дріс. Жер абаттары, онда элементтерді орналасуы
Минералдарды химиялы рамын, ол рамны ралу задылытарын, жаратылысын танып білу шін жер абаттарын жне оларда элементтерді лесін жне орналасуын білу ажет. Басаша айтанда жер химиясын яни геохимиянегізін білу керек болады.
Геохимия ылымы жер абаттарындаы атомдарды тарихын, оларды бір орыннан екінші орына ауысу, жылжу задарын зерттейді. Геохимия тры-сынан араанда минералдар- геохимиялы элементтерді жер абаттарындаы р трлі жадайлара арай пайда болан негізінен траты осылыстар.
Жерді бізге белгілі блімі- оны стігі абаты, яни ыртысы. Оны тере абаттарыны натылы рамы, алай жараланы белгісіз. олдан азылан шахталарды тередігі 2–3 километрге дейін, ал брылау тередігі 5–6 километрге дейін жетті.
Жерді ішкі абаттарыны рамы туралы тек табиат былыстарыны нтижелеріне байланысты деректер алынады. Оларды бірі- жанар тау вулкандарыны атылауы. Жер сілкіну, тау ктерілу, вулкан атылау немі здіксіз жретін процестерге жатады. Сонымен атар жер бетіндегі тау-тастар жел ау, кн шау, су шаю рекеттерінен бзылып отырады.
Жер сілкінуден, тау ктерілуден тау жыныстарыны жер бетіне шыуымен атар жер астыны алы абатынан бізге аз болсада деректер беретін серге жер сілкінгенде пайда болатын серпімді толындар. Ол толындар трлі-трлі абаттарда салмаы р трлі тау жыныстарында р трлі жылдамдыпен тарайды, демек толындар р трлі сынып, абаттардан шаылады. Осы толындарды лшеп зерттеу арылы тау жыныстары туралы млімет алуа болады. Жер кнді айналып жрген планеталарды бірі. Сондытан кейбір астрономиялы дістерде жерді ішкі рылысы туралы мліметтер береді. Мысалы, аспаннан жерге келіп тскен метеорит заттарды рылысын, рамын лшеп, соны жер рылысымен салыстыру, баса аспан денелері мен жерді арасындаы тартылыс кштерін баылау, сол арылы жерді тыыздыын анытау жне т.б.. Осы трыдан зерттеу нтижесінде жерді орташа тыыздыы 5,5 (т/м3), ал оны беткі абаттарындаы тау жыныстарыны тыыздыы 2,6–3,0 (т/м3) райды. Осы мліметтерге сйенсек жер абаттарыны тередігі артан сайын оларды тыыздытарыда жоарылай беруі ммкін деген орытынды шыарылады.
Кптеген зерттеулерді нтижесінде жер заттары здеріні меншікті салматарына арай бірнеше абаттар рып орналасан деген орытындыа келуге болады: е ауыр заттар жерді ішкі орталы зегінде, е жеіл заттар жерді стігі бетінде. Жер абаттары геосфералар деп аталады (гео-жер, сфера-шар).
Геосфераны е жеіл стігі абаты атмосфера деп аталады. Оны алыдыы бірнеше мы километрге барады, біра лшеуге баылауа келетін млшері 500 километрдей деп есептеледі.
Жерді е стігі сйы, су абаты гидросфера деп аталады. Мхит суларыны е тере жері 11 километрдей, ал тыыздыы 1-ден сл артытау.
Гидросфера астында, рлытарда, таулы-ырлы жерлерде жерді атты абаты бар. Оны ыртыс абаты дейді. Негізі топыратан трады. Осы ш абаты астасан жерінде, тіршілік абаты бар, оны биосфера деп атайды.
Жерді стігі атты бетін, оан ыртыс (топыраты) абатыда кіреді, литосфера деп атайды (тас абат). Оны алыдыы ондаан километрге жетеді. Бл абаттаы тау жыныстарыны рамы базальт деген тау жынысына жуы келеді. Сондытан оны базальт абаты деп те атайды.
Литосферадан тмен, жерді е ішкі зегіні сыртында аралы абат немесе мантия абаты бар. Бл е алы абат, алындыы 3000 километрге жуы. Оны рамына ауыр магмалы тау жыныстарынан трады. Жер сілкіну рекеттері осы мантияны стігі блігінде болады.
