Закономерности распространения химических элементов в земной коре

Среднее содержание отдельных элементов в земной коре называют кларками.

Различают кларки весовые (массовые), атомные и объемные. Весовые кларки - это средние массовые содержания элементов, выраженные в процентах или в граммах на грамм породы. Атомные кларки выражают процентные количества числа атомов элементов. Объемные кларки показывают, какой объем в процентах занимает данный элемент.

По Виноградову, в земной коре наиболее распространены следующие химические элементы (%): 47,2 - О; 27,6 - Si; 8,3 - А1; 5,1 -,Fe; 3,6 - Са; 2,64 - Na; 2,6 - К; 2,1 - Mg; 0,6 - Ti; 0,15 - H; 0,1 - С. Из 93 химических элементов, установленных в земной коре, на 11 элементов приходится 99,99 % массы, а на остальные 82 элемента - лишь 0,01 %.

Анализ кларковых содержаний различных химических элементов позволил установить некоторые закономерности их распространенности в земной коре.

1. Распространенность химических элементов в земной коре крайне неравномерна и характеризуется большими контрастами. Кларки отдельных элементов изменяются от десятков процентов до 10^-8 % и ниже.

2. Распространенность химических элементов связана с их положением в периодической системе. Как отмечал Менделеев, наиболее распространенные элементы земной коры располагаются в начале периодической системы. Таким образом, в земной коре явно преобладают легкие элементы.

3. Из двух соседних элементов периодической системы кларк четного элемента, как правило, выше кларка нечетного. При этом наиболее высокими кларками обладают элементы, разности порядковых номеров которых равны или кратны 6, например О (8),Si (14), Са (20), Fe (26).

4. Главными элементами - строителями литосферы являются 8 химических элементов - О, Si, AI, Fe, Са_, Na, К, Mg. Первое место среди них принадлежит кислороду, составляющему почти половину массы литосферы и около 92 % ее объема. Наиболее распространенными (избыточными) являются элементы с наиболее устойчивыми ядрами атомов. Дефицитность же ряда элементов, наоборот, обусловлена малой устойчивостью ядер их атомов.

Существуют гипотезы, которые связывают закономерности распространенности химических элементов также с особенностями образования земной коры как части Земли. Предполагается, что во время возникновения земной коры, по-видимому, существовали такие энергетические условия, которые благоприятствовали образованию химических элементов с энергией связи в ядре, соответствующей наиболее распространенным химическим элементам.

Таким образом, распространенность химических элементов в земной коре в настоящее время определяется двумя видами закономерностей: обусловленными свойствами ядер химических элементов и связанными с особенностями образования земной коры как части Земли.