Кларковое число

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.

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.

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.%
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[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

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)

Примечания

1. ↑ Clarke, F.W. & Washington, H.S.: «The Composition of the Earth’s Crust». U.S. Dep. Interior, Geol. Surv. 770 (1924), 518.
2. ↑ Ферсман, А. Е. Геохимия, тт. I—IV. Природа и техника. ОНТИ, 1933, 1934, 1937 и 1939.
3. ↑ 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).
4. ↑ Виноградов, А. П.: «Закономерности распределения химических элементов в земной коре». Геохимия, 1956, № 1, с. 6-52.
5. ↑ Виноградов, А. П.: Средние содержания химических элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры. Геохимия, 1962, № 7, с. 555—571.
6. ↑ 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.