Какие элементы содержатся в земной коре
Õèìè÷åñêèé ñîñòàâ çåìíîé êîðû
 ñîñòàâå çåìíîé êîðû ìíîæåñòâî ýëåìåíòîâ, íî îñíîâíóþ å¸ ÷àñòü ñîñòàâëÿþò
êèñëîðîä è êðåìíèé.
Ñðåäíèå çíà÷åíèÿ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ â çåìíîé êîðå íîñÿò íàçâàíèå êëàðêîâ.
Íàçâàíèå áûëî ââåäåíî ñîâåòñêèì ãåîõèìèêîì À.Å. Ôåðñìàíîì â ÷åñòü àìåðèêàíñêîãî ãåîõèìèêà Ôðàíêà Óèãëñóîðòà
Êëàðêà, êîòîðûé ïðîàíàëèçèðîâàâ ðåçóëüòàòû àíàëèçà òûñÿ÷ îáðàçöîâ ïîðîä
ðàññ÷èòàë ñðåäíèé ñîñòàâ çåìíîé êîðû. Âû÷èñëåííûé Êëàðêîì ñîñòàâ çåìíîé êîðû áûë
áëèçîê ê ãðàíèòó ðàñïðîñòðàí¸ííîé ìàãìàòè÷åñêîé ãîðíîé ïîðîäå â
êîíòèíåíòàëüíîé çåìíîé êîðå Çåìëè.
Ïîñëå Êëàðêà îïðåäåëåíèåì ñðåäíåãî ñîñòàâà çåìíîé êîðû çàíÿëñÿ íîðâåæñêèé
ãåîõèìèê Âèêòîð Ãîëüäøìèäò. Ãîëüäøìèäò ñäåëàë ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî ëåäíèê,
äâèãàÿñü ïî êîíòèíåíòàëüíîé êîðå ñîñêðåáàåò è ñìåøèâàåò âûõîäÿùèå íà ïîâåðõíîñòü
ãîðíûå ïîðîäû. Ïîýòîìó ëåäíèêîâûå îòëîæåíèÿ èëè ìîðåíû îòðàæàþò ñðåäíèé ñîñòàâ
çåìíîé êîðû. Ïðîàíàëèçèðîâàâ ñîñòàâ ëåíòî÷íûõ ãëèí, îòëîæèâøèõñÿ íà äíå
Áàëòèéñêîãî ìîðÿ âî âðåìÿ ïîñëåäíåãî îëåäåíåíèÿ, ó÷¸íûé ïîëó÷èë ñîñòàâ çåìíîé
êîðû, êîòîðûé î÷åíü ïîõîäèë íà ñîñòàâ çåìíîé êîðû âû÷èñëåííûé Êëàðêîì.
 ïîñëåäñòâèè ñîñòàâ çåìíîé êîðû èçó÷àëñÿ ñîâåòñêèìè ãåîõèìèêàìè Àëåêñàíäðîì
Âèíîãðàäîâûì, Àëåêñàíäðîì Ðîíîâûì, Àëåêñååì ßðîøåâñêèì, íåìåöêèì ó÷¸íûì Ã.
Âåäåïîëåì.
Ïîñëå àíàëèçà âñåõ íàó÷íûõ ðàáîò áûëî âûÿñíåíî, ÷òî íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûì
ýëåìåíòîì â ñîñòàâå çåìíîé êîðå ÿâëÿåòñÿ êèñëîðîä. Åãî êëàðê 47%. Ñëåäóþùèé
àîñëå êèñëîðîäà ïî ðàñïðîñòðàíåííîñòè õèìè÷åñêèé ýëåìåíò êðåìíèé ñ êëàðêîì
29,5%. Îñòàëüíûìè ðàñïðîñòðàíåííûìè ýëåìåíòàìè ÿâëÿþòñÿ: àëþìèíèé (êëàðê 8,05),
æåëåçî (4,65), êàëüöèé (2,96), íàòðèé (2,5), êàëèé (2,5), ìàãíèé (1,87) è òèòàí
(0,45). Â ñîâîêóïíîñòè íà ýòè ýëåìåíòû ñîñòàâëÿþò 99,48% îò âñåãî ñîñòàâà çåìíîé
êîðû; îíè îáðàçóþò ìíîãî÷èñëåííûå õèìè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ. Êëàðêè îñòàëüíûõ 80 ýëåìåíòîâ ñîñòàâëÿþò âñåãî 0,01-0,0001 è ïîýòîìó òàêèå
ýëåìåíòû íàçûâàþòñÿ ðåäêèìè. Åñëè æå ýëåìåíò íå òîëüêî ðåäêèé, íî è îáëàäàåò
ñëàáîé ñïîñîáíîñòüþ ê êîíöåíòðèðîâàíèþ, åãî íàçûâàþò ðåäêèì ðàññåÿííûì.
