Асоциации на елементите в геохимични системи от тип кристална решетка

Главните и второстепенни елементи на литосферата образуват някои особено типични и широко разпространени кристални системи. Сред тях най-важни са магматогенните, тъй като магматизмът е процесът, който обуславя възникването на самата литосфера. Магмените асоциации на химичните елементи се преобразуват впоследствие под влиянието на повърхностни /хипергенни/ и дълбочинни /метаморфни /процеси.

Взаимоотношенията на силиция и алуминия в посочените геохимични асоциации са различни. В постройките на калциевата редица алуминият участва неизменно. Архитектурата на фелдшпатите и фелдшпатидите наподобява съвременните здания със своите обширни скелети, богати на стъкло и алуминий. При прехода от калциевите към алкалните представители количеството на алуминия намалява. В анортита алуминий-кислородните тетраедри са половината от общия брой на тетраедрите, а в албита и ортоклаза - само една четвърт. В по-бедните на силиций постройки на фелдшпатидите отношението Al/Si отново нараства - алуминият запълва от 1/3 до 1/2 от общото количество тетраедри. Зако­но­мерната еволюция на отношението Al/Si в асоциациите от калциевата редица може да се представи по следния начин:

Al/Si 1/1 1/3 1/2 1/1

Последните две постройки са строени при дефицит на силиций. На един атом натрий или калий се падат по два или даже по един силиций-кислороден тетраедър, вместо три, както е в фелдшпатите. Нарастването на силициевото съдържание и на отношението Si/O ясно личи от редицата на алумосиликатните радикали:

AlSiO₄^-→AlSi₂O₆^-→AlSi₃O₈^-

Всеки от тези радикали има свои предпочитани катиони в групата K-Na-Ca. Съгласно един от основните закони на химията, силните кисилини предпочитат връзката със силни основи, следователно тези от алумо­сили­катните радикали, които свързват най-силно основния йон на асоциацията - ка­лия, са най-киселинни. Установено е, че в редицата на алумосиликатните радикали, приведена по-горе, киселинността расте в посока към алкал­но­фелдшпатовия радикал AlSi₃O₈^-.. Както подчертава Щербина (1964), в природата често се среща асоциацията NaAlSiO₄ +KAlSi₃O₈, докато асо­циа­цията KAlSi₂O₆ +NaAlSi₃O₈, е забранена. При недостиг на силиций, когато количеството на алумосиликатните радикали е ограничено, калият има най-големи преимущества в борбата за място в алкалните фелдшпати. Значи­телна част от натриевите атоми се задоволява с по-слабо киселинните нефелинови радикали, а калцият като най-слабо основен, често е напълно елиминиран от своите съперници и е принуден да се присъедини към асоциацията на своя съсед по група магнезия.

В крайните етапи на кристализация на нармалните магми силицият, като най-разпространен елемент, остава в излишък и образува само­стоя­телна скелетна структура с оптимално съотношение Si/O=1/2, по същия модел като фелдшпатите, но без алуминия и катионите. Следователно в калциевата редица на кристални системи връзката Si-Al постепенно отслабва от калциевите към натриевите и калиевите фелдшпати, за да се скъса напълно при кварца.

Друг пример за разделяне на силиция и алуминия са така наречените де­си­лицирани скали. Ако една топилка, която при застиване би могла да даде кисел плагиоклаз, ортоклаз, биотит и кварц, се внедри в ултрабазична среда, с бедни на силиций желязо-магнезиеви минерали (оливин, серпентин), то между топилката и вместващите скали протичат обменни реакции. Образуват се контактни зони от флогопит, хлорит и актинолит, в които се изразходва голямо количество силиций. Останалите в топилката сили­цие­ви атоми не са достатъчни, за да свържат целия алуминий в алумо­си­ли­кат­ни радикали. Част от алуминиевите атоми, която е в излишък спрямо сили­ция, изгражда самостоятелно съединение Al₂O₃ (корунд). Атомите на желя­зо­то, титана и хрома, съдържащи се в ултрабазитите, оцветяват корунда в сините и червени багри на благородните разновидности сапфир и рубин.

В редицата на магнезия първите постройки са лишени от алуминий, а по-късно, едновременно с увеличението на относителното количество на силиция и нарастването на отношението Si/O се появява и алуминият. Отношението Al/Si еволюира от нула до 1/30 т.е. общо взето алуминият е не приемлив компонент на желязо-магнезиевите силикати. Това е свързано с голямата плътност на структурите, в които големите алуминий-кисло­род­ни тетраедри трудно се побират и са енергетично неизгодни. После­до­ва­телната еволюция на асоциациите от магнезиевата редица може да се представи по следния начин:

Радикали SiO₄^4- Si₂O₆^4- Si₃O₈^4- Si₄O₁₀^4-.

Киселинност

Структура остров верига, лента слой

Al/Si 0 1/n (n>3) 1/3

Асоциация на

Катионите (Mg,Fe) (Mg,Fe)Ca (Mg,Fe)(Ca,Na) (Mg,Fe)K

(Mg,Fe)²⁺→Ca²⁺→Na⁺→K⁺ .

Необходимо е да се отбележи, че от петрогенните елементи единствено магнезият и желязото асоциират пряко със силиций-кисло­род­ните радикали. Калцият, натрият и калият не образуват прости силикати, а се нуждаят от посредничеството на магнезия и желязото от една страна и на алуминия - от друга. Такива минерали като Na₂SiO₃, CaSiO₃ и др. са забранени в магмени условия.

При прехода от оливин през пироксен и амфибол до биотит построй­ките на магнезиевата редица стават все по-богати на силиций и алуминий. В структурата се появяват обширни празнини. Към магнезия и желязото, заемащи октаедрични празнини между силиций-кислородните тетраедри се присъединяват калцият и натрият, които се разполагат в осемстенни кубичини пространства между веригите и лентите от силиций-кислород­ните тетраедри и даже калият намества своя едър йон в големите праз­нини между слоевете от силиций-кислородни тетраедри в биотита.

Интересно е поведението на калция, натрия и калия, които притежа­вайки способността да градят ажурните постройки на фелдшпатите, все пак често асоциират с магнезия и желязото. В редица случаи калцият отива в пироксените и амфиболите, понеже натрият го измества от скелетните силикати. Те са по-киселинни отколкото пироксените и амфиболите и натрият, като по-основен елемент, ги предпочита. Тъй като калцият има преимущество в ранните етапи на кристализационния процес поради високата температура на кристализация на анортита и успява да формира фелдшпатовата структура още по времето, когато натрият е в топилката, борбата за квартира между двата елемента е един реално съществуващ процес, отделни етапи от който могат да се проследят в зоналните структури на някои плагиоклази.

