Химия Земли

Химия Земли

Для геологов, исследующих нашу планету, наиболее важно знать самые общие законы, определяющие поведение вещества на поверх­ности земной коры, в ее толщах и в глубинах земного шара. Геолог не может искать вслепую. Он заранее должен знать, где он может найти железо, где — уран, где — фосфор, где — ка­лий. Он должен знать, какие условия создают на Земле залежи углерода: где надо искать уголь, где — графит и где — алмазы. Геологу нужно знать, какие элементы сопутствуют друг другу в земной коре, он должен знать законы образования совместных месторождений раз­личных элементов.

В сложных, грандиозных химических про­цессах, протекавших в земной коре и на ее по­верхности сотни миллионов лет, продолжаю­щихся и в наши дни, сходные своим положе­нием в периодической системе элементы обладают сходной геохимической судьбой. Это позволяет геохимикам проследить их движение в земной коре и выяснить законы, распределяющие их на поверхности Земли.

Геохимическое поведение различных эле­ментов определяется прежде всего строением внешних электронных оболочек в их атомах, размерами атомов и соответствующих ионов. Элементы с завершенными внешними электрон­ными оболочками (благородные газы) су­ществуют только в атмосфере; они не вступают в природных условиях в химические соеди­нения. Даже гелий и радон, образующиеся при радиоактивном распаде, не захватыва­ются полностью горными породами, а непрерывно поступают из них в атмосферу. Редкие земли, стоящие в одной клетке таблицы, встре­чаются в природе почти всегда вместе. В одних и тех же рудах всегда присутствуют совместно и цирконий, и гафний.

Геологи хорошо знают, что осмий и ири­дий нужно искать там же, где и платину. В периодической таблице Менделеева они стоят вместе в восьмой группе и так же неразлучны в природе. Месторождения никеля и кобальта сопутствуют железу, и в таблице они в одной группе и в одном периоде.

Основная толща земной коры состоит из немногих минералов; все это — химические соединения элементов, расположенных глав­ным образом в коротких периодах и в начале и в конце каждого из длинных периодов табли­цы. Причем преобладают среди них легкие эле­менты с малыми порядковыми числами. Эти элементы составляют основную массу силикат­ных горных пород.

Элементы, стоящие в периодической систе­ме в середине длинных периодов, образуют рудные, чаще всего сульфидные, месторождения. Многие из этих элементов встречаются ча­сто и в самородном состоянии.

И распространенность и геохимическое по­ведение элемента (его миграция в земной ко­ре) определяются его положением в периоди­ческой системе. Распространенность зависит от строения атомного ядра. Геохимическое пове­дение — от строения электронной оболочки.

Поэтому периодическая система элементов необходима геохимику. Без нее не могла бы возникнуть и развиваться геохимия. Эта наука устанавливает общие закономерности во взаим­ном сосуществовании химических элементов в горных породах и рудах. Она дает возможность геологу находить в толще земной коры место­рождения полезных ископаемых.

Периодический закон Менделеева — надежный и испытанный компас геохимика и геолога, раз­ведчиков тайн подземного царства.