 ãåîõèìèè òàêæå óïîòðåáëÿþò òåðìèí «ìèêðîýëåìåíòû», ïîä êîòîðûì ïîíèìàþò
ýëåìåíòû, êëàðêè êîòîðûõ â äàííîé ñèñòåìå ìåíåå 0,01. À.Å. Ôåðñìàí ïîñòðîèë
ãðàôèê çàâèñèìîñòè àòîìíûõ êëàðêîâ äëÿ ÷¸òíûõ è íå÷¸òíûõ ýëåìåíòîâ ïåðèîäè÷åñêîé
ñèñòåìû. Âûÿâèëîñü, ÷òî ñ óñëîæíåíèåì ñòðîåíèÿ àòîìíîãî ÿäðà êëàðêè óìåíüøàþòñÿ.
Íî ëèíèè, ïîñòðîåííûå Ôåðñìàíîì, îêàçàëèñü íå ìîíîòîííûìè, à ëîìàííûìè. Ôåðñìàí
ïðî÷åðòèë ãèïîòåòè÷åñêóþ ñðåäíþþ ëèíèþ: ýëåìåíòû, ðàñïîëîæåííûå âûøå ýòîé ëèíèè,
îí íàçâàë èçáûòî÷íûìè (Î, Si, Ñà, Fe, Âà, ÐÜ è ò.ä.), íèæå äåôèöèòíûìè (Ar,
Íå, Ne, Sc, Ñî, Re è ò.ä.).
Îçíàêîìèòüñÿ ñ ðàñïðîñòðàíåíèåì âàæíåéøèõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ â çåìíîé êîðå
ìîæíî ñ ïîìîùüþ ýòîé òàáëèöû:
Õèì. ýëåìåíò | Ïîðÿäêîâûé íîìåð | Ñîäåðæàíèå, â % îò ìàññû âñåé çåìíîé êîðû | Ìîëÿðíàÿ ìàññà | Ñîäåðæàíèå, % êîëè÷åñòâî âåùåñòâà |
Êèñëîðîä O | 8 | 49,13 | 16 | 53,52 |
Êðåìíèé Si | 14 | 26,0 | 28,1 | 16,13 |
Àëþìèíèé Al | 13 | 7,45 | 27 | 4,81 |
Æåëåçî Fe | 26 | 4,2 | 55,8 | 1,31 |
Êàëüöèé Ca | 20 | 3,25 | 40,1 | 1,41 |
Íàòðèé Na | 11 | 2,4 | 23 | 1,82 |
Êàëèé K | 19 | 2,35 | 39,1 | 1,05 |
Ìàãíèé Mg | 12 | 2,35 | 34,3 | 1,19 |
Âîäîðîä H | 1 | 1,00 | 1 | 17,43 |
Òèòàí Ti | 22 | 0,61 | 47,9 | 0,222 |
Óãëåðîä C | 6 | 0,35 | 12 | 0,508 |
Õëîð Cl | 17 | 0,2 | 35,5 | 0,098 |
Ôîñôîð Ð | 15 | 0,125 | 31,0 | 0,070 |
Ñåðà S | 16 | 0,1 | 32,1 | 0,054 |
Ìàðãàíåö Mn | 25 | 0,1 | 54,9 | 0,032 |
Ôòîð F | 9 | 0,08 | 19,0 | 0,073 | Áàðèé Âà | 56 | 0,05 | 137,3 | 0,006 |
Àçîò N | 7 | 0,04 | 14,0 | 0,050 |
Ïðî÷èå ýëåìåíòû | ~0,2 |
Ðàñïðåäåëåíèå õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ â çåìíîé êîðå ïîä÷èíÿåòñÿ ñëåäóþùèì
çàêîíîìåðíîñòÿì:
1. Çàêîíó Êëàðêà-Âåðíàäñêîãî, êîòîðûé ãëàñèò, ÷òî âñå õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû
åñòü âåçäå (çàêîí î âñåîáùåì ðàññåÿíèè);
2. Ñ óñëîæíåíèåì ñòðîåíèÿ àòîìíîãî ÿäðà õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, åãî
óòÿæåëåíèåì, êëàðêè ýëåìåíòîâ óìåíüøàþòñÿ (Ôåðñìàí);
3.  çåìíîé êîðå ïðåîáëàäàþò ýëåìåíòû ñ ÷¸òíûìè ïîðÿäêîâûìè íîìåðàìè è
àòîìíûìè ìàññàìè.
4. Ñðåäè ñîñåäíèõ ýëåìåíòîâ ó ÷åòíûõ âñåãäà êëàðêè âûøå, ÷åì ó íå÷åòíûõ
(óñòàíîâèëè èòàëüÿíñêèé ó÷åíûé Îääî è àìåðèêàíñêèé Ãàðêèñ).
