Вопрос №4

Геохимическая классификация элементов, подразделяет химические элементы по признаку их геохимического сходства, т. е. по признаку их совместной концентрации в определённых природных системах.

Наиболее известные Г. к. э. были предложены норвежским геохимиком В. М. Гольдшмидтом и русскими геологами В. И. Вернадским , А. Е. Ферсманом и А. Н. Заварицким. По предложенной В. М. Гольдшмидтом все химические элементы делятся на 4 группы: литофильные, халькофильные, сидерофильные и атмофильные.

Литофильные. На внешней оболочке их ионов, как в атомах инертных газов, располагаются по 8 электронов (в ряду Li — по два). Они трудно восстанавливаются до элементарного состояния; наиболее характерны для них соединения с кислородом. В природе встречаются также в виде окислов, галогенидов, фосфатов, сульфатов, карбонатов. Преимущественно парамагнитны; располагаются на нисходящих участках кривой атомных объёмов. К ним относятся 54 элемента: щелочные и щёлочноземельные, В, Al, Sc, лантаноиды и актиноиды (Ac, Th, Pa, U); С, Si, Ti, Zr, Hf, P, V, Nb, Та, О, Cr, W, галогены и Mn (возможно Тс и At).

Халькофильные — элементы сульфидных руд: Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Ga, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, S, Se, Те. На внешней оболочке их катионов располагаются 18 электронов (S2—, Se2—, Те2— по 8 электронов). В природе встречаются в виде сульфидов, селенидов, теллуридов и сульфосолей (исключением является олово, в виде касситерита SnO2). В элементарном состоянии в природе встречаются Au, Ag, Cu, As, S, Bi и некоторые др. Преимущественно диамагнитны, располагаются на восходящих участках кривой атомных объёмов.

Сидерофильные Сюда относятся все элементы VIII гр. периодической системы. Располагаются в минимумах кривой атомных объёмов, ферромагнитны и парамагнитны. Обнаруживают специфическое химическое сродство к мышьяку (сперрилит PtAs2, леллингит FeAs2, хлоантит NiAs2, кобальтин CoAsS), несколько меньше к сере [пептландит (Fe, Ni)9S8, молибденит MoS2 и др.], а также к P, С, N. Платиноиды в природе находятся преимущественно в элементарном состоянии, железо как в виде окислов и силикатов, так и в виде сульфидов, реже арсенидов и в само родном состоянии.

Атмофильпые — элементы атмосферы. К этой группе относятся все инертные газы (от Не до Rn), N и Н — всего 8 элементов. В природе для них характерно газообразное состояние. Большинство из них имеет атомы с заполненной электронной внешней оболочкой, располагаются в верхних частях кривой атомных объёмов; преимущественно диамагнитны. Для большинства (кроме водорода, близкого к литофильным элементам) характерно нахождение в природе в элементарном состоянии.

Вопрос №5

Кларк концентрации - Отношение содержания элемента в данной системе к кларку этого же элемента в земной коре. При расчёте К. к. за основу берётся среднее арифметич. в случае нормального распределения концентраций или среднее геометрич. при логнормальном распределении концентраций.

КЛАРК РАССЕЯНИЯ - Величина, обратная кларку концентрации. Представляет собой отношение кларка элемента в литосфере к его содержанию в данной системе. Вводится, если кларк концентрации меньше 1.

КЛАРК ЭЛЕМЕНТА - Среднее содержание химического элемента в земной коре, гидросфере или атмосфере. Чаще это число дается в процентах по массе, иногда в частях на миллион (ранее в г/т).

Средний химический состав части литосферы, доступной для исследования установлен довольно точно. Среднее содержание эл-та в земной коре называется кларком этого эл-та. Величины кларков литосферы различаются в миллиарды раз (у разных эл-тов). Кларк эл-та К в земной коре и основная геохимическая константа, с которой сравнивается распределение эл-та в любой системе. К 1950-60-м гг. были установлены Кларки основных эл-тов. В СССР расчетом кларков много занимался академик Виноградов. Его данные были опубликованы в 1962 г. Можно говорить о кларках атмосферы, гидросферы, почв. Содержание эл-та в данной породе (или вообще в какой-нибудь системе) характеризуется кларком концентрации. кларк концентрации КК представляет собой отношение содержания эл-тов в данной породе С к его Кларку (содержанию в земной коре) К: КК=С/К Величина обратная кларку концентрации, называется кларком рассеяния: КР=К/С Поскольку К и С не могут равняться нулю (в силу закона Вернадского-Кларка) КК и КР также всегда отличны от нуля. Наибольшие величины КК характерны для ртути и сурьмы (в области месторождений – сотни тысяч), наименьшие – для Fe, Mg. K ( не больше 10-100). Зная кларк эл-та и максимальное значение КК, можно представить себе те пределы в которых данный эл-т будет встречаться в ландшафте. Каждая отдельная порода характеризуется своим геохимическим спектром – графиком содержания (кларков) различных эл-тов. Часто строят графики кларков концентрации эл-тов в какой-либо скважине с глубиной. Для элементов можно построить диаграмму его Кларков концентрации в различных породах (почвах). Геохимия эл-тов, в том числе их распространение в земной коре зависит 1) от строения ядра; 2) от строения электронной оболочки. Ядра всех макроэл-тов легкие. Согласно правилу Отто-Гаккена, эл-тов с четными номерами больше, чем с нечетными, причем среди четных преобладают эл-ты с номерами, кратными четырем. По распространенности в земной коре выделяют следующие группы эл-тов: 1. Макроэл-ты (породообразующие) с кларком более 1%: O (47%), кремний (29,5%), Al (8%), Fe (4.7%), Ca (3%), Na (2.5%), K (2.5%), Mg (1.9%), Ti (0.45%). Эти 9 эл-ов составляют около 98% массы земной коры. 2. Макроэл-ты: - редкие эл-ты с Кларками 0,01-0,0001 – образуют свои минералы (Cu); - редкие рассеянные эл-ты – не образуют своих минералов (теллур); - ультрамикроэл-ты – ртуть, золото (кларк 4,7 10-8%). Макроэл-ты, определяющие существенные и характерные особенности данного ландшафта, называются типоморфными. К ним относятся Ca, Р (ион), Fe, S, Cl и др. Чем больше Кларк эл-та, тем при сходных химических свойствах выше его содержание в природных водах, а следовательно и больше вероятность образования насыщенных растворов, осаждения минералов.