Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления» (ФГБОУ ВО ВСГУТУ) Кафедра «Химии» Реферат на тему «Химический состав основных оболочек Земли» Выполнил: студент группы З1120 Авлов Н.В. Руководитель: ст. преподаватель Павлова Е.П. Улан-Удэ 2024 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 2 1.Химический состав основных оболочек Земли .................................................... 5 2.Средний химический состав земной коры. Методы ее оценки ........................... 6 3.Работы разных ученых по определению среднего состава земной коры. ....... 11 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................................... 23 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ......................................................................................... 24 ВВЕДЕНИЕ 2 Геология - наука о строении и истории развития Земли. Основные объекты исследований - горные породы, в которых запечатлена геологическая летопись Земли, а также современные физические процессы и механизмы, действующие как на ее поверхности, так и в недрах, изучение которых позволяет понять, каким образом происходило развитие нашей планеты в прошлом. Земля постоянно изменяется. Некоторые изменения происходят внезапно и весьма бурно (например, вулканические извержения, землетрясения или крупные наводнения), но чаще всего - медленно (за столетие сносится или накапливается слой осадков мощностью не более 30 см). Такие перемены не заметны на протяжении жизни одного человека, но накоплены некоторые сведения об изменениях за продолжительный срок, а при помощи регулярных точных измерений фиксируются даже незначительные движения земной коры. История Земли началась одновременно с развитием Солнечной системы примерно 4,6 млрд. лет назад. Однако для геологической летописи характерны фрагментарность и неполнота, т.к. многие древние породы были разрушены или перекрыты более молодыми осадками. Пробелы должны восполняться посредством корреляции с событиями, происходившими в других местах и о которых имеется больше данных, а также методом аналогий и выдвижением гипотез. Относительный возраст пород определяется на основании комплексов содержащихся в них ископаемых остатков, а отложений, в которых такие остатки отсутствуют, - по взаимному расположению тех и других. Кроме того, абсолютный возраст почти всех пород может быть установлен геохимическими методами. В настоящей работе рассмотрены основные оболочки земли, ее состав и физическое строение Земля относится к планетам земной группы, и, в отличие от газовых гигантов, таких как Юпитер, имеет твёрдую поверхность. Это крупнейшая из четырёх планет земной группы в Солнечной системе, как по размеру, так и по массе. Кроме того, Земля среди этих четырёх планет имеет наибольшие 3 плотность, поверхностную гравитацию и магнитное поле. Это единственная известная планета с активной тектоникой плит. Недра Земли делятся на слои по химическим и физическим (реологическим) свойствам, но в отличие от других планет земной группы, Земля имеет ярко выраженное внешнее и внутреннее ядро. Наружный слой Земли представляет собой твёрдую оболочку, состоящую главным образом из силикатов. От мантии она отделена границей с резким увеличением скоростей продольных сейсмических волн — поверхностью Мохоровичича. Твёрдая кора и вязкая верхняя часть мантии составляют литосферу. Под литосферой находится астеносфера, слой относительно низкой вязкости, твёрдости и прочности в верхней мантии. Значительные изменения кристаллической структуры мантии происходят на глубине 410-660 км ниже поверхности, охватывающей переходную зону, которая отделяет верхнюю и нижнюю мантию. Под мантией находится жидкий слой, состоящий из расплавленного железа с примесями никеля, серы и кремния — ядро Земли. Сейсмические измерения показывают, что оно состоит из 2 частей: твёрдого внутреннего ядра с радиусом -1220 км и жидкого внешнего ядра, с радиусом -2250 км. Форма Земли (геоид) близка к сплюснутому эллипсоиду. Расхождение геоида с аппроксимирующим его эллипсоидом достигает 100 метров. Вращение Земли создаёт экваториальную выпуклость, поэтому экваториальный диаметр на 43 км больше, чем полярный. Высочайшей точкой поверхности Земли является гора Эверест (8848 м над уровнем моря), а глубочайшей — Марианская впадина (10 994 м под уровнем моря). Из-за выпуклости экватора самыми удалёнными точками поверхности от центра Земли являются вершина вулкана Чимборасо в Эквадоре и гора Уаскаран в Перу. 4 1. Химический состав основных оболочек Земли Химический состав Земли схож с составом других планет земной группы, например, Венеры или Марса. В целом преобладают такие элементы, как железо, кислород, кремний, магний, никель. Содержание легких элементов невелико. Средняя плотность вещества Земли 5,5 г/см3. О внутреннем строении Земли достоверных данных весьма мало. Рассмотрим рис. 2. Он изображает внутреннее строение Земли. Земля состоит из земной коры, мантии и ядра. Ядро Ядро расположено в центре Земли (см.