5. Îñîáåííî âåëèêè êëàðêè ýëåìåíòîâ, àòîìíàÿ ìàññà êîòîðûõ äåëèòñÿ íà 4 (O,
Mg, Si, Ñà…), à íà÷èíàÿ ñ Àl, íàèáîëüøèìè êëàðêàìè îáëàäàåò êàæäûé 6-é ýëåìåíò
(O, Si, Ñà, Fe).
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 23 октября 2018;
проверки требует 1 правка.
Кла́рковое число́ (или кларки элементов, ещё чаще говорят просто кларк элемента) — числа, выражающие среднее содержание химических элементов в земной коре, гидросфере, Земле, космических телах, геохимических или космохимических системах и др., по отношению к общей массе этой системы.
Виды кларков[править | править код]
Различают весовые (измеряются в %, г/т, г/кг или г/г) и атомные (в % от числа атомов) кларки. Обобщение данных по химическому составу различных горных пород, слагающих земную кору, с учётом их распространения до глубин 16 км впервые было сделано американским учёным Ф. У. Кларком (1889). Полученные им числа процентного содержания химических элементов в составе земной коры, впоследствии несколько уточнённые А. Е. Ферсманом, по предложению последнего были названы числами Кларка или кларками[1].
Средние содержания элементов в земной коре, в современном понимании её как верхнего слоя планеты выше границы Мохоровичича, вычислены А. П. Виноградовым (1962)[2], американским учёным С. Р. Тейлором (1964)[3], немецким — К. Г. Ведеполем[4] (1967)[1]. Преобладают элементы малых порядковых номеров: 15 наиболее распространённых элементов, кларки которых выше 100 г/т, обладают порядковыми номерами до 26 (Fe). Элементы с чётными порядковыми номерами слагают 87 % массы земной коры, а с нечётными — только 13 %[1]; это является следствием большей энергии связи и, следовательно, большей устойчивости и большего выхода при нуклеосинтезе для ядер с чётным числом нуклонов.
Средний химический состав Земли в целом рассчитывался на основании данных о содержании элементов в метеоритах (см. Геохимия). Так как кларки элементов служат эталоном сравнения пониженных или повышенных концентраций химических элементов в месторождениях полезных ископаемых, горных породах или целых регионах, знание их важно при поисках и промышленной оценке месторождений полезных ископаемых; они позволяют также судить о нарушении обычных отношений между сходными элементами (хлор — бром, ниобий — тантал) и тем самым указывают на различные физико-химические факторы, нарушившие эти равновесные отношения[1].
В процессах миграции элементов кларки элементов являются количественным показателем их концентрации[1].
Кларки элементов в земной коре согласно разным авторам[править | править код]
Все значения ниже приведены в мг/кг (эквивалентно г/т, млн−1, ppm)
Элемент | Символ | Clarke & Washington 1924[5] | Ферсман (1933—1939)[6] | Goldschmidt (1937)[7] | Виноградов (1949)[8] | Виноградов (1962)[2] | Taylor (1964)[3] |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Актиний | Ac | — | — | — | x·10−10 | — | — |
Серебро | Ag | 0,0x | 0,1 | 0,02 | 0,1 | 0,07 | 0,07 |
Алюминий | Al | 75100 | 74500 | 81300 | 88000 | 80500 | 82300 |
Аргон | Ar | — | 4 | — | — | — | — |
Мышьяк | As | x | 5 | 5 | 5 | 1,7 | 1,8 |
Золото | Au | 0,00x | 0,005 | 0,001 | 0,005 | 0,0043 | 0,004 |
Бор | B | 10 | 50 | 10 | 3 | 12 | 10 |
Барий | Ba | 470 | 500 | 430 | 500 | 650 | 425 |
Бериллий | Be | 10 | 4 | 6 | 6 | 3,8 | 2,8 |
Висмут | Bi | 0,0x | 0,1 | 0,2 | 0,2 | 0,009 | 0,17 |
Бром | Br | x | 10 | 2,5 | 1,6 | 2,1 | 2,5 |
Углерод | C | 870 | 3500 | 320 | 1000 | 230 | 200 |
Кальций | Ca | 33900 | 32500 | 36300 | 36000 | 29600 | 41500 |
Кадмий | Cd | 0,x | 5 | 0,18 | 5 | 0,13 | 0,2 |
Церий | Ce | — | 29 | 41,6 | 45 | 70 | 60 |
Хлор | Cl | 1900 | 2000 | 480 | 450 | 170 | 130 |
Кобальт | Co | 100 | 20 | 40 | 30 | 18 | 25 |
Хром | Cr | 330 | 300 | 200 | 200 | 83 | 100 |
Цезий | Cs | 0,00x | 10 | 3,2 | 7 | 3,7 | 3 |
Медь | Cu | 100 | 100 | 70 | 100 | 47 | 55 |