Включването на натрия в пироксените и амфиболите е свързано от една страна с борбата на натрия и калия за алумосиликатния скелет (калият на свой ред измества натрия) и от друга - с режима на летливите и алкални компоненти. Интересен е случаят с някои алкални скали, в които количеството на алумосиликатните радикали е по-малко от това на калиевите и натриеви атоми, т.е. (K,Na)/Al>1. Излишъкът на натриеви атоми се свързва с тривалентното желязо в алкални пироксени и амфиболи, например егирин NaFe³⁺Si₂O₆ и рибекит Na₂Fe₃²⁺ Fe₂³⁺Si₈O₂₂ (OH)₂ . За обемистия йон на калия биотитовата структура с координационно число 12 е по-удобна от фелдшпатовата, където координационното число е 10. Оба­че алумосиликатният фелдшпатов радикал е по-кисел от биотитовия. Пора­ди това в някои гранити, когато химичният потенциал на калия е много висок, целият калий се свързва в калиев фалдшпат, а вместо биотит крис­та­лизира хиперстен (Mg,Fe)SiO₃, и даже фаялит Fe₂SiO₄. Има и обратни случаи, когато при недостиг на алумосиликатни радикали не само натрият, но и част от калия влиза в състава на алкалните амфиболи. Много богати на биотит са някои меланократни ненаситени на силиций скали, криста­ли­зи­ращи в условия на висока химична активност на водата и основните компоненти. В тях биотитът се образува вместо асоциацията оливин+левцит.

Важна особеност на асоциацията от магнезиевата редица е връзката с ОН-групи. Присъствието на водорода се отразява силно на поведението на алуминия. Алуминият минава от четворна в шесторна координация, връзките му с кислорода стават по-йонни. От аналог на силиция алуминият се превръща в аналог на тривалентното желязо, което с промяната на валентността от своя страна престава да бъде аналог на магнезия. Връх на обогатяването с алуминий в шесторна координация е мусковитът KAl₂^VIAl^IVSi₃O₁₀(OH)₂. Формално мусковитът би трябвало да бъде отнесен към асоциациите на калциевата редица, както по вида на елементите, така и по съотношението Al/Si=1, което е подобно на това в анортита и нефелина. Обаче аналогията е само привидна. Мусковитът имитира качест­вения състав на асоциацията K-Al-Si-O, принадлежаща към калциевата ре­дица, но в същото време има структура типична за магнезиевата редица - слоеста, с октаедрични празнини, в които се разполагат алуминиеви атоми, докато във фелдшпатите координацията на алуминия е изключително тет­раедрична. В мусковита част от алуминиевите атоми изпълняват функция­та на магнезия и желязото в биотита. Следователно, логично е, когато се говори за асоциацията на магнезиевата редица към асоцииращите катиони на магнезия, желязото, калция, натрия и калия да се прибави и алуминият, а към елементите на “голямата тройка“ - кислород, силиций и алуминий да се прибави и водородът. Макар и в много по-малко количество, водородът е принципно важен за поведението на алуминия и алкалните елементи в тази редица.

Двойката Al³⁺ - Fe³⁺ в шесторна координация представя химичните еле­менти алуминий и желязо в съвършенно нов облик и нови връзки, в сравнение на алуминия в четворна координация, асоцииращ се със силиция и двувалентното желязо, асоцииращо с магнезия. Разликата е толкова същест­вена и води до толкова важни геохимични последствия, че тези пре­въп­лъщения на алуминия и желязото следва да се разглеждат като напълно самостоятелни единици на геохимията.

В повърхностните части на литосферата, в условията на понижени температури и налягания, асоциациите на химичните елементи в магматогенните минерали се оказват неустойчиви. При активното съдей­ствие на хидро-, атмо- и биосферата кристалните постройки се разру­шават, членовете на асоциациите се групират по нов начин или се разделят напълно. Слабото място, където най-рано и най-често се разкъсват асоциациите, са йонните връзки на магнезия, желязото, калция натрия и калия с кислорода.

Първото събитие, което по мащаби е може би най-значителното за повърхностните части на литосферата, е нашествието на водорода в скелета на фелдшпатите. Оксониевият йон H₃O⁺ измества калция, натрия и калия, алуминият променя мястото си, а решетката коренно се пре­устройва. Силиций-кислородните тетраедри образуват слоеве, които се реду­ват с AlO₄(OH)₂ - октаедри в безкрайни мотиви Si-Al ... Si-Al... или Si-Al-Si... Si-Al-Si...Така на мястото на фелдшпатите възникват глинестите минерали, изграждащи около 40% от седиментния слой на литосферата.

При още по-силна промяна силицият се разтваря и изнася, а алуми­ният остава на място под формата на неразтворими хидрооксиди AlOOH и Al(OH)₃. Съдбата на катионите е различна. Калцият мигрира до океана, но по пътя си често се задържа, образувайки неразтворими карбонати и отново потегля при повишаване на на количеството на CO₂ в природните води. Асоциацията Ca²⁺-CO₃^2- е най- типичната асоциация на калция в екзогенни условия. Натрият неудържимо се стреми към океана. Огромна част от натриевите атоми остават завинаги в океанската вода и се връщат в литосферата само в крайни случаи - при пълно изпарение на морски заливи и солени езера. Възниква нова много характерна асоциация Na⁺-Cl^- .

Калият, благодарение на обемистия катион, е предпочитан обитател на новообразуваните слоести минерали, в които има незаселени големи празнини между слоевете. Съществуват преходи от каолинит Al₂Si₄O₁₀(OH)₂ с адсорбиран калий до серицит KAl₂AlSi₃O₁₀(OH)₂, който всъщност е възраждане на мусковита в новите условия. Типичната асоциация на калия в повърхностните части на литосферата е K⁺-Al³⁺ (в шесторна координация) -SiO₄^4--OH^-.

Различната подвижност на елементите от калциевата редица на кри­стални постройки дава възможност за тяхната пълна диференциация при екзо­генните процеси. В морските басейни се образуват практически самостоятелни съединения, разграничени в пространството и времето. Силицият образува кремъчни утайки, алуминият - хидрооксиди, калцият - карбонати, фосфати и сулфати, натрият - хлориди, сулфати и карбонати.

Калият образува хлориди при специфични условия, поради което се разделя от натрия. Всъщност основната част от калия остава на сушата вследствие отбелязаната способност на вторичните слюдести минерали да задържат калия като градивен компонент или в адсорбирано състояние.

В процесите на разрушаване на асоциациите от магнезиевата редица отново се намесва водородът, който измества част от магнезиевите атоми в оливина. Островната структура на оливина се преустройва в слоеста. Магнезиевите октаедри получават OH-групи. В структурно отношение серпентинът и талкът повтарят мотивите на глинестите минерали като магнезият заема мястото на алуминия: Si-Mg...Si-Mg... или Si-Mg-Si... Si-Mg-Si...

