Геохимические классификации химических элементов

1. Геохимические классификации химических элементов

2.

В настоящее время в геохимии известны классификации элементов В.М.
Гольдшмидта, А.Е. Ферсмана, В.И. Вернадского, А.Н. Заварицкого, а в
геохимии ландшафта А.И. Перельмана. Геохимические классификации
А.Е. Ферсмана и А.Н. Заварицкого основаны на поведении элементов в
гипогенных условиях (магматических, метаморфических). Классификации
В.М. Гольдшмидта и В.И. Вернадского отражают поведение элементов в
гипо- и гипергенных условиях.

3.

Классификация В. М. Гольдшмидта
I. Атмофильные.
II. Литофильные.
III. Халькофильные.
IV. Сидерофильные.
I. Атмофильные элементы
- элементы,
характерные для
атмосферы. Это - все инертные газы (He, Ar, Ne, Kr, Xe, Rn), N и H - восемь
элементов.
II. Литофильные элементы – элементы земной коры.
Сюда относится 53 элемента: Li, Be, B, C, O, F, Na, Mg, Al, Si, P, Cl, K, Ca,
Sc, Ti, V, Cr, Mn, Br, RB, Sr, Y, Zr, Nb, J, Cs, Ba, Tr, Hf, Ta, W, At, Fr, Ra, Ac, Th, Pa,
U.
III. Халькофильные элементы ("тиофильные", "любящие серу",
термин предложен в 1954 г. Гиллебрандтом).
К числу 19 халькофильных (тиофильных) элементов относятся: S, Cu,
Zn, Ga, Ge, As, Se, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, Po.
IV. Сидерофильные ("сидерос" - метеорное железо)
К числу 11 сидерофильных элементов относятся: Fe, Co, Ni, Mo, Ru, Rh,
Pd, Re, Os, Ir, Рt.

4.

Геохимическая
классификация
В.
М.
Гольдшмидта
была
детализирована Э. Садецки-Кардошем (1955), который предлагает такую
классификацию:
1. Сидерофильные элементы (Fe, Co, Ni, Pt-группа, Au).
2. Сульфохалькофильные (кроме Au то же, что и у Гольдшмидта).
3. Оксихалькофильные
4. Литофильные (в более узком смысле).
5. Тяжелые пегматофильные Sc, Y, TR, Th, U, Ti, Zr, Hf, V,
Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re.
6. Седиментофильные (O, C, B, F, Cl, Br, J, P, N, инертные)
7. Атмофильные (газы)

5.

В.И.Вернадским (1934)
классификация элементов:
была
предложена
такая
геохимическая
1. Благородные газы He, Ne, Ar, Kr, Xe.
2. Благородные металлы Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au.
3. Циклические элементы H, Be, B, C, N, O, F, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K,
Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ge(?), As, Se, Zr, Mo, Ag, Cd, Sn, Sb, Te, Ba,
Hf, W, Re, Hg, Tl, Pb, Bi.
4. Рассеянные элементы Li, Sc, Ga, Br, Rb, Y, Nb, In, J, Cs, Ta.
5. Сильно радиоактивные Po, Rn, Ra, Ac, Th, Pa, U.
6. Элементы редких земель La-Lu.

6.

А.Е.Ферсман, не производя расчленения элементов по группам на
периодической системе элементов,
отмечал химические элементы,
типичные для магм:
1. Ультраосновных магм Cu, Ti, V, Mg, Fe, Co, Ni, Ca, Na, Si, P, S, Cl и
платиноиды.
2. Средних и основных магм Na, Ca, Mg, Al, Si, P, S, Sr, Ba.
3. Гранитных пегматитов и пневматолитов Si, Al, K, Li, Rb, Cs, Sn, Nb,
Ta, F, TR, Th, U, B, Be.
4. Нефелин-сиенитовых магм Na, Al, P, Cl, Ti, Zr, TR, Ca, Sr, Mn и др.
5. Сульфидных месторождений - все халькофильные элементы, а
также Fe, Co, Ni, Mo, Re.
Геохимическая
таблица элементов
(по А.Е. Ферсману):
1 – элементы кислых
магм
и
пневматолитов,
2
–
сульфидных
месторождений,
3 – средних магм,
4
–
основных
и
ультраосновных
магм)

7.

Такого перекрытия постарался избежать А. Н. Заварицкий (1950), который на
периодическую систему в развернутом виде нанес отдельные поля элементов:
1) особое положение занимает водород;
2) группа благородных газов;
3) группа элементов горных пород - литофильные элементы 1 и 2 групп
периодической системы, алюминий, кремний и другие;
4) элементы магматических эманаций B, C, N, O, F, P, S, Cl;
5) элементы "семейства" железа Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni;
6) редкие элементы Sc, Y, TR, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W, Tc, Re;
7) радиоактивные от франция до урана;
8) платиноиды;
9) группа металлических элементов от меди до свинца;
10) металлоидные металлогенные (элементы "сульфокислот") As, Sb, Bi, Se,
Te, Po;
11) тяжелые галоиды Br, J, At.

8.

В настоящее время, для практических целей геохимии выделяются 4
основные группы элементов:
- главные элементы;
- элементы-примеси;
- радиогенные изотопы;
- стабильные изотопы.
Главные элементы – это те, которые преобладают практически во всех
породных анализах: Si, Ti, Al, Fe, Mn, Mg, Ca, Na, K, P. Концентрации этих
элементов выражаются в вес.%. Летучие компоненты, такие как H2O, CO2, S, F
обычно включают в состав группы главных элементов при анализе пород.
Элементы-примеси – это элементы, которые присутствуют в количестве
менее 0,1 вес.% и их концентрации выражаются в 1г/т=1ppm=1000 мг/т=1000
ppb=0.0001 %.
Среди элементов-примесей выделяются следующие наиболее важные
группы:
•Крупноионные литофильные элементы (LILE) – K, Rb, Cs, Ba, Sr, Eu, Pb.
•Высокозарядные элементы (HFSE).– Sc, Y, Th, U, Pb, Zr, Hf, Ti, Nb, Ta, а также
группа редкоземельных элементов (La - Lu).
•Транзитные элементы – Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn.
•Платиноиды – Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt.

9.

В зависимости от поведения в системе твердая фаза – расплав
элементы-примеси можно разделить на две основные группы:
1. Когерентные (совместимые) – элементы, кристаллохимически близкие
к петрогенным и входящие в структуру породообразующих минералов, что
может приводить к снижению их концентраций в расплаве по мере
кристаллизации;
2. Некогерентные (несовместимые) – элементы, обладающие слишком
большими или малыми величинами ионных радиусов или зарядов, и
вследствие этого, не входящие в главные минералы. Они накапливаются в
остаточном расплаве.
Мерой когерентности-некогерентности элементов является коэффициент
распределения:
Кр = Cs/Cl,
где Cs и Cl – концентрации в твердой фазе и расплаве соответственно.