Тема 1.4. Геохімічні класифікації хімічних елементів.

1. Множина геохімічних класифікацій хімічних елементів.

2. Класифікація Ферсмана.

3. Класифікація Вернадського.

4. Класифікація Гольдшмідта.

1.4.1. Множина геохімічних класифікацій хімічних елементів.

Таких класифікацій існує множина (класифікації Гольдшмідта, Вернадського, Ферсмана, Перельмана, Щербакова і т.д.). Може навіть скластися враження, що майже не кожний великий авторитет в області геохімії пропонував власну класифікацію, відмінну від інших. Може виникнути питання, яка з них – сама правильна?

Всі вони правильні, так як завжди існує можливість складання множини класифікацій для одних і тих же об’єктів на підставі використання різних класифікаційних ознак. При цьому обов’язковими умовами коректності подібних класифікацій є якісна однорідність ознак, покладених в основу класифікації, вичерпна повнота, а також відсутність перекриттів між підрозділами.

Основою більшості геохімічних класифікацій є Періодична таблиця хімічних елементів Д.І. Менделєєва, де атоми за їх хімічними властивостями розбиті на групи і ряди, і яка, тому може розглядатися як найбільш ранній варіант не тільки хімічної, але і геохімічної класифікації. Виходячи з періодичної таблиці різними дослідниками робилися неоднократні спроби геохімічної класифікації елементів, яка б надавала можливість за положенням елементу в періодичній системі пояснити поведінку його в природничих процесах і його природні асоціації з іншими елементами.

1.4.2. Класифікація Ферсмана.

Такою є, наприклад, класифікація, запропонована О.Є. Ферсманом. Він взяв періодичну таблицю в її розгорнутій формі, як це робив спочатку сам Менделєєв і горизонтальною рискою, що проходить між 3 і 5 періодами, поділив її на верхню і нижню частини. Нижню частину, в свою чергу, вертикальною рискою (за благородними газами) від поділив на праве ліве поля.

Верхнє поле – звичайне – закінчується на нікелі (№ 28). Тут розміщені елементи, найбільш розповсюджені в літосфері, гідросфері та атмосфері. Ліва частина цього поля зайнята переважно неметалами (аніонами), а права – металами (катіонами).

Для нижнього лівого поля характерні елементи залишкових кислих магм і гранітних пегматитів – Zr, Nb, Ta, U, TR (рідкоземельні TR, ср. лат. terrae rarae — «редкие земли» та інші). Однак, тут також розміщені і елементи платинової групи, характерні для ультраосновних магм і більш близькі до сусідніх з ними елементів верхнього (звичайного) поля.

В переважній більшості власне геохімічних класифікацій не враховуються трансуранові елементи. Більшість авторів також не включає в них такі елементи, як Тс, Fr, At, уміст яких в природних середовищах мізерний.

1.4.3. Класифікація Вернадського.

Поділення хімічних елементів за характером їх поведінки в процесах міграції.

1. Благородні гази – Не, Ne, Ar, Kr, Xe. Сполуки з іншими атомами утворюють виключно рідко, тому в природних хімічних процесах значної участі не приймають.

2. Благородні метали – Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au. Сполуки рідкі. Переважно присутні в формі сплавів, і утворюються в основному в глибинних процесах (магматичних, гідротермальних).

3. Циклічні елементи – Н, B, C, N, O, F, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Se, Sr, Mo, Ag, Cd, Ba, (Be, Cr, Ge, Zr, Sn, Sb, Te, Hf, W, Re, Hg, Tl, Rb, Bi). Найбільш чисельна група і переважаюча за масою. Для кожного елемента характерний визначене коло хімічних сполук, які виникають і розпадаються в ході природничих процесів. Таким чином, кожен елемент проходить ланцюг перетворень, остаточно повертаючись до вихідної форми знаходження – і далі. Цикли не є повністю зворотними, так як частина елементів постійно виходить з колообігу (і частина знову залучається до колообігу).

4. Розсіяні елементи – Li, Sc, Ga, Br, Rb, Y, Nb, In, I, Cs, Ta. Безумовно, панують розсіяні атоми, які не утворюють хімічних сполук. Незначна частка може приймати участь в утворенні самостійних мінеральних сполук (більшість – в глибинних процесах, а I і Br – в гіпергенних).

5. Рідкоземельні елементи – La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu. Важіють до розсіяних. Основна риса – сумісна міграція.

6. Радіоактивні елементи – Po, Rn, Ra, Ac, Th, Pa, U. Основна специфіка в тому, що в геохімічному процесі відбувається постійне перетворення одних елементів в інші, що робить процеси їх хімічної міграції найбільш складними.

Елементи умовності даної класифікації:

• наявність хімічних елементів, які займають проміжне положення між групами, тобто здатних вести себе в міграційних процесах подвійно; в цих випадках для віднесення такого елемента до однієї з двох можливих груп «вирішальним аргументом буде історія головної за вагою частини атомів або найбільш яскравіші риси їх геохімічної історії» (наявність частки суб’єктивізму в такому критерії вочевидь).

• виділення в особливу групу радіоактивних елементів не враховує різної стійкості ізотопів; у ряду елементів істотною є частка як стабільних, так і не стабільних ізотопів, і, природно, геохімічна історія відповідних часток загального числа атомів даного елементу буде різною (К, Rb, Sm, Re та інші). Наразі, у зв’язку з процесами радіогенного забруднення, необхідно враховувати і міграцію штучних радіоактивних ізотопів.