地壳中化学元素丰度与矿物化学组成

矿物主要是地壳中各种地质作用的产物,因此地壳的化学组成是形成矿物的物质基础。元素在地壳中的丰度,即平均百分含量,一般用克拉克值(clark)表示。 地壳中各化学元素的丰度相差巨大,最多与最少的元素含量相差达10 17 倍。O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg八种元素就占了地壳总质量的98.59%,其他元素只占1.41%。其中O几乎占了一半,Si占四分之一强。考虑到离子半径的差异,将质量百分比换算为体积百分比,O占了地壳总体积的93.77%,因此,从某种角度看,地壳基本上是由氧阴离子堆积而成,其他离子充填在其孔隙中。

地壳中元素的丰度直接影响着自然界矿物的种类及数量。统计研究表明,克拉克值大的元素,由其形成的矿物种类和数量也多。因此,地壳中的矿物主要是由O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等结合形成的各种含氧盐和氧化物。其中硅酸盐最多,占地壳质量的约75%、矿物种数的约24%;其次是氧化物,占地壳质量的约17%、矿物种数的约14%。

当然,矿物的形成不仅取决于元素地壳丰度,还与元素的地球化学行为有关,尤其是那些克拉克值低的元素。有些元素虽然丰度很低,但趋于集中,可以形成独立的矿物种,有时可富集成矿床,称为 聚集元素 (accumulative element),如Sr、Sb、Bi、Hg、Ag等。而有些元素丰度虽然比上述元素高,但趋于分散,不易聚集成矿床,甚至很少形成独立的矿物种,而是作为微量混入物赋存于主要由其他元素组成的矿物中,称为 分散元素 (dispersed element),如Rb、Cs、Ga、In等。

 

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