Процессы  дифференциации магмы происходят в  основном вследствие изменения физико-химической обстановки в области магматического очага, например изменения давления или температуры. В связи с огромным давлением вещество на очень больших глубинах, несмотря на высокую температуру, находится в твердом состоянии. В условиях более низкого давления магматическое вещество переходит из твердого в жидкое состояние, и начинается его дифференциация.

     Выделяют  два типа дифференциации: собственно магматическую дифференциацию, т.е. дифференциацию вещества в жидком состоянии, и кристаллизационную дифференциацию, т е. дифференциацию, связанную с образованием кристаллов. Магматическая дифференциация про исходит раньше кристаллизационной. В магматической дифференциации выделяются процессы ликвации и ассимиляции.

     Ликвация, или расщепление, магмы представляет собой образование двух различных по составу и удельному весу жидкостей. Этот процесс напоминает разделение смеси воды и эфира. Его можно сравнить также с процессом остывания металлического расплава в домне, при котором происходит распадение на два слоя: верхнего—шпака и нижнего—штейна, не смешивающихся при дальнейшем остывании. Опытным путем Д. П. Григорьевым было показано, что силикатный расплав при участии фтористого кальция, являющегося минерализатором, расщепляется на два слоя. Возможно, что непосредственной.

     ГЛУБИННЫЙ (ИНТРУЗИВНЫЙ) ВУЛКАНИЗМ

     Не  вся магма, движущаяся к поверхности, достигает ее. Вследствие отсутствия открытых трещин или недостаточной  энергии магма может остановиться внутри твердой оболочки земной коры, где, попав в зоны с иным, более  низким тепловым режимом, начинает постепенно остывать

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ

     Тектоническими  движениями называют перемещения вещества земной коры под влиянием процессов, происходящих в более глубоких недрах Земли. Эти движения вызывают тектонические нарушения, т. е. изменения первичного залегания горны пород. Особенно отчетливо эти изменения наблюдаются на примере осадочных пород, которые первично отлагаются в вин горизонтально залегающих пластов, а вследствие тектонических нарушений оказываются смятыми в складки или разорванными на отдельные чешуи и блоки. Тектонические движения в конечном счете создают наблюдаемую структуру земной коры, т. е. они являются созидательными движениями («тектонос» по-гречески—созидательный). В результате этих движений возникают и основные неровности рельефа поверхности Земли.

     Тектонические движения можно разделить на два  типа: радиальные — колебательные, или эпейрогенические движения, и тангенциальные, орогенические. В первом типе движений напряжения передаются в направлении, близком к радиусу Земли, во втором—по касательной к поверхности оболочек земной коры. Очень часто эти движения бывают взаимосвязаны, или один тип движений порождает другой. В результате этих типов движений создаются три вида тектонических деформаций: 1) деформации крупных прогибов и подняли; 2) складчатые и 3) разрывные.

       Первый тип тектонических деформаций, вызванный радиальными движениями в чистом виде, выражается в пологих поднятиях и прогибах земной коры, чаще всего большого радиуса. Колебания, вызывающие образование подобных форм, в отличие от сейсмических колебаний совершаются относительно медленно, ощутимых разрушений не приносят и непосредственным наблюдениям человека не поддаются.

     Складчатые  деформации вызываются тангенциальными  движениями и выражаются в виде складок, образующих длинные или широкие пучки, иногда короткие, быстро затухающие морщины.

     Третий  тип тектонических деформаций характеризуется  образованием разрывов в земной коре и перемещением отдельных участков ее вдоль трещин этих разрывов. Разрывные нарушения очень часто являются производными от первых двух типов в большей мере от складчатых. Установить причину той или т деформации не всегда удается, так как, кроме вышеуказанных типов движений, деформации могут образоваться вязи с внедрением магмы и т. п. Поэтому нарушения в земной коре классифицируют не по типу вызвавших их движений, а по форме или каким-либо другим особенностям самих нарушений.

     Химический  состав земной коры

     Химики  и петрографы начиная со второй половины XIX в. изучали химический состав горных пород методами весового и объемного химического анализа. Суммируя результаты многочисленных анализов горных пород, Ф. Кларк показал, что в земной коре преобладают восемь химических элементов: кислород, кремний, алюминий, железо, магний, кальций, калий и натрий. Этот основной вывод неоднократно подтвержден результатами последующих исследований. Методами химического анализа, которыми пользовались в XIX в., определение низких концентраций элементов было невозможно. Требовались принципиально иные подходы.

     Мощный  импульс изучению химических элементов с очень низкой концентрацией в веществе земной коры дало применение более чувствительного метода – спектроскопического анализа. Новые факты позволили В.И. Вернадскому сформулировать принцип «всюдности» всех химических элементов. В докладе на XII съезде российских естествоиспытателей и врачей в декабре 1909 г. он заявил: «В каждой капле и пылинке вещества на земной поверхности, по мере увеличения тонкости наших исследований, мы открываем все новые и новые элементы… В песчинке или в капле, как в микрокосмосе, отражается общий состав космоса».

