יסוד כימי

סלעי משקע

פירוק של סלעים קיימים על ידי בליה, הובלה ותצהיר של מוצרי בליה כמשקעים וההיווצרות של סלעי משקע בסופו של דבר עשויים לייצר תערובת גסה של חומרים, ובכך לפעול כנגד הבדלה גיאוכימית נוספת של היסודות. זה לא המקרה; תהליכי משקע מייצרים לעיתים קרובות ריכוזים מדהימים של היסודות, מה שמוביל למרבצים כמעט טהורים של מינרלים מסוימים. אבני חול מסוימות, למשל, מכילות מעל 99 אחוז קוורץ וכמה אבני גיר מעל 99 אחוז סידן פחמתי. האולטימטיבי מושג במשרדי מלח, עם מיטות נרחבות של אנהידריטיס (CaSO ₄), גבס (CaSO ₄ · 2H ₂O), הליט (NaCl) ותרכובות אחרות. גולדשמידט השווה את התהליך המשקעי עם ניתוח כימי כמותי, שכלל הפרדה ברציפות של יסודות או קבוצות של אלמנטים ספציפיים.

קוורץ (SiO ₂) הוא עמיד מאוד בפני בליה ומצטבר כמצבצים של חול. כאשר הם מאוחדים נוצרים משקעים אלה מאבני חול, קבוצה חשובה של סלעי משקע. בתנאים מיוחדים ניתן להפקיד כמעט כל מינרל בדגנים בגודל חול, אך בסופו של דבר רוב המינרלים מתפרקים על ידי בליה. מעטים עמידים עשויים לשרוד ולהיות מרוכזים מספיק כדי ליצור משקעים כלכליים הידועים כמתיישבים; המוכרים ביותר הם ככל הנראה חולות נושאי הזהב, מקורות חשובים לאלמנט זה, אך למרבצי חול עשויים להיות ריכוזים כלכליים של זירקוניום (כמו הזירקון המינרלי, ZrSiO ₄), טיטניום (כמו רוטיל, TiO ₂, ו ilmenite, FeTiO ₃), פח (כקזיטריט, SnO ₂), ואחרים.

האלומינוסיליקטים של סלעים עורקיים, בעיקר שדות שדה, (K, Na) AlSi ₃ O ₈ ו- (Na, Ca) (Al, Si) ₄ O ₈, מתפרקים בקלות יחסית על ידי בליה. יסודות האלקלי והסידן נסחפים ברובם בתמיסה, ואילו האלומיניום והסיליקון מוחדרים במהירות כמינרלים מחימר בלתי מסיסים. כאשר הם מאוחדים, מינרלים אלה יוצרים פצלים ואבני בוץ. המינרלים הפרומגנזיים עוברים פירוק מורכב יותר, מה שמוביל לעיתים לתמצית משקעים עתירי ברזל המורכבים ברובם מתחמוצת הברזל הידרלית; משקעים כאלה הם עפרות ברזל יקרות ערך במדינות רבות.

סידן נסחף בתמיסה בעיקר כסידן ביקרבונט, Ca (HCO ₃) ₂. רובו מגיע בסופו של דבר לים, שם משתמשים בו במגוון עצום של אורגניזמים כחומר שלד בצורת קלציט וארגוניט (פולימורפים - צורות שונות - של CaCO ₃). הצטברות חומרי שלד לאחר מות האורגניזמים יצרה משקעי אבן גיר נרחבים לאורך כל הזמן הגאולוגי. מגנזיום במי ים יכול להגיב עם סידן פחמתי ליצירת דולומיט, CaMg (CO ₃) ₂, ובדרך זו מסלקים מעט מגנזיום מהתמיסה ומופקדים במשקעים.

עם זאת, חלק ניכר מהמגנזיום נותר במי ים, שהם למעשה תמיסה מדוללת של מגנזיום, סידן, נתרן ואשלגן כלורידים וגופרים, עם אלמנטים רבים אחרים בכמויות קטנות (ראה טבלה). בנסיבות גיאולוגיות מיוחדות ניתן לנתק גופות של מי ים מהאוקיאנוס הפתוח, ובתנאים צחיחים המים יתאדו ולהפקיד מיטות מלח נרחבות. תנאים כאלה התרחשו באזורים שונים לאורך הזמן הגאולוגי, ומגזרי המלח שנוצרו חשובים כלכלית כמקורות לנתרן, אשלגן, סידן, מגנזיום, כלור וגופרית.

