Үйлесімділік (геохимия) - Compatibility (geochemistry)

Үйлесімділік - бұл геохимиктер элементтердің қатты күйде қалай бөлінетінін және Жер мантиясында балқитынын сипаттайтын термин. Жылы геохимия, үйлесімділік дегеніміз - белгілі бір заттың қаншалықты дайын екендігі микроэлемент а. алмастырғыштар негізгі элемент ішінде минерал.

Үйлесімділігі ион екі нәрсемен басқарылады: оның валенттілік және оның иондық радиус.[1] Микроэлементтің минералмен үйлесімді болуы үшін екеуі де негізгі элементтің шамасын жақындатуы керек. Мысалы, оливин (құрамында минерал көп жоғарғы мантия ) химиялық формуласы бар (Mg, Fe)
2
SiO
4
. Никель, ұқсас химиялық әрекеті бар темір және магний, оларды алмастырады және мантияға өте сәйкес келеді.

Үйлесімділік барысында әр түрлі элементтердің бөлінуін басқарады балқу. А элементінің үйлесімділігі тау жынысы Бұл орташа өлшенген бар минералдардың әрқайсысында оның үйлесімділігі. Керісінше, үйлесімсіз элемент бұл оның ішінде ең аз тұрақтылық кристалл құрылым. Егер элемент жартаста үйлесімді болмаса, ол а-ға бөлінеді балқу балқу басталған бойда Жалпы алғанда, элемент «үйлесімді» деп аталғанда, оның қандай тау жынысына үйлесетіні айтылмай, мантия көзделеді. Сонымен, үйлесімсіз элементтер - бұл байытылған элементтер континентальды қабық және мантияда таусылған. Мысалдарға мыналар жатады: рубидиум, барий, уран, және лантан. Үйлесімді элементтер жер қыртысында таусылып, мантияда байытылған, мысалдар никель және титан.

Оливин
Форстерит-Оливин-4jg54a.jpg
Форстерит оливині, жердің жоғарғы мантиясында түзілген магний темір кремнийі.

Үйлесімділік әдетте элементтің таралу коэффициентімен сипатталады. Тарату коэффициенті элементтің қатты және сұйық фазаларының минералда қалай бөлінетінін сипаттайды. Жердің сирек кездесетін микроэлементтерінің қазіргі зерттеулері жер қыртысының құрамындағы элементтердің химиялық құрамын анықтауға және зерттеуге тырысады. Жердің ішкі қабығының төменгі қабығы мен жоғарғы мантия аймағын түсінуде әлі де белгісіздіктер бар. Сонымен қатар, көптеген зерттеулер назар аударуға бағытталған бөлу коэффициенттері мұхит қабығының құрамын сипаттайтын базальтикалық магмадағы кейбір элементтердің[2] Минералды сынама берілген жер қыртысы мен мантиядағы элементтердің құрамын өлшеу әдісі арқылы үйлесімділік белгілі бір микроэлементтің салыстырмалы концентрациясын анықтауға мүмкіндік береді. Петрологиялық тұрғыдан алғанда, балқымада негізгі және сирек микроэлементтердің қалай ерекшеленетінін түсіну Жердің химиялық эволюциясын геологиялық уақыт шкаласы бойынша тереңірек түсінуге мүмкіндік береді.[3]

Үйлесімділікті анықтау

Тарату (бөлу) коэффициенті

Минералда барлық дерлік элементтер қатты және сұйық фаза арасында біркелкі емес бөлінеді. Бұл белгілі құбылыс химиялық фракциялау және оны сипаттауға болады тепе-теңдік константасы, ол кез-келген екі фаза арасында элементтің тұрақты бөлінуін орнатады тепе-теңдік жағдайында.[1] A таралу константасы реакцияның қатты және сұйық фазалары арасындағы байланысты анықтау үшін қолданылады. Бұл мән мәні бойынша екі фаза арасындағы элементтің шоғырлануының қатынасы, әдетте осы контекстегі қатты және сұйық фаза арасындағы. Бұл тұрақты көбінесе деп аталады қарым-қатынас кезінде микроэлементтер, қайда

Атомның көптігінің өрмекшінің диаграммасы
Elemental abundances.svg
Жер қыртысында элементтердің көптігі. Х осі миллион кремний атомына есептелген молшылыққа қарсы сызылған атом нөмірін көрсетеді.

