25. Поняття про кларки та методи їх оцінки. Коефіцієнти розсіяння та концентрації. Основний геохімічний закон Ферсмана- Гольшмідта.

Використовуючи новітні методи аналізу (нейтронно-активаційний, атомно-адсорбційний, люмінесцентний, електронного парамагнітного резонансу, мікрозондового аналізу тощо), із результатів численних точних аналізів мінералів, порід і їхніх сумішей, а також із зіставлення поширеності окремих пар елементів (наприклад, Rb : K, Hf : Zr, Re : Mo, Cd : Zn) вдалося визначити вміст в земній корі майже всіх елементів періодичної системи. Ці цифри за пропозицією Ферсмана одержали назву кларків на честь Ф.У.Кларка, який вперше, як уже говорилося, достатньо повно і точно оцінив хімічний склад земної кори.

Середній хімічний склад Землі в цілому розраховувався на підставі даних про вміст елементів у метеоритах. Так як кларки елементів служать еталоном порівняння знижених або підвищених концентрацій хімічних елементів в родовищах корисних копалин, гірських породах або цілих регіонах, знання їх важливо при пошуках і промислової оцінки родовищ корисних копалин; вони дозволяють також судити про порушення звичайних відносин між подібними елементами (хлор - бром, ніобій - тантал) і тим самим вказують на різні фізико-хімічні фактори, які порушили ці рівноважні відносини.

На сьогодні найчастіше користуються кларками земної кори:

• за О.П.Виноградовим, який за середній склад земної кори взяв суміш, що складається з 2 ч. кислих порід і 1 ч. основних порід,

• за О.О.Беусом, який встановив кларки виходячи з співвідношення гранітного та базальтового шарів 1:2.

• за С.Р.Тейлором, який встановив кларки для континентальної кори виходячи із співвідношення 1:1 основних і кислих магматичних порід.

В.І.Рехарський [1964] виявив цікаву закономірність: виявилося, що відношення вмісту елементу в основних породах С_О до вмісту елементу в кислих породах С_К є однією з тих періодичних залежностей, які відображені в менделеєвській таблиці (фіг. 10.1 ?). Ці відношення - «коефіцієнти концентрацій», крім двох перших періодів, зменшуються зверху вниз, а в періодах - збільшуються зліва направо від І до VII групи, а потім зменшуються зліва вниз направо і збільшуються зліва нагору праворуч.

Поширеність елементів у земній корі охоплює величезний діапазон значень. За їх вмістом всі елементи можна всі елементи розділити на декілька груп, і тоді виникає ряд несподіваних для наших повсякденних уявлень співвідношень. Наприклад, у земній корі Cu менше ніж Zr; Hg менше ніж TR; Pb менше ніж Ga; Ni у декілька разів менше ніж Rb; Sn у 30 разів менше ніж V, a Sc у 200 разів більше ніж Ag.

В. И. Вернадский назвав розсіяними ті елементи, що, знаходячись у земній корі в значних кількостях, не дають високих концентрацій. Так, наприклад, величезні маси Rb розсіяні в польових шпатах, Ga - в алюмінієвих мінералах, Re - у молібденітах, Cd - у сфалеритах, Ag - у галенітах, Sc - у силікатах, Li - у слюдах і т.д.

На відміну від розсіяних, рідкісні (кларк < 0,01¼0,001%) елементи в земній корі знаходяться в значно меншій кількості, хоча й утворюють власні мінерали, які можуть концентруватися в рудні скупчення. Вернадський у зв'язку з цим увів поняття кларка концентрації елемента в мінералах і родовищах (як відношення вмісту у мінералі, родовищі до величини кларку). Так, кларк Mn у земній корі складає 0,1 %, а кларк концентрації Mn у родоніті - 400, у псиломелані - 500, у піролюзиті - 632.

Таким чином, доступність того або іншого елемента насамперед визначається його спроможністю досягати високих кларків концентрації, тобто утворювати мінерали, скупчення яких можуть бути економічно вигідними для використання родовища.

Чим більший кларк елементу, тим, при подібних хімічних властивостях, вищий його вміст в природних водах, а отже, і більша імовірність утворення насичених розчинів, осадження мінералів. Рідкісні й особливо рідкісні розсіяні елементи, як правило, не насичують природні води, у зв'язку з чим число їхніх мінералів невелике.

Згідно до основного геохімічного закону Гольдшмідта кларки залежать від будови атомного ядра, а обумовлений міграцією розподіл елементів – від будови зовнішніх електронних оболонок (хімічних властивостей). Це не зовсім так, оскільки і кларки залежать від хімічних властивостей (сама земна кора є продуктом міграції) і міграція певним чином залежить від кларків (вміст елементів в розчинах і розплавах, здатність до осадження). Саме тому нині користуються дещо відкоригованим визначенням основного геохімічного закону (закон Ферсмана-Гольдшмідта): геохімія елементу в земній корі визначається як його хімічними властивостями, так і величиною кларку.