Кларковое число

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Это старая версия этой страницы, сохранённая Sleepneeder (обсуждение | вклад) в 23:25, 8 декабря 2014 (Добавлен раздел, посвящённый новым установленным кларкам городских почв. Приведена таблица с их значениями.). Она может серьёзно отличаться от текущей версии.
Перейти к навигации Перейти к поиску

Кла́рковое число́ (или кларки элементов, ещё чаще говорят просто кларк элемента) — числа, выражающие среднее содержание химических элементов в земной коре, гидросфере, Земле, космических телах, геохимических или космохимических системах и др., по отношению к общей массе этой системы. Выражается в % или г/кг.

Виды кларков

Различают весовые (в %, в г/т или в г/г) и атомные (в % от числа атомов) кларки. Обобщение данных по химическому составу различных горных пород, слагающих земную кору, с учётом их распространения до глубин 16 км впервые было сделано американским учёным Ф. У. Кларком (1889). Полученные им числа процентного содержания химических элементов в составе земной коры, впоследствии несколько уточнённые А. Е. Ферсманом, по предложению последнего были названы числами Кларка или кларками[1].

Средние содержания элементов в земной коре, в современном понимании её как верхнего слоя планеты выше границы Мохоровичича, вычислены А. П. Виноградовым (1962), американским учёным С. Р. Тейлором (1964), немецким — К. Г. Ведеполем (1967)[1]. Преобладают элементы малых порядковых номеров: 15 наиболее распространённых элементов, кларки которых выше 100 г/т, обладают порядковыми номерами до 26 (Fe). Элементы с чётными порядковыми номерами слагают 87 % массы земной коры, а с нечётными — только 13 %[1]; это является следствием большей энергии связи и, следовательно, большей устойчивости и большего выхода при нуклеосинтезе для ядер с чётным числом нуклонов.

Средний химический состав Земли в целом рассчитывался на основании данных о содержании элементов в метеоритах (см. Геохимия). Так как кларки элементов служат эталоном сравнения пониженных или повышенных концентраций химических элементов в месторождениях полезных ископаемых, горных породах или целых регионах, знание их важно при поисках и промышленной оценке месторождений полезных ископаемых; они позволяют также судить о нарушении обычных отношений между сходными элементами (хлор — бром, ниобий — тантал) и тем самым указывают на различные физико-химические факторы, нарушившие эти равновесные отношения[1].

В процессах миграции элементов кларки элементов являются количественным показателем их концентрации[1].

Кларки элементов в земной коре

Ниже приведены кларки элементов (в массовых процентах) для земной коры. Элементы расположены в по­рядке убывания их распространённости.

Номер п/п Элемент Кларк, масс.%[источник не указан 3909 дней]
1. О 49,5000
2. Si 25,8000
3. Al 7,5700
4. Fe 4,7000
5. Ca 3,3800
6. Na 2,6300
7. К 2,4100
8. Mg 1,9500
9. H 0,8800
10. Ti 0,4100
11. Cl 0,1900
12. Р 0,0900
13. С 0,0870
14. Mn 0,0850
15. S 0,0480
16. N 0,0300
17. Rb 0,0290
18. F 0,0280
19. Ba 0,0260
20. Zr 0,0210
21. Cr 0,0190
22. Ni 0,0150
23. Sr 0,0140
24. V 0,0140
25. Zn 0,0120
26. Cu 0,0100
27. W 0,0064
28. Li 0,0060
29. Ce 0,0043
30. Co 0,0037
31. Sn 0,0035
32. Y 0,0026
33. Nd 0,0022
34. Nb 0,0019
35. Pb 0,0018
Итого 99,98 масс.%
Остальные элементы (в сумме) 0,02 масс.%

Кларки элементов в земной коре согласно разным авторам

Все значения ниже приведены в мг/кг (эквивалентно г/т, млн−1, ppm)

