En partes por millón en la corteza de la Tierra de Uranio es de alrededor de 1,8 ppm y Oro 0.003 ppm. Dado que se necesita mucha más energía para crear Uranio de Oro, ¿por qué es esto?
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Puesto que el oro es mucho más abundante en el universo que es el uranio (por un factor de alrededor de 20:1)1, ¿por qué la situación se invierte en la corteza de la Tierra (por un factor de alrededor de 1:600)2? La respuesta está en la química.
El uranio es químicamente activo. Fácilmente se oxida (pechblenda) y se combina fácilmente con los silicatos. El uranio es una lithophile (literalmente, rock-amoroso) elemento3. No se disuelve del todo bien en el hierro fundido, y por lo tanto tienden a no migrar al centro de la Tierra cuando la Tierra diferenciadas. El uranio es una "alta intensidad de campo elemento", una de las dos clases de elementos traza que son incompatibles con los minerales que forman el manto superior4. Cuando el manto superior de la roca se somete a un parcial de derretir, incompatible elementos como el uranio preferentemente unirse a la silicato de fundir en lugar de quedarse con los minerales sólidos. A lo largo del tiempo, esto aumenta la cantidad de uranio en la corteza terrestre en comparación con la de la parte superior del manto5.
Oro en el otro lado es bastante inerte químicamente. Tiene poca afinidad con el oxígeno o el azufre. No obstante, se disuelve en el hierro fundido. El oro es un siderophile (literalmente, hierro-amoroso) elemento3. De la pequeña cantidad de oro que se encuentran en la corteza, apenas es primordial. Casi todas las primordiales de oro se hundió en el núcleo de la Tierra cuando el planeta diferenciadas. El oro actualmente se encuentra en la corteza lugar llegaron en los meteoritos que llegan a la Tierra después de que la Tierra había terminado formando6.
Lo anterior supone que la mayor parte de Silicato de Tierra (EEB) en los modelos de la Tierra es básicamente correcto, que la Tierra se formó a partir de protoplanetas y planetaria embriones que se había formado a partir de material en el interior del sistema solar, y que la proto-Tierra diferenciadas en un núcleo y manto primitivo. Uno de predicción de estos modelos es que la diferenciación que creó el núcleo de la Tierra hizo que el núcleo fuerte incremento en siderophile elementos y fuertemente empobrecido de lithophile elementos, en particular con respecto a la alta refractarios lithophile elementos como el torio y el uranio. Un opuestas (no aceptado) modelo dice que en lugar de ser de uranio empobrecido, el núcleo de la Tierra es el uranio-mejorada, y a tal punto que hay una gran georeactor en el centro mismo de la Tierra. Estas son las hipótesis comprobables. Recientes estudios de geo-neutrinos son consistentes con la hipótesis de la EEB, y al mismo tiempo rechazar la posibilidad de una gran georeactor en el centro de la Tierra7.
Notas a pie de página
Basado en Lodders, "sistema Solar abundancias de los elementos." Principios y Perspectivas en Cosmochemistry, Springer Berlin Heidelberg, 379-417 (2010), la abundancia de oro y uranio en masa en chondritic meteoritos de 18.1:1, 25:1, para la fotosfera del sol. A un dígito significativo, esta relación es de 20:1.
De Lide, el editor, el CRC Handbook of Chemistry and Physics, 88 edición, la corteza proporción de uranio de oro es de 675:1. De recursos en línea tales como web elements.com, tengo proporciones que van desde más de 400:1 a más de 600:1. He utilizado 600:1.
Víctor M. Goldschmidt desarrollado el concepto de la clasificación de elementos como siderophile ("hierro amar"), lithophile ("rock amar"), chalcophile (literalmente, "el mineral de amar", pero Goldschmidt implícita "de azufre amar"), y atmophiles ("aire amoroso") en la década de 1920. Mientras Goldschmidt del concepto inicial de un siderophilic núcleo rodeado por una chalcophilic capa rodeado a su vez por un lithophilic capa exterior no filtra hacia fuera, su esquema de clasificación de vidas. Que el uranio es un lithophile y el oro es un siderophile es química básica.
Hay dos clases de "elementos incompatibles": Aquellos con un anormalmente grandes, radio iónico, y aquellos con un anormalmente grande del campo de fuerza. El uranio y el torio caída en la última clase.