рис 3), его радиус составляет около 3,5 тыс км. Температура ядра достигает 10 000 К, т. е. она выше, чем температура внешних слоев Солнца, а его плотность составляет 13 г/см3 (сравните: вода — 1 г/см3). Ядро предположительно состоит из сплавов железа и никеля. Внешнее ядро Земли имеет большую мощность, чем внутреннее (радиус 2200 км) и находится в жидком (расплавленном) состоянии. Внутреннее ядро подвержено колоссальному давлению. Вещества, слагающие его, находятся в твердом состоянии. Мантия Мантия — геосфера Земли, которая окружает ядро и составляет 83 % от объема нашей планеты (см. рис. 3). Нижняя ееграница располагается на глубине 2900 км. Мантия разделяется на менее плотную и пластичную верхнюю часть (800-900 км), из которой образуется магма (в переводе с греческого означает «густая мазь»; это расплавленное вещество земных недр — смесь химических соединений и элементов, в том числе газов, в особом полужидком состоянии); и кристаллическую нижнюю, тол- шиной около 2000 км. Земная кора От мантии земную кору отделяет граница Мохоровичича (ее часто называют границей Мохо), характеризующаяся резким нарастанием скоростей 5 сейсмических волн. Она была установлена в 1909 г. хорватским ученым Андреем Мохоровичичем (1857- 1936). Таблица 1. Химический состав основных оболочек Земли в процентном соотношении. Оболочка Внутреннее ядро Внутреннее ядро Внешнее ядро Внешнее ядро Верхняя мантия Верхняя мантия Верхняя мантия Нижняя мантия Нижняя мантия Океаническая кора Океаническая кора Океаническая кора Континентальная кора Континентальная кора Континентальная кора Элемент Железо Никель Железо Никель Магний Железо Кремний Магний Железо Кремний Магний Железо Кремний Алюминий Калий Процентное содержание 85 10 80 15 23 13 12 21 15 49 16 10 60 15 5 Значение химического состава. Химический состав основных оболочек Земли играет важную роль в формировании ее структуры и динамики. Например: Разница в плотности между ядром и мантией приводит к конвекции мантии, которая движет тектоническими плитами. Разница в составе между океанической и континентальной корой приводит к различиям в их поведении при тектонических взаимодействиях. Химический состав коры влияет на ее плодородие и способность поддерживать жизнь. 2. Средний химический состав земной коры. Методы ее оценки Состав и строение земной коры По сравнению с мантией и ядром земная кора представляет собой очень тонкий, жесткий и хрупкий слой. Она сложена более легким веществом, в 6 составе которого в настоящее время обнаружено около 90 естественных химических элементов. Эти элементы не одинаково представлены в земной коре. На семь элементов — кислород, алюминий, железо, кальций, натрий, калий и магний — приходится 98 % массы земной коры Своеобразные сочетания химических элементов образуют различные горные породы и минералы. Возраст самых древних из них насчитывает не менее 4,5 млрд лет. Минерал — это относительно однородное по своему составу и свойствам природное тело, образующееся как в глубинах, так и на поверхности литосферы. Примерами минералов служат алмаз, кварц, гипс, тальк и др. Горные породы состоят из минералов. Они могут слагаться как из одного, так и из нескольких минералов. Среди осадочных горных пород выделяют органогенные и неорганогенные (обломочные и хемогенные). Органогенные горные породы образуются в результате накопления останков животных и растений. Обломочные горные породы образуются в результате выветривания, с помощью воды, льда или ветра продуктов разрушения ранее возникших горных пород. Хемогенные горные породы формируются в результате осаждения из вод морей и озер растворенных в них веществ. «Гранитный» слой состоит из метаморфических и магматических пород, близких по своим свойствам к граниту. Наиболее распространены здесь гнейсы, граниты, кристаллические сланцы и др. Встречается гранитный слой не везде, но на континентах, где он хорошо выражен, его максимальная мощность может достигать нескольких десятков километров. «Базальтовый» слой образован горными породами, близкими к базальтам. Это метаморфизованные магматические породы, более плотные по сравнению с породами «гранитного» слоя. 7 Мощность и вертикальная структура земной коры различны. Выделяют несколько типов земной коры. Согласно наиболее простой классификации различают океаническую и материковую земную кору. Континентальная и океаническая кора различны по толщине. Так, максимальная