Элемент Символ Clarke & Washington 1924[2] Ферсман (1933—1939)[3] Goldschmidt (1937)[4] Виноградов (1949)[5] Виноградов (1962)[6] Taylor (1964)[7]
Актиний Ac - - - x·10−10  - -
Серебро Ag 0,0x 0,1 0,02 0,1 0,07 0,07
Алюминий Al 75100 74500 81300 88000 80500 82300
Аргон Ar - 4 - - - -
Мышьяк As x 5 5 5 1,7 1,8
Золото Au 0,00x 0,005 0,001 0,005 0,0043 0,004
Бор B 10 50 10 3 12 10
Барий Ba 470 500 430 500 650 425
Бериллий Be 10 4 6 6 3,8 2,8
Висмут Bi 0,0x 0,1 0,2 0,2 0,009 0,17
Бром Br x 10 2,5 1,6 2,1 2,5
Углерод C 870 3500 320 1000 230 200
Кальций Ca 33900 32500 36300 36000 29600 41500
Кадмий Cd 0,x 5 0,18 5 0,13 0,2
Церий Ce - 29 41,6 45 70 60
Хлор Cl 1900 2000 480 450 170 130
Кобальт Co 100 20 40 30 18 25
Хром Cr 330 300 200 200 83 100
Цезий Cs 0,00x 10 3,2 7 3,7 3
Медь Cu 100 100 70 100 47 55
Диспрозий Dy - 7,5 4,47 4,5 5 3
Эрбий Er - 6,5 2,47 4 3,3 2,8
Европий Eu - 0,2 1,06 1,2 1,3 1,2
Фтор F 270 800 800 270 660 625
Железо Fe 47000 42000 50000 51000 46500 56300
Галлий Ga x·10−5  1 15 15 19 15
Гадолиний Gd - 7,5 6,36 10 8 5,4
Германий Ge x·10−5  4 7 7 1,4 1,5
Водород H 8800 10000 - 1500 - -
Гелий He - 0,01 - - - -
Гафний Hf 30 4 4,5 3,2 1 3
Ртуть Hg 0,x 0,05 0,5 0,07 0,083 0,08
Гольмий Ho - 1 1,15 1,3 1,7 1,2
Иод I 0,x 10 0,3 0,5 0,4 0,5
Индий In x·10−5  0,1 0,1 0,1 0,25 0,1
Иридий Ir x·10−4  0,01 0,001 0,001 - -
Калий K 24000 23500 25900 26000 25000 20900
Криптон Kr - 2·10−4  - - - -
Лантан La - 6,5 18,3 18 29 30
Литий Li 40 50 65 65 32 20
Лютеций Lu - 1,7 0,75 1 0,8 0,5
Магний Mg 19400 23500 20900 21000 18700 23300
Марганец Mn 800 1000 1000 900 1000 950
Молибден Mo x 10 2,3 3 1,1 1,5
Азот N 300 400 - 100 19 20
Натрий Na 26400 24000 28300 26400 25000 23600
Ниобий Nb - 0,32 20 10 20 20
Неодим Nd - 17 23,9 25 37 28
Неон Ne - 0,005 - - - -
Никель Ni 180 200 100 80 58 75
Кислород O 495200 491300 466000 470000 470000 464000
Осмий Os x·10−4  0,05 - 0,05 - -
Фосфор P 1200 1200 1200 800 930 1050
Протактиний Pa - 7·10−7  - 10−6  - -
Свинец Pb 20 16 16 16 16 12,5
Палладий Pd x·10−5  0,05 0,01 0,01 0,013 -
Полоний Po - 0,05 - 2·10−10  - -
Празеодим Pr - 4,5 5,53 7 9 8,2
Платина Pt 0,00x 0,2 0,005 0,005 - -
Радий Ra x·10−6  2·10−6  - 10−6  - -
Рубидий Rb x 80 280 300 150 90
Рений Re - 0,001 0,001 0,001 7·10−4  -
Родий Rh x·10−5  0,01 0,001 0,001 - -
Радон Rn - ? - 7·10−12  - -
Рутений Ru x·10−5  0,05 - 0,005 - -
Сера S 480 1000 520 500 470 260
Сурьма Sb 0,x 0,5 (1) 0,4 0,5 0,2
Скандий Sc 0,x 6 5 6 10 22
Селен Se 0,0x 0,8 0,09 0,6 0,05 0,05
Кремний Si 257500 260000 277200 276000 295000 281500
Самарий Sm - 7 6,47 7 8 6
Олово Sn x 80 40 40 2,5 2
Стронций Sr 170 350 150 400 340 375
Тантал Ta - 0,24 2,1 2 2,5 2
Тербий Tb - 1 0,91 1,5 4,3 0,9
Технеций Tc - 0,001 - - - -
Теллур Te 0,00x 0,01 (0,0018?) 0,01 0,001 -
Торий Th 20 10 11,5 8 13 9,6
Титан Ti 5800 6100 4400 6000 4500 5700
Таллий Tl x·10−4  0,1 0,3 3 1 0,45
Тулий Tm - 1 0,2 0,8 0,27 0,48
Уран U 80 4 4 3 2,5 2,7
Ванадий V 160 200 150 150 90 135
Вольфрам W 50 70 1 1 1,3 1,5
Осмий Os x·10−4  0,05 - 0,05 - -
Ксенон Xe - 3·10−5  - - - -
Иттрий Y - 50 28,1 28 29 33
Иттербий Yb - 8 2,66 3 0,33 3
Цинк Zn 40 200 80 50 83 70
Цирконий Zr 230 250 220 200 170 165

Кларки элементов в гидросфере

(По А. П. Виноградову (1967), с дополнениями по В. Н. Иваненко, В. В. Гордееву и А. П. Лисицину (1979) и В. В. Гордееву (1983)[8] Все значения ниже приведены в мг/кг (эквивалентно г/т, млн−1, ppm). Кларки главных элементов морской воды рассчитаны для средней солёности 34,887 промилле.

