Минералы в земной коре.

Минерал – это главная форма нахождения элементов в земной коре. Минералы должны рассматриваться как твердые химические соединения, образующие все известные типы горных пород.

Известно, что атомы химических элементов состоят, по крайней мере, из трех частиц (протон, нейтрон, электрон). Однако в условиях Земли они создают 90 типов химических элементов и 340 изотопов, которые вместе образуют около 2000 минеральных видов.

Число минеральных видов, по сравнению с числом животных и растений на Земле, невелико. Это объясняется тремя основными причинами:

1. Минералы в условиях земной коры максимально устойчивы.

2. Термодинамические условия земной коры ограничены рамками температуры и давления.

3. Распространенность химических элементов в земной коре не одинакова. Поэтому многие элементы, в силу своих химических свойств и малой распространенностью, не могут создать соединения (это инертные газы, некоторые редкие металлы и др.).

Среди химических элементов литосферы преобладает кислород, который входит во многие оксиды, гидрооксиды и соли кислородных кислот.

А.С. Поваренных выделил 22 химических соединения литосферы и вычислил их процентное содержание. Число минеральных видов, содержащих кислород, превышает 70% из всего известного числа. Однако, если учесть массовые проценты, то по данным А.Г. Бетехтина на долю кислородосодержащих минералов приходится более 88% из всех известных классов минералов.

Минеральные виды земной коры по А.С. Поваренных

	Химические соединения	Число минеральных видов	Массовые проценты
1	Силикаты	471	24,88
2	Сульфиды и селениды	237	12,32
3	Оксиды	176	9,15
4	Фосфаты	172	8,94
5	Сульфаты	162	8,42
6	Арсенаты	110	5,72
7	Бораты	99	5,15
8	Карбонаты	92	4,78
9	Гидроксиды	80	4,16
10	Ванадаты	47	2,44
11	Оксихлориды и оксифториды	43	2,24
12	Простые вещества	36	1,87
13	Другие соединения	-	<1,8

Минеральные виды земной коры по А.Г. Бетехтину

	Классы минералов	Массовые проценты
1	Силикаты	~75
2	Оксиды и гидроксиды	17
3	Карбонаты	1,7
4	Фосфаты и их аналоги	1,7
5	Хлориды и фториды	0,5
6	Сульфиды и сульфаты	0,3-0,4
7	Самородные элементы	~0,1

Среди всех минеральных видов и групп особо выделяются породообразующие минералы. Их несколько десятков.

Исходя из способности элементов входить в состав минералов, А.С. Поваренных выделил 5 групп:

1. Основные (составляют основные части более 50% минеральных видов).

2. Главные (более 10% минеральных видов).

3. Ведущие (входящие в 50-150 минеральных видов).

4. Редкие (от 10 до 50 видов).

5. Очень редкие (<10 видов).

Химическая характеристика морских и материковых (поверхностных) вод

Гидросфера – одна из геосфер Земли, покрывающая литосферу. Это моря и океаны, а также воды суши и подземные воды. Последние отчасти входят в состав литосферы, занимая поровое пространство осадочных и в небольшом количестве метаморфических и магматических пород.

Общая масса гидросферы большая – 1644*10¹⁵г, это только 0,025% от всей массы Земли.

Количественная характеристика гидросферы (по М.И. Львовичу)

Формы нахождения воды	Общий объем, *10^6км^3	Общая масса, *10^15т	% от общей массы гидросферы
Океаны и моря	1370,0	1420,0	86,48
Озера и реки	0,5	0,5	0,03
Лед	22,0	22,0	1,33
Атмосфера	0,013	0,013	-
Стратисфера	196,0	201,0	12,16
Гидросфера в целом	1589	1644	10,00

Размеры океанов (по М.И. Львовичу)

Океаны с прилегающими морями	Площадь поверхности, 10^6км^2	Объем, *10^6км^3	Средняя глубина, м	Наибольшая глубина, м
Атлантический и Ледовитый	106,2	353,5	3331	8526
Индийский	74,9	291,9	3897	7450
Тихий	179,7	723,7	4028	11034

Вода является мощным геологическим и геохимическим агентом, что связано с ее физико-химическими свойствами. Эти свойства определяют способность многих веществ к миграции, разрушению горных пород и минералов и образованию новых.

С геохимической точки зрения вода относится к химически активным веществам. Она соединяется со многими оксидами металлов и неметаллов. Важное значение имеет также вода в обмене веществ между всеми живыми организмами и неорганическими, косными телами нашей планеты.

Вода – H₂O – это простейшее устойчивое соединение водорода и кислорода. Она состоит из 11,19 массовых % водорода и 88,81 % кислорода. Молекулярная масса чистой воды равна 18,016.

Вода имеет 2 стабильных изотопа водорода (H¹, H²) и три стабильных изотопа кислорода (О¹⁶, О¹⁷, О¹⁸). Они в природе образуют девять изотопных разновидностей молекул воды. Эти разновидности содержатся в воде в следующих количествах (среднее, в мольных %):

¹Н₂О¹⁶ – 99,73%

¹Н₂О¹⁷ – 0,04%

¹Н₂О¹⁸ – 0,20%

НДО¹⁶ – 0,03%

НДО¹⁷ – 1,2*10^-15%

НДО¹⁸ – 5,7*10^-15%

Д₂О¹⁶ – 2,3*10^-6%

Д₂О¹⁷ – 0,9*10^-9%

Д₂О¹⁸ – 4,4*10^-9%

Изотопные разновидности, в которых обычный водород (протий) замещен дейтерием, называются тяжелой водой.