Следователно по времето на разрушаване на първичните асоциации магнезият и алуминият от антиподи (поради участието си съответно в катионната и анионна част на силикатите) се превръщат в аналози. В резултат на изместването на част от магнезия от водорода отношението Mg/Si се понижава от 2/1 до 3/2 и 3/4, т.е. относителното количество на силиция расте. Връзката на магнезия със силиций-кислородните тетраедри се разкъсва. Изнесеният магнезий се свързва като оксид, хидрооксид или карбонат, а понякога участва като Mg(OH)₂O₄ в хлоритите. В някои случаи магнезият асоциира с калцият в съединението тремолит Ca₂Mg₅O₂₂(OH)₂ . В същото време връзката магнезий-желязо се разрушава. Желязото променя валентността си и се отделя като руден прах. Размерите на Fе³⁺ са много различни от тези на Mg²⁺ и дори когато то образува хидросиликати, те са сравнително самостоятелни - заместват магнезиевите хидросиликати в горните части на изветрителните кори (нонтронит) или се утаяват в морски басейни (шамозит, глауконит). В моретата се създават условия за пълна диференциация на двойката магнезий-желязо, която подобно на калций-натрий е една от най-типичните геохимични двойки в първичните магматогенни асоциации на литосферата. Желязото образува хидрооксиди, карбонати, хидросиликати и сулфиди, а магнезият - общ карбонат с калция (доломит) или асоциира с натрия и калия в хлоридите и сулфатите.

Любопитно е сравнението на оливина (Mg,Fe)₂SiO₄, и анортита CaAl₂Si₂O₈ като представители на магнезиевата и калциевата редица. В първия случай магнезият е подвижен, а калцият остава на място - отноше­нието Mg/Si се понижава. Във втория силицият е подвижен, а алуминият остава - отношението Al/Si се понижава. Като окончателен резултат калцият и магнезият се отнасят в морските басейни, силицият се отделя като колоид и макар и по-късно също попада в морските басейни. На мястото на оливина остават изветрителни шапки от железни ходроокиси FeOOH и Fe(OH)₃, а на мястото на плагиоклаза - шапки от AlOOH и Al(OH)₃, т.е. в началните етапи на разрушаване на асоциациите съществува аналогия между намиращите се в октаедрична координация магнезий и алуминий, а в края възниква аналогия между тривалентните желязо и алуминий. При изнасянето на елементите от колоидни разтвори най-подвижен е силицият, следван от желязото, а най-инертен алуминият. Съответно в обратна последователност в морските басейни се утаяват алуминиеви хидрооксиди (боксити), железни хидрооксиди и накрая - кремъчни утайки. Диференциацията им в пространството е ясно изразена.

Останалите постройки на магнезиевата редица - пироксени, амфибо­ли, и биотити, претърпяват аналогични изменения, свеждащи се до преустройство в лист (хлорит, серицит) с преход на целия алуминий в шесторна координация и обогатяване на алуминий и силиций за сметка на катионите, които се изместват от водорода.

Най-важното следствие от разрушаването на първичните асоциации на химичните елементи в повърхностните части на литосферата е възник­ването на принципно нови асоциации, с нови тенденции към концентрация и разсейване на елементите. Близки спътници се разделят например магнезий-желязо, калций-натрий, силиций-алуминий, а други се обединяват - желязо-алуминий, магнезий-натрий и др. В асоциацията на магнезия и натрия, типична за океанската вода, се проявява химичното родство на магнезия с алкалните и алкалоземни метали, което в магмения етап е превъзмогнато от различието в размерите на йонните радиуси. При изпарението на океанската вода кристализират двойни соли - калиево-магнезиеви хлориди, т.е. единна асоциация образуват двата най-антагонистични елемента в магмените процеси. Силицият не е вече неизбежният партньор на всеки от елементите, а образува самостоятелна асоциация с кислорода. Алуминият, магнезият, калцият, натрият и калият на свой ред образуват асоциации с кислорода, OH-групите или с кислородните радикали като CO₂^2-, SO₄^2-, PO₄^3-, BO₃^3-, NO₃^-, c Cl^-, и др. Изключително важно е обилието на кристална вода в екзогенните образувания - каолинът съдържа около 10%, а някои хлориди, сулфати, борати - над 40% H₂O. Освен това в междукристалните про­стран­­ства на седиментите остават силно концентрирани хлоридни и сулфатни разтвори (луги). Образуват се големи количества карбонати, които при повишена температура лесно дисоциират, отделяйки CO₂. Всичко това означава, че в дълбоките части на литосферата, вследствие на дехидратация и термична дисоциация, океанските седименти могат да станат източник на горещи, силно активни водни разтвори, богати на компоненти, способни да извличат рудните метали в комплексна форма - хлор, сяра, натрий, CO₃^2-. Много важна е също ролята на желязото като преносител на кислород във вътрешните части на литосферата поради променливата му валентност:

Fe₂O₃ 2FeO+O

За сметка на силно дефернцираните екзогенни продукти в дълбоките части на литосферата възникват нови, метаморфогенни химични съедине­ния и асоциации, които наследяват геохимичната специфика на изходните материали. Например, огромните метаморфозирани находища на желязо в докамбрия са образувани благодарение на седиментацията на железни хидрооксиди и карбонати в древните океани. Самото желязо е извлечено от базалтовите вулканити, които са покривали повърхността на планетата, т.е. първоначално е протекъл процес на откъсване и обособяване на желязо­то от неговите спътници в първичните асоциации на магнезиевата редица.

При метаморфозата на глинести продукти възникват асоциации на химичните елементи, изключително богати на алуминий. Появяват се собст­вени силикати на алуминия, непознати за магмения процес - андалузит, силиманит, дистен, ставролит и др., а също корунд, богати на алуминий слюди, глаукофан и т.н.

Друг пример за наследяване на екзогенната геохимична специализация са метаморфитите и скарните, възникнали при участието на карбонатни ска­ли. В тях се появяват минерали по-богати на калций от магматогенните - гранат, епидот, везувиан, собственият силикат на калция воластонит и др.

В екзогенните процеси особено силно се диференцират компо­нен­ти­те на най-неустойчивите магмени минерали - оливин, пироксен, амфибол, калциев плагиоклаз. Калцият и магнезият образуват предимно карбонати, а желязото и алуминият - предимно хидрооксиди. В резултат на това глинесто-песъкливите седименти се обогатяват на сравнително устойчивите алкални фелдшпати и кварц. Химичният състав на тези седименти, а също на кристалните шисти и гнайсите, които се образуват при метаморфозата им, е много близък до този на гранодиорите. Съ­ществу­ва връзка между екзогенната диференциация на химичните елементи и гранитоидния магматизъм, който е закономерен етап от геохимичната еволюция на литосферата.

