Geochimie

CURS I

Compozitia Pamantului.

Compozitia chimica globala a Pamantului poate fi dedusa doar pe cai indirecte. Aceasta constrangere este impusa de faptul ca analizele si cercetarile directe sunt limitate la maxim 1 % din masa Pamantului , ce reprezinta masa insumata a crustei , hidrosferei si atmosferei. Caile indirecte de estimare a compozitie Pamantului permit doua posibilitati de cercetare :

1. Determinarea compozitie pentru fiecare dintre unitatile structurale majore ale interiorului terestru . Insumarea lor se face in functie de fractia de masa estimata.

2. Sa se postuleze compozitia primitiva a materialului parental din care s-a format Pamantul si apoi prin calcul sa se obtina compozitia globala a Pamantului .

Cercetatorii au abordat ambele posibilitati. In prezent se admite ideea ca evenimentele nucleosintezei au asigurat aparitia meterialului din care s-au format Soarele , planetele , meteoritii si celelalte corpuri din Sistemul nostru Solar .Toate aceste corpuri sunt legate compozitional intre ele prin geneza lor comuna. Se poate postula ca abundentele elelmentelor nevolatile din Pamant sunt in aceleasi proportii cu cele din Soares au meteoriti sau cu cele care rezulta din estimarile abundentelor cosmice.

Plecand de la acest postulat Mason a estimat compozitia globala a Pamantului . Mason a presupus ca mantaua si crusta au aceeasi compozitie cu media chondritelor si ca aliajul din nucleul terestru este de compozitia aliajului Fe-Ni din chondrite, la care s-a adaugat 5,3% troilit . Estimarile lui Mason au dus la concluzia ca doar 11 elelemente au abundentele mai ridicate, acestea fiind : Fe , O , Si , Mg , Ni , S , Ca , Al , Na , Cr , Mn , enumerate in ordinea descrescatoare a abundentelor lor. Aceste elelmente au impreuna abundenta cea mai importanta , dand prin insumare 99,65% din masa Pamntului . Corectitudinea adoptarii chondritelor pentru evaluarea compozitiei chimice a Pamantului a fost verificata de Larimer , care a estimat abundentele a 22 de elemente fara a face appel la meteoriti . Valorile estimate de acesta au permis sa se aprecieze ca modelul chondritic pentru Pamant este unul acceptabil cu exceptia catorva elelmente. Astfel N , K si Rb par a fi mai abundente in chondrite. Abundentele unor elemente volatile (Bi , Hg , Pb , Ta ) sunt mai mici sau pe acelasi ordin de marime cu abundentele chondritice . Aceste relatii sunt in favoarea unui model chondritic pentru Pamant.

O abordare mai complexa a fost facuta de Ganapathy si Anders. Acestia sustin ca Pamantul si Luna sunt alcatuite din cel putin 7 componente diferite ce sunt prezente in chondritele obisnuite. Pe baza criteriilor geochimice au calculat urmatoarele proportii pt cei 7 componenti :

1) condensat timpuriu – o,092%

2) metal topit – 0,240%

3) metal netopit – 0,071%

4) troilit – 0,050%

5) silicat topit – 0,418%

6) silicat netopit – 0,114%

7) materiale bogate in volatile – 0,015%

Pamantul spre deosebire de Luna apare mult mai imbogatit in componente metalice, mai bogat in volatile, dar mai sarac in condensate timpurii. Toate estimarile de compozitie a Pamantului realizate pana in prezent arata ca urmatoarele elemente au o participare importanta in compozitia Pamantului : Fe, O, Si, Mg, Ni, S, Ca, Al, Na.

Diferentierea geochimica a Pamantului

Toate cunostintele existente conduc la ide aca Pamantul este un corp puternic diferentiat. Conceptiile actuale admit ca nucleul terestru este determinat compozitional doar de urmatoarele 3 elemente : Fe, Ni si S sau O. Compozitia crustei este dominata in proportie mai mare de 99% de 9 elemente : O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti. Unele elemente cum ar fi Na, K, Al si halogenii s-au concentrat spre suprafata Pamantului, pe cand altele cum ar fi : Mg, S, Fe, Cr, Co, Ni, etc, s-au concentrat in zonele terestre mai profunde. Procesul major ce a dus la aparitia structurii terestre concentrice presupun metode de diferentiere geochimica. Acest proces nu a fost unul de separare cantitativa a elementelor, fectul sau fiind concentrarea preferentiala a unora dintre elemente in unitati structurale majore ale Pamantului. In prezent continua controversele privind perioada de timp in care s-a manifestat diferentierea geochimica, puncte de vedere contrarii putand fi grupate astfel :

1) Diferentierea geochimica a aparut in timpul acretiei Pamantului din nebuloasa soalara primordiala.

2) Diferentierea geochimica a aparut ca rezultat al actiunii dupa sfarsitul acretiei intr-un stadium de incalzire si topire a interiorului terestru.

3) Actiunea sincrona si ulterioara evenimentului de acretie.

Opinii recente: la sfarsitul acretiei Pamantului avea un nucleu complet format, o manta solida si o prima atmosfera ce a suportat ulterior modificarii printr-o a doua etapa de degazeficare a mantalei. In aceasta conceptie diferentierea geochimica ar fi avut efecte importante chiar inca din perioada de acretie a Pamantului. Exista argumente ce sustin ca diferentierea geochimica a actionat pe parcursul intregii existente a Pamantului. Efectele actiunii sale in prezent se manifesta prin activitatea vulcanica si tectonica. Activitatea vulcanica aduce anual la suprafata cantitati importante de lave si gaze. Aceste produse provin din retopirea materiei crustale supuse subductiei, dar si din manta. Aceste procese au produs modificari compozitionale crustei in timpul existentei sale deaorece aparent cantitatea de sedimente transportata spre ocean difera de adaosurile la crusta prin magnetism si vulcanism. Tipurile majore de roci crustale ( bazalte, granite, marne ) provenite din scuturi, platforme, geosinclinal, manifesta modificari de compozitie incepand de la cele mai vechi spre cele mai noi. Modificarile sunt date de scaderea in toate tipurile de roci a cotinutului de Mg, Ni, Cr, Co si cresterea continutului altor elemente : K, Rb, Sr, Ba, T.R. O tendinta asemanatoare se observa si in cazul unor rapoarte Fe/Mg , Fe2O3/FeO, Co/Ni. Un caz special de diferentiere geochimica in timp este dat de scaderea continua a abundentei izotopilor radioactivi prin dezintegrarea radioactiva in favoarea cersterii abundentei izotopilor radiogeni stabili