Кларки главных типов осадочных пород

При изучении закономерностей распределения химических элементов в различных типах осадочных пород полученные результаты обычно сравнивают с «кларками». Под кларком понимается среднее содержание элемента в земной коре. Это понятие было введено А.Е. Ферсманом в 1923 г. в честь американского химика Ф.В. Кларка, который впервые опубликовал в 1889 г. данные о среднем химическом составе земной коры. В дальнейшем рядом известных геохимиков производилось определение среднего состава земной коры (И.Г. Фогт, А.Е. Ферсман, В.И. Вернадский, В. Ноддак, В.М. Гольдшмидт, А.Б. Ронов и А.А. Ярошевский, А.П. Виноградов, К.X. Ведеполь и др.). Значения средних содержаний некоторых элемен­тов уточняются до сих пор ввиду использования современных высокочувствительных аналитических методов анализа.

Данные по средним содержаниям химических элементов (кларкам) в осадочных породах имеются в справочной и специальной литературе. В настоящем пособии приводятся данные по петрогенным оксидам в осадочных породах литосферы по Ф.Кларку (табл. 8). В табл. 9 приведена сводка среднего состава осадочных пород литосферы, со­ставленная Л.Н. Овчинниковым на основе публикаций А.П. Виноградова, С.Р. Тейлора, К.X. Ведеполя, Д. М. Шоу, Б. Мейсона, К.К. Турекяна, А.А. Беуса.

Кроме кларков литосферы возможно проводить сравнение полученных данных со средними региональными кларками. Для осадочных пород Русской платформы такие значения рассчитаны по А.Б. Роновым и А.А. Мигдисовым (табл. 10, 11).

Кларки живого вещества приведены в табл. 12. Полученные аналитические данные представляются в таблицах, а также в виде круговых и столбчатых диаграмм и графиков, построенных с использованием программ Exсel или Statistica.

Чтобы оценить, является ли содержание химического элемента в осадочной породе повышенным или пониженным по сравнению с кларком, используют кларк концентрации (КК), вычисляемый как отношение содержания элемента С к кларку СК (КК= С/CК). При этом, в качестве элемента сравнения (СК) может быть взят кларк химического элемента в литосфере (табл. 9) или региональный кларк – в осадочном чехле Русской платформы

Таблица 8. Средний химический состав осадочных пород

литосферы (по: Войткевич и др., 1990), вес. %

Оксид Глина Песчаник Известняк
SiO2 58,10 78,33 5,19
TiO2 0,65 0,25 0,06
Al2O3 15,40 4,77 0,81
Fe2O3 4,02 1,07 0,54
FeO 2,45 0,3 0,01
MnO – – –
MgO 2,44 1,16 7,89
CaO 3,11 5,50 42,57
Na2O 1,30 0,45 0,05
K2O 3,24 1,31 0,33
Н2О 5,00 1,63 0,77
P2O 0,17 0,08 0,04
CO2 2,63 5,03 41,54
SO3 0,64 0,07 0,05

П р и м е ч а н и е. ‹–› – нет данных.

 

(табл. 11). Если значение КК > 1, то химический элемент накапливается в данной породе, а если КК < 1, то он не характерен для изучаемой породы.

Проведя анализ данных по средним содержаниям и кларкам концентраций элементов в различных типах осадочных пород, можно выявить ассоциации химических элементов, характерных и нехарактерных для пород того или иного типа.

 

Таблица 9. Кларки главных типов осадочных пород, масс. %

(по: Скляров и др., 2001)