Mientras que los "elementos incompatibles" son lithophiles la base de la química, que no encajan muy bien en las estructuras cristalinas que conforman típico de la roca. En el rock sometidos a un parcial de derretir, incompatible elementos como el uranio tienden a migrar a la fusión debido a esta incompatibilidad estructural. A lo largo del tiempo, la tectónica de placas ha hecho de los elementos incompatibles migran a la corteza de la Tierra.
Esta es la conclusión de Willbold, et al., "El tungsteno de la composición isotópica de la Tierra/s'manto antes de que el terminal bombardeo." La naturaleza 477.7363: 195-198 (2011). Otros no están de acuerdo. Una cosa es cierta: el Oro es un extremadamente elemento raro en la corteza terrestre.
Ver, por ejemplo, Bellini, et al., "La observación de la geo-neutrinos." Physics Letters B 687.4:299-304 (2010), Fiorentini, et al., "Geo-neutrinos y del interior de la tierra." La física de los Informes 453.5:117-172 (2007), y un anfitrión de otros trabajos recientes sobre este tema.
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Voy a estar usando el tabulados los valores de un artículo de Wikipedia de la abundancia de los elementos en la corteza terrestre. El oro tiene un valor tabulado de 0.0031 ppm en masa de la corteza de la abundancia. El uranio tiene un valor tabulado de 1,8 ppm en masa de la corteza de la abundancia. Estas cifras son muy interesante, en la que el uranio tiene una abundancia de casi 500 veces más ppm que la de oro, aunque el uranio tiene una masa atómica 238.02891 y de oro tiene una masa atómica de 196.96657.
Uno de los más frecuentes teorías de la baja abundancia natural de oro en el interior de la corteza sin embargo, es fácilmente accesible minerales es que mientras la Tierra aún estaba fundido, los isótopos naturales de elementos más pesados, naturalmente, se hundió debido poco a poco separando en el núcleo. Material denso sumideros que agotan la capa de la corteza de tales elementos.
Un documento de la Naturaleza - "El tungsteno de la composición isotópica del manto de la Tierra antes de que el terminal bombardeo" - describe cómo 'de hierro-loving elementos tales como el oro debe llevar en el núcleo con ellos, no obstante, sigue existiendo una sobre-abundancia en la corteza terrestre.
A partir de un papel de "El Origen Cósmico de Uranio" escrito por el Profesor Richard Arculus en la Universidad Nacional de Australia, se describe cómo varias supernovas durante un período de 6 mil millones a 200 millones de años, además de los diez separado estelar fuentes son responsables de la abundancia relativa de Uranio en el sistema solar. De nuevo, ya que la Tierra estaba fundido y en el punto de fusión de casi todos los elementos, los elementos pesados como el Uranio se hundió en el núcleo de la Tierra.
Sin embargo,
La actual abundancia de uranio en el 'agotado' manto expuestas en el fondo del mar es de unos 0.004 ppm. La corteza continental, por otro lado, es relativamente enriquecido en uranio en algunos 1.4 ppm. Esto representa un 70 veces el enriquecimiento en comparación con el manto primitivo. De hecho, el uranio perdido de 'agotado' oceánica manto es principalmente secuestrado en la corteza continental.
La extracción de Uranio a partir del manto y de la educación en la corteza tiene varias teorías. Archus la hipótesis de que durante un período de 2 mil millones de años,
1.) la formación de la corteza oceánica y la litosfera a través de la fusión del manto en las dorsales oceánicas, 2.) la migración de este litosfera oceánica lateralmente a un sitio de la placa de consumo (esto está marcado en la superficie por una fosa oceánica), 3.) la producción de los fluidos y de los magmas de la downgoing (subduce) placa litosférica y primordial manto 'cuña' en estas zonas de subducción, 4.) la transferencia de estos fluidos/funde a la superficie en zonas de 'los arcos de isla" (tales como el Pacífico, el Anillo de Fuego), 5.) la producción de la corteza continental a partir de estas arco de islas protoliths, a través de refusión, formación granítica y dentro de la corteza de reciclaje
estos procesos ayudan a explicar por qué hay un mayor que el esperado de la abundancia de mineral de Uranio en toda la corteza de la Tierra.