שלוש הקבוצות העיקריות של סלעי משקע הם אבני חול, פצלים וסלעי קרבונט (אבני גיר ודולומיטים). הרבה פחות מחקר גיאוכימי הוקדש לסלעי משקע מאשר לסלעים דלקתיים, ולכן הנתונים לתוכנם של יסודות מינוריים וקורט פחות נרחבים. מהנתונים בלוח עולה כי היסודות הקטינים והקורט בדרך כלל נוטים להיות מרוכזים יותר בצליקים מאשר באבני החול ובסלעי הפחמן.

בעיית ההגעה לקומפוזיציה ממוצעת של כל הסלעים המשקעים עדיין לא פתורה, בעיקר בגלל חוסר הוודאות בכמויות היחסיות של פצלים, אבני חול וסלעי קרבונט. מוויכוחים גיאוכימיים קלארק העריך את האחוזים היחסיים של שלוש הקבוצות הללו כ 80: 15: 5, בהתאמה. מדידות בפועל של סלעים משקעים מרמזים כי נתונים אלה מעריכים יתר על המידה את כמות הפצלים ומזלזים בכמויות אבני גיר. לפיכך, אוסף של הכמויות המוקלטות של פצלים, אבני חול ואבני גיר בלמעלה מ- 213,000 מטר (700,000 רגל) של תצורות סלע משקעים העניקו אחוזים יחסית של 46:32:22, בהתאמה. עם זאת, ייתכן שזיהוי של תצורה כאבן גיר, אבן חול או פצלי פשע; פצלים בדרך כלל מכילים חול ניכר, אבני חול עשויות לשאת חימר רב והמונח אבן גיר מיושמת על סלעים רבים עם 50 אחוז או פחות קרבונט. עם זאת נראה כי אבני גיר בולטות יותר ברשומה הגיאולוגית ממה שניתן היה לצפות מחישובים גיאוכימיים. זה ככל הנראה משקף את העובדה שסביבות מים רדודים הם המקומות הגדולים ביותר בתצהיר הפחמתי, ואילו עומקי האוקיינוס ​​הם המאגר בעיקר משקעים עשירים בחימר.

סלעים מטמורפיים

יחסית מעט בדיקות נערכו על ההרכב היסודי של סלעים מטמורפיים. רבים מהסלעים הללו שומרים על המאפיינים הגיאוכימיים של חומרים עוריים או משקעיים הורים שלהם, והרכב התפזורת שלהם מעט השתנה למרות גיבוש מחדש מוחלט וייצור מינרלים ומבנים חדשים במקרים מסוימים. עם זאת, כמה סלעים מטמורפיים שונו באופן ניכר על ידי הסרת רכיבים מסוימים ותוספת של אחרים.

הסקר הגיאולוגי של קנדה ביצע מחקר מקיף על שטח גדול במגן הקנדי, אזור בגיאולוגיה מורכבת המורכבת ברובה מסלעים מטמורפיים. מתוך אוסף של יותר מ 8,000 דגימות סלע, ​​נקבעו השיעורים הממוצעים של כל היסודות העיקריים ומספר אלמנטים קטינים וקורט; הנתונים מוצגים בלוח. כפי שניתן לצפות, ההרכב הממוצע אינו שונה במיוחד מההרכב הממוצע של סלעים דלקתיים. זה אכן מראה תכולה גבוהה יותר של סיליקון, ככל הנראה המשקף את השטף העיקרי של גרניט מעל סלעים בזלתיים ושפע יחסי של סלעי משקע עשירים קוורץ באיפור המקורי של מגן קנדה. התוקף הכללי של דמויות השפע הללו עבור סלעים מטמורפיים אושר על ידי מחקר דומה על ההרכב הממוצע של סלעים מטמורפיים בברית המועצות לשעבר, שהעניק תוצאות הדומות למדי.