а) Асоциации на спътниците на петрогенните елементи, характерни за главните скалообразуващи минерали.

б) Асоциации на спътниците на петрогенните елементи в техните специфични минерали, срещащи се най-често като акцесорни компоненти на скалите или образуващи самостоятелни магматогенни системи - оксиди и сулфиди на желязото, фосфати и карбонати на калция и др.

в) Асоциации, характерни за собствените минерали на редките еле­мен­ти, отличаващи се с висока минералообразуваща способност, особено в продукти на гранитен и алкален магматизъм, включително пегматити и автометасоматити (т.е. скали, променени под въздействието на собствените флуидни компоненти).

а) Редки елементи в скалообразуващите минерали

Спътници на калия в скалообразуващите минерали са като правило най-едрите и нисковалентни s-елементи Rb⁺, Cs⁺, Ba²⁺ и p-елементите с конфигурационна основа имитираща благороден газ ns² Tl⁺, Pb²⁺.

Рубидият е пример за рядък елемент, геохимичната съдба на който е изцяло предопределена от неговия петрогенен аналог - калия. Свойствата на йоните K⁺ и Rb⁺ са толкова близки, че рубидият напълно се разсейва в кристалните решетки на калиевите минерали - калиеви фелдшпати, биотит и мусковит (включително литиеви слюди). По тази причина въпреки сравнително високото средно съдържание на рубидия в гранитите (0,02%) той не образува нито едно собствено химично съединение. Дори в най-богатите на рубидий минерали количеството му не надвишава 4-5 тегл. %, а средното съдържание на Rb₂O в редкометалните пегматити, където сте­пен­та на неговата концентрация е най-висока, е от порядъка 0,n%. Съотношението K/Rb варира в тесни граници.

Съществува определена избирателност при включването на редките елементи в кристалните структури на калиевите минерали, в зависимост от координационното число и температурните условия. Например за калиевия фелдшпат с десеторна координация на калия са типични барият, оловото, талият, докато по-свободната дванадесеторна координация на калия в слюдата е изгодна за рубидия и цезия. Много характерно е обогатяването на рубидий и цезий в литиевите слюди, а също избирателната концентрация на рубидия в светлите и на цезия - в тъмните слюди. Известен е цезиев биотит със съдържание на Cs₂O около 10%. От всички изоморфни аналози на калия единствено барият предпочита високотемпературните генерации на калиев фелдшпат, поради което неговите отношения с останалите редкометални примеси, особено отношението Ba/Rb, са генетични индикатори. Поради особеностите на електронната си структура талият и оловото имат двойствен литофилно-халкофилен характер. Това налага задължително изследване на формата на присъствие на двата елемента и търсенето на доказателства за действителна настояща или бивша кристалохимична връзка на талия и оловото с калия.

Особено типични спътници на натрия и калция в плагиоклазите са Sr²⁺ и Еu^2+. Въпреки широко разпространените представи за изовалентен изоморфизъм Ca²⁺←Sr²⁺, обогатяването на стронций във високотемпе­ра­тур­­ните генерации на плагиоклаза показва, че реалното заместване е всъщ­ност Na⁺←Sr²⁺, защото само то има положителен енергетичен ефект. Съ­що по енергетични причини по-изгодно е заместването на натрия именно от по-ранния и по-високотемпературен плагиоклаз в сравнение с натрий-съдър­жащия калиев фелдшпат. Това се доказва от по-високия КК на строн­ция в плагиоклаза. Европият е единственият редкоземен елемент със ста­бил­на степен на окисление +2, което в редукционни условия го превръща в аналог на стронция и типичен участник на плагиоклазовата редкометална асоциация. Като резултат възниква европиевата аномалия, която има ва­жен индикаторен смисъл. Много специфично е включването в плагиоклаза на Mo⁺⁴ и W⁺⁴, които изискват особена координация във вид на тригонална призма и затова се разполагат в центъра на половинките от координа­цион­ните полиедри на калция, разделени по диагонал. Поради непълната аналогия на калция с молибдена и волфрама, те леко напускат кристалната решетка на плагиоклаза, образувайки собствени микроминерализации. Затова геохи­мич­ната интерпретация на разпределението на волфрама и молибдена в скалообразуващите минерали изисква задължително изследване на формата на присъствие на елементите. Доказателството на първична кристало­химична връзка на молибдена и волфрама с калция е затруднено от голя­мата податливост на плагиоклазите на вторични изменения.

Спътници на магнезия и желязото са редките елементи, способни да заемат октаедрична позиция - литият, елементите от семейството на желязото - от скандия до никела, итрият и итриевите редкоземни елемен­ти, а също цинкът и неговите най-близки съседи - кадмий, галий, индий, германий, които с помощта на водорода от ОН-групите преминават от типичната за тях тетраедрична в октаедрична координация. Аналогична е ролята на ОН-групите при смяната на координацията на алуминия, което от своя страна облекчава включването на литий, тъй като заместването на двувалентните магнезий и желязо от литий изисква валентна компенсация: 2(Mg,Fe)²⁺←Li⁺Al³⁺ Следователно една голяма група елементи асоциира не с магнезия и желязото въобще, а с магнезия и желязото от скалообразуващите минерали, съдържащи ОН-групи - амфибол и особено биотит, а също мусковит, в който магнезият и желязото са практически изцяло заместени от алуминий в шесторна координация. Елементите от семейството на желязото също имат свои предпочитания. Например в структурата на оливина главни партньори на (Mg,Fe)²⁺ ca Ni²⁺ и Co²⁺, а в силно редукционни условия и Cr²⁺. Включването на тривалентни елементи изисква компенсация, която не е изгодна за плътната структура на оливина, но е възможна в по-разредените структури на пироксените, амфиболите и биотита.За високотемпературните генерации на тези минерали са типични Sc³⁺, V³⁺, Cr³⁺ (както и Ni²⁺ и Co²⁺), докато най-големият по размери Mn²⁺ е характерен за нискотемпературни късни разновидности. Съществена е и последователността на кристализация на фемичните минерали. Например в амфибол-биотитовите гранити по-рано кристализиращия амфибол като правило е по-богат на скандий, ванадий, хром, никел, кобалт в сравнение с биотита. Титанът сам представлява около половината от тегловните проценти на всички редки елементи взети заедно, т.е. той е най-близо по разпространение до скалообразуващите (петрогенни) елементи и това се проявява в специфичните титанови разновидности на пироксена, амфибола и биотита, както и в обилието на собствени титанови акцесорни мине­рали. С посредничеството на титана в скалообразуващите силикати се включ­ват ниобий, тантал и калай.

