Геохимия земной коры Принимаетcя, что континентальная кора протягивается

Геохимия земной коры

Принимаетcя, что континентальная кора протягивается от поверхности до границы Мохоровичиа, где происходит скачок в скорости продольных волн от 7км/с до 8км/с. Это интерпретируется как переход кора-мантия. Латеральное распространение континетальной коры маркируется континетальным склоном. При использовании этого положения около 31% континетальной коры лежит ниже поверхности океана (рис. 1) и менее доступна для исследования. Поэтому большинство оценок состава Земной коры основано на соcтаве коры из областей не покрытых водой.

Структура континентальной коры определена сейсмически и подразделяется на верхнюю, среднюю и нижнюю. Верхняя кора имеет гранитоидный состав и обогащена несовместимыми элементами. Более глубинные части коры недоступны для непосредственного опробования и информация о них может быть извлечена из трех источников: метаморфические породы высоких ступеней метаморфизма (амфиболитовая, гранулитовая фации) экспонированные на поверхности и в некоторых случая[ разрезы Земной коры отвечающие е глубинам 20 км и более; ксенолиты пород гранулитовой фации вынесенные на земную поверхность при магматической деятельности; оценка нижнекоровой литологии на основании сейсмических исследований и теплового потока.

Состав верхней континентальной коры. Хотя Земная кора занимает только 0,6% силикатной Земли она содержит большую часть несовместимых элементов (от 20 до 70%). В настоящее время существует два основных метода оценки состава верхней коры: 1- определение средневзвешенного состава экспонированных пород и 2- определение среднего состава нерастворимых элементов в мелкозернистых обломочных осадочных породах или ледниковых отложениях. Первый метод использован Кларком с соавторами более ста лет назад. Второй метод основывается на концепции, что процесс седиментации представляет усредненный состав больших площадей континентальной коры. Этот метод первоначально использовался Гольдшмитом и его норвежскими коллегами при анализе ледниковых отложений для вывода среднего состава кристаллических пород Балтийского щита и в дальнейшем применялся рядом исследователей.

Близкие полученные значения разных авторов с одной стороны свидетельствуют о правильности методологи, но с другой стороны возникает вопрос насколько представительным является состав щитов для оценки состава верхней коры. Конди полагает, что такие оценки не вполне корректны так как щиты значительно эродированыи и могут быть не представительны для 5- 20 км. верхней коры. Кроме того, на щитах обнажаются только докембрийская верхняя кора и таким образом, не учитывается фанерозойский вклад в состав коры. Конди вывел состав верхней коры основываясь на 3000 анализов пород верхней коры, используя их распространение на геологической карте и стратиграфические разрезы из Северной Америки, Европы и Австралии. Он использовал для вычисления два метода. Данные геологического картирования безотносительно к уровню эрозии. Для областей со значительной эрозией восстанавливая эродированную часть супракрустальных и плутонических пород при допущении их соотношений аналогичными в неэродированных областях.

Гао и др., (1998) использовали 11000 образцов представляющие породы докембрийских кратонов и складчатых фанерозойских областей восточного Китая на площади 9,5105 км2. Образцы включали породы кристаллического основания и осадочного чехла, толщина которого определялась из сейсмических и аэромагнитных данных. На основании сейсмических данных мощность верхней коры была оценена в 15 км.

Сравнение различных моделей содержания главных элементов в верхней континетальной коре. Все значения нормализованы на состав согласно Рудник и Гао (2004).а) Канадский щит; b) бывший Советский Союз (Ронов, Ярошевский, 1967, 1976, Бородин, 1998) и глобальная компиляция обнаженных пород верхней коры с учетом их распространенности.

Сравнение содержания редких элементов в верхней континентальной коре согласно различным моделям. Все значения нормализованы на состав коры согласно модели Рудник и Гао. Редкие элементы разделены на следующие группы: переходные металлы; высокозарядные элементы; щелочные, щелочноземельные элементы; РЗЭ; актиниды и тяжелые металлы; сидерофильные и халькофильные элементы.

Время пребывания (выраженное как logτ) – коэффициент распределения морская вода/верхняя кора (Taylor, McLennan, 1985) Процесс образования осадочных пород включает: выветривание, эрозию, транспорт, осаждение и диагенез. Элементы растворимые в природных водах могут значительно фракционировать и их концентрация в мелкозернистых осадках может быть не представительна для области сноса. Такие элементы включают щелочи и щелочно-земельные элементы, а также бор, рений, молибден, золото и уран. Концентрация элементов характеризующихся очень низкой растворимостью может дать достоверную оценку их содержания в источнике сноса. К таким элементам относятся РЗЭ, иттрий, скандий, торий и возможно кобальт.

Сравнение распределения редкоземельных элементов между а) средним постархейский сланцем и лессом b) различные оценки состава верхней континентальной коры. PAAS – постархейский австралийский сланец; NASC- средний образец северо-американского сланца; ES - ECPAS средний образец европейского сланца Распределение РЗЭ пост-архейских сланцев очень близко по всему миру. Наблюдается обогащение легкими РЗЭ, европиевая аномалия и относительно ровное распределение тяжелых РЗЭ. Распределение РЗЭ в верхней коре параллельно среднему сланцу но их содержание в абсолютных единицах ниже, что обусловлено присутствием в осадках песчаников, карбонатов и эвапоритов, которые содержат мало РЗЭ. После того как установлены концентрации РЗЭ в верхней коре, содержания других малорастворимых элементов может быть рассчитано при использовании их отношений с РЗЭ.

Состав средней континентальной коры согласно оценкам различных авторов

Содержания главных элементов в средней континентальной коре согласно различным моделям Содержание редких элементов в средней коре согласно разным моделям

Распределение редкоземельных и несовместимых элементов в разных моделях состава средней коры

Распределение редкоземельных и несовместимых элементов в разных моделях состава нижней коры

Оценки валового состава коры согласно различным авторам

Сравнение содержаний главных элементов в разных моделях состава Земной коры

Сравнение содержаний рассеянных элементов согласно различным моделям

Сравнение распределения РЗЭ и рассеянных элементов в верхней, нижней и средней частях коры