Жерді е ішкі орталы зегі- ядросы кбінде темірден, одан кейін никельден трады деп есептейді. Жер шары салмаыны негізін осы зек райды. Оны меншікті салмаы жоары, 10 т/м3- ке жетеді деген жорамал бар. Осы келтірілген геосфералар абаттарында райсысына тн элементтер жинаталан, осыан байланысты оларды физикалы жне химиялы асиеттері бар.
Норвегияны ататы алымы В.М. Гольдшмидт барлы элементтерді, геосфераа таралуына байланысты, тртке блінеді: 1) атмофильдер, 2) литофильдер, 3) халькофильдер, 4) сидерофильдер.
Атмофилдер дегені ауалы элементтер деген сз. Литофилдер- литосфералы элементтер, яни оттек пен осылатын элементтер. Халькофилдер- ккіртпен осылып кен абатын раушы элементтер. Сидерофилдер- темірге тн элементтер.
В.М. Гольдшмидт элементтерді осындай топтара блгенде атомдарды клемін (ионды радиустарын) жне оларды сырты электрон абаттарыны рылысын да негізге алан.
Атмофилділерге жататындар: газдар, сутек, азот, нейтрал газдар. Бларды кпшілігінде атом сыртындаы орбиталь 8 электроннан трады.
Литофилдерге жататын элементтер: литий, натрий, калий, магний, кальций, алюминий, силиций (кремний), оттек, т.б. Бларды иондары сырт орбитальда 8 электрон бар.
Халькофилдерге жататын элементтер: мыс, мырыш, орасын, сынап, кміс, алтын, мышьяк, алайы, ккірт т.б. Бларды иондары 18 электрон (сырт абатта) болады.
Сидерофильдерге жататындар: темір, кобальт, никель, платина тобы, кміртек т.б. Бларды иондарыны сыртында осымша рылысты электрон абаттары бар.
Химиялы элементтерді жер ыртысындаы лестерін анытауа, оларды таралуындаы задылытарды ашуда В.И. Вернадский, А.Е. Ферсман, А.П. Виноградов секілді академик алымдар, Америка геохимигі Ф.Кларк, Норвегияны алымы В. Гольдшмидт зор ебек сіірді.
Ф.Кларк американы ірі алымы, геохимик, тау жыныстарын талдап зерттеуде нтижесінде жер ыртысыны орташа рамын есептеп шыарып, 1889 жылы химиялы элементтерді пайызды лесін крсететін кесте жасады.
Жерді беткі тас абатын (литосфера), су абатын (гидросфера) жне ауаны (атмосфера) осып есептегендегі жалпы салмаы 2,2-2,5·1019 тоннаа те деп есептеледі. Осы абаттардаы химиялы элементтерді Вернадский бірнеше декадаа бліп, пайызды лесін анытаан (келтірілген кесте Ферсманны тзетулерімен толытырылан) х). Бірінші декадаы лесі 10%-тен асатын элементтер, екіншіде- 10%-тен 1% ке, шіншіде лес 1%-тен 0,1% ке дейін жне т.с.с.орналасан.
1-кесте – Элементтерді жер ыртысындаы пайызды лестері
| Декада | Проценттік лес | Бкіл лемдік оры, т | Элементтер |
| I | 1018 | O, Si | |
| II | 1-10 | 1017-1018 | Al, Fe, Ca, Na, Mg, K, H |
| III | 10-1 -10 | 1016-1017 | Ti, C, Ca, P, S, Mn |
| IV | 10-2-10-1 | 1015-1016 | F, Ba, N, Sr, V, Ni, B, Cu |
| V | 10-3-10-2 | 1014-1015 | Rb, Li, V, Be, Ca, Th, Nd, Pb, Mo, Br, Ga |
| VI | 10-4-10-3 | 1013-1014 | U, Yb, Dy, Gd, Sm, Er, La, Sn, Sc, W, Cs, Cd, As, Pr, Hf, Ar, Cp, Hg, Tu, Ho, Tb, I, Ge |
| VII | 10-5-10-4 | 1012-1013 | Se, Sb, Nb, Ta, Eu, Sn, Bi, Te, Ag |
| VIII | 10-6-10-5 | 1011-1012 | Pd, Pt, Ru, Os, Au, Rh, Ir, He |
| IX | 10-7-10-6 | 1010-1011 | Ne, Re |
| X | 10-8-10-7 | 109-1010 | Kr |
| XI | 10-9-10-8 | 108-109 | Xe |
| XII | 10-10-10-9 | 107-108 | Ra |
| XIII | 10-11-10-10 | 106-107 | Pa |
Кестеден е алдымен кзге тсетіні Менделеев кестесінде жоары, 1–4 периодтарда орналасан жеіл элементтер. Ал жерді астыы абаттарына арай ауыр элементтерді млшеріні біртіндеп кбейетінін байаймыз.