Асоциацията на редките елемнти в силиций- и алуминий-кислородните тетраедри включва от една страна елементите, заемащи тетраедричната позиция на силиция и алуминия - берилий, бор, галий, германий, а в по-специфични условия - титан, желязо и от друга страна - елементите, заема­щи позицията на кислорода - водород като ОН-групи и флуор (всъщ­ност по атомни проценти водородът трябва да се отнесе не към редките, а към скалообразуващите елементи). Флуорът обикновенно съпровожда ОН-групите, тъй като причината за включването им в силикатните структури е обща - повишена активност на флуидите. Тъй като флуидите образуват с редките елементи подвижни комплекси, разрушаването на комплексите при включването на флуидните компоненти в кристалната фаза повишава едновременно химичната активност на редките елементи. Затова не случайно биотитът, който включва главната част от флуидните компоненти в гранитите е носител и концентратор на обширен спектър от редки елементи, още повече от разнообразните структурни позиции в кристалната решетка на биотита са благоприятни за атоми с най-различни размери. За редките елементи в тетраедрична позиция като берилий, бор и галий важен посредник е алуминият. Плагиоклазът, в който съотношението на алуминия към силиция е най-високо, носи основната маса на берилия, бора и галия. Концентратор на галия е мусковитът, поради предпочитанието към октаедрична координация на алуминия. Германият не се включва в кондензирани структури. Най-изгодни за него са силно ковалентните връзки с кислорода в изолираните силиций-кислородни тетраедри на оливина.

б) Редки елементи в акцесорните минерали на петрогенните елементи и в собствени минерали.

Включването на редки елементи с висока степен на окисление като TR⁺³, Zr⁺⁴, Nb⁺⁵, Ta⁺⁵, U⁺⁴ Th⁺⁴и др. в решетките на скалообразуващите силикати е затруднено както поради необходимостта от сложна валентна компенсация, така и поради по-ковалентния характер на връзките с кислорода и специфичната ориентация на МО при някои от елементите, несъвместима с координацията на петрогенните елементи.Ето защо високовалентните редки елементи предпочитат акцесорни минерали на желязото, титана и калция с по-благоприятен тип връзки и по-удобна координация - магнетит FeFe₂O₄ , илменит FeTiO₃, перовскит CaTiO₃, титанит CaTiSiO₄(OH), рутил TiO₂, апатит Ca₅(PO₄)₃F, цериев епидот (ортит) и др. или образуват собствени съединения - циркон ZrSiO₄, монацит CePO₄, флуоцерит CeF₃, бастнезит CeCO₃F, ксенотим YPO₄, уранит UO₂, торит ThSiO₄, коломбит-танталит (Fe,Mn)(Nb,Ta)₂O₆, пирохлор-микролит NaCa(Nb,Ta)₂O₆(F,OH), молибденит MoS₂, шеелит CaWO₄, волфрамит (Fe,Mn)WO₄, каситерит SnO₂ и др. Собствени минерали образуват също елементите с твърде малки радиуси за съответната степен на окисление - берилий и литий, например берил Be₃Al₂Si₆O₁₈, споду­мен LiAlSi₂O₆ и др. Това са така наречените акцесорни или минерало­обра­зу­ва­щи редки елементи, за разлика от рубидия, цезия, стронция, бария и др., които са типично разсеяни поради по-голямата близост с петрогенните елементи. Особено богати са асоциациите от собствени минерали на редките елементи в алкалните магмени скали, в грайзенизираните и алби­ти­зирани гранити и в пегматитите.

Собствените минерали на някои от редките елементи имат голямо значение за процесите на разсейване и концентрация на техните по-слабо разпространени аналози. Например цирконият, който образува широко разпространен минерал - циркон, служи като домакин на хафния, урана, тория, редкоземните елементи, ниобия и тантала. Както в случая с руби­дия и калия, сходството между циркония и хафния се оказва фатално за гео­хи­мичната съдба на хафния, който се разсейва изцяло в цирконите и не образува нито едно собствено съединение.

Характерни за магмените процеси са склонността на урана и молибдена към по-висока степен на окисление (+4 вместо оптималната +6) и връзката на молибдена със сярата. Обаче, независимо от сулфидната форма на свързване молибденът е типичен член на асоциацията на лито­фил­ните елементи в магмените скали.

С изключение на оксифилния калай, редките елементи с конфигу­ра­цион­на основа тип цинк предпочитат ковалентните връзки със сярата. Сулфо­рофилна тенденция е характерна също за някои елементи с конфигурационна основа преходен тип като споменатия по-горе молибден, рения, кобалта и никела. Следователно флуидният тип на магматизма има решаващо значение за формата на присъствие на повечето от редките елементи от дясната половина на Периодичната система и обратно, по формата на присъствие на тези елементи може да се съди за флуидния режим, т.е. формата на присъствие изпълнява методична роля на генетичен индикатор. Същото се отнася за формата на присъствие на литофилните редки елементи като изоморфни примеси или собствени микромине­ра­ли­зации. Например при повишена активност на основните компоненти в гранитоидите калаят се разсейва изоморфно в магнетита, биотита и особено в титанита, а редкоземните елементи - в апатита, титанита, ортита и др. В кисели условия, индикатори за които са рязко понижената степен на меланократност и разрушаването на калциевите скалообразуващи й акцесорни минерали, се образуват танталови разновидности на SnO₂ и TiO₂ , собствени фосфати на церия и итрия и т.н. При висока активност на сярата и аналозите и халкофилните метали като кобалт, никел, цинк, галий, олово, талий и др. не се разсейват в силикатите, а образуват разнообразни сулфидни акцесорни минерали (в някои случаи магматогенни сулфидни орудявания). За желязото, кобалта и никела особено характерна е връзката със сярата и арсена. Друга типична асоциация образуват златото, бисмутът и телурът ( селен). В сулфидите на медта, желязото и цинка - халкопирит и сфалерит се включват елементи със склонност към тетраедрична координация (кадмий, галий, германий, индий), докато октаедричната координация на оловото в галенита е удобна за атоми с по-големи размери - сребро, талий, бисмут, антимон. Най-индеферентни към силикатните структури са елементите от групата на медта, живакът, и платиноидите.

Както беше отбелязано, в условията на земната кора всяка от разгледаните геохимични асоциации на петрогенните елементи може да се диференцира от останалите и да образува самостоятелни геоложки тела - т.нар. мономинерални скали, в които концентрацията на петрогенните елементи достига своя максимум. Дори в тези случаи съдържанията на петрогенните елементи не се различават от средното съдържание в литосферата с повече от един порядък. Това свидетелства за относително равномерното разпределение на елементите и за близостта на съдържа­нието им в литосферата до пределната степен на концентрация в техните собствени минерали.