микроэлементтер үшін

Тепе-теңдік константасы - бұл эмпирикалық түрде анықталған шама. Бұл шамалар температураға, қысымға және минералдың құрамына байланысты балқу. мәндер негізгі элементтер мен микроэлементтер арасында айтарлықтай ерекшеленеді. Анықтама бойынша үйлеспейтін микроэлементтердің тепе-теңдік тұрақты мәні біреуден аз, өйткені микроэлементтер балқымада қатты заттарға қарағанда жоғары концентрацияға ие.[1] Бұл үйлесімді элементтердің мәні бар екенін білдіреді . Осылайша, үйлесімді емес элементтер балқымада шоғырланған, ал үйлесімді элементтер қатты денеде шоғырланған. Үйлесімді элементтері қатты фракцияланған және сұйық фазада концентрациясы өте төмен.

Жаппай үлестіру коэффициенті

Жаппай үлестіру коэффициенті тау жынысында минералды құрайтын кез-келген элементтің элементтік құрамын есептеу үшін қолданылады. Жаппай үлестіру коэффициенті, , ретінде анықталады

қайда минералға деген қызығушылық элементі болып табылады, және бұл минералдың салмақтық үлесі жартаста. - бұл минерал құрамындағы элементтің таралу коэффициенті .[1] Бұл константаны минералдағы жеке элементтердің екі түрлі фазада қалай шоғырланғанын сипаттауға қолдануға болады. Химиялық фракция кезінде белгілі бір элементтер азды-көпті концентрациялануы мүмкін, бұл геохимиктерге магманың дифференциациясының әр түрлі сатыларын анықтауға мүмкіндік береді.[4] Сайып келгенде, бұл өлшемдерді әр түрлі геологиялық параметрлердегі элементтердің мінез-құлқын одан әрі түсіну үшін пайдалануға болады.

Қолданбалар

Жер құрамы туралы ақпараттың негізгі көздерінің бірі перидотит пен базальттың балқуы арасындағы байланысты түсінуден туындайды. Перидотит мантияның көп бөлігін құрайды. Базальт Жердің мұхиттық қабығында өте көп шоғырланған магма Жер бетіне жетіп, өте жылдам қарқынмен салқындаған кезде пайда болады.[1] Магма салқындаған кезде әр түрлі минералдар сол минералдың салқындату температурасына байланысты әр уақытта кристалданады. Бұл ақыр соңында балқыманың химиялық құрамын өзгертеді, өйткені әртүрлі минералдар кристалданып бастайды. Фракциялық кристалдану құрамындағы лаваның құрамын байқау үшін базальт сұйықтықтарындағы элементтер зерттелді жоғарғы мантия.[5] Бұл тұжырымдаманы ғалымдар Жер мантиясының эволюциясы және оның концентрациясы туралы түсінік беру үшін қолдана алады литофил микроэлементтер соңғы 3,5 миллиард жылда өзгеріп отырды.[6]

Жердің ішкі көрінісі туралы түсінік

Алдыңғы зерттеулер микроэлементтердің үйлесімділігін оның балқыманың құрылымына әсерін көру үшін қолданған перидотит солидус.[7] Мұндай зерттеулерде белгілі бір элементтердің бөлу коэффициенттері зерттелді және осы шамалардың шамасы зерттеушілерге балқыманың полимерлену дәрежесі туралы бірнеше анықтама берді. 1998 жылы Шығыс Қытайда жүргізілген зерттеу Қытайдағы жер қыртысынан табылған әр түрлі элементтердің химиялық құрамын қарастырды. Бұл аймақтағы жер қыртысының құрылымын сипаттау және сипаттау үшін қолданылатын параметрлердің бірі әр түрлі элементтер жұптарының үйлесімділігі болды.[8] Негізінен, осыған ұқсас зерттеулер кейбір элементтердің үйлесімділігі қалай өзгеруі және Жердің ішкі құрамының химиялық құрамы мен жағдайының әсер етуі мүмкін екенін көрсетті.

Мұхиттық вулканизм - бұл үйлесімділікті қолдануды қосатын тағы бір тақырып. 1960 жылдардан бастап Жер мантиясының құрылымын геохимиктер зерттей бастады. Бай мұхит қабығы базальт вулканикалық белсенділіктен геологиялық уақыт шкаласы бойынша Жер интерьерінің эволюциясы туралы ақпарат беретін нақты компоненттерді көрсетіңіз. Сәйкес келмейтін микроэлементтер мантия еріген кезде таусылып, жанартаудың әсерінен мұхиттық немесе континенттік қабыққа байытылған. Басқа уақытта, вулканизм байытылған мантияны қабыққа ериді. Бұл құбылыстарды мантия геохимиктері үшін құнды құрал болып табылатын изотоптардың радиоактивті ыдырау жазбаларына қарап, осы базальттарда анықтауға болады.[2] Нақтырақ айтсақ, геохимия серпентиниттер белгілі бір микроэлементтердің үйлесімділігі арқылы мұхит түбінде, әсіресе субдукция аймақтарын зерттеуге болады.[9] Үйлесімділігі қорғасын (Pb) ішіне циркондар әр түрлі ортада жыныстардағы циркондардың көрсеткіші де болуы мүмкін. Циркондардағы радиогенді емес қорғасын деңгейлерін байқау кезінде бұл циркондардың радиометриялық даталануы үшін пайдалы құрал бола алады.[10]

