0,560 СаО  СаСо3 1,785

6,345 СаО  Cа(HСО₃) ₂ 2,891

0,757 СаО  Са(ОН) ₂ 1,321

0,505 СаО  СаСI₂ 1,979

6,412 СаО  СaSО₄ 2,428

0,326 СаО  СаSО₄ · 2Н₂О 3,070

2,497 СаСо3  Са 0,400

3,397 СaSО₄  Са 0,294

4,296 СаSО₄·2Н₂О  Са 0,233

3. Кальций в земной коре

Во многих частях поверхности Земли имеются значительные осадочные залежи карбоната кальция, которые образовались из остатков древних морских организмов. В них это соединение находится, в основном, в виде минералов двух типов. Чаще встречается ромбоэдрический кальцит, в теплых морях образуется орторомбический арагонит. Представителями минералов первого типа является сам кальцит, а также доломит, мрамор, мел и исландский шпат. Громадными пластами карбоната кальция в виде арагонита образованы Багамы, о-ва Флорида-Кис и бассейн Красного моря. Другие важные минералы – гипс CaSO₄·2H₂O, ангидрит CaSO₄, флюорит CaF₂ и апатит Ca₅(PO₄)₃(Cl,OH,F). Значительное количество кальция находится в природных водах в виде гидрокарбоната. Кальций содержится и в организмах многих животных. Гидроксоапатит Ca₅(PO₄)₃(OH) является основой костной ткани позвоночных. Из карбоната кальция, в основном, состоят кораллы, раковины моллюсков, жемчуг, яичная скорлупа.

Соединения кальция известны с древних времен, однако до 17 в. об их природе ничего не знали. Египетские строительные растворы, которые исользовались в пирамидах Гизы, были основаны на частично обезвоженном гипсе CaSO₄·2H₂O. Он же является основой всей штукатурки в гробнице Тутанхамона. Римляне использовали строительный раствор из песка и извести (полученной при нагревании известняка CaCO₃): во влажном климате Италии он был более устойчив.

В природе встречается шесть стабильных изотопов: ⁴⁰Са, ⁴²Са, ⁴³Са, ⁴⁴Са, ⁴⁶Са и ⁴⁸Са, относительная рас­пространенность которых на Земле составляет соответственно 96,94; 0,667; 0,135; 2,09; 0003 и 0,167%. Экспериментальным путем получены также ис­кусственные изотопы ⁴⁵Са и ⁴⁷Са с периодом полураспада соответственно 163,5 сут. и 4,536 ч; ⁴⁵Са используют как радиоактивный индикатор (Скульский, 1973).

По распространенности в земной коре кальций занимает пятое место после кислорода, кремния, алюминия и железа. Кларк этого элемента в земной коре равен 3,38%. Содержание кальция уменьшается от глубин к "гранитному" слою литосферы. В базальтовом слое средняя концентрация этого элемента составляет 5,8%, в гранитном - 2,7%.

Кальций выпадает в оса­док в ранние стадии кристаллизации магмы, но содержится и в осадочных после кристаллизации растворах. Высокое содержание кальция в земной коре обусловливает наличие многочисленных минералов, около половины которых относится к гипогенным силикатам. Известно около 400 кальцийсодержащих минералов. Наиболее распространены кальцийсодержащие силикаты и алюмосиликаты: анортит - Ca[Al₂Si₂О₃], диопсид - CaMg[Si₂O₆], волластонит - Ca₃[Si₃O₉], а также кальцит - СаСО₃, доломит - CaMg(CO₃)₂, фосфорит - Са(РО₄)₃(ОН,С1), гипс - CaSO₄∙2H₂О и флюорит - CaF₂.

Из-за своих размеров катион Са²⁺ не может войти в структуру гипергенных силикатов, поэтому при выветривании и трансформации гипогенных силикатов в глинистые минералы освобождается большое количество этого элемента. По этой причине кальций активно вовлечен в процесс геологического круговорота веществ. Его водорастворимые соединения, главным образом бикарбонат Са(НСО₃)₂, поступают в природные воды и мигрируют с ними в океан (Добровольский В.В., 1998). Геохимия кальция в зоне гипергенеза показана на рис. 4 (Перельман, 1972).

В табл. 4 приведены концентрации содержания химических элементов в земной коре и занимаемое место. Кальций занимает пятое место после кислорода, кремния, алюминия и железа. За ним следуют натрий, калий, магний и титан.

Рис. 4. Геохимия кальция в зоне гипергенеза

I - терригенные осадочные породы; 2 - известняк; 3 - бурый уголь; 4 - глины; 5 - гли­ны и сланцы; 6 - нефть; 7 - антрацит; 8 - гипсолиты; 9 - галолиты; 10 - основные по­роды; 11 - кислые породы; 12 - ультраосновные породы; 13 - сапропель, торф; 14 - кислое выщелачивание; 15 - сернокислое выщелачивание; 16 - кислородная граница; 17 - направление движения вод; 18 - воздушная миграция. Геохимические барьеры: 19 - сорбционный; 20 - термодинамический; 21 - испарительный; 22 - восстановитель­ный; 23 - восстановительный и сорбционный; 24 - биогеохимический; 25 - биогеохи­мический и сорбционный; 26 - карбонатный; 27 - сульфатный; 28 - щелочной; 29 - кислый; 30 - водородный; 31 - кислородный; 32 - кальциевый; 33 - серебряный; 34 - серный. Кларки концентрации: 35 - больше или равно единице; 36 - меньше единицы

Таким образом, кальций - элемент нижней базальтовой части земной коры. В биосфере происходит исключительно резкая дифференциация кальция: его содержание в осадочных породах понижено, а в карбонат­ных - повышено.