Типично е разделянето на двете групи асоциации с начални членове анор­тит и оливин. Например ултрабазичните скали да изградени само от оливин и пироксен, а аплитите - от кисел плагиоклаз, ортоклаз и кварц. Съответно в първите скали доминираща е асоциацията Mg-FeCa (при наличие на калциеви пироксени) -Si, а във вторите: K-Na-Ca-Al-Si. Дори в пределите на един и същи масив елементите от двете групи асоциации имат способността да се диференцират пространствено в ивици, петна, пластове. Така се образуват например ивичестите габра и страти­фи­ци­ра­ните интрузии, в които се редуват пластове от ултрабазити и анор­тозити.

Най-често представителите на двете групи образуват единни асоциации, съчетавайки се по определен ред в зависимост от времето на включване на елементите в кристалните постройки. Най-типичните асоциации са:

Mg-група Калциев пироксен Амфибол Биотит, мусковит

Ca-група Лабрадор Андезин Олигоклаз, ортоклаз, кварц

Скала Базична Средна Кисела

Количественото съотношение на представителите на двете групи постепенно еволюира. В базичните скали фемичните минерали представля­ват около 50%, в средните - около 35%, а в киселите - 5-10%.

Сравнителното постоянство на качествения и количествен състав на базичните, средни и киселите скали се определя от обстоятелството, че тези съчетания от минерали, съответсват на температурни минимуми.

Особеностите на минералния състав, обусловени от закономер­нос­тите на магмообразуването и магмената кристализация, водят до строго определени качествени и количествени съчетания на петрогенните елементи в магмените скали (табл. 7.3.) Всяка скала - ултрабазична, базич­на, средна и кисела, се характеризира със специфичен химичен състав. Най-общо еволюцията на съдържанията на петрогенните елементи е предста­вена на вариационната диаграма от фиг. 7.6.

Могат да се направят следните изводи:

1. Разграничават се три основни тенденции - към нарастване на съдържанието на елементите при прехода от ултрабазични към кисели скали (кислород, силиций, калий, натрий), към понижение на съдържанието в същата посока (магнезий, желязо) и към максимални съдържания в междинни типове скали - базични (калций) и средни (алуминий). Тези тенденции са пряко свързани с особеностите на минералния състав. Понижението на съдържанието на магнезий и желязо е следствие на закономерното пониже­ние на количеството на фемичните минерали. Максимумите на калция и алуминия в базични и средни скали е свързан с високото съдържание на кал­циев плагиоклаз, който е главен концентратор на калция и алуминия (в допъл­нение на калциевия пироксен в базичните скали). С нарастването на количеството на алкалните фелдшпати, по-бедни на алуминий от анортита, кривата на алуминия в киселите скали се понижава, а тези на калия и силиция стръмно се издигат нагоре. Нарастването на силициевото съдържа-

Таблица 7.3.
Разпространение на химичните елементи в т.%

по Беус (Беус, Григорян 1975, с. 11-14)

I - гранити, II - гранодиорити , III - средни скали,

IV - базични скали, V - ултрабазити

Таблица 7.4.

в главните типове магмени скали по данни на Беус.

I - гранити и гранодиорити, II - средни скали,

III - базични скали, IV - ултрабазити

2. Между петрогенните елементи съществуват два типа корелацион­ни връзки - положителна, когато количеството им едновременно се понижа­ва или нараства (например калий-силиций, магнезий-желязо) и отрицателна, когато тенденциите са противоположни (например магнезий-силиций). При калция и алуминия корелационните връзки с останалите петрогенни елемен­ти са по-сложни и променят знака си.

3. На вариационните диаграми ясно личи градацията на елементите по тяхното абсолютно съдържание. Очевидно е рязкото преобладание на кислоро­да и силиция в сравнение с другите петрогенни елементи и особено в сравнение с натрия и калия. От базичните скали нататък отчетливо се откроява и третият компонент на алумосиликатния скелет - алуминият. При подреждането на останалите елементи по тяхното съдържание (от най-високо към най-ниско) се получават специфични редове, характерни за всеки отделен тип скала. Например ултрабазичните скали се характери­зират с реда: Mg-Fe-Ca-Na-K, базичните - с Fe-Ca-Mg-Na-K, средните - с Fe-Ca-Na-Mg-K и киселите - с K-Na-Fe-Ca-Mg.

4. Много важна особеност на петрогенните елементи е мащабът на изменение на съдържанията им при прехода от ултрабазични към кисели скали. Колкото по-рязко се изменят съдържанията, толкова по-голяма е способността на елемента да се диференцира в природните процеси Като мярка за диференциация може да се използва коефициентът на концентра­ция на елемента в една скала спрямо друга. Например коефициентът на концентрация на калия при прехода от ултрабазични към кисели скали е:

КК=3,50/0,05=70,

т.е. съдържанието на калия в кисели скали нараства 70 пъти в сравне­ние с това в ултрабазичните. Аналогична степен на диференциация, но с обра­тен знак има магнезият. Неговото съдържание в кисели скали е около 60 пъти по-ниско, отколкото в ултрабазитите. В същото време силицият нараства при прехода от ултрабазични към кисели скали само 1,7 пъти. Очевидно е, че наклонът на вариационните криви на фиг. 7.6. не отразява в съпъставим мащаб степента на диференциация на елементите. За тази цел е необходимо построяването на криви, при които като параметър се използва порядъкът на съдържанията (10^-1, 10^-2 и т.н.), т.е. техният логаритъм. Наклонът на кривата от едно деление до друго означава нарастване или понижение на съдържанията 10 пъти, независимо от стойностите на самите съдържания - цели проценти, стотни от процента и т.н. Тенденциите и мащабите на диференциация на петрогенните елементи могат да се проследят на фиг. 7.7, 7.8. и 7.11.

Кривите на разпределение на съдържанията на петрогенните елементи, при които като параметър се използва броят на пробите, в които са установени определени съдържания, като правило са двувърхови /бимодални/. Най-често срещащите се съдържания съответстват на двете групи най-разпространени скали - базалти и гранити.

При анализирането на която и да е скала могат да се установят практически всички известни в земни условия редки елементи, образуващи единния фон на геохимично разсейване. Обаче нейната геохимична специфика се определя от елементите, които достигат в нея оптимална степен на концентрация. Както се вижда от табл. 7.4., в ултрабазичните скали например се установява максимално количество на хром, никел, кобалт, германий, йод, платина, паладий и злато. Това е асоциацията на елемен­ти­те, типиморфна за ултрабазичния магматизъм. Подреждането на редките елементи в различни рангове (принцип на декадите на Вернадски) дава възможност да се оцени не само разпределението на елементите в главни­те типове скали, но и тяхното разпространение.

