2. Кристаллохимические свойства.

По кристаллохимическим свойствам ион Fe2+ близок к ионам Mg2+ и Ca2+ — другим главным элементам, составляющим значительную часть всех земных пород. В силу кристаллохимического сходства железо замещает магний и, частично, кальций во многих силикатах. При этом содержание железа в минералах переменного состава обычно увеличивается с уменьшением температуры.

Важнейшая геохимическая особенность железа — наличие у него нескольких степеней окисления. Железо в нейтральной форме — металлическое — слагает ядро земли, возможно, присутствует в мантии и очень редко встречается в земной коре. Закисное железо FeO — основная форма нахождения железа в мантии и земной коре. Окисное железо Fe2O3 характерно для самых верхних, наиболее окисленных, частей земной коры, в частности, осадочных пород.

У Fe, Fe2+, Fe3+ эффективный радиус равен 0,126, 0,080 и 0,067 нм соответственно

Атомные и ионные радиусы элементов

Номер атома	Символ	Атомный радиус, нм	Ион	Ионный радиус, нм
26	Fe	0,124	Fe2+	0,087
			Fe3+	0,067

3. Минералы

К почвообразующим минералам железа относят:

1. Гематит. Встречается в почвах аридных, семиаридных и тропических районов. Наследуется от материнских пород.

2. Маггемит. Образуется в сильно выветрелых почвах тропических зон и чаще всего присутствует в скоплениях гематита, магнетита, гетита.

3. Магнетит. Унаследован от материнских пород. Тесно связан с маггемитом.

4. Ферригидрит. Широко распространен, но очень нестабилен, легко переходит в гематит в районах с умеренными гумидами.

5. Гетит. Распространенный в почвах всех климатических зон минерал железа.

6. Лепидокрокит. Типичен для плохо дренируемых почв (рисовых полей) и почв умеренных гумидных районов. Образование данного минерала осуществляется при низких значениях pH, низкой температуре и в отсутствии трехвалентного железа.

7. Ильменит. В почвах обычно не встречается. К выветриванию устойчив. Унаследован от материнских пород.

8. Пирит, сульфид железа и ярозит. Серосодержащие минералы. Широко распространены в затопляемых почвах с содержанием серы, например, в кислых сульфатных.

И минералы, и органические соединения железа легко преобразуются в почвах. При этом органическое вещество оказывает большое влияние на образование оксидов железа.

4. Кларки элемента в земной коре

Кларки химических элементов земной коры различаются более чем на десять математических порядков. Такие количественные различия сказываются на качественной роли элементов в земной коре, и в результате элементы земной коры можно разбить на две группы, а именно: элементы первой группы, имеющие большие кларки, образуют самостоятельные химические соединения, а элементы второй группы (с малыми кларками) большей частью рассеяны среди химических соединений других элементов.

За условную границу между этими группами принимают среднее содержание химического элемента, равное 0,1 %. Таким образом, к первой группе следует отнести следующие десять элементов (их называют главными): O – 48,1 %, Si – 39,9 %, Al – 8,0 %, Fe – 3,6 %, K – 2,7 %, Ca – 2,5 %, Na – 2,2 %, Mg – 1,2 %, Ti – 0,33 %, Н – 0,1 %. Все остальные элементы в земной коре относят ко второй группе и называют их рассеяными.

Любое химическое соединение может образовываться при условии, если концентрация исходных компонентов не ниже необходимой минимальной, в противном случае реакция образования станет просто невозможной. Поэтому в земной коре преобладают химические соединения элементов первой группы, выделяющихся высокими значениями кларков. Примерно 80 % массы земной коры составляют силикаты Al, Fe, Ca, Mg, K и Na; около 12 % приходится на оксид кремния SiO₂. Все эти минералы имеют кристаллическое строение.

Наиболее грубодисперсная форма рассеяния представлена акцессорными минералами. В кристаллических породах в качестве акцессориев присутствуют циркон Zr[SiO₄], апатит Ca₅[PO₄], магнетит Fe²⁺Fe³⁺₂O₄, хромит FeCrO₄и другие минералы. В большинстве породообразующих минералов содержание акцессориев незначительно, однако некоторые породообразующие минералы, например, слюды, отличаются довольно заметным содержанием акцессориев.