     Идея  «всюдности» химических элементов  долгое время вызывала настороженность  даже со стороны крупных ученых. Это было связано с тем, что  элементы, содержащиеся в количестве ниже уровня чувствительности метода, при анализе не обнаруживались. Создавалась иллюзия их полного отсутствия, что отразилось на терминологии. В геохимии возникли термины редкие элементы (die seltene Elementen – нем.; rare elements – англ.), частота (die Haufigkeit – нем.) обнаружения. В действительности имеет место не реальная редкость или малая частота встречаемости элемента при анализах, а его низкая концентрация в изучаемых пробах, которая не может быть определена недостаточно чувствительными методами анализа.

     Низкая  чувствительность метода часто не позволяла определять количество элемента, а лишь констатировать присутствие его «следов». С тех пор в геохимической литературе широко используется термин? применявшийся В.М. Гольдшмидтом и его коллегами в 1930-х гг.: элементы-следы (die Spurelemente – нем.; trace elements – англ.; des elements traces – фр.).

     В итоге усилий ученых разных стран  в 20-х гг. XX в. сложилось общее представление о составе земной коры. Средние значения относительного содержания химических элементов в земной коре и других глобальных и космических системах известный геохимик А.Е. Ферсман предложил называть кларками в честь ученого, который наметил путь к количественной оценке распространения химических элементов.

     Кларк – весьма важная величина в геохимии. Анализ значений кларков позволяет понять многие закономерности распределения химических элементов на Земле, в Солнечной системе и доступной нашим наблюдениям части Вселенной. Кларки химических элементов земной коры различаются более чем на десять математических порядков. Столь существенное количественное различие должно отразиться на качественно неодинаковой роли двух групп элементов в земной коре. Наиболее ярко это проявляется в том, что элементы первой группы, содержащиеся в относительно большом количестве, образуют самостоятельные химические соединения, а элементы второй группы с малыми кларками преимущественно распылены, рассеяны среди химических соединений других элементов. Элементы первой группы называют главными, элементы второй – рассеянными. Их синонимами в английском языке являются minor elements, rare elements, наиболее употребляемый синоним trace elements. Условной границей между группами главных и рассеянных элементов в земной коре может служить величина 0,1%, хотя кларки большей части рассеянных элементов значительно меньше и измеряются тысячными и меньшими долями процента. Понятие о состоянии рассеяния химических элементов, так же как и о их «всюдности», было введено в науку В.И. Вернадским.

     Полный  химический состав верхнего, так называемого  гранитного, слоя континентального блока земной коры приведен в табл. 1.1. 

     Таблица 1.1 Кларки химических элементов гранитного слоя коры континентов

Земная  кора и литосфера.

     Во  внутреннем строении Земли выделяется несколько основных сферических  оболочек. В центре планеты находится  твердое металлическое ядро, состоящее  из железа и никеля. Его окружает внешнее ядро, тоже состоящее из металлов, но расплавленных (жидких). Радиус внешнего ядра — 3500 км, температура ядра — до 6000 °С (как на поверхности Солнца). Внешнее ядро окружено мантией — самой большой из внутренних оболочек планеты. Ее толщина — более 2800 км, а объем — около 83% объема Земли. Температура мантии — более 2000 °С, но из-за огромного давления этого недостаточно для расплавления слагающих ее пород. Почти вся мантия — пластична, т. е. проявляет свойства как жидкого, так и твердого вещества. Внешний слой мантии толщиной в 100-200 км находится в твердом состоянии и слагается из кристаллических пород. Самый тонкий внешний слой планеты — твердая земная кора. На нее приходится менее 1 % объема планеты.

     Земная  кора состоит из различных химических элементов, но их соотношение неодинаково: в общем химическом составе на долю кислорода, кремния и алюминия приходится 80%, железа, магния, кальция, натрия и калия — 18%. Химические элементы образуют минералы — природные тела, однородные по своему химическому составу и свойствам. Известно около 3000 минералов. Наряду с минералами, редко образующими значительные скопления, в составе земной коры выделяют горные породы — природные тела, залегающие большими массами и состоящие из одного или нескольких минералов. Например, гранит состоит из полевого шпата, кварца и слюды.

     Мощность  и строение литосферы определяются типом земной коры. Материковая кора состоит из трех слоев — осадочного, гранитного и базальтового. Ее мощность на равнинах достигает 30-40 км, в горах  — 60-80 км. Мощность литосферы под  материками достигает 200-250 км. Океаническая кора состоит из осадочного и базальтового слоев (гранитный слой между ними отсутствует). Мощность океанической коры — 5-10 км, мощность литосферы под океанами — 100-150 км.

     Литосфера глубинными разломами разбита на крупные блоки — литосферные плиты. Под воздействием внутренних сил Земли эти плиты медленно, со скоростью до 10 см в год, передвигаются по вязкой астеносфере в ту или иную сторону. Эти движения называются горизонтальными. Они приводят к образованию крупных линейно вытянутых форм рельефа: гор, океанических желобов, рифтовых хребтов, глубинных разломов на суше — грабенов. Для литосферы характерны и медленные вертикальные колебания — медленные поднятия или медленные опускания, скорость которых — от 0-2 до 10-12 мм в год. При этом бывшие участки морского дна могут стать сушей или, наоборот, суша может погрузиться на дно моря.