Жер ыртысында инертті газдар (неон, криптон, ксенон) мен рений, радий жне протоантиний элементтері те аз кездеседі екен. Бесінші жне алтыншы декалардан бастап он шінші декада аралыында орналасан элементтерді кбін сирек жне шашыранды элементтер деп атайды.
Сонымен барлы элементтерді жер абаттарында орналасуы оларды меншікті салматарына байланысты екнін, демек ауырлары жерді астыы, ал жеілдері стігі абаттарында кп кездесетінін білдік. Мысалы, атмосфера (ауа абаты) жер бетінен биіктеген сайын сирей береді де, 500 километрде ауа абаты бітеді. Ал ауадан кейінгі жеіл нрсе су (1,0 т/м3) жерді е бетінде орналасан. Одан тменгі абатты (жер ыртысы) меншікті салмаы кварцты меншікті салмаына жаыны- 2,7–2,8 т/м3.
Жерді беткі абатыны рамына оралайы. Себебі бл беткі абатты біз шін маызы айрыша. Тірі организмні тіршілігі осы абат асиетіне жне оны су жне ауа абатымен тыыз байланысты. Енді осы жер ыртысындаы элементтерді лестік млшерін арастырайы. Миллиондаан, тіпті миллиард жылдар бойы жер ойнауында болан орасан згерістер жер бетін рине млде згертті, сонымен атар элементтерді лесі згерді. Академик А.Е. Ферсман деректері бойынша жер бетіні рамы мынадай (пайызбен берілген) 1сурет:
Оттек (О)-50,0 Натрий (Na)-2,0
Кремний (Si)-26,0 Калий (K)-2,0
Алюминий (Al)-7,0 Магний (Mg)-2,0
Темір (Fe)-4,0 Сутек (H)-1,0
Кальций (Ca)-3,0
жне басалары.
Бл деректерден жерді бет абатын оттек (О), кремний (Si) жне алю-миний (Al), длірек айтанда оларды осындылары- SiО2, Al2О3 алып жатанын креміз. Бірінші суреттен жер беті рамын кз алдыыза елестетуге болады.
Жерді тменгі абаттарындаы ауыр элементтер мен осылыстар райтын элементті бірі- ккірт. Ол шінші декадада орналасан, яни ол кп тараан элементті бірі. Ккіртті ауыр элементтермен осылысы те мыты, траты келеді. Мндай ккірт осылыстарын сульфидтердеп атайды. Жерді шамамен 1200 км тередігінде сульфидті абат бар.
В.М. Гольдшмидт теориясында арастырылмаан екі осымша геосфера бар, оны бірі су абаты- гидросфера, екіншісі- тіршілік абаты- биосфера.
А.Е.Ферсманны есептеуі бойынша гидросферадаы негізгі элементтерді салма млшері (кларктары) тмендегідей:
Оттек (О)...... .86,45
Сутек (Н).......10,63
Хлор (Сl)........2,03
Натрий (Na)....1,14
Азот (N)..........1,37
Магний (Mg)...0,14
Ккірт (S)........0,09
Кальций (Ca)...0,05
Калий (K)........0,04
Бром (Br).........0,015
Кміртек (C)...0,0035
Барлыы ....... 99,99
Барлы алан элементтерді жинаанда, оларды гидросферадаы салма млшері пайызды жз блігіні бір блігіндей ана болады.
Биосфераны раушы е басты элементтер мыналар: кміртек (С), оттек (О), сутек (Н), азот (N), ккірт (S), фосфор (Р), калий (К), темір (Fe). Бларды ішінде бірінші орында рашан кміртек болады.
Кп организмдерде биогендік элементтерден баса немі кездесетін элементтер мыналар: кальций (Са), кремний (Si), иод (І), марганец (Мn), мыс (Сu), фосфор (Р) т.б.