Диспрозий | Dy | — | 7,5 | 4,47 | 4,5 | 5 | 3 |
Эрбий | Er | — | 6,5 | 2,47 | 4 | 3,3 | 2,8 |
Европий | Eu | — | 0,2 | 1,06 | 1,2 | 1,3 | 1,2 |
Фтор | F | 270 | 800 | 800 | 270 | 660 | 625 |
Железо | Fe | 47000 | 42000 | 50000 | 51000 | 46500 | 56300 |
Галлий | Ga | x·10−5 | 1 | 15 | 15 | 19 | 15 |
Гадолиний | Gd | — | 7,5 | 6,36 | 10 | 8 | 5,4 |
Германий | Ge | x·10−5 | 4 | 7 | 7 | 1,4 | 1,5 |
Водород | H | 8800 | 10000 | — | 1500 | — | — |
Гелий | He | — | 0,01 | — | — | — | — |
Гафний | Hf | 30 | 4 | 4,5 | 3,2 | 1 | 3 |
Ртуть | Hg | 0,x | 0,05 | 0,5 | 0,07 | 0,083 | 0,08 |
Гольмий | Ho | — | 1 | 1,15 | 1,3 | 1,7 | 1,2 |
Иод | I | 0,x | 10 | 0,3 | 0,5 | 0,4 | 0,5 |
Индий | In | x·10−5 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,25 | 0,1 |
Иридий | Ir | x·10−4 | 0,01 | 0,001 | 0,001 | — | — |
Калий | K | 24000 | 23500 | 25900 | 26000 | 25000 | 20900 |
Криптон | Kr | — | 2·10−4 | — | — | — | — |
Лантан | La | — | 6,5 | 18,3 | 18 | 29 | 30 |
Литий | Li | 40 | 50 | 65 | 65 | 32 | 20 |
Лютеций | Lu | — | 1,7 | 0,75 | 1 | 0,8 | 0,5 |
Магний | Mg | 19400 | 23500 | 20900 | 21000 | 18700 | 23300 |
Марганец | Mn | 800 | 1000 | 1000 | 900 | 1000 | 950 |
Молибден | Mo | x | 10 | 2,3 | 3 | 1,1 | 1,5 |
Азот | N | 300 | 400 | — | 100 | 19 | 20 |
Натрий | Na | 26400 | 24000 | 28300 | 26400 | 25000 | 23600 |
Ниобий | Nb | — | 0,32 | 20 | 10 | 20 | 20 |
Неодим | Nd | — | 17 | 23,9 | 25 | 37 | 28 |
Неон | Ne | — | 0,005 | — | — | — | — |
Никель | Ni | 180 | 200 | 100 | 80 | 58 | 75 |
Кислород | O | 495200 | 491300 | 466000 | 470000 | 470000 | 464000 |
Осмий | Os | x·10−4 | 0,05 | — | 0,05 | — | — |
Фосфор | P | 1200 | 1200 | 1200 | 800 | 930 | 1050 |
Протактиний | Pa | — | 7·10−7 | — | 10−6 | — | — |
Свинец | Pb | 20 | 16 | 16 | 16 | 16 | 12,5 |
Палладий | Pd | x·10−5 | 0,05 | 0,01 | 0,01 | 0,013 | — |
Полоний | Po | — | 0,05 | — | 2·10−10 | — | — |
Празеодим | Pr | — | 4,5 | 5,53 | 7 | 9 | 8,2 |
Платина | Pt | 0,00x | 0,2 | 0,005 | 0,005 | — | — |
Радий | Ra | x·10−6 | 2·10−6 | — | 10−6 | — | — |
Рубидий | Rb | x | 80 | 280 | 300 | 150 | 90 |
Рений | Re | — | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 7·10−4 | — |
Родий | Rh | x·10−5 | 0,01 | 0,001 | 0,001 | — | — |
Радон | Rn | — | ? | — | 7·10−12 | — | — |
Рутений | Ru | x·10−5 | 0,05 | — | 0,005 | — | — |
Сера | S | 480 | 1000 | 520 | 500 | 470 | 260 |
Сурьма | Sb | 0,x | 0,5 | (1) | 0,4 | 0,5 | 0,2 |
Скандий | Sc | 0,x | 6 | 5 | 6 | 10 | 22 |
Селен | Se | 0,0x | 0,8 | 0,09 | 0,6 | 0,05 | 0,05 |
Кремний | Si | 257500 | 260000 | 277200 | 276000 | 295000 | 281500 |
Самарий | Sm | — | 7 | 6,47 | 7 | 8 | 6 |
Олово | Sn | x | 80 | 40 | 40 | 2,5 | 2 |
Стронций | Sr | 170 | 350 | 150 | 400 | 340 | 375 |
Тантал | Ta | — | 0,24 | 2,1 | 2 | 2,5 | 2 |
Тербий | Tb | — | 1 | 0,91 | 1,5 | 4,3 | 0,9 |
Технеций | Tc | — | 0,001 | — | — | — | — |
Теллур | Te | 0,00x | 0,01 | (0,0018?) | 0,01 | 0,001 | — |
Торий | Th | 20 | 10 | 11,5 | 8 | 13 | 9,6 |
Титан | Ti | 5800 | 6100 | 4400 | 6000 | 4500 | 5700 |
Таллий | Tl | x·10−4 | 0,1 | 0,3 | 3 | 1 | 0,45 |
Тулий | Tm | — | 1 | 0,2 | 0,8 | 0,27 | 0,48 |
Уран | U | 80 | 4 | 4 | 3 | 2,5 | 2,7 |
Ванадий | V | 160 | 200 | 150 | 150 | 90 | 135 |
Вольфрам | W | 50 | 70 | 1 | 1 | 1,3 | 1,5 |
Ксенон | Xe | — | 3·10−5 | — | — | — | — |
Иттрий | Y | — | 50 | 28,1 | 28 | 29 | 33 |
Иттербий | Yb | — | 8 | 2,66 | 3 | 0,33 | 3 |
Цинк | Zn | 40 | 200 | 80 | 50 | 83 | 70 |
Цирконий | Zr | 230 | 250 | 220 | 200 | 170 | 165 |
Кларки элементов в гидросфере[править | править код]
(По А. П. Виноградову (1967), с дополнениями по В. Н. Иваненко, В. В. Гордееву и А. П. Лисицину (1979) и В. В. Гордееву (1983)[9]
Все значения ниже приведены в мг/кг (эквивалентно г/т, млн−1, ppm). Кларки главных элементов морской воды рассчитаны для средней солёности 34,887 промилле.