Элемент Атомный номер Кларки морской воды Кларки речной воды (растворённая форма)
Водород 1 108000 111900
Гелий 2 5·10−6  -
Литий 3 0,18 2,5·10−3 
Бериллий 4 5·10−6  -
Бор 5 4,4 0,02
Углерод (неорг.) 6 28 7,9
Азот 7 0,5 -
Кислород 8 859000 888000
Фтор 9 1,3 0,1
Неон 10 10−4  -
Натрий 11 10670 5
Магний 12 1280 2,9
Алюминий 13 10−3  0,16
Кремний 14 2,1 6
Фосфор 15 0,06 0,04
Сера 16 898 3,8
Хлор 17 19190 5,5
Аргон 18 0,1 -
Калий 19 396 2
Кальций 20 408 12
Скандий 21 8·10−7  4·10−6 
Титан 22 10−3  3·10−3 
Ванадий 23 2·10−3  10−3 
Хром 24 2,5·10−4  10−3 
Марганец 25 10−4  0,01
Железо 26 5·10−3  0,04
Кобальт 27 3·10−5  3·10−4 
Никель 28 5·10−4  2,5·10−3 
Медь 29 2,5·10−4  7·10−3 
Цинк 30 10−3  0,02
Галлий 31 2·10−5  10−4 
Германий 32 5·10−5  7·10−5 
Мышьяк 33 2·10−3  2·10−3 
Селен 34 10−4  2·10−4 
Бром 35 67 0,02
Криптон 36 10−4  -
Рубидий 37 0,12 2·10−5 
Стронций 38 7,9 0,05
Иттрий 39 1,3·10−5  7·10−4 
Цирконий 40 2,6·10−5  2,6·10−3 
Ниобий 41 5·10−6  10−6 
Молибден 42 0,01 10−3 
Технеций 43 - -
Рутений 44 10−7  -
Родий 45 - -
Палладий 46 - -
Серебро 47 10−4  2·10−4 
Кадмий 48 7·10−5  2·10−4 
Индий 49 10−6  -
Олово 50 10−5  4·10−5 
Сурьма 51 3·10−6  10−3 
Теллур 52 - -
Иод 53 0,05 2·10−3 
Ксенон 54 10−4  -
Цезий 55 3·10−4  3·10−5 
Барий 56 0,018 0,03
Лантан 57 3·10−6  5·10−5 
Церий 58 1,2·10−6  8·10−5 
Празеодим 59 6,4·10−7  7·10−6 
Неодим 60 2,5·10−6  4·10−5 
Прометий 61 - -
Самарий 62 4,5·10−7  8·10−6 
Европий 63 1,2·10−7  10−6 
Гадолиний 64 7·10−7  8·10−6 
Тербий 65 1,4·10−7  10−6 
Диспрозий 66 8,2·10−7  5·10−6 
Гольмий 67 2,2·10−7  10−6 
Эрбий 68 7,4·10−7  4·10−6 
Тулий 69 1,5·10−7  10−6 
Иттербий 70 8,2·10−7  4·10−6 
Лютеций 71 1,5·10−7  10−6 
Гафний 72 - -
Тантал 73 - -
Вольфрам 74 10−4  3·10−5 
Рений 75 10−5  -
Осмий 76 10−6  -
Иридий 77 - -
Платина 78 - -
Золото 79 4·10−6  2·10−6 
Ртуть 80 3·10−5  7·10−5 
Таллий 81 10−5  10−3 
Свинец 82 3·10−5  10−3 
Висмут 83 3·10−5  -
Полоний 84 - -
Астат 85 - -
Радон 86 6·10−16  -
Франций 87 - -
Радий 88 10−10  -
Актиний 89 10−16  -
Торий 90 10−7  10−4 
Протактиний 91 10−10  -
Уран 92 3·10−3  5·10−4 