Эле­мент Глубоко­водные глины Глинис­тые сланцы Песча­ники Граувак-ки Глубоко­водные карбо­наты Карбо­натные породы Почвы
1 2 3 4 5 6 7 8
Н – 0,4 0,25 – – 9×10-2 –
Li 7,4×10-3 6,5×10-3 2×10-3 5,1×10-3 5×10-4 6,9×10-4 4,8×10-3
Be 2,6×10-4 3×10-4 n×10-5   n ×10-5 6×10-5 6×10-4
В 2, 3×10-2 1×10-2 3,5×10-3 3,5×10-3 5,5×10-3 1,8×10-3 2,4×10-3
С – 1,1 1,3 0,43 – – 2,0
N – 5,8×10-2 6,1×10-3 1,8×10-2 – 3,9×10-3 0,1
О – 50,3 51,5 49,4 – 49,2 49,0
F 0,13 7×10-2 2,4×10-2 - 5,4×10-2 3,3×10-2 2×10-2
Na 4,0 1,0 0,53 2,15 2,0 0,14 0,63
Mg 2,1 1,5 0,7 1,27 0,4 3,97 0,52
Al 8,4 7,72 2,63 7,15 2,0 0,8 7,12
Si 25,0 21,5 36,1 31,1 3,2 3,1 33,0
P 0,15 7×10-2 2, 5×10-2 6,2×10-2 3,5×10-2 4×10-2 7,3×10-2
S 0,13 0,26 2,3×10-2 0,12 0,13 0,12 7,8×10-2
Cl 2,1 1,8×10-3 1×10-3 1×10-2 2,1 1,5×10-2 1×10-2
К 2,5 2,64 1,15 1,66 0,29 0,34 1,38
Ca 2,9 2,1 3,5 1,78 31,2 31,4 1,37
Sc 1,9×10-3 1,3×10-3 1×10-4 1×10-3 2×10-4 2×10-4 –
Ti 0,46 0,44 0,2 0,38 7,7×10-2 6×10-2 0,49
V 1,2×10-2 1,3×10-2 2×10-3 6,7×10-3 2×10-3 1,9×10-3 1,5×10-2
Cr 9×10-3 9,4×10-3 3,5×10-3 5×10-3 1,1×10-3 1,1×10-3 –
Mn 0,67 8×10-2 4×10-2 7,5×10-2 0,1 8,3×10-2 8,5×10-2
Fe 6,5 4,42 1,59 3,86 0,9 0,9 3,8
Co 7,4×10-3 1,9×10-3 3×10-5 2,3×10-3 7×10-4 1,6×10-4 1,3×10-3
Ni 2,25×10-2 7,4×10-3 2×10-4 4×10-4 3×10-3 1,2×10-3 1,1×10-2

 

 

Продолжение табл. 9.

1 2 3 4 5 6 7 8
Cu 2,5×10-2 4,8×10-3 1×10-4 4,5×10-3 3×10-3 6,8×10-4 3×10-3
Zn 1,65×10-2 9,3×10-3 2, 1×10-3 6×10-3 3,5×10-3 2,2×10-3 8,4×10-3
Ga 2×10-3 2,2×10-3 1×10-3 1,4×10-3 1,3×10-3 2,6×10-4 2,3×10-3
Ge 2×10-4 1,7×10-4 9,1×10-5 1,4×10-4 2×10-5 1,8×10-5 1×10-4
As 1,3×10-3 1,2×10-3 1×10-4 – 1×10-4 1,6×10-4 1,2×10-3
Se 1,7×10-5 5,8×10-5 5×10-6 – 1,7×10-5 8×10-6 7,4×10-5
Br 7×10-3 4,4×10-4 1×10-4 – 7×10-3 4,9×10-4 4×10-4
Rb 1,1×10-2 1,5×10-2 5,5×10-3 8×10-3 1×10-3 5×10-4 9,5×10-3
Sr 1,8×10-2 3,3×10-2 2×10-3 2×10-2 2×10-2 5,4×10-2 3,8×10-2
Y 9×10-3 3×10-3 4×10-3 3×10-3 4,2×10-3 2×10-3 5×10-3
Zr 1,5×10-2 1,7×10-2 2,2× 10-2 4,5×10-2 2×10-3 2×10-3 3×10-2
Nb 1,4×10-3 1,8×10-3 N×10-6 – 4,6×10-4 3×10-5 –
Mo 2,7×10-3 2,6×10-4 2×10-5 – 3×10-4 5×10-5 2×10-4
Rn – n×10-8 – – – – –
Pd – n×10-7 – – – – –
Ag 1,1×10-5 7,2×10-6 n×10-6 – n ×10-6 – 1×10-5
Cd 4,2×10-5 4,2×10-5 n×10-6 2×10-5 n ×10-6 3,6×10-5 5,2×10-4
In 7,5×10-6 8,2× 10-6 n×10-6 – n ×10-6 – –
Sn 1,5×10-4 6,4 ×10-4 n×10-5 7× 10-4 п×10-5 - 1×10-3
Sb 1 ×10-4 1,5×10-4 N ×10-6 1×10-4 1,5×10-5 2,3×10-5 5×10-4
Те – 1×10-6 – – – – –
I 5×10-6 1,9×10-4 1,7×10-4 – 5×10-6 1,2×10-4 5×10-4
Cs 6×10-4 6,5× 10-4 N ×10-5 – 4×10-5 – 5,7×10-4
Ва 0,23 6,6×10-2 1,8×10-2 3,8×10-2 1,9×10-2 5, 3×10-3 5×10-2
La 1,2×10-2 1,4×10-2 3×10-3 3,3×10-5 1×10-3 5×10-4 –
Се 3,5 ×10-2 6,3×10-3 9,2×10-3 6,2×10-3 3,5×10-3 1×10-4 5×10-3
Рг 3,3 ×10-3 6,4× 10-4 8,8×10-4 7,7×10-4 3,3×10-4 1,2×10-4 –
Nd 1,4×10-2 2,7×10-3 3,7×10-3 3,1×10-3 1,4×10-3 1,5×10-3 –
Sm 3,8×10-3 6,5×10-4 1×10-3 5,1×10-4 3,8×10-4 1,2×10-4 –
Eu 6×10-4 1,1×10-4 1,6×10-4 1,3×10-4 6×10-5 2×10-5 –