Концентация кальция в земной коре составляет в среднем 3,5%, в почве – 2,0%, а в организмах суши – 0,5% от массы (табл. 5). После кислорода, углерода и водорода кальций в организмах суши занимает четвертое место; пятое место (0,3%) занимает азот.

Таблица 4. Распространенность химических элементов в литосфере в граммах

на 1 тонну земной коры

Занимаемое место	Химический элемент	Содержание	Занимаемое место	Химический элемент	Содержание
1	Кислород	466000	48	Бериллий	2
2	Кремний	277200	49	Германий	2
3	Алюминий	81300	50	Мышьяк	2
4	Железо	50000	51	Тантал	2
5	Кальций	36300	52	Уран	2
6	Натрий	28300	53	Вольфрам	1
7	Калий	25900	54	Гольмий	1
8	Магний	20900	55	Европий	1
9	Титан	4400	56	Молибден	1
10	Водород	1400	57	Талий	1
11	Фосфор	1180	58	Цезий	1
12	Марганец	1000	59	Тербий	0,9
13	Фтор	700	60	Лютеций	0,8
14	Сера	520	61	Ртуть	0,5
15	Стронций	450	62	Иод	0,3
16	Барий	400	63	Висмут	0,2
17	Углерод	320	64	Кадмий	0,2
18	Хлор	200	65	Сурьма	0,2
19	Хром	200	66	Тулий	0,2
20	Цирконий	160	67	Индий	0,1
21	Рубидий	120	68	Серебро	0,1
22	Ванадий	110	69	Селен	0,09
23	Никель	80	70	Аргон	0,04
24	Цинк	65	71	Палладий	0,01
25	Азот	46	72	Золото	0,005
26	Церий	46	73	Неон	0,005
27	Медь	45	74	Платина	0,005
28	Иттрий	40	75	Гелий	0,003
29	Литий	30	76	Теллур	0,002
30	Неодим	24	77	Иридий	0,001
31	Ниобий	24	78	Осмий	0,001
32	Кобальт	23	79	Рений	0,001
33	Лантан	18	80	Родий	0,001
34	Галлий	15	81	Рутений	0,001
35	Свинец	15	82	Криптон	2·10-4
36	Торий	10	83	Ксенон	3·10-5
37	Самарий	7	84	Радий	1·10-6
38	Гадолиний	6	85	Протактиний	9·10-7
39	Празеодим	6	86	Актиний	6·10-8
40	Гафний	5	87	Полоний	2·10-10
41	Диспрозий	5	88	Радон	6·10-12
42	Скандий	5	89	Нептуний	4·10-14
43	Бор	3	90	Плутоний	2·10-15
44	Бром	3	91	Франций	1·10-17
45	Иттербий	3	92	Прометий	<1·10-19
46	Олово	3	93	Технеций	<1·10-19
47	Эрбий	3	94	Астат	<1·10-19

Таблица 5. Средний химический элементный состав земной коры,

почв и организмов суши (по Виноградову)

Элемент	Содержание, % от массы
	В земной коре	В почвах	В организмах
O	47,2	55,0	70,0
Si	27,6	20,0	0,15
Al	8,8	7,0	2·10-2
Fe	5,0	2,0	2·10-2
Ca	3,5	2,0	0,5
Na	2,64	1,0	2·10-2
K	2,5	1,0	7·10-2
Ti	0,6	0,4	8·10-4
H	0,15	5,0	10,5
C	0,10	5,0	18,0
Mn	9·10-2	6·10-2	7·10-3
P	7,8·10-2	8·10-2	7·10-2
S	5·10-2	4·10-2	5·10-2
Cl	4,8·10-2	0,1	4·10-2
Sr	4·10-2	2·10-2	1·10-3
Ba	3,9·10-2	1·10-2	1·10-4
Rb	3·10-2	1·10-3	5·10-5
F	2,7·10-2	1·10-2	8·10-5
N	2,3·10-2	0,1	0,3
Cu	1·10-2	5·10-4	1·10-4
Ni	1·10-2	3·10-3	5·10-5
Li	6,5·10-3	1·10-3	1·10-4
Zn	5·10-3	1·10-3	3·10-4
Pb	1,6·10-3	1·10-5	-
Mo	1,5·10-3	1·10-5	2·10-5
Co	1·10-3	3·10-4	1·10-5
B	3·10-4	8·10-4	1·10-3
Br	1,5·10-4	5·10-4	8·10-5
Se	6·10-5	1·10-6	-
J	3·10-5	1·10-4	1·10-5
Ra	1·10-10	1·10-12	2·10-13