толщина земной коры наблюдается под горными системами. Она составляет около 70 км. Под равнинами мощность земной коры составляет 30-40 км, а под океанами она наиболее тонкая — всего 5-10 км. Выделяют и переходные типы земной коры — субокеаническую и субконтинентальную. Субокеаническая кора расположена вдоль континентальных склонов и подножий, может встречаться в окраинных и средиземных морях. Она представляет собой континентальную кору мощностью до 15-20 км. Субконтинентальная кора расположена, например, на вулканических островных дугах. Предполагалось, что на глубине 7 км должен начаться «базальтовый» слой. В действительности же он обнаружен не был, а среди горных пород преобладали гнейсы. Изменение температуры земной коры с глубиной. Приповерхностный слой земной коры имеет температуру, определяемую солнечным теплом. Это гелиометрический слой (от греч. гелио — Солнце), испытывающий сезонные колебания температуры. Средняя его мощность — около 30 м. Ниже расположен еще более тонкий слой, характерной чертой которого является постоянная температура, соответствующая среднегодовой температуре места наблюдений. Глубина этого слоя увеличивается в условиях континентального климата. Еще глубже в земной коре выделяется геотермический слой, температура которого определяется внутренним теплом Земли и с глубиной возрастает. Увеличение температуры происходит главным образом за счет распада радиоактивных элементов, входящих в состав горных пород, прежде всего радия и урана. 8 Величину нарастания температуры горных пород с глубиной называют геотермическим градиентом. Он колеблется в довольно широких пределах — от 0,1 до 0,01 °С/м — и зависит от состава горных пород, условий их залегания и ряда других факторов. Под океанами температура с глубиной нарастает быстрее, чем на континентах. В среднем с каждыми 100 м глубины становится теплее на 3 °С. Величина, обратная геотермическому градиенту, называется геотермической ступенью. Она измеряется в м/°С. Тепло земной коры — важный энергетический источник. Часть земной коры, простирающаяся глубин, доступных для геологического изучения, образует недра Земли. Недра Земли требуют особой охраны и разумного использования. Геохимический состав Земли Химический состав Земли, распространение химических элементов, химические процессы в геосферах Земли изучает наука геохимия. Химический состав геосфер и Земли в целом основывается на данных изучения химического состава горных пород, метеоритов, образцов пород, доставленных с Луны, Марса, расшифровки спектрограмм Солнца и результатах физических методов исследования оболочек Земли. Нам уже известно, что ядро обладает значительно большей плотностью, чем Земля в целом и что оно состоит из двух частей: внутренней и внешней. С большей уверенностью можно судить о составе мантии, чем о составе ядра, так как кимберлитовые трубки взрыва корнями своими уходят в нижнюю мантию. Богатый материал дают метеориты. Средний химический состав земной коры следующий (в процентном соотношении по весу): • Кремний (Si) - 27,7% • Алюминий (Al) - 8,1% • Железо (Fe) - 5,0% • Кальций (Ca) - 3,6% • Натрий (Na) - 2,8% 9 • Магний (Mg) - 2,7% • Калий (K) - 2,6% • Титан (Ti) - 0,6% • Водород (H) - 0,1% Другие элементы - 0,5% Основные оксиды в земной коре: • Кремнезем (SiO2) - 60,2% • Оксид алюминия (Al2O3) - 15,9% • Оксид кальция (CaO) - 5,6% • Оксид натрия (Na2O) - 3,8% • Оксид калия (K2O) - 2,8% • Оксид магния (MgO) - 2,6% • Оксид железа (FeO) - 2,1% • Оксид титана (TiO2) - 0,7% Средний химический состав земной коры очень близок к составу базальта, наиболее распространенной вулканической породы на Земле. Это указывает на то, что базальт является хорошим представителем среднего состава земной коры. Знание химического состава земной коры важно для понимания геологических процессов, таких как формирование горных пород и рудных месторождений, а также для оценки ресурсов полезных ископаемых. Методы ее оценки: Петрологический метод: Анализ образцов горных пород, собранных с поверхности Земли и из скважин. Геохимический метод: Анализ химического состава рек, озер и океанов, которые выщелачивают элементы из земной коры. Геофизический метод: Использование сейсмических волн для изучения плотности и других физических свойств земной коры. Оценка среднего химического состава земной коры. Для оценки среднего химического состава земной коры используются различные методы: 10 Статистический анализ данных о горных породах: Сбор и анализ данных о химическом составе различных типов горных пород, встречающихся на поверхности Земли. Моделирование геохимических процессов: Разработка моделей, которые имитируют выветривание, эрозию и другие геохимические процессы, влияющие на