших количествах все же могли попадать на Землю, но только в связанном состоянии: вода — с гидросиликатами, углекислый газ — в виде карбонатов, азот — в составе нитридов и нитратов и т. д. И лишь самые ничтожные количества первичных газов, в том числе и благородных, попадали на Землю, адсорбируясь на поверхности рыхлых и пористых частиц исходного протопланетного вещества.
| Окислы | Состав континентальной коры(1) | Модельный состав мантии Земли(2) | Модельный состав ядра Земли | Состав первичного вещества Земли (расчёт) | Средний состав хондритов(3) | Средний состав углистых хондритов(4) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SiO2 | 59,3 | 45,5 | — | 30,78 | 38,04 | 33,0 |
| TiO2 | 0,7 | 0,6 | — | 0,41 | 0,11 | 0,11 |
| Al2O3 | 15,0 | 3,67 | — | 2,52 | 2,50 | 2,53 |
| Fe2O3 | 2,4 | 4,15 | — | — | — | — |
| FeO | 5,6 | 4,37 | 49,34 | 22,76 | 12,45 | 22,0 |
| MnO | 0,1 | 0,13 | — | 0,09 | 0,25 | 0,24 |
| MgO | 4,9 | 38,35 | — | 25,77 | 23,84 | 23,0 |
| CaO | 7,2 | 2,28 | — | 1,56 | 1,95 | 2,32 |
| Na2O | 2,5 | 0,43 | — | 0,3 | 0,95 | 0,72 |
| K2O | 2,1 | 0,012 | — | 0,016 | 0,17 | — |
| Cr2O3 | — | 0,41 | — | 0,28 | 0,36 | 0,49 |
| P2O5 | 0,2 | — | — | — | — | 0,38 |
| NiO | — | 0,1 | — | 0,07 | — | — |
| FeS | — | — | 6,69 | 2,17 | 5,76 | 13,6 |
| Fe | — | — | 43,41 | 13,1 | 11,76 | — |
| Ni | — | — | 0,56 | 0,18 | 1,34 | — |
| Сумма | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 99,48 | 98,39 |
Судя по приведённым расчётам, можно считать, что относительно среднего состава солнечного вещества, а следовательно, и среднего состава планет и метеоритов Солнечной системы Земля несколько обогащена железом и его окислами (приблизительно на 50–60%), существенно обеднена серой (примерно в 10 раз), калием (около 4–5 раз) и другими подвижными элементами, но характеризуется почти средним для Солнечной системы обилием кислорода (по отношению к кремнию).
Содержание в первичном веществе Земли летучих, подвижных и редких (рассеянных) элементов вычислить значительно сложнее. Для этого, к сожалению, часто приходится пользоваться лишь косвенными методами, всегда помня, что найденные на поверхности образцы глубинных земных пород ещё в процессе внедрения или последующих воздействий обычно бывают существенно контаминированы (загрязнены) водой и рассеянными элементами, попадающими в них из внешних геосфер (гидросферы или земной коры). Например, для определения содержания воды и других летучих в мантии приходится полностью браковать все данные по ксенолитам (включениям) глубинных пород в лавах вулканов ввиду неопределённости истории их формирования. По-видимому, для этих целей можно пользоваться только анализами содержаний искомых компонентов в закалочных стёклах свежих базальтов из рифтовых зон срединноокеанических хребтов, да и то лишь после их термической обработки для удаления сорбированных Н2O и CO2. Для определения же концентрации калия в Земле приходится привлекать данные по распространённости радиогенного аргона в атмосфере. Здесь же отметим лишь главные выводы такого анализа.
Оказывается, земное вещество по сравнению с углистыми хондритами, близкими по среднему составу к исходному протопланетному веществу, обеднено водой в 200-250 раз; калием в 5-7 раз; углеродом приблизительно в 1 000 раз и т.д. Такие же соединения, как метан или аммиак, по-видимому, были практически полностью выметены из области формирования планет земной группы и поэтому вообще не попали на Землю. Дефицит же благородных газов (кроме радиогенного аргона), по оценкам специалистов, достигает 10-6 — 10-14. Некоторые летучие элементы и соединения в небольших количествах все же могли попадать на Землю, но только в связанном состоянии: вода — с гидросиликатами, углекислый газ — в виде карбонатов, азот — в составе нитридов и нитратов и т. д. И лишь самые ничтожные количества первичных газов, в том числе и благородных, попадали на Землю, адсорбируясь на поверхности рыхлых и пористых частиц исходного протопланетного вещества.