Элемент | Атомный номер | Кларки морской воды | Кларки речной воды (растворённая форма) |
---|---|---|---|
Водород | 1 | 108000 | 111900 |
Гелий | 2 | 5·10−6 | — |
Литий | 3 | 0,18 | 2,5·10−3 |
Бериллий | 4 | 5·10−6 | — |
Бор | 5 | 4,4 | 0,02 |
Углерод (неорг.) | 6 | 28 | 7,9 |
Азот | 7 | 0,5 | — |
Кислород | 8 | 859000 | 888000 |
Фтор | 9 | 1,3 | 0,1 |
Неон | 10 | 10−4 | — |
Натрий | 11 | 10670 | 5 |
Магний | 12 | 1280 | 2,9 |
Алюминий | 13 | 10−3 | 0,16 |
Кремний | 14 | 2,1 | 6 |
Фосфор | 15 | 0,06 | 0,04 |
Сера | 16 | 898 | 3,8 |
Хлор | 17 | 19190 | 5,5 |
Аргон | 18 | 0,1 | — |
Калий | 19 | 396 | 2 |
Кальций | 20 | 408 | 12 |
Скандий | 21 | 8·10−7 | 4·10−6 |
Титан | 22 | 10−3 | 3·10−3 |
Ванадий | 23 | 2·10−3 | 10−3 |
Хром | 24 | 2,5·10−4 | 10−3 |
Марганец | 25 | 10−4 | 0,01 |
Железо | 26 | 5·10−3 | 0,04 |
Кобальт | 27 | 3·10−5 | 3·10−4 |
Никель | 28 | 5·10−4 | 2,5·10−3 |
Медь | 29 | 2,5·10−4 | 7·10−3 |
Цинк | 30 | 10−3 | 0,02 |
Галлий | 31 | 2·10−5 | 10−4 |
Германий | 32 | 5·10−5 | 7·10−5 |
Мышьяк | 33 | 2·10−3 | 2·10−3 |
Селен | 34 | 10−4 | 2·10−4 |
Бром | 35 | 67 | 0,02 |
Криптон | 36 | 10−4 | — |
Рубидий | 37 | 0,12 | 2·10−3 |
Стронций | 38 | 7,9 | 0,05 |
Иттрий | 39 | 1,3·10−5 | 7·10−4 |
Цирконий | 40 | 2,6·10−5 | 2,6·10−3 |
Ниобий | 41 | 5·10−6 | 10−6 |
Молибден | 42 | 0,01 | 10−3 |
Технеций | 43 | — | — |
Рутений | 44 | 10−7 | — |
Родий | 45 | — | — |
Палладий | 46 | — | — |
Серебро | 47 | 10−4 | 2·10−4 |
Кадмий | 48 | 7·10−5 | 2·10−4 |
Индий | 49 | 10−6 | — |
Олово | 50 | 10−5 | 4·10−5 |
Сурьма | 51 | 3·10−6 | 10−3 |
Теллур | 52 | — | — |
Иод | 53 | 0,05 | 2·10−3 |
Ксенон | 54 | 10−4 | — |
Цезий | 55 | 3·10−4 | 3·10−5 |
Барий | 56 | 0,018 | 0,03 |
Лантан | 57 | 3·10−6 | 5·10−5 |
Церий | 58 | 1,2·10−6 | 8·10−5 |
Празеодим | 59 | 6,4·10−7 | 7·10−6 |
Неодим | 60 | 2,5·10−6 | 4·10−5 |
Прометий | 61 | — | — |
Самарий | 62 | 4,5·10−7 | 8·10−6 |
Европий | 63 | 1,2·10−7 | 10−6 |
Гадолиний | 64 | 7·10−7 | 8·10−6 |
Тербий | 65 | 1,4·10−7 | 10−6 |
Диспрозий | 66 | 8,2·10−7 | 5·10−6 |
Гольмий | 67 | 2,2·10−7 | 10−6 |
Эрбий | 68 | 7,4·10−7 | 4·10−6 |
Тулий | 69 | 1,5·10−7 | 10−6 |
Иттербий | 70 | 8,2·10−7 | 4·10−6 |
Лютеций | 71 | 1,5·10−7 | 10−6 |
Гафний | 72 | — | — |
Тантал | 73 | — | — |
Вольфрам | 74 | 10−4 | 3·10−5 |
Рений | 75 | 10−5 | — |
Осмий | 76 | 10−6 | — |
Иридий | 77 | — | — |
Платина | 78 | — | — |
Золото | 79 | 4·10−6 | 2·10−6 |
Ртуть | 80 | 3·10−5 | 7·10−5 |
Таллий | 81 | 10−5 | 10−3 |
Свинец | 82 | 3·10−5 | 10−3 |
Висмут | 83 | 3·10−5 | — |
Полоний | 84 | — | — |
Астат | 85 | — | — |
Радон | 86 | 6·10−16 | — |
Франций | 87 | — | — |
Радий | 88 | 10−10 | — |
Актиний | 89 | 10−16 | — |
Торий | 90 | 10−7 | 10−4 |
Протактиний | 91 | 10−10 | — |
Уран | 92 | 3·10−3 | 5·10−4 |
Кларки элементов в городских почвах[править | править код]