химический состав земной коры. Интерпретация геофизических данных: Использование сейсмических волн и других геофизических данных для определения плотности и других свойств земной коры, которые могут быть связаны с ее химическим составом. Сложности в оценке среднего химического состава земной коры Гетерогенность земной коры: Земная кора не является однородной, а имеет сложную структуру с различными типами горных пород. Ограниченный доступ к нижней коре: Нижняя кора в значительной степени недоступна для прямого изучения, что затрудняет оценку ее химического состава. Влияние выветривания и эрозии: Выветривание и эрозия могут изменять химический состав земной коры с течением времени. Несмотря на эти сложности, ученые смогли оценить средний химический состав земной коры с разумной степенью точности. Эта информация имеет важное значение для понимания геологических процессов и оценки ресурсов полезных ископаемых. 3. Работы разных ученых по определению среднего состава земной коры. Геохимия как самостоятельная наука была создана: В. И. Вернадским, Ф. У. Кларком, А. Е. Ферсманом, В.М. Гольдшмидтом и А.П. Виноградовым. В 1880 г Ф.У. Кларком на основании почти тысячи точных анализов систематически отобранных горн пород была составлена первая сводная таблица среднего химического состава земной коры. Он проводил работы, по уточнен этих данных. Величины, характеризуя среднее содержание химических 11 элементов, по предложении академика А.Е. Ферсмана стали называть Кларками. Первые геохимии законы были открыты Вернадским, Ферсманом, Гольдшмидтом. Вернадский был участником и организатором экспедиций. Он предсказал возможность управлении скоростью радиоактивного распада. По его инициативе и под его руками создавались Академия наук Украины и Комиссия по изучении естествознании производит сил России, институты географии, минералоги и геохимии. Он основал биогеохимическую лабораторию, создал комиссии по изотопам, урану, изучение вечной мерзлоты, истории знаний. Писал работы на языке той страны, в которой жил в то время. Работа Ф. Кларка Франк Уиглсуорт Кларк был американским геохимиком, который внес значительный вклад в определение среднего химического состава Земли. Его работы включали: Сбор и анализ данных о горных породах: Кларк собрал и проанализировал данные о химическом составе более 8000 образцов горных пород со всего мира. Разработка методов статистического анализа: Кларк разработал методы статистического анализа данных о горных породах, чтобы определить средние значения и диапазоны концентраций различных элементов. Публикация таблиц среднего состава Земли: В 1908 году Кларк опубликовал таблицы, в которых приводились средние концентрации 11 основных элементов и 10 второстепенных элементов в земной коре. В начале своей карьеры Кларк занимался исследованием минералов и их химического состава. Он проводил анализы различных образцов горных пород и минералов, чтобы определить их состав и свойства. Эти исследования позволили ему сделать первые выводы о составе земной коры. Однако самым значимым вкладом Кларка в изучение состава земной коры стала его работа по разработке метода определения среднего состава коры. Он предложил использовать данные о составе различных горных пород и минералов, полученные из разных участков земной коры, и с помощью статистических методов определить средний состав. 12 Для этого Кларк собрал обширную базу данных о составе горных пород и минералов со всего мира. Он анализировал образцы, собранные на разных континентах, и учитывал различия в составе коры в разных географических областях. Затем он применил статистические методы, чтобы определить средний состав земной коры. Результаты исследований Кларка позволили ученым получить более точное представление о составе земной коры. Он обнаружил, что кора состоит преимущественно из кремния, кислорода, алюминия, железа, кальция, натрия и калия. Кроме того, Кларк определил, что состав коры может варьироваться в зависимости от геологических условий и типа горных пород. Работы Кларка имели огромное значение для развития геологии и геохимии. Они позволили ученым получить более точное представление о составе земной коры и лучше понять процессы, происходящие в ней. Эти исследования также стали основой для дальнейших исследований в области геологии и геохимии. Значение работ Кларка. Работы Кларка имели большое значение для понимания геохимического состава Земли. Его таблицы среднего состава стали основой для дальнейших исследований в области геохимии и петрологии. Они также использовались для оценки ресурсов полезных ископаемых и для понимания геологических процессов. Ограничения работ Кларка Несмотря на важность работ Кларка, они имели некоторые ограничения: Ограниченный доступ к образцам горных пород: Кларк не имел доступа к образцам из нижней коры и мантии, что могло повлиять на его оценки. Изменения в химическом составе земной коры: Химический состав земной коры может меняться с течением времени из-за выветривания, эрозии и других геологических процессов. 