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б c г. e МакСвин, Гарри Ю. (2003-11-19). Геохимия: жолдар және процестер. Ричардсон, Стивен МакАфи., Ухле, Мария Э., Ричардсон, Стивен МакАфи. (Екінші басылым). Нью Йорк. дои:10.1016/0009-2541(94)00140-4. ISBN  9780231509039. OCLC  61109090.
  2. ^ а б Хофманн, А.В. (1997). «Мантия геохимиясы: мұхиттық вулканизмнен хабар». Табиғат. 385 (6613): 219–229. Бибкод:1997 ж.38..219H. дои:10.1038 / 385219a0. ISSN  1476-4687.
  3. ^ McDonough, W.F .; Sun, S.-s. (1995). «Жердің құрамы». Химиялық геология. 120 (3–4): 223–253. Бибкод:1995ChGeo.120..223M. дои:10.1016/0009-2541(94)00140-4.
  4. ^ Вильлемант, Бенойт; Джафрезич, Анри; Джорон, Жан-Луи; Treuil, Michel (1981). «Негізгі және микроэлементтердің таралу коэффициенттері; Chaîne des Puys сілтілі базальт сериясындағы фракциялық кристалдану (Франция, Франция)». Geochimica et Cosmochimica Acta. 45 (11): 1997–2016. Бибкод:1981GeCoA..45.1997V. дои:10.1016/0016-7037(81)90055-7. ISSN  0016-7037.
  5. ^ O'Hara, J. J. (1977). «Периодты толтырылған магма камерасын фракциялық кристалдандыру кезіндегі геохимиялық эволюция». Табиғат. 266 (5602): 503–507. Бибкод:1977 ж.26..503O. дои:10.1038 / 266503a0. ISSN  1476-4687.
  6. ^ О'Нионс, Р.К .; Эвенсен Н.М .; Гамильтон, П.Ж .; Картер, С.Р .; Хатчисон, Р. (1978). «Мантияның еруі мен бүгінінің еруі: изотоптар және микроэлементтер [және талқылау]». Корольдік қоғамның философиялық операциялары А: математикалық, физикалық және инженерлік ғылымдар. 288 (1355): 547–559. дои:10.1098 / rsta.1978.0033. ISSN  1364-503X.
  7. ^ Гаэтани, Гленн А. (2004). «Перидотит солидусының жанында микроэлементтерді бөлуге балқыма құрылымының әсері». Минералогия мен петрологияға қосқан үлестері. 147 (5): 511–527. Бибкод:2004CoMP..147..511G. дои:10.1007 / s00410-004-0575-1. ISSN  1432-0967.
  8. ^ Гао, Шань; Луо, Тинг-Чуан; Чжан, Бен-Рен; Чжан, Хун-Фэй; Хань, Инь-вэнь; Чжао, Цзи-Дан; Ху, Ии-Кен (1998). «Шығыс Қытайдағы зерттеулер анықтаған континенттік жер қыртысының химиялық құрамы». Geochimica et Cosmochimica Acta. 62 (11): 1959–1975. дои:10.1016 / S0016-7037 (98) 00121-5. ISSN  0016-7037.
  9. ^ Кодолании, Янос; Петтке, Томас; Шпандлер, Карл; Камбер, Бальз С .; Гмелинг, Каталин (2012). «Мұхит қабаты мен серпентиниттердің төменгі қабаттарының геохимиясы: субдукция аймақтарына ультра-негізгі кірудің шектеулері». Petrology журналы. 53 (2): 235–270. Бибкод:2012JPet ... 53..235K. дои:10.1093 / петрология / egr058. ISSN  0022-3530.
  10. ^ Уотсон, Э.Б; Хемиак, Д. Дж; Ханчар, Дж. М; Харрисон, Т.М; Wark, D. A (1997). «Pb-ді цирконға қосу». Химиялық геология. 141 (1): 19–31. Бибкод:1997ChGeo.141 ... 19W. дои:10.1016 / S0009-2541 (97) 00054-5. ISSN  0009-2541.