Химически елемент

Седиментни скали

Разлагането на вече съществуващи скали чрез изветряне, транспортирането и отлагането на изветрящите се продукти като утайки и евентуалното образуване на утаечни скали може да се очаква да произведе груба смес от материали, като по този начин работи срещу по-нататъшното геохимично диференциране на елементите. Това не е така; утаечните процеси често произвеждат забележителни концентрации на елементите, което води до почти чисти находища на определени минерали. Някои пясъчници, например, съдържат над 99 процента кварц, а някои варовици над 99 процента калциев карбонат. Най-доброто е постигнато в солеви залежи с обширни слоеве от анхидрит (CaSO ₄), гипс (CaSO ₄ · 2H ₂О), халит (NaCl) и други съединения. Голдшмид сравнява утаечния процес с количествен химичен анализ, включващ последователното разделяне на конкретни елементи или групи елементи.

Кварцът (SiO ₂) е силно устойчив на атмосферни влияния и се натрупва като отлагания на пясък. Когато се консолидират, тези находища образуват пясъчници, важна група от утаени скали. При специални условия почти всеки минерал може да се отложи в зърна с пясък, но повечето минерали в крайна сметка се разлагат от атмосферни влияния. Няколко устойчиви могат да оцелеят и да бъдат достатъчно концентрирани, за да образуват икономически депозити, известни като рогалици; най-познатите вероятно са златоносните пясъци, важни източници на този елемент, но пясъчните находища могат да имат икономически концентрации на цирконий (като минерала циркон, ZrSiO ₄), титан (като рутил, TiO ₂ и илменит, FeTiO ₃), калай (като каситерит, SnO ₂) и други.

На алуминосиликати на вулканични скали, главно фелдшпати, (К, Na) Alsi ₃ O ₈ и (Na, Са) (Al, Si) ₄ O ₈, са относително лесно се разгражда от атмосферни влияния. Алкалните елементи и калцият се пренасят до голяма степен в разтвор, докато алуминият и силицият бързо се отлагат като неразтворими глинени минерали. Когато се консолидират, тези минерали образуват шисти и кални камъни. Феромагнезиевите минерали претърпяват по-сложно разлагане, което понякога води до отлагането на богати на желязо утайки, състоящи се до голяма степен от хидратиран железен оксид; такива седименти са ценни железни руди в много страни.

Калцият се пренася в разтвор главно като калциев бикарбонат, Ca (HCO ₃) ₂. По-голямата част от него в крайна сметка достига до морето, където се използва от огромно разнообразие от организми като скелетен материал под формата на калцит и арагонит (полиморфи - различни форми - на CaCO ₃). Натрупването на скелетни материали след смъртта на организмите е образувало обширни находища на варовик през цялото геологично време. Магнезият в морската вода може да реагира с калциев карбонат до образуване на доломит, CaMg (CO ₃) ₂ и по този начин част от магнезия се отстранява от разтвора и се отлага в утайки.

Голяма част от магнезия обаче остава в морската вода, която по същество е разреден разтвор на магнезий, калций, натрий и калиеви хлориди и сулфати, с много други елементи в малки количества (виж таблицата). При специални геоложки обстоятелства телата на морската вода могат да бъдат отрязани от открития океан, а при сухи условия водата ще се изпарява и ще бъдат депонирани обширни солни кори. Такива условия са възникнали в различни региони през геоложки време и получените солни отлагания са икономически важни като източници на натрий, калий, калций, магнезий, хлор и сяра.

Трите основни групи утаечни скали са пясъчници, шисти и карбонатни скали (варовици и доломити). Много по-малко геохимични изследвания са посветени на утаените скали, отколкото на магматичните скали и следователно данните за съдържанието им на незначителни и микроелементи са по-малко обширни. Цифрите в таблицата показват, че минорните и микроелементите обикновено са по-концентрирани в шисти, отколкото в пясъчниците и карбонатните скали.

Проблемът с достигането на средна композиция за всички утаечни скали все още е до голяма степен нерешен, до голяма степен поради несигурността в относителните количества шисти, пясъчници и карбонатни скали. От геохимичните аргументи Кларк оцени относителните проценти на тези три групи съответно 80: 15: 5. Действителните измервания на утаените скали предполагат, че тези цифри надценяват количеството на шисти и подценяват това на варовиците. По този начин компилация от записаните количества от шисти, пясъчници и варовици в повече от 213 000 метра (700 000 фута) от утаечни скални образувания даде съответно процент от 46:32:22. Определянето на дадена формация като варовик, пясъчник или шисти обаче вероятно е грубо; шистите обикновено съдържат значителен пясък, пясъчниците могат да носят много глина, а терминът варовик се прилага за много скали с 50 или по-малко карбонат. Изглежда, че варовиците са по-забележими в геоложките записи, отколкото може да се очаква от геохимични изчисления; това вероятно отразява факта, че плитководните среди са най-големите места на отлагане на карбонати, докато океанските дълбочини са хранилище предимно на богати на глина утайки.

Метаморфни скали

Проведени са сравнително малко изследвания на елементарния състав на метаморфните скали. Много от тези скали запазват геохимичните особености на техните основни магнитни или утаечни материали и обемният им състав е малко променен, въпреки пълната прекристализация и производството на нови минерали и структури в някои случаи. Някои метаморфни скали обаче са значително променени от отстраняването на някои компоненти и добавянето на други.

Геологическото проучване на Канада извърши цялостно проучване на голяма площ от Канадския щит, регион на сложна геология, съставен до голяма степен от метаморфни скали. От колекция от повече от 8 000 проби от основи бяха определени средните количества от всички основни елементи и редица второстепенни и микроелементи; цифрите са дадени в таблицата. Както може да се очаква, средният състав не се различава много от средния състав на магматичните скали. Той показва малко по-високо съдържание на силиций, вероятно отразява преобладаването на гранитни над базалтови скали и относително изобилие от кварцови богати утаечни скали в оригиналния състав на Канадския щит. Общата валидност на тези цифри на изобилието за метаморфни скали е потвърдена от подобно проучване на средния състав на метаморфните скали в бившия Съветски съюз, което даде близки сравними резултати.