Тенденциите към нарастване или намаляване на количеството на химичните елементи в главните типове магмени скали и мащабите на тяхната диференциация са отразени графично на фиг. 7.7. - 7.11. Диаграми­те включват и петрогенните елементи, което позволява да се проследят закономерните връзки на редките елементи с техните широкоразпростра­нени двойници и да се разграничат единните асоциации на химичните елемeн­ти в магмените скали.

На вариационната диаграма на елементите спътници на магнезия и желязото (фиг. 7.7.) ясно се открояват две групи:

а) Елементи с постепенно понижаващи се съдържания от ултрабази­ти към гранити - магнезий, никел, кобалт, хром, характерни за ултраба­зичните скали.

б) Елементи с максимуми на съдържанията в базичните скали - ти­тан, ванадий, скандий, типоморфни за габроидите.

Желязото и манганът имат почти еднакви съдържания съответно в ултрабазични-базични и базични-средни скали, т.е. принадлежат към две групи, но по степен на диференциация са по-близки до титана, ванадия и скандия, поради което по-уместно е да се разглеждат като представители на базичната асоциация.

Ултрабазичната асоциация от елементи се характеризира с изключи­телно стръмен наклон на вариационните криви, отразяващ високата степен на диференциация. Коефициентите на концентрация на елементите в ултрабазитите спрямо базичните скали се изменят от n.10¹ до n.10⁰, а спрямо гранитите - от n.10² до n.10¹ . С уникална степен на диференциация се отличава никелът.

При базичната асоциация от елементи коефициентите на концентра­ция в базичните скали спрямо ултрабазитите и гранитите са сравнително по-ниски - в границите на n.10⁰ . Различието в степента на диференциация на желязото и магнезия води до силно изменение на количественото им съотношение. Стойностите на отношението Mg/Fe от ултрабазити към гранити се понижават от 2,3 до 0,2 т.е. с един порядък

От вариационните криви на елементите с конфигурационна основа тип благороден газ от s-полето и долната част на полето на преходните елементи (фиг. 7.8. и 7.9.) се вижда, че натрият и калият дават облика на асоциацията, тъй като имат много типични вариационни криви по същество повторени от редките елементи. Единствено стронцият и молибденът, натрупващи се в плагиоклазите, имат криви с максимум в базичните скали.

Степента на диференциация на елементите от асоциацията варира силно. Най-слаба, с КК около n.10⁰, е диференциацията на ниобия, молибдена, циркония и хафния. По-съществено е повишението на съдържанията на тантала, берилия, волфрама и лития, особено при прехода от ултрабазити към гранити. Те са най-близо по степен на диференциация до натрия. Вероят­но към същата група принадлежат итриевите редки земи. Още по-силно се диференцират калият и неговият аналог рубидий, с коефициент на концентрация n.10¹. Уникална способност към диференциация притежават стронцият и барият, съдържанията на които при прехода от ултрабазични към базични скали се изменят с два порядъка (n.10²) а при прехода ултраба­зи­ти - гранити - с два до три порядъка. Вероятно подобна е степента на диференциация на цериевите редки земи, урана и тория.

Вариационните криви на повечето от елементите с конфигурационна основа тип благороден газ илюстрират тенденцията към обогатяване в най-киселите магмени диференциати, поради което асоциацията може да бъде нарачена гранитоидна.

Редките елементи с конфигурационна основа тип цинк (фиг. 7.10.) се обособяват в две главни групи:

а) Елементи близки до семейството на желязото както по положение на Периодичната система, така и по характера на вариационните криви (групите на медта и цинка).

б) Елементи с вариационни криви наподобяващи тези на калия, натрия и лития.

С максимум в базичните скали се характеризират медта, цинкът и среброто. Коефициентите на концентрация в базичните скали спрямо ултра­ба­зи­тите и гранитите са в границите на n.10⁰ .

Златото има крива от типа на тази на никела, с максимум в ултрабазитите, но с по-ниска степен на диференциация - n.10⁰ .

Максимум в киселите скали се наблюдава при галия, индия, талия, калая, оловото и бисмута. Стойностите на коефициента на концентрация на гранитите спрямо ултрабазитите са от порядък n.10¹ (само при калая - n.10⁰⁾.

Някои елементи като арсенът и антимонът се диференцират слабо, със слаб максимум в базичните скали, а живакът и германият имат почти хоризонтални криви. Коефициентите на концентрация са близки до единица.

Сред редките елемнти, образуващи прости или сложни аниони (фиг. 7.11.) особено типични са двойките водород-фосфор и бор-флуор, характерни съответно за базични и кисели магмени скали.

Актуализираният вариант на полетата на Периодичната система, заети от елементи, концентриращи се в базични, ултрабазични, средни и кисели магмени скали (фиг. 7.12.), подчертава безспорната връзка на главни­те магматогенни асоциации с електронната конфигурация на елементите, установена за първи път от Ферсман.

1) Кои от посочените елементи имат най-високо съдържание в базични скали: а) Ba б) Sr в) Mo г) W д) Bi е) Cr

2) Кои от посочените елементи са типични за силно обогатени на флуор гранити: а) Cs б) Zr в) Ti г) S д) Ba е) B

3) Кои от посочените елементи се ключват в кристалните постройки на калция: а) Mg б) Th в) Nb г) Na д) Li е) W

4) За кои от посочените елементи несиликатната форма на присъствие е най-вероятна : а) Zn б) Cu в) Pb г) Ag д) Bi е) Tl

5) Кои свойства на атомите обуславят високо съдържание на химичните елементи в литосферата?

6) Какви промени настъпват във формата на присъствие и асоциациите на желязото при екзогенни условия?
ТЕСТ 7.2.

1) Кои от посочените елементи имат най-високо съдържание в кисели скали: а) Nb б) Ta в) Sr г) Ba д) Li е) Sc

2) Кои от посочените елементи са типични за гранитни диференциа­ти на базични магми: а) Ba б) Ni в) V г) Rb д) F е) TR

3) Кои от посочените елементи се ключват в кристалните пост­ройки на калия: а) Mo б) Ba в) Rb г) Cu д) Pb е) Sn

4) Посочете елементите, образуващи собствени минерали в магмени скали: а) TR б) Sr в) Cs г) Zr д) Hf е) Ti

5) Какви фактори обуславят ниското съдържание на химичните еле­мен­ти в литосферата? Дайте примери.

6) Какви промени настъпват във формата на присъствие и асоциа­циите на калция при екзогенни условия?
ТЕСТ 7.3.

1) Кои от посочените елементи имат най-високо съдържание в базични скали: а) Ti б) Zr в) Pb г) Zn д) Ag е) Au

2) За какви скали е типична асоциацията: Li—Rb—Cs—Be—Ta

3) Кои от посочените елементи се ключват в кристалните построй­ки на калция: а) TR б) Zr в) Mo г) Rb д) Zn е) U

4) Кои от посочените елементите, заместват желязото и магнезия в силикатните минерали : а) Zn б) Pb в) Ga г) Tl д) Sc е) Y

5) Избройте някои общи свойства на атомите на натрия, калия, калция и магнезия.