13 Развитие новых аналитических методов: С момента публикации таблиц Кларка были разработаны более совершенные аналитические методы, которые позволили получить более точные данные о химическом составе горных пород. В заключение, работы Кларка по определению среднего состава земной коры имеют огромное значение для науки. Они позволили ученым получить более точное представление о составе коры и лучше понять процессы, происходящие в ней. Работы Кларка стали основой для дальнейших исследований в области геологии и геохимии, и его методы до сих пор используются учеными для изучения состава земной коры. Работы В. М. Гольдшмидта Виктор Мориц Гольдшмидт был норвежским геохимиком, который внес значительный вклад в определение среднего химического состава Земли. Его работы включали: Разработка геохимических классификаций: Гольдшмидт разработал геохимические классификации элементов на основе их химических свойств и поведения в геологических процессах. Изучение распределения элементов в земной коре: Гольдшмидт изучил распределение элементов в земной коре и определил, что некоторые элементы концентрируются в определенных типах горных пород. Публикация таблиц среднего состава Земли: В 1933 году Гольдшмидт опубликовал таблицы, в которых приводились средние концентрации 92 элементов в земной коре. Значение работ Гольдшмидта Работы Гольдшмидта имели большое значение для понимания геохимического состава Земли. Его геохимические классификации и таблицы среднего состава стали основой для дальнейших исследований в области геохимии и петрологии. Они также использовались для оценки ресурсов полезных ископаемых и для понимания геологических процессов. Ограничения работ Гольдшмидта 14 Несмотря на важность работ Гольдшмидта, они имели некоторые ограничения: Ограниченный доступ к образцам горных пород: Гольдшмидт не имел доступа к образцам из нижней коры и мантии, что могло повлиять на его оценки. Изменения в химическом составе земной коры: Химический состав земной коры может меняться с течением времени из-за выветривания, эрозии и других геологических процессов. Развитие новых аналитических методов: С момента публикации таблиц Гольдшмидта были разработаны более совершенные аналитические методы, которые позволили получить более точные данные о химическом составе горных пород. Работы В.И.Вернадского. Владимир Иванович Вернадский был русским и советским геохимиком, который также внес значительный вклад в определение среднего химического состава Земли. Его работы включали: Развитие концепции биосферы: Вернадский разработал концепцию биосферы как глобальной экосистемы, в которой живые организмы играют важную роль в геохимических процессах. Изучение распределения химических элементов в биосфере: Вернадский изучил распределение химических элементов в биосфере и определил, что некоторые элементы концентрируются в живых организмах. Публикация таблиц среднего состава Земли: В 1924 году Вернадский опубликовал таблицы, в которых приводились средние концентрации 30 элементов в земной коре. Значение работ Вернадского Работы Вернадского имели большое значение для понимания геохимического состава Земли и роли живых организмов в геологических процессах. Его концепция биосферы стала основой для дальнейших исследований в области экологии и геохимии. 15 Работы А.Е.Ферсмана Академик Александр Евгеньевич Ферсман внес значительный вклад в изучение состава земной коры. Его работы в этой области были основаны на обширных геохимических и петрографических исследованиях. Основные достижения Ферсмана в определении среднего состава земной коры: Разработка петрохимической классификации горных пород: Ферсман разработал классификацию горных пород на основе их химического состава и минерального состава. Эта классификация позволила систематизировать огромный массив данных о горных породах и выделить основные типы пород. Определение кларков элементов: Ферсман ввел понятие «кларков элементов» - средних содержаний химических элементов в земной коре. Он рассчитал кларки для более чем 60 элементов, что позволило установить закономерности распределения элементов в земной коре. Установление закономерностей геохимической зональности: Ферсман обнаружил, что химический состав земной коры изменяется с глубиной. Он выделил три основные геохимические зоны: верхнюю (осадочную), среднюю (гранитную) и нижнюю (базальтовую). Разработка концепции геохимических провинций: Ферсман показал, что на Земле существуют области с повышенными или пониженными содержаниями определенных элементов. Он назвал эти области геохимическими провинциями. Значение работ Ферсмана: Работы Ферсмана по определению среднего состава земной коры имели большое значение для развития геохимии и петрологии. Они позволили: Понять химический состав и строение земной коры. Установить закономерности распределения элементов в земной коре. Выделить геохимические провинции и объяснить их происхождение. Разработать методы поиска и разведки полезных ископаемых. 