化学元素

堆積岩

風化による既存の岩石の分解、堆積物としての風化生成物の輸送と堆積、および堆積岩の最終的な形成は、物質の全体的な混合物を生成し、それによって元素のさらなる地球化学的分化に対抗することが期待されます。これはそうではありません; 堆積プロセスはしばしば元素の顕著な濃度を生み出し、特定の鉱物のほぼ純粋な堆積物をもたらします。たとえば、一部の砂岩には99％を超える石英が含まれ、一部の石灰岩には99％を超える炭酸カルシウムが含まれています。無水堆積物（CaSO ₄）、石膏（CaSO ₄・2H ₂O）、岩塩（NaCl）、およびその他の化合物。Goldschmidtは、堆積プロセスを、特定の元素または元素のグループの連続分離を含む定量化学分析と比較しました。

石英（SiO ₂）は耐候性が高く、砂の堆積物として蓄積します。これらの堆積物を固めると、堆積岩の重要なグループである砂岩が形成されます。特別な条件下では、ほとんどすべてのミネラルが砂サイズの粒子に堆積する可能性がありますが、ほとんどのミネラルは最終的に風化によって分解されます。いくつかの耐性のあるものは生き残り、十分に集中して、砂金として知られる経済的な堆積物を形成する可能性があります。最もよく知られ、おそらく金軸受砂、この要素の重要な源であるが、砂の堆積物は、（鉱物ジルコン、のZrSiOとしてジルコニウムの経済的な濃度を有していてもよい₄）、（ルチル、のTiOチタン₂、及びイルメナイト、FeTiO ₃） 、スズ（キャシテライト、SnO ₂として）、その他。

火成岩のアルミノケイ酸塩、主に長石、（K、Na）AlSi ₃ O ₈と（Na、Ca）（Al、Si）₄ O _8は、風化によって比較的容易に分解されます。アルカリ元素とカルシウムは主に溶液中に運び去られますが、アルミニウムとシリコンは不溶性の粘土鉱物としてすぐに再堆積します。固化すると、これらの鉱物は頁岩と泥岩を形成します。強磁性鉱物はより複雑な分解を受け、主に水和酸化鉄からなる鉄に富む堆積物の堆積につながることがあります。このような堆積物は多くの国で貴重な鉄鉱石です。

カルシウムは主に重炭酸カルシウム、Ca（HCO ₃）₂として溶液中に運び出されます。そのほとんどは最終的に海に達し、方解石とアラゴナイト（多形—異なる形—CaCO ₃）の形で骨格材料として多種多様な生物によって利用されます。生物の死後の骨格物質の蓄積は、地質時代を通じて石灰岩の広範な堆積物を形成しました。海水中のマグネシウムは炭酸カルシウムと反応してドロマイト、CaMg（CO ₃）₂を形成し、このようにして一部のマグネシウムが溶液から除去され、堆積物に堆積します。

しかし、マグネシウムの多くは海水中に残ります。海水は本質的にマグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウムの塩化物と硫酸塩の希薄溶液であり、他の多くの元素が少量含まれています（表を参照）。特別な地質学的な状況下では、海水の体が外洋から切り離される可能性があり、乾燥した条件下では水が蒸発し、広範な塩床が堆積します。このような状態は地質時代を通じてさまざまな地域で発生しており、その結果として生じた塩の堆積物は、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、塩素、硫黄の供給源として経済的に重要です。

堆積岩の3つの主要なグループは、砂岩、頁岩、および炭酸塩岩（石灰岩とドロマイト）です。火成岩よりも堆積岩に充てられている地球化学研究ははるかに少ないため、それらの微量元素および微量元素の含有量に関するデータはそれほど広範囲ではありません。表の数値は、一般的に、微量元素と微量元素が砂岩と炭酸塩岩よりも頁岩に集中する傾向があることを示しています。

すべての堆積岩の平均組成に到達する問題は、主に頁岩、砂岩、および炭酸塩岩の相対的な量の不確実性のために、依然としてほとんど未解決です。地球化学的議論から、クラークはこれら3つのグループの相対的な割合をそれぞれ80：15：5と推定しました。しかしながら、堆積岩の実際の測定は、これらの数字が頁岩の量を過大評価し、石灰岩のそれを過小評価していることを示唆しています。したがって、213,000メートル（700,000フィート）を超える堆積岩層の頁岩、砂岩、および石灰岩の記録された量をまとめると、それぞれ46:32:22の相対パーセンテージが得られました。ただし、層を石灰岩、砂岩、または頁岩として特定することは、ひどい場合があります。頁岩は通常かなりの砂を含み、砂岩は多くの粘土を運ぶ可能性があり、石灰岩という用語は50％以下の炭酸塩を含む多くの岩に適用されます。しかし、石灰岩は、地質学の記録で、地球化学計算から予想されるよりも目立つように見えます。これはおそらく、浅海環境が炭酸塩沈着の素晴らしい場所であるのに対し、海底は主に粘土に富む堆積物の貯蔵庫であるという事実を反映しています。

変成岩

変成岩の元素組成に関する調査は比較的少ない。これらの岩石の多くは、火成物または堆積物である親物質の地球化学的特徴を保持しており、完全な再結晶や新しい鉱物や構造の生成がある場合でも、そのバルク組成はほとんど変化していません。ただし、一部の変成岩は、一部のコンポーネントの削除と他のコンポーネントの追加によって著しく変更されています。

カナダ地質調査所は、主に変成岩で構成された複雑な地質学の領域であるカナディアンシールドの広い領域を包括的に調査しました。8,000を超える岩盤サンプルのコレクションから、すべての主要元素と多数の微量元素および微量元素の平均存在量が決定されました。数値は表に示されています。予想されるように、平均組成は火成岩の平均組成とあまり変わらない。それはおそらくやや高いシリコン含有量を示しており、おそらく玄武岩より花崗岩の優勢と、カナダシールドの元の構成における比較的豊富な石英に富む堆積岩を反映しています。変成岩に関するこれらの存在量の一般的な妥当性は、旧ソビエト連邦における変成岩の平均組成の同様の研究によって確認されており、密接に比較可能な結果が得られています。