6) Какви промени настъпват в асоциациите на петрогенните елемен­ти от калциевия ред при екзогенни условия?
ТЕСТ 7.4.

1) Кои от посочените елементи имат най-високо съдържание в кисели скали: а) Cs б) Al в) Ga г) As д) Zn е) Pb

2) Кои от посочените елементи се концентрират в циркона:

а) Ti б) Hf в) Ta г) Mo д) Sc е) Th

3) За какви скали е типична асоциацията Cu—Ag—Zn

а)ултрабазични б) базични в) средни г) кисели

4) Кои от посочените елементи са характерни за ОН-съдържащи минерали (главно слюди): а) Ba б) Zn в) Cu г) Ga д) In е) Li

5) Кои са най-съществените различия в свойствата на силиция и алуминия?

6) Какви промени настъпват във формата на присъствие и асоциациите на натрия при екзогенни условия?
ТЕСТ 7.5.

1) Кои от посочените елементи имат най-високо съдържание в ултрабазични скали: а) Pt б) Mo в) W г) Cu д) Ni е) Li

2) Кои от посочените елементи са характерни за силно обогатени на флуор гранитни магми: а) Sr б) Be в) Ta г) V д) Rb е) Cr

3) Кои от посочените елементи се включват в кристалните постройки на калия: а) Pb б) Zn в) Ca г) TR д) Ag е) Cs

4) Посочете елементите, образуващи собствени минерали в магмени скали : а) Ba б) Be в) Li г) Rb д) Ga е) Nb

5) Кои са най-съществените различия между петрогенните елементи от s-полето и желязото?

6) Какви промени настъпват в асоциациите на петрогенните елементи от магнезиевия ред при екзогенни условия?
ТЕСТ 7.6.

1) За какви скали е типична асоциацията Pt—Au—Cr—Ni

а)ултрабазични б) базични в) средни г) кисели

2) Кои от посочените елементи са типични за гранитни диференциа­ти на базични магми: а) Li б) Ta в) Co г) B д) Fe е) S

3) Кои от посочените елементи се включват в кристалните пост­ройки на калция: а) K б) Na в) Sr г) Ba д) Pb е) Cu

4) Кои от посочените елементи, заместват желязото и магнезия в сили­кат­ните минерали: а) Be б) Li в) TR г) Sr д) Co е) Zr

5) По кои свойства атомите на натрия, калия, калцият и магне­зият се различават най-силно?

6) Кои са най-съществените промени в главните асоциации на петро­ген­ните елементи при екзогенни условия?

1) Кои от посочените елементи имат най-високо съдържание в кисели скали: а) B б) Sb в) Bi г) Hg д) Tl е) Be

2) Кои от посочените елементи се концентрират в циркона: а) TR б) Nb в) Sc г) V д) U е) Mn

3) Кои от посочените елементи имат високо сродство към флуора: а) Bi б) Be в) Ag г) Tl д) B е) TR

4) Кои от посочените елементи са характерни за калциевите плагио­клази: а) Sr б) Ga в) Ge г) Cu д) Mo е) Eu

5) Кои са най-съществените различия в структорното положение и асоциациите на калция, натрия и калия при участието им в състава на светлите и тъмни скалообразуващи минерали?

6) Какви промени настъпват във формите на присъствие и асоциа­ции­те на калия при екзогенни условия?
ТЕСТ 7.8.

1) Кои от посочените елементи имат най-високо съдържание в ултрабазични скали: а) Sr б) Co в) Mg г) Ca д) P е) B

2) Кои от посочените елементи са типични за гранитни диферен­циати на базични магми: а) Cr б) Cs в) Be г) Ti д) Th е)Sc

3) Кои от посочените елементи имат високо сродство към флуора: а)Li б) Zn в) Ta г) Wu д) Pb е) Ge

4) Кои от посочените елементи, се включват предимно в кристални­те постройки на калия: а) Sr б) Ba в) Na г) Li д) Bi е)Tl

5) Кои фактори обуславят ниското съдържание на химичните елемен­ти в литосферата? Дайте примери.

6) Какви промени настъпват във формата на присъствие и асоциа­циите на магнезия при екзогенни условия?
ТЕСТ 7.9.

1) Кои от посочените елементи имат най-високо съдържание в базични скали: а) Ni б) V в) Sc г) Cu д) Hg е) Tl

2) Кои от посочените елементи са типични за силно обогатени на флуор гранитни магми: а) Ti б) Li в) Be г) Mn д) TR е) Th

3) Кои от посочените елементи имат висико сродство към сярата и хлора: а) Ga б) Al в) Cd г) Pt д) Ag е) V

4) Кои от посочените елементи заместват желязото и магнезия в силикатни минерали: а) V б) Mo в) Ni г) Ca д) Ti е) Th

5) В кои полета на Периодичната система се намират най-разпро­стра­нените елементи в литосферата?

6) Какви са взаимоотношенията на алуминия и силиция в магмени, екзогенни и метаморфни условия?
ТЕСТ 7.10.

1) За какви скали е типична асоциацията Tl—Pb—Bi—In—W

а) ултрабазични б) базични в) средни г) кисели

2) Кои от посочените елементи имат най-високо съдържание в ултрабазични скали: а) Sc б) V в) Cr г) Nb д) Au е) Ag

3) За кои от посочените елементи е най-вероятна несиликатната форма на присъствие в магмени системи: а) Zn б) Cu в) Pb г) Ag д) Bi е) Tl

4) Кои от посочените елементи, имат подчертано сродство към кислорода: а) V б) Sn в) Ge г) Ti д) Cr е) Hg

5) Кой от петрогенните елементи е най-близък по свойства до желязото? Посочете приликите и разликите в свойствата на атомите.

6) Какво е съотношението на светлите и тъмни скалообразуващи минерали в литосферата и мантията? Кой от скалообразуващите минерали е най-близо до средния състав на Земята?

ЛИТЕРАТУРА

Белов, Н.В. 1959. Кристалохимия основного процесса кристалли­за­ции магмьi. В: Геохимия редких элементов связи с проблемой петрогенезиса. М., Изд. АН СССР, 95-99

Беус, А.А., С.В. Григорян. 1975. Геохимические методьi по­ис­ков и разведки месторождений твердьiх полезньiх ископаемьiх. М., Наука, 11-14

Маракушев, А.А. 1979. Петрогенезис и рудообразование. М., Наука, 158

Ферсман, А.Е. 1934. Геохимия. 1, Л., Госхимтехиздат, 145

Ферсман, А.Е. 1937. Геохимия. 3, Л., Химтеорет, 23