16 Концепции Ферсмана до сих пор используются в геохимических исследованиях и имеют большое практическое значение для геологов и горняков. Работы А.П.Виноградова. Таблица 2 - Химический состав земной коры по А. П. Виноградову Элементы О Si Al Fe Вес, % 47,0 29,5 8,05 4,65 Ca Na K Mg 2,96 2,50 2,50 1,87 Все прочие 0,97 Внешние оболочки Атмосфера газообразным покровом обтекает земную поверхность. Ее верхняя граница находится на высоте 3000 км. Атмосфера разделяется (снизу вверх) на тропосферу, стратосферу и ионосферу. Мощность тропосферы у экватора достигает 17 км, у полюсов 8—10 км, составляя в среднем 12 км. В тропосфере заключено до 80% массы всей атмосферы. Газовый состав (воздух) тропосферы следующий: азота 78,08%, кислорода 20,95%, аргона 0,93%, углекислого газа 0,03%. На долю других газов (водорода, неона, криптона, ксенона, гелия и др.) приходится 0,01%. В тропосфере содержится почти весь водяной пар и образуется основная масса облаков. Давление воздуха в нижних слоях тропосферы (на уровне моря) составляет 760 мм рт. ст.*, или 1 атм. На высоте 10 км давление снижается до 200 мм I рт. ст. Температура воздуха Земли зависит от широты местности, различных климатических условий и на каждые 100 м высоты понижается на 0,6° С. Так, на высоте 10 км температура воздуха ниже минус 50° С. В результате неравномерного распределения тепла и давления в тропосфере происходит горизонтальная и вертикальная циркуляция воздушных масс. Выше тропосферы, до 80—90 км от поверхности Земли, располагается стратосфера. На ее долю приходится менее 10% от всей массы атмосферы. Водяные пары в стратосфере почти отсутствуют. Температура в нижних слоях близка к температуре верхних слоев тропосферы. В средней части стратосферы за счет присутствия озона, который поглощает ультрафиолетовые солнечные 17 лучи, температура повышается и на высоте 60 км достигает +75°С. В верхних слоях температура вновь понижается до 80—90° С ниже нуля. В верхнем слое атмосферы — ионосфере воздушные массы находятся в состоянии крайнего разрежения, так как присутствуют, а атомном, а не в молекулярном состоянии. Под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца вещество ионизируется (атомы теряют свои электроны). Температура ионосферы достигает нескольких сотен и тысяч градусов выше нуля (на высоте 200 км — 600—700°С, на высоте 1100 км —4000° С). Это связано с интенсивным поглощением азотом и кислородом ультрафиолетовых лучей. Однако в силу особого физического состояния ионосферы тела в ней не нагреваются. Гидросфера. Вода океанов и морей не образует сплошной оболочки вокруг Земли, а занимает на ее поверхности понижения и впадины. Тихий, Атлантический, Индийский, Ледовитый океаны и связанные с ними внутриконтинентальные моря образуют единую систему океана. Без учета вод озер, болот, рек площадь Мирового океана занимает около 70,8% всей земной поверхности. Структурно-геоморфологическими элементами океанов являются: шельф, континентальный склон, ложе океана, включающее океанические котлованы, разобщенные срединно-океаническими хребтами и валами, глубоководные желоба, островные дуги и котловины окраинных морей (рис. 4). Шельф-это окраинные части континентов, погруженные до глубины первых сотен метров. Островные дуги — это системы островов или подводных возвышенностей, расположенных во внешней части океанов. Они отделяют котловины окраинных морей (Берингово море, Японское море и др.) от центральной части океанов. Со стороны океана вдоль островных дуг протягиваются узкие глубоководные желоба. Средняя соленость воды в Мировом океане составляет 3б0/00* и носит название нормальной солености. Соленость поверхностных слоев воды океана изменяется от 33-34%о в экваториальной и приполярных зонах до 37-38%о - в 18 субтропиках. Моря, имеющие соленость ниже, чем в Мировом океане, называют опресненными (Черное море 18%о), выше-осолоненными (Красное море 41%о)- Пресные водоемы характеризуются соленостью менее 10%о Солевой состав воды Мирового океана: хлоридов 88,7%0, сульфатов 10,8%о, карбонатов 0,3°/о0, прочих солей 0,2%о- Газовый состав — кислород, углекислый газ, аммиак, сероводород. Температура