Кіріспе

Минерал элементтерінің бөлінуі Үйлесімділік - геохимиктер элементтердің қатты денеде қалай бөлінуін және Жер мантиясында қалай балқуын сипаттау үшін қолданатын термин. Геохимияда үйлесімділік - белгілі бір микроэлементтің минералдың ішіндегі негізгі элементті қаншалықты тез алмастыратынын өлшейтін өлшем. Ионның үйлесімділігі екі нәрсемен анықталады: оның валенттілігі және иондық радиусы. Екеуі де негізгі элементтің элементтеріне жақын болуы керек, сонда микроэлемент минералға үйлесімді болады. Мысалы, оливин (жоғарғы мантияда көп кездесетін минерал) химиялық формуласына ие. Никель темір мен магнийге өте ұқсас химиялық мінез-құлықпен, оларды оңай алмастырады, сондықтан мантияда өте үйлесімді. Үйлесімділік балқыту кезінде әр түрлі элементтердің бөлінуін бақылайды. Тастағы элементтің үйлесімділігі - оның әр минералдағы үйлесімділігінің орташа салмағы. Ал үйлеспейтін элемент - кристалдық құрылымындағы ең тұрақты элемент. Егер элемент тау жынысында үйлеспейтін болса, ол балқып бастағаннан кейін бірден балқып кетеді. Жалпы, элемент қандай жыныста үйлесімді екенін айтпастан, "қосулы" деп аталса, мантияны білдіреді. Осылайша, үйлеспейтін элементтер - бұл континенттік қабықта байытылған және мантияда кеміген элементтер. Мысалға: рубидий, барий, уран және лантан. Қосымша элементтер жер қабығында азайып, мантияда байытылады, мысалы, никель және титан. Үйлесімділік әдетте элементтің таралу коэффициентімен сипатталады. Таралу коэффициенті элементтің қатты және сұйық фазаларының минералға қалай таралатынын сипаттайды. Қазіргі кездегі Жердегі сирек кездесетін микроэлементтерді зерттеу Жер қыртысындағы элементтердің химиялық құрамын өлшеуге және зерттеуге бағытталған. Жердің ішкі қабығының төменгі және жоғарғы мантия аймағын түсінуде әлі де белгісіздіктер бар. Сонымен қатар, көптеген зерттеулер мұхит қабығының құрамын сипаттау үшін базальттық магмадағы белгілі бір элементтердің бөлу коэффициентін қарауға бағытталған.

Тарату (бөлу) коэффициенті

Минералдарда барлық элементтер қатты және сұйық фазалар арасында біркелкі бөлінбейді. Бұл құбылыс химиялық фракциялау деп аталады және элементтің кез келген екі фазаның арасындағы тұрақты үлестірімін теңгерімде белгілейтін тепе-теңдік тұрақтысымен сипатталуы мүмкін. Ақырында, бұл өлшеулер әр түрлі геологиялық жағдайдағы элементтік мінез-құлықты одан әрі түсіну үшін пайдаланылуы мүмкін.

Қолданбалар

Жердің құрамы туралы негізгі ақпарат көздерінің бірі перидотит пен базальт балқыту арасындағы байланысты түсінуден келеді. Жердің мантиясының басым бөлігін перидотит құрайды. Жердің мұхит қабығында жоғары концентрацияланған базальт магма Жердің бетіне жетіп, өте тез суытқанда пайда болады. Бұл тұжырымдаманы ғалымдар Жердің мантиясының эволюциясына және соңғы 3,5 миллиард жыл ішінде литофильді микроэлементтердің концентрациясы қалай өзгергеніне түсінік беру үшін қолдана алады.

Жердің ішкі қабатын түсіну

Бұрынғы зерттеулерде микроэлементтердің үйлесімділігі перидотит қаттылығының еріген құрылысына әсерін көру үшін қолданылған. Мұндай зерттеулерде белгілі бір элементтердің бөліну коэффициенттері қаралды және осы мәндердің шамасы зерттеушілерге балқыманың полимерлену дәрежесі туралы белгілі бір мәлімет берді. 1998 жылы Шығыс Қытайда жүргізілген зерттеуде Қытай жер қабығында кездесетін әртүрлі элементтердің химиялық құрамы қаралды. Бұл аймақтағы жер қыртысының құрылымын сипаттау мен сипаттау үшін қолданылатын өлшемдердің бірі әртүрлі элемент жұптарының үйлесімділігі болды. Негізінде, осыған ұқсас зерттеулер белгілі бір элементтердің үйлесімділігі қалай өзгеріп, Жердің ішкі химиялық құрамы мен жағдайына әсер ететінін көрсетті. Океандық вулканизм - бұл үйлесімділікті қолдануды қамтитын тағы бір тақырып. 1960 жылдан бастап Жердің мантиясының құрылымын геохимиктер зерттей бастады. Мұхит қабығы вулкандық белсенділіктен пайда болған базальттарға бай, геологиялық уақыт шкаласы бойынша Жердің ішкі эволюциясы туралы ақпарат беретін ерекше компоненттерді көрсетеді. Кемелсіз микроэлементтер мантия ерігенде сарқылып, жанартаулық белсенділік арқылы мұхит немесе континенттік қабықта байытылады. Басқа жағдайларда вулканизм қабыққа мантияның байытылған балқымасын шығарады. Бұл құбылыстарды осы базальттардағы изотоптардың радиоактивті ыдырауының жазбаларына қарап, сандық түрде анықтауға болады, бұл мантия геохимиктері үшін құнды құрал болып табылады. Әсіресе, мұхит түбіндегі серпентиниттердің геохимиясын, атап айтқанда субдукциялық аймақтарды, белгілі бір микроэлементтердің үйлесімділігін пайдалану арқылы зерттеуге болады. Қорғасынның (Pb) әр түрлі ортадағы цирконға үйлесімділігі де тау жыныстарындағы цирконның бар екендігін көрсетеді. Цирконның радиогендік емес қорғасын деңгейін байқағанда, бұл цирконның радиометриялық мерзімін анықтау үшін пайдалы құрал болуы мүмкін.