Ниже приведены кларки химических элементов, установленные в почвах селитебных (городских) ландшафтов для конца XX – начала XXI вв. Все содержания даны в мг/кг (эквивалентно г/т, млн−1, ppm). Распространенность и распределение химических элементов изучены В.А. Алексеенко и А.В. Алексеенко при содействии академика Н.П. Лаверова в почвах более чем 300 населенных пунктов. Работы проводились в течение 15 лет и позволили обобщить как данные собственных опробований почв, так и значительное число опубликованных исследований, посвященных загрязнению городских почв во многих странах. Подробная информация о методике расчета кларков городских почв и использованных данных приведена в статьях[10][11][12] и двух монографиях[13][14].
Городские почвы формируются под постоянным и интенсивным воздействием антропогенной деятельности. Можно считать, что эти почвы испытали наибольшее техногенное давление по сравнению с другими геохимическими системами биосферы и Земли в целом. Установление кларков городских почв обусловлено необходимостью применять некие «отправные точки» отсчета содержаний, своеобразные «реперы» для последующих выводов о загрязнении почв населенных пунктов. Использование различных вариантов предельно допустимых концентраций элементов достаточно сложно, так как они (ПДК, ОДК и т.п.) устанавливаются довольно произвольно и весьма различны в разных странах. Довольно часто для этих целей в геохимических исследованиях окружающей среды используются кларковые содержания. Установленные кларки почв населенных пунктов являются их геохимической (эколого-геохимической) характеристикой, отражающей совместное воздействие техногенных и природных процессов, происходящих в определенном временном срезе. С развитием науки и техники значения приводимых кларков могут постепенно изменяться. Скорость таких изменений пока невозможно предсказать, но впервые приводимые значения кларков могут быть использованы как стандарты содержаний элементов в городских почвах начала XXI в.
Элемент | Символ | Атомный номер | Кларк городских почв[13] |
---|---|---|---|
Серебро | Ag | 47 | 0,37 |
Алюминий | Al | 13 | 38200 |
Мышьяк | As | 33 | 15,9 |
Бор | B | 5 | 45 |
Барий | Ba | 56 | 853,12 |
Бериллий | Be | 4 | 3,3 |
Висмут | Bi | 83 | 1,12 |
Углерод | C | 6 | 45100 |
Кальций | Ca | 20 | 53800 |
Кадмий | Cd | 48 | 0,9 |
Хлор | Cl | 17 | 285 |
Кобальт | Co | 27 | 14,1 |
Хром | Cr | 24 | 80 |
Цезий | Cs | 55 | 5,0 |
Медь | Cu | 29 | 39 |
Железо | Fe | 26 | 22300 |
Галлий | Ga | 31 | 16,2 |
Германий | Ge | 32 | 1,8 |
Водород | H | 1 | 15000 |
Ртуть | Hg | 80 | 0,88 |
Калий | K | 19 | 13400 |
Лантан | La | 57 | 34 |
Литий | Li | 3 | 49,5 |
Магний | Mg | 12 | 7900 |
Марганец | Mn | 25 | 729 |
Молибден | Mo | 42 | 2,4 |
Азот | N | 7 | 10000 |
Натрий | Na | 11 | 5800 |
Ниобий | Nb | 41 | 15,7 |
Никель | Ni | 28 | 33 |
Кислород | O | 8 | 490000 |
Фосфор | P | 15 | 1200 |
Свинец | Pb | 82 | 54,5 |
Рубидий | Rb | 37 | 58 |
Сера | S | 16 | 1200 |
Сурьма | Sb | 51 | 1,0 |
Скандий | Sc | 21 | 9,4 |
Кремний | Si | 14 | 289000 |
Олово | Sn | 50 | 6,8 |
Стронций | Sr | 38 | 458 |
Тантал | Ta | 73 | 1,5 |
Титан | Ti | 22 | 4758 |
Таллий | Tl | 81 | 1,1 |
Ванадий | V | 23 | 104,9 |
Вольфрам | W | 74 | 2,9 |
Иттрий | Y | 39 | 23,4 |
Иттербий | Yb | 70 | 2,4 |
Цинк | Zn | 30 | 158 |
Цирконий | Zr | 40 | 255,6 |
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 3 4 5 Кларки / Щербина В. В. // Кварнер — Конгур. — М. : Советская энциклопедия, 1973. — С. 265—266. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 12).