Окончание табл. 9.

1 2 3 4 5 6 7 8
Gd 3,8×10-3 6,5×10-4 1×10-3 8×10-5 3,8×10-4 9,9×10-5 –
Tb 6×10-4 1×10-4 1,6×10-4 4,5×10-4 6×10-5 1,7×10-5 –
Dy 2,7×10-3 4,8×10-4 7,2×10-4 1,1×10-4 2,7×10-4 7,5×10-5 –
Ho 7,5×10-4 1,4×10-4 2×10-4 1,1×10-4 8×10-5 2,3×10-5 –
Er 1,5×10-3 2,7×10-4 4×10-4 3,3×10-5 1,5×10-4 4,7×10-5 –
Tm 1,2×10-4 2,3×10-5 3×10-5 – 1×10-5 2,7×10-5 –
Yb 1,5×10-3 3×10-4 4×10-4 – 1,5×10-4 3,5×10-5 –
Lu 4,5×10-4 6,6×10-5 1,2×10-4 5×10-5 5×10-5 1,7×10-5 –
Hf 4,1×10-4 3,5×10-4 3,9×10-4 – 4,1×10-5 3,5×10-5 6×10-4
Та 5×10-6 1,5×10-4 N ×10-6 – n ×10-6 n ×10-6 –
W – 1,5×10-4 1,6×10-4 6,7×1 0"3 n×10-5 5,3×10-5 –
Re – n ×10-8 – – – – –
Os – n×10-8 – – – – –
Ir – n×10-8 – – – – –
Pt – n×10-7 – – – – –
Au n×10-7 3,3×10-7 n×10-7 – n×10-7 4×10-7 –
Hg n×10-5 4,2×10-5 3×10-6 – n×10-6 4,3×10-6 2×10-6
Tl 7×10-5 1,1×10-4 8×10-5 3×10-5 1,6×10-5 5×1 0"6 1×10-5
Pb 8×10-3 2×10-3 7×10-3 – 9×10-4 8,8×10-4 4×10-3
Bi – 9,7×10-6 – – – 1,3×10-6 –
Th 7×10-4 1,2×10-3 1,7×10-4 – – 1,8×10-4 8×10-4
U 1,3×10-4 3,7×10-4 4,5×10-5 1,8×10-4 – 2,3×10-4 1×10-4

 

 

Таблица 10. Средний химический состав осадочных пород

Русской плиты, вес. % (по: Ронов, Мигдисов, 1996)

Оксид Глина Песчаник Известняк
SiO2 52,38 71,31 7,53
TiO2 0,85 0,48 0,12
Al2O3 15,30 9,32 1,47
Fe2O3 3,64 2,64 0,78
FeO 2,55 1,50 0,41
MnO 0,09 0,07 0,04
MgO 3,02 1,67 8,30
CaO 5,55 3,39 39,35
Na2O 0,82 0,76 0,13
K2O 3,89 2,59 0,49
Н2О 5,56 2,64 2,31
P2O 0,12 0,15 0,05
CO2 4,76 3,08 36,28
SO3 0,51 0,24 2,66
Число анализов      

 

Таблица 11. Распространенность химических элементов в