Распространённость химических элементов в земной коре

Количественное содержание различных химических элементов в природе в целом весьма неодинаково.

Элементы, средние содержания которых в конкретной природной среде составляют не менее десятых долей процента, называют макроэлементами. Их всегда немного. Остальные – это микроэлементы. Распределение микроэлементов, несмотря на их низкие содержания, также необходимо учитывать, поскольку они нередко оказывают существенное влияние на ход природных процессов.

В составе земной коры роль макроэлементов играют следующие:

O (47%), Si (29,5%), Al (8,05%), Fe (4,65%), Ca (2,96%), Na (2,50%), K (2,50%), Mg (1.87%), Ti (0,45%). В сумме – 99, 48%. Таким образом, на долю всех остальных химических элементов, вместе взятых, приходится чуть более половины процента. Наглядно видна ведущая роль двух элементов – кислорода и кремния.

МИНЕРАЛЫ И ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Формы нахождения химических элементов в земной коре разнообразны. Но основу её объёма слагают химические соединения в виде минералов.

Минерал определяется как химически и физически обособленный в пространстве неорганический продукт природной физико-химической реакции, находящийся в кристаллическом состоянии (по А.А. Годовикову). Отличие кристаллического вещества от некристаллического (аморфного) заключается в строгой упорядоченности расположения слагающих его атомов. Если мысленно представить каждый атом или ион кристаллического вещества в виде точки и соединить их условными линиями, то получим бесконечную геометрически правильную кристаллическую решетку (свою для каждого минерала). При этом точки соответствуют узлам этой решетки, а линии будут отражать химические связи между атомами или ионами.

Твёрдые природные вещества, не имеющие кристаллической структуры (аморфные) относятся к особой категории минералоидов.

Свойства минералов определяются химическим составом и строением кристаллической решётки. Если мы возьмём два минеральных вещества, имеющих одинаковый состав, но различную кристаллическую структуру, это будут два разных минерала. Наиболее ярким примером являются графит и алмаз, оба представляющие собой модификации одного и того же химического элемента – углерода, но с различным строением кристаллической решётки. В результате свойства этих двух минералов не просто весьма различны, но во многих отношениях контрастны. В частности, графит относится к числу самых мягких минералов, а алмаз является самым твёрдым.

Способность одних и тех же атомов формировать различную по структуре кристаллическую решётку называется полиморфизмом (от греческих корней «поли» – много и «морфос» – форма). Минеральные виды, имеющие один и тот же химический состав, но различное кристаллическое строение, называются полиморфными модификациями.

Противоположный вариант – когда аналогичные места кристаллической решётке могут занимать атомы различных химических элементов. Это явление получило название изоморфизма (от греческого корня «изо» – одинаковый).

Наличие у минералов упорядоченной кристаллической структуры обуславливает возможность формирования ими естественным путём индивидов правильной геометрической формы – кристаллов. При этом внешняя форма кристаллов определяется внутренним строением кристаллической решётки, которая у каждого минерала индивидуальна – кубы, тетраэдры, октаэдры, призмы и т.д.

Форма кристаллов, наряду с другими свойствами минерала, является его характерным признаком, позволяющим диагностировать минеральный вид.