1-сурет. Жер абаттарыны рамы
Тікелей зерттеуге болатын жне адам тіршілігіне тікелей сер ететін геосфералар саны шеу: атмосфера, гидросфера жне литосфера. Біз литосфера-ны 15–20 км-дей тереіне ана дл мліметтер ала аламыз. Сонымен, атмосферада, гидросферада, литосфераны стігі 16 километрлік алыдыында ан-дай элементтерді аншалы лестері бар екені есептелген (2-кестені араыз).
2-кесте Химиялы элементтерді жерді беткі абаттарында таралуы. (атмо+гидро+литосфераны 16 км алыдыы, салмаы, кларк есебінен)
| Рет № | Элемент | Кларк, 1933 ж. | Рет № | Элемент | Кларк, 1933 ж. |
| Сутек | 1,00 | Цирконий | 0.025 | ||
| Гелий | 1  10-6
| Ниобий | 3.2 10-5
| ||
| Литий | 5 10-3
| Молибден | 1 10-7
| ||
| Берилий | 4 10-4
| Технеций | 1 10-7
| ||
| Бор | 5 10-3
| Рутений | 5 10-6
| ||
| Кміртек | 0.35 | Родий | 1 10-6
| ||
| Азот | 0.04 | Палладий | 6 10-6
| ||
| Оттек | 49.13 | Кміс | 1 10-5
| ||
| Фтор | 0.08 | Кадмий | 5 10-4
| ||
| Неон | 5 10-7
| Индий | 1 10-5
| ||
| Натрий | 2.40 | алайы | 8 10-3
| ||
| Магний | 2.35 | Сурьма | 5 10-5
| ||
| Алюминий | 7.45 | Теллур | 1 10-6
| ||
| Кремний | 26.00 | Иод | 1 10-4
| ||
| Фосфор | 0.12 | Ксенон | 3 10-9
| ||
| Ккірт | 0.10 | Цезий | 1 10-3
| ||
| Хлор | 0.20 | Барий | 0.05 | ||
| Аргон | 4 10-4
| 57–71 | Лантанидтер | 0.01 | |
| Калий | 2.35 | Гафний | 4 10-4
| ||
| Кальций | 3.25 | Тантал | 2.4 10-5
| ||
| Скандий | 6 10-4
| Вольфрам | 7 10-3
| ||
| Титан | 0.61 | Рений | 1 10-7
| ||
| Ванадий | 0.02 | Осмий | 5 10-6
| ||
| Хром | 0.03 | Иридий | 1 10-6
| ||
| Марганец | 0.10 | Платина | 2 10-5
| ||
| Темір | 4.20 | Алтын | 5 10-7
| ||
| Кобальт | 2 10-3
| Сынап | 5 10-6 (?)
| ||
| Никель | 0.02 | Таллий | 1 10-5
| ||
| Мыс | 0.01 | орасын | 1.6 10-3
| ||
| Мырыш | 0.02 | Висмут | 1 10-5
| ||
| Галлий | 1 10-4
| Полоний | 5 10-6
| ||
| Германий | 1 10-4
| Астатин | – | ||
| Мышьяк | 5 10-4
| Радон | – | ||
| Селен | 8 10-5
| Франций | – | ||
| Бром | 1 10-3
| Радий | 2 10-10
| ||
| Криптон | 2 10-8
| Актиний | – | ||
| Рубидий | 8 10-3
| Торий | 1 10-3
| ||
| Стронций | 0.035 | Протактиний | 7 10-11
| ||
| Иттрий | 5 10-3
| Уран | 4 10-4
|
дебиет: 1-нег. [123-130] ос[5-11]
Баылау сратары:
1. Геохимия ылымы нені зерттейді
2. Адамдар жер абаттарыны рылымдары туралы деректерді алуа нелер себеп болады.
3. Геосфералар дегеніміз не?
4. Жер ыртысына не жатады?
5. Геосфералы абаттарды аттары.
6. Элементтерді таралуы Гольдшмидт геосфераны андай топтара блді, аттары?
7. Геосферада таралуы бойынша элементтерді топтары.
8. Кларк кестесі нені крсетеді?
9. Элементтерді млшеріне арай Вернадский жасаан декадалар.
10. Элементтерді орналасуына андай задылы байалады?
11. Жер бетіні рамы.
12. Гидросфераны рамы (Ферсман бойынша).
13. Биосфераа кіретін негізгі элементтер.
14. Организмдерде кездесетін басада элементтер.