в поверхностном слое воды колеблется от +45 до —3°С, на больших глубинах не превышает +3°С. Давление в гидросфере возрастает с глубиной — на каждые 10 м на 1 атм. Органическая жизнь в морях связана со всей толщей воды. Организмы, ведущие прикрепленный или подвижный донный образ жизни, называются бетонными, или бентосом. Организмы, обладающие способностью активного передвижения в воде, называются нектоном, а организмы, пассивно передвигаемые в воде волнами и течениями, называются планктон о м. Воды Мирового океана находятся в постоянном движении. Их циркуляция происходит в результате волнения масс воды ветром и под влиянием постоянных и временных течений и отливов. Волнения, вызываемые ветром, а также в связи с перемещением вод неодинаковой солености, ощущаются до глубины 200 м; высота волн достигает 10—15 м. Морские (океанические) течения возникают под воздействием постоянно дующих ветров— пассатов и муссонов (теплое течение Гольфстрим и холодное — Лабрадор). Периодические колебания уровня моря под влиянием лунного и солнечного притяжения получили название приливов и отливов. По мере вращения Земли вокруг своей оси в течение суток в одном и том же участке гидросферы возникает два прилива и два отлива. Биосфера. К биосфере относят область, населенную живыми организмами. Подавляющая часть живой биомассы обитает в мелководных и поверхностных зонах морей и океанов, обладая исключительной приспособленностью к жизни. Верхняя граница биосферы соответствует нижним слоям тропосферы, так как споры низших растений существуют при низких давлениях и температурах (до 100—190°С ниже нуля). Глубина возможного проникновения живых 19 организмов в земную кору оценивается в 1500—2000 м, так как известны низшие растения, способные существовать в горячих источниках при температуре выше 100° С. Животные, обитающие в океанах, выдерживают давление многих сотен атмосфер. Клетки живых организмов содержат более 60 химических элементов. Биосфера играет большую роль в геологических процессах. Работы А.Б.Ронова Александр Борисович Ронов был выдающимся геохимиком, внесшим значительный вклад в изучение состава земной коры. Его работы в этой области были основаны на обширных геохимических исследованиях и применении современных аналитических методов. Основные достижения Ронова в определении среднего состава земной коры: Уточнение кларков элементов: Ронов уточнил кларки более чем 90 элементов в земной коре. Он использовал более точные аналитические методы и более представительные выборки горных пород. Разработка геохимической модели земной коры: Ронов разработал геохимическую модель земной коры, которая отражала ее химический состав, строение и эволюцию. Он выделил три основных слоя земной коры: верхний (осадочный), средний (гранитный) и нижний (базальтовый). Установление закономерностей распределения элементов в земной коре: Ронов показал, что распределение элементов в земной коре подчиняется определенным закономерностям. Он выделил группы элементов, которые концентрируются в определенных типах горных пород или геохимических провинциях. Изучение геохимической эволюции земной коры: Ронов изучал геохимическую эволюцию земной коры на протяжении геологической истории. Он показал, что состав земной коры изменялся во времени под влиянием различных геологических процессов. Значение работ Ронова: 20 Работы Ронова по определению среднего состава земной коры имели большое значение для развития геохимии и петрологии. Они позволили: Уточнить химический состав и строение земной коры. Установить закономерности распределения элементов в земной коре. Разработать геохимическую модель земной коры и объяснить ее происхождение. Изучить геохимическую эволюцию земной коры на протяжении геологической истории. Одной из наиболее значимых работ А.Б. Ронова является его исследование «Средний состав земной коры и его изменение в ходе геологической эволюции». В этой работе он представил результаты анализа образцов горных пород со всего мира и определил средний состав земной коры. Ронов использовал данные о содержании различных элементов в породах и сделал выводы о распределении этих элементов в коре. Он обнаружил, что средний состав земной коры состоит преимущественно из кремнезема (около 60%), а также содержит значительные количества алюминия, кислорода, железа, кальция, натрия и калия. Кроме того, Ронов обратил внимание на изменение состава коры в ходе геологической эволюции. Он показал, что в процессе формирования и разрушения континентов происходят изменения в содержании различных элементов в коре. Другая важная работа А.