- ↑ 1 2 Виноградов А. П. Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры (рус.) // Геохимия. — 1962. — Вып. 7. — С. 555—571.
- ↑ 1 2 Taylor S. R. Abundance of chemical elements in the continental crust: a new table (англ.) // Geochimica et Cosmochimica Acta. — 1964. — August (vol. 28, no. 8). — P. 1273—1285. — doi:10.1016/0016-7037(64)90129-2. — Bibcode: 1964GeCoA..28.1273T.
- ↑ Wedepohl K. H. Geochemie (нем.). — Berlin: Verlag Walter de Gruyter, 1967. — 220 S. — (Sammlung Göschen, Bd 1224-1224a/1224b).
- ↑ Clarke F. W., Washington H. S. The Composition of the Earth’s Crust // U.S. Dep. Interior, Geol. Surv.. — 1924. — Т. 770. — С. 518.
- ↑ Ферсман А. Е. Геохимия. — Природа и техника. ОНТИ, 1933, 1934, 1937 и 1939. — Т. I—IV.
- ↑ Goldschmidt V. M. Geochemische Verteilungsgesetze der Elemente, IX. Die Mengenverhältnisse der Elemente und Atomarten (нем.) // Skrifter utgitt av det Norske Videnskapsakademi i Oslo, I, Matematisk-naturvidenskapelig Klasse. — 1937. — Bd. C1, H. 4.
- ↑ Виноградов А. П. Закономерности распределения химических элементов в земной коре (рус.) // Геохимия. — 1956. — Вып. 1. — С. 6—52.
- ↑ Соловов А. П., Архипов А. Я., Бугров В. А. и др.: «Справочник по геохимическим поискам полезных ископаемых». М.: Недра, 1990, с.9-10
- ↑ Vladimir Alekseenko, Alexey Alekseenko. The abundances of chemical elements in urban soils // Journal of Geochemical Exploration. — 2014. — № 147 (B). — С. 245–249.
- ↑ Алексеенко В.А., Лаверов Н.П., Алексеенко А.В. Кларки химических элементов почв селитебных ландшафтов. Методика проведения исследований // Проблемы биогеохимии и геохимической экологии. — 2012. — № 3. — С. 120–125. — ISSN 1991-8801.
- ↑ Алексеенко В.А., Лаверов Н.П., Алексеенко А.В. К вопросу о содержании химических элементов в почвах селитебных ландшафтов // Школа экологической геологии и рационального природопользования. — СПб., 2011. — С. 39-45.
- ↑ 1 2 Алексеенко В.А., Алексеенко А.В. Химические элементы в геохимических системах. Кларки почв селитебных ландшафтов. — Ростов н/Д: Изд-во ЮФУ, 2013. — 388 с. — 5000 экз. — ISBN 978-5-9275-1095-5.
- ↑ Алексеенко В.А., Алексеенко А.В. Химические элементы в городских почвах. — М.: Логос, 2014. — 312 с. — 1000 экз. — ISBN 978-5-98704-670-8.
Литература[править | править код]
- Алексеенко В. А., Алексеенко А. В. Химические элементы в геохимических системах. Кларки почв селитебных ландшафтов. — Ростов на Дону: Изд-во ЮФУ, 2013. — 388 с.
- Кухаренко А. А., Ильинский Г. А., Иванова Т. Н. и др. Кларки Хибинского массива // Записки Всесоюзного минералогического общества. 1968. Ч. 97. № 2. С. 133—149.
- Taylor S. R. Abundance of chemical elements in the continental crust: a new table (англ.) // Geochimica et Cosmochimica Acta. — 1964. — August (vol. 28, no. 8). — P. 1273—1285. — doi:10.1016/0016-7037(64)90129-2. — Bibcode: 1964GeCoA..28.1273T.
