Горные породы ® минералы ® химические элементы

Первая попытка определения химического состава земной коры для десяти наиболее распространенных элементов была предпринята английским минералогом У.Филлипсом в 1815 году.

В 1889 г. этой проблемой занялся американский ученый Ф.У.Кларк и посвятил ей около 40 лет. Кларк считал, что земная кора до глубины 16 км состоит на 95% из пород магматических и на 5 % из осадочных. Использовав данные 6000 химических анализов различных горных пород, взяв их среднее арифметическое, Кларк получил средние содержания 50 наиболее распространенных химических элементов. В дальнейшем эти цифры уточнялись. Чтобы отметить особую роль Кларка в решении проблемы о распространении химических элементов в земной коре, А. Е. Ферсман предложил назвать процентное содержание химического элемента в земной коре кларком этого элемента. Кларки выражаются в массовых (весовых), атомных и объемных процентах. В СССР изучением химического состава земной коры занимались В.И.Вернадский, А.Е.Ферсман, А.П.Виноградов, А.Б.Ронов, А.А. Ярошевский и др. Распространение химических элементов в земной коре неравномерное, это наглядно видно, если расположить элементы в порядке убывания кларков (по данным А.Б.Ронова, А.А.Ярошевского, 1976):

46.50 25.7 7.65 6.24 5.79 3.23 1.81 1.34

O Si Al Fe Ca Mg Na K

Восемь химических элементов (в вес.%) составляют в сумме более 98%. На долю следующих элементов приходится:

Ti – 0,52 C – 0,46 H – 0,16 Mn – 0,12 S – 0,11

На остальные элементы – около 0.37%.

Минералы

Понятие м и н е р а л имеет несколько определений. Первоначально к минералам, наряду с кристаллами, относили почвы, торф, каменный уголь, янтарь, нефть, жидкости и газы. Минералами считались вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии. По мере накопления знаний и происходящей в связи с этим дифференциацией геологических наук понятие минерал претерпевало изменения. В настоящее время к минералам относятся кристаллические неорганические тела без ограничения размеров кристаллов (индивидов).

М и н е р а л а м и называются химически и физически однородные кристаллические вещества, образующиеся в результате природных физико-химических процессов. С химической точки зрения - минерал имеет определенный состав; с физической - каждый минерал характеризуется определенными, присущими для него свойствами: твердость, блеск, спайность, плотность, магнитность и др.

Химический состав и главные физические свойства минералов постоянны или колеблются в узких пределах.

Известно около 2500 природных минералов, а с разновидностями больше 4000. Разновидности минералов получают самостоятельные названия благодаря отклонениям различных свойств, например: наличие примесей изменяет цвет минерала (аметист - фиолетовая разновидность кварца, окраска обусловлена примесью железа; изумруд - ярко-зеленая, густо-зеленая разновидность берилла, цвет создается примесью хрома, реже ванадия).

В состав минералов входят все химические элементы таблицы Менделеева, но следует различать главные элементы, определяющие самостоятельность минералов и примеси. Так, кремний образует около 500-600 минералов и почти нет минералов, образованных рубидием, гафнием. Следовательно, минералы образуются из химических элементов, а горные породы из минералов. Можно записать такой ряд: химические элементы ® минералы ® горные породы.

В образовании горных пород имеют значение только около 50 минералов, они называются породообразующими. Остальные минералы встречаются в виде примесей и называются акцессорными минералами (лат. “акцессориус” - дополнительный).