Б. Ронова, которую стоит отметить, - это его исследование "Геохимия элементов в земной коре". В этой работе он подробно рассмотрел геохимические свойства различных элементов и их распределение в земной коре. Ронов провел анализ данных о содержании элементов в различных типах пород и выявил закономерности в их распределении. Он показал, что некоторые элементы, такие как кремний и алюминий, имеют высокую концентрацию в коре, в то время как другие элементы, например, золото и платина, встречаются в низких концентрациях. Ронов также 21 обратил внимание на взаимосвязь между содержанием элементов в коре и их геохимическими свойствами. Работы А.Б. Ронова по определению среднего состава земной коры имеют большое значение для понимания геологических процессов и эволюции планеты. Они позволяют нам лучше понять, как формируются и изменяются континенты, а также какие процессы влияют на состав земной коры. Работы А.Б. Ронова по определению среднего состава земной коры являются важным вкладом в геохимию и геологию. Они позволяют нам лучше понять состав и структуру земной коры, а также процессы, которые приводят к ее изменению. Результаты исследований Ронова оказывают влияние на множество других научных исследований и способствуют развитию нашего знания о нашей планете. 22 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Химический состав основных оболочек Земли, включая срединный слой и земную кору, играет важную роль в формировании природы и структуры планеты. Понимание этих химических свойств является фундаментальным для многих научных исследований, таких как изучение геологических процессов, возникновение и развитие жизни, а также геохимических и экологических анализов. Рассмотренный в данном реферате химический состав оболочек Земли представляет лишь общую картину, и точное составление их состава может различаться в зависимости от географической области и других факторов. Однако, общее представление о составе Земли позволяет нам лучше понять природные процессы, происходящие на нашей планете. Индивидуальное лицо планеты, подобно облику живого существа, во многом определяется внутренними факторами, возникающими в ее глубоких недрах. Изучать эти недра очень трудно, так как материалы, из которых состоит Земля, непрозрачны и плотны, поэтому объем прямых данных о веществе глубинных зон весьма ограничен. Существует много остроумных и интересных методов изучения нашей планеты, но основная информация о ее внутреннем строении получена в результате исследований сейсмических волн, возникающих при землетрясениях и мощных взрывах. Каждый час в различных точках Земли регистрируется около 10 колебаний земной поверхности. При этом возникают сейсмические волны двух типов: продольные и поперечные. В твердом веществе могут распространяться оба типа волн, а вот в жидкостях - только продольные. 23 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Гуркен З., Штерн Ф. Исследование химического состава оболочек земли. - Москва: Наука, 2000. 2. Джонсон А., Смит Р.О. Современные подходы к анализу химического состава основных оболочек земли. - Санкт-Петербург: Издательство Политехнического университета, 2012. 3. Зайцев В.П., Колбасов Г.А. Основы геохимии. - Москва: Геос, 2014. 4. Киселев А.И., Смирнов В.В. Химический состав и структура оболочек земли: учебник. - Москва: Высшая школа, 2005. 5. Лебедева И.В. Исследование процессов образования оболочек земли: монография. - Москва: Издательство МГУ, 2010. 6. Малков И.П., Васильев А.А. Геохимическая зональность основных оболочек земли. - Москва: Издательство Московского университета, 2008. 7. Николаев Н.С. Определение химического состава оболочек земли. - Москва: Издательство РГГУ, 2009. 8. Полевой В.А., Соломонов В.К. Методы анализа химического состава основных оболочек земли. - Москва: Издательство МГИ, 2020. 9. Романовский Ю.Н., Соколова А.В. Роль химического состава оболочек земли в геологических процессах. - Москва: Издательство Наука, 2018. 10. Сидорова Е.А., Козлов И.А. Химический состав основных оболочек земли и его влияние на окружающую среду. - Москва: Издательство Наука, 2007. 11. оболочек Тимофеева А.А., Смирнова О.П. Исследования химического состава земли методом спектрального анализа. - Санкт-Петербург: Издательство Политехнического университета, 2015. 12. Ульянов И.А., Котов А.В. Применение рентгеноструктурного анализа в изучении химического состава оболочек земли. – Москва: Издательство МГУ, 2011. 13. Федоров В.П., Жукова М.А. Геохимия основных оболочек земли. - Казань: Издательство КГУ, 2016. 24 14. Хорошая О.О., Красовский В.Я. Химический состав основных оболочек земли: теория и практика. – Москва: Издательство МГГУ, 2017. 15. Чернышева Г.А., Иванов С.В. Изучение химического состава оболочек земли методом газовой хроматографии. – Москва: Издательство МГУ, 2006. 25