Ссылки[править | править код]
В настоящее время земная кора наиболее изучена на глубину до 15—20
км. По результатам анализа многочисленных образцов горных пород и
минералов, выходящих на поверхность земли при горообразовательных
процессах, а также взятых из горных выработок, глубоких буровых скважин и
обнажений, был вычислен средний состав химических элементов земной
коры.
Наибольшее распространение в земной коре имеют 46 элементов, из них 8
составляют 97,2—98,8% ее массы, 2 (кислород й кремний) — 75% от общей
массы Земли.
Распределение химических элементов в процентах от массы земном коры (по А. Е. Ферсману) следующее:
Кислород 49,13
Кремний 26,00
Алюминий 7,45
Железо 4,20
Кальций 3,25
Натрий 2,40
Магний 2,35
Цинк 0,020
Бор 0,010
Медь 0,010
Иттрий 0,005
Бериллий 0,003
Цезий 0,0029
Первые 13 элементов (за исключением титана), наиболее часто
встречающиеся в земной коре, входят в состав органического вещества
растений, участвуют во всех жизненно необходимых процессах и играют
важную роль в плодородии почв. Большое количество элементов, участвующих
в химических реакциях в недрах Земли, приводит к образованию самых
разнообразных соединений.
Минералом называется всякое встречающееся в земной коре природное
(естественное) однородное тело, имеющее более или менее постоянный
химический состав и определенные физические свойства.
Минералы и их образование. Минерал в переводе с латинского minera
означает руда. В настоящее время известно около 3 тыс. минералов.
Минералы, встречающиеся в твердом виде, делятся иа аморфные, или
некристаллические (асфальт, лед, опал), и кристаллические (полевой шпат,
горный хрусталь, гипс). В аморфных минералах атомы (ионы) или молекулы
расположены беспорядочно, в кристаллах — по определенному закону,
образующему структуру кристалла, или его кристаллическую решетку.
Наиболее часто встречающиеся минералы, входящие в существенных
количествах в горные породы, называются породообразующими.
Минералы по условиям происхождения делят на эндогенные и экзогенные.
Эндогенные минералы образуются в результате физико-химических процессов,
проходящих в магме вблизи поверхности Земли. Примером эндогенных
минералов могут быть полевые шпаты, оливин, пироксен, кварц и др.
Экзогенные минералы образуются в самых верхних частях земной коры или на
поверхности Земли в результате выветривания (разрушения и
преобразования) эндогенных минералов. Экзогенные минералы делят на
глинистые, образующиеся при выветривании (см. главу III), минералы
химических осадков, образующиеся в мелких соленосных водоемах при
кристаллизации (гипс, сульфит, сильвинит), и биогенные, образующиеся в
результате разложения органических остатков (калиевая селитра, сера,
иногда пирит, марказит).
Все минералы классифицируются в зависимости от химического состава и
делятся на пять типов, которые приведены ниже (по Е. К. Лазаренко):
1. Тип простых веществ (металлы и неметаллы, группы меди и железа и др.)
2. Тип сульфидов (группы сфалерита, галенита, молибдена и др.)
3. Тип кислородных соединений (окислы, гидроокислы, силикаты, алюмосиликаты, бораты, фосфаты, карбонаты, сульфаты и др.)
4. Тип галоидов (фториды, хлориды)
5. Тип органических соединений
Физические свойства минералов. При подробном изучении минералов
исследуют их химический состав, расположение атомов, образование
кристаллов, форма и свойства которых зависят от закономерностей
расположения атомов и молекул. При этом используют современные
химические, физические и оти-ческие методы исследования. Однако минералы
часто можно определять в полевых условиях, используя восемь внешних
признаков, основанных на физических свойствах: цвет, цвет черты,
прозрачность, блеск, твердость, плотность, спайность и излом.
Цвет зависит от химического состава и физического состояния минералов и
может быть самым разным. У одного и того же минерала цвет более или
менее постоянный.
Цвет черты — цвет минерала в раздробленном состоянии — обычно определяют
на шероховатой поверхности фарфоровой чашки. Он может отличаться от
цвета самого минерала.
Прозрачность — способность минерала пропускать свет. Различают
прозрачные (хрусталь, кальцит), полупрозрачные, просвечивающие (опал) и
непрозрачные (авгит, лимонит, боксит) минералы.
Блеск — способность минерала отражать свет. Различают блеск
металлический (пирит, железо), стеклянный (кварц, полевой шпат), жирный
(графит, тальк), шелковистый (волокнистый гипс, асбест), матовый;
землистые минералы не имеют блеска.
Твердость — способность противостоять разрушению при царапании одного
минерала о другой. Различают десять степеней твердости, для установления
которых используют набор mинералов шкалы Маоса. Твердость минерала
выражается цифрой, обозначающей принадлежность его к той или иной группе
шкалы твердости:
Страниц: 1 2 3 4