Кларки элементов в городских почвах

Ниже приведены кларки химических элементов, установленные в почвах селитебных (городских) ландшафтов для конца XX – начала XXI вв. Все содержания даны в мг/кг (эквивалентно г/т, млн−1, ppm). Распространенность и распределение химических элементов изучены В.А. Алексеенко и А.В. Алексеенко при содействии академика Н.П. Лаверова в почвах более чем 300 населенных пунктов. Работы проводились в течение 15 лет и позволили обобщить как данные собственных опробований почв, так и значительное число опубликованных исследований, посвященных загрязнению городских почв во многих странах. Подробная информация о методике расчета кларков городских почв и использованных данных приведена в статье[9] и двух монографиях[10][11]. Установленные кларки почв населенных пунктов являются их геохимической (эколого-геохимической) характеристикой, отражающей совместное воздействие техногенных и природных процессов, происходящих в определенном временном срезе. С развитием науки и техники значения приводимых кларков могут постепенно изменяться. Скорость таких изменений пока невозможно предсказать, но впервые приводимые значения кларков могут быть использованы как стандарты, «отправные точки» отсчета содержаний элементов в городских почвах.

Элемент Атомный номер Кларк городских почв[10]
Ag 47 0,37
Al 13 38200
As 33 15,9
B 5 45
Ba 56 853,12
Be 4 3,3
Bi 83 1,12
C 6 45100
Ca 20 53800
Cd 48 0,9
Cl 17 285
Co 27 14,1
Cr 24 80
Cs 55 5
Cu 29 39
Fe 26 22300
Ga 31 16,2
Ge 32 1,8
H 1 15000
Hg 80 0,88
K 19 13400
La 57 34
Li 3 49,5
Mg 12 7900
Mn 25 729
Mo 42 2,4
N 7 10000
Na 11 5800
Nb 41 15,7
Ni 28 33
O 8 490000
P 15 1200
Pb 82 54,5
Rb 37 58
S 16 1200
Sb 51 1
Sc 21 9,4
Si 14 289000
Sn 50 6,8
Sr 38 458
Ta 73 1,5
Ti 22 4758
Tl 81 1,1
V 23 104,9
W 74 2,9
Y 39 23,4
Yb 70 2,4
Zn 30 158
Zr 40 255,6

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 4 5 Щербина В.В. Кларки // Большая Советская Энциклопедия. Изд. 3-е. / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская Энциклопедия, 1973. — Т. 12. Кварнер — Конгур. — С. 265—266.
  2. ↑ Clarke, F.W. & Washington, H.S.: «The Composition of the Earth’s Crust». U.S. Dep. Interior, Geol. Surv. 770 (1924), 518.
  3. ↑ Ферсман, А. Е. Геохимия, тт. I—IV. Природа и техника. ОНТИ, 1933, 1934, 1937 и 1939.
  4. ↑ Goldschmidt, V.M.: «Geochemische Verteilungsgesetze der Elemente, IX. Die Mengenverhältnisse der Elemente und Atomarten». Skrifter Norske Videnskaps-Akad. Oslo, I. Mat.-naturw. C1. No.4, 1937 (1938).
  5. ↑ Виноградов, А. П.: «Закономерности распределения химических элементов в земной коре». Геохимия, 1956, № 1, с. 6-52.
  6. ↑ Виноградов, А. П.: Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры. Геохимия, 1962, № 7, с. 555—571.
  7. ↑ Taylor, S.R. (1964). Abundance of chemical elements in the continental crust; a new table. Geochimica et Cosmochimica Acta 28(8): 1,273-1,285. doi: 10.1016/0016-7037(64)90129-2.
  8. ↑ Соловов А. П., Архипов А. Я., Бугров В. А. и др.: «Справочник по геохимическим поискам полезных ископаемых». М.: Недра, 1990, с.9-10
  9. ↑ Vladimir Alekseenko, Alexey Alekseenko. The abundances of chemical elements in urban soils // Journal of Geochemical Exploration. — 2014. — № 147 (B). — С. 245–249.
  10. ↑ 1 2 Алексеенко В.А., Алексеенко А.В. Химические элементы в геохимических системах. Кларки почв селитебных ландшафтов. — Ростов н/Д.: Изд-во Южного Федерального университета, 2013. — 388 с. — 5000 экз. — ISBN 978-5-9275-1095-5.
  11. ↑ Алексеенко В.А., Алексеенко А.В. Химические элементы в городских почвах. — М.: Логос, 2014. — 312 с. — 1000 экз. — ISBN 978-5-98704-670-8.

Литература

  • Taylor S. R., Abundance of chemical elements in the continental crust: a new table. «Geochimica et Cosmochimica Acta», 1964, v. 28. p. 1273-85.
  • Wedepohl K. H., Geochemie, B., 1967 (Sammiung Göschen, Bd 1224-1224a/1224b)
Источник — https://ru.wikipedia.org/ruwiki/w/index.php?title=Кларковое_число&oldid=67234888