Геохимическая классификация элементов (mason, i958)

Атмосфильные (атмосфера)	Гидрофильные (гидросфера)	Лнтофильиые (земная кора + верхняя мантия)	Халькофильные (нижняя мантия)	Сндерофилыше (ядро Земли)
N, О, С (в форме СО,)	Н и О (в форме Н20)	Li, Na, К, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, B, Al, Sc, Y	Cu, Ag, Zn, Cd, Hg, Ga, In, Tl	Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au, Re, Mo. Ga, Sn
Н (Н8О в виде па­ра)	С (в форме СОа в растворе)	Редкие земли (С), Si, Ti, Zr, Hf, Th	(Ge), (Sn), Pb As, Sb, Bi
Благородные газы	(О), (N), щелочи	(P), V, Nb, Та	S, Se, Те	C, P
	Са, Mg, галогены, бор	О, Cr, W, U (H), F, Cl. Br, J (Tl), (Ga), (Ge) (Fe), Mn	(Fe), (Mo), (Cr)	(Pb), (As), (W)

Риc. 1, Зональное строение Земли и физические свойства вещества зон.

1 — плотность и давление; 2 — скорость распространения сейсмических волн (V_t — скорость поперечной волны, V¹ — скорость продольной волны) и температура; 3 — сектор Земли.

Химическое и геохимическое своеобразие земной коры обусловливает предпочтительное образование тех или иных соединений. Частота вхождения химических элементов в состав минералов в целом соответствует их распространенности в земной коре.

Многообразие строения и размеров атомов (атом­ный радиус, катионный и анионный радиусы при раз­ной валентности элементов) обусловливает многочис­ленность минеральных видов.

Мир минералов литосферы и атмосферы системати­зирован в химическом отношении и расчленен на осно­вании данных о тонкой атомной структуре на более дробные подразделения. В 1965 г. X. Штрунц разделил минералы на кристаллохимической основе на восемь классов.

I класс: элементы (а также природные сплавы, кар­биды, нитриды, фосфиды), например серебро, золото, ртуть, мышьяк, сурьма, висмут, графит, алмаз, сера, селен, теллур и др.

II класс: сульфиды (а также селениды, теллуриды, арсениды, антимониды, бисмутиды), например пентландит, сфалерит, халькопирит, галенит, ковеллин, пирит, молибденит, прустит, борнит, реальгар, аурипегмент и др.

ВАЖНЕЙШИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Элемент	Мас., %	Число известных минералов
Кислород, О	49,13	1221
Кремний, Si	26,00	377
Алюминий, AI	7,45	268
Натрий, Na	2,40	100
Магний, Mg	2,35	105
Кальций, Са	3,25	194
Железо, Fe	4,20	170
Калий, К	2,35	43
Водород, Н	1,00	798
Углерод, С	0,35	194
Титан, Ti	0,61	30
Хлор, С1	0,20	67
Фтор, F	0,08	50

III класс: галогениды, например галит, сильвин, кар­наллит, криолит и др.

IV класс: окислы, гидроокислы, например лед, куп­рит, шпинель, магнетит, хромит, гематит, корунд, кварц, ильменит, вольфрамит¹, гидраргиллит, диаспор, гётит и др. [Вольфрамит чаще описывается вместе с другими вольфрама-тами, т. е. в VI классе.]

V класс: нитраты, карбонаты, бораты, например ка­лиевая селитра, кальцит, магнезит, сидерит, доломит, арагонит, церуссит, азурит, малахит, людвигит, борацит и др.

VI класс: сульфаты (а также теллураты, хроматы, молибдаты, вольфраматы), например ангидрит, гипс, барит, кизерит, полигалит, каинит, крокоит, вульфенит.

VII класс: фосфаты, арсенаты, ванадаты, например монацит, лазулит, вивианит, вавеллит, бирюза, апатит и др.

VIII класс: силикаты, например силикаты с изолиро­ванными тетраэдрами [SiO₄]⁴~ (незосиликаты, ортоси-ликаты)—оливин, топаз, дистен, андалузит, силлима­нит, ставролит, гранат, аксинит и др.; с изолированными группами [Si2O₇]^e~ (соросиликаты)—эпидот, цоизит; с кольцевыми анионными радикалами (циклосиликаты) — берилл, кордиерит, турмалин и др.; с бесконечными цепочками тетраэдров [SiO₄]⁴~ (шюсиликаты)—пи-роксены, амфиболы, родонит и др.; с бесконечными слоями тетраэдров [SiO₄]⁴~ (филлосиликаты)—тальк, мусковит, биотит, циннвальдит, хлориты, каолинит и др.; с бесконечными трехмерными каркасами тетраэд­ров [(SiAl)O4] (тектооиликаты) —полевые шпаты, лей­цит, анальцим, нефелин, цеолиты и др.

Каждый минерал имеет определенный химический состав, находящий свое выражение в химической фор­муле. Последняя содержит в виде сокращенных симво­лов названия входящих в состав соединения элементов, таких, как железо (Fe), марганец (Мп), никель (Ni), сера (S), кремний (Si), кислород (О), водород (Н), уг­лерод (С), кальций (Са), натрий (Na), хлор (С1) и т. д.

Рис. 2. Диаграмма, на которой показано распространение важнейших элементов в земной коре (литосфера-т-гидросфера+ + атмосфера) (в мае. %).

По обеим сторонам диаграммы показано содержание «ажнейших металле* (черные столбики).

Структурная формула отражает строение минерала. Соединение NaCl (каменная соль) состоит из одного атома натрия и одного атома хлора. При этом 23 массо­вые части натрия связаны с 25 массовыми частями хло­ра. Пирит, FeS₂, состоит из одного атома железа и двух атомов серы, т. е. в нем 56 массовых частей железа свя­заны с (32-2) массовыми частями серы.

Вычисление содержаний тех или иных компонентов в минералах часто производится в массовых процентах. Для наглядности приведем простой пример. Минерал сидерит (железный шпат), FeCO₂, имеет следующий состав:

Элемент	Атомная масса	Содержание железа
Железо, Fe	55,85	55,85:15,86 =
Углерод, С Кислород, Оз	12,01 48,00	= 48,2 мас.% Fe
	115,86

Чтобы в более наглядной форме представить хими­ческие взаимоотношения в минералах сложного состава, формулы в минералогии записывают несколько иначе. Калиевый полевой шпат (ортоклаз) имеет, например, химическую (структурную) формулу KAlSi₃O₈; если же выразить состав этого минерала в виде окислов, то его формула примет вид К₂О-Аl₂О₃-6SiO₂. Минерал состо­ит из

64,8 мас. %	SiO2	(двуокись кремния),
18,3 мас. %	А1203	(окись алюминия),
16,9 мас. %	КаО	(окись калия).