Тема 2. Распространенность химических элементов в оболочках Земли

Одна из основных теоретических проблем геохимии -распространенность химических элементов в системе (космическом объекте, Земле, ее сферах) или средний химический состав системы. Исследования среднего химического состава Земли проводились еще в 19 веке. Системно такие исследования стал проводить американский ученый Ф. Кларк. Проведя более 6000 исследований, в 1924 г. он опубликовал сводку, содержащую 50 элементов. В честь этого ученого было предложено термином «Кларк» обозначать среднее содержание химического элемента в земной коре, какой-либо ее части, Земле, планетах и других космических объектах. Кларки земной коры (по А.П.Вино1радову(1962)) рассчитаны исходя из предположения, что земная кора на 2/3 состоит из кислых пород, на 1/3 - из основных. Кларки измеряются в %, весовых или объемных.

Таблица 1. Особенности среднего химического состава некоторых оболочек Земли

Земная кора		Атмосфера		Гидросфера		Биосфера
элемент	Кларк	элемент	Кларк	элемент	Кларк	элемент	Кларк
О	.47	N	75.31	О	85.77	О	70
Si	29,5	О	23.01	Н	10.73	С	18
АL	8,05	Аг	1.28	СL	1.93	Н	10
Fе	4,65	СO2	0.04	Nа	1.03	Са	0.5
Сумма	89,2		99.64		99.46		98.5

Анализ особенностей среднего химического состава земной коры, атмосферы, гидросферы и биосферы (табл.1) показал, что химические элементы распределены в оболочках Земли крайне неравномерно. ,

Факторы миграции элементов делятся на внутренние и внешние. Внутренние факторы - это свойства химических элементов, определяемые строением атомов; их способность давать летучие или растворимые соединения, осаждаться из растворов и расплавов и т.д. К внешним факторам относятся параметры обстановки миграции: температура, давление, ЩКУ и ОВУ и др.

Формы нахождения химических элементов. Способность элементов к миграции во многом определяется формой его нахождения. В.И.Вернадский выделял в земной коре 4 основные формы:

1. горная порода и минералы (в т.ч. - природные воды и газы);

2. живое вещество;

3. магмы (силикатные расплавы);

4. рассеяние.

Пока элемент находится в кристаллической решетке, геохимик имеет дело с минералом как с целым и индивидуальные свойства элемента (внутренние факторы миграции) часто не проявляются. Так, К и Na образуют легкорастворимые соединения и легко подвижны в ландшафте. Но если К входит в состав ортоклаза, а Na - альбита - минералов, устойчивых к выветриванию в сухом климате, то интенсивность миграции К и Na будет определяться в этих условиях не растворимостью их простых солей, а скоростью разрушения кристаллической решетки полевых шпатов. В одной и той же системе, при одинаковых внешних факторах (t, Р, pH и др.) интенсивность миграции Na, входящего в состав альбита (Na₂, Аl₂ ,Si₆,O₆) пирина (Na,Fе[Si₂О₆]), галита (NаС1) различна. Входя в состав минералов, элемент как бы теряет свои индивидуальные свойства. Поэтому низкая миграционная способность часто зависит не от химических свойств элемента, а от свойств минерала, например, от податливости кристаллической решетки к разрушению. Т.о., при изучении геохимии систем необходимо учитывать не только свойства элементов и параметры среды миграции, т.е. внешние и внутренние факторы миграции, но и формы нахождения элементов в системе.