22-07-2023
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.
Содержание |
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.
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) (см. таблицу ниже). 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 %; 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.
В процессах миграции элементов кларки элементов являются количественным показателем их концентрации.
Ниже приведены кларки элементов (в массовых процентах) для земной коры. Элементы расположены в порядке убывания их распространённости.
Номер п/п | Элемент | Кларк, масс.% |
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.% |
Все значения ниже приведены в мг/кг (эквивалентно г/т, млн−1, ppm)
Элемент | Символ | Clarke & Washington 1924[1] | Ферсман (1933—1939)[2] | Goldschmidt (1937)[3] | Виноградов (1949)[4] | Виноградов (1962)[5] | Taylor (1964)[6] |
---|---|---|---|---|---|---|---|
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 |
Кларковое число.