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.

Виды кларков Различают кларки: весовые (измеряются в процентах, г/т, г/кг или г/г); атомные (в процентах от числа атомов).

Обобщение данных по химическому составу различных горных пород, слагающих земную кору, с учётом их распространения до глубин впервые было сделано американским учёным Ф. У. Кларком в 1889 году. 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). Преобладают элементы малых порядковых номеров: 15 наиболее распространённых элементов, кларки которых выше обладают порядковыми номерами до 26 (железо). Элементы с чётными порядковыми номерами слагают массы земной коры, а с нечётными — только ; 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 согласно разным авторам Все значения ниже приведены в мг/кг (эквивалентно г/т, млн−1, ppm) Элемент Символ Clarke & Washington 1924 Ферсман (1933—1939) Goldschmidt (1937) Виноградов (1949) Виноградов (1962) Taylor (1964) Актиний Ac - - - 0.0000000001x·10−10 - - Серебро Ag 0.010,0x 0,1 0,02 0,1 0,07 0,07 Алюминий Al 75100 74500 81300 88000 80500 82300 Аргон Ar - 4 - - - - Мышьяк As 1x 5 5 5 1,7 1,8 Золото Au 0.0010,00x 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 0.010,0x 0,1 0,2 0,2 0,009 0,17 Бром Br 1x 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 0.10,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 0.0010,00x 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 0.00001x·10−5 1 15 15 19 15 Гадолиний Gd - 7,5 6,36 10 8 5,4 Германий Ge 0.00001x·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 0.10,x 0,05 0,5 0,07 0,083 0,08 Гольмий Ho - 1 1,15 1,3 1,7 1,2 Иод I 0.10,x 10 0,3 0,5 0,4 0,5 Индий In 0.00001x·10−5 0,1 0,1 0,1 0,25 0,1 Иридий Ir 0.0001x·10−4 0,01 0,001 0,001 - - Калий K 24000 23500 25900 26000 25000 20900 Криптон Kr - 0.00022·10−4 - - - - 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 1x 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 0.0001x·10−4 0,05 - 0,05 - - Фосфор P 1200 1200 1200 800 930 1050 Протактиний Pa - 0.00000077·10−7 - 0.00000110−6 - - Свинец Pb 20 16 16 16 16 12,5 Палладий Pd 0.00001x·10−5 0,05 0,01 0,01 0,013 - Полоний Po - 0,05 - 0.00000000022·10−10 - - Празеодим Pr - 4,5 5,53 7 9 8,2 Платина Pt 0.0010,00x 0,2 0,005 0,005 - - Радий Ra 0.000001x·10−6 0.0000022·10−6 - 0.00000110−6 - - Рубидий Rb 1x 80 280 300 150 90 Рений Re - 0,001 0,001 0,001 0.00077·10−4 - Родий Rh 0.00001x·10−5 0,01 0,001 0,001 - - Радон Rn - ? - 0.0000000000077·10−12 - - Рутений Ru 0.00001x·10−5 0,05 - 0,005 - - Сера S 480 1000 520 500 470 260 Сурьма Sb 0.10,x 0,5 1(1) 0,4 0,5 0,2 Скандий Sc 0.10,x 6 5 6 10 22 Селен Se 0.010,0x 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 1x 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 0.0010,00x 0,01 0.0018(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 0.0001x·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 Ксенон Xe - 0.000033·10−5 - - - - 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

Кларки элементов в гидросфере (По А. П. Виноградову (1967), с дополнениями по В. Н. Иваненко, В. В. Гордееву и А. П. Лисицину (1979) и В. В. Гордееву (1983)Соловов А. П., Архипов А. Я., Бугров В. А. и др.: «Справочник по геохимическим поискам полезных ископаемых». М.: Недра, 1990, с.9-10. Все значения ниже приведены в мг/кг (эквивалентно г/т, млн−1, ppm). Кларки главных элементов морской воды рассчитаны для средней солёности 34,887 промилле. Элемент Атомный номер Кларки морской воды Кларки речной воды (растворённая форма) Водород 1 108000 111900 Гелий 2 0.0000055·10−6 - Литий 3 0,18 0.00252,5·10−3 Бериллий 4 0.0000055·10−6 - Бор 5 4,4 0,02 Углерод (неорг.) 6 28 7,9 Азот 7 0,5 - Кислород 8 859000 888000 Фтор 9 1,3 0,1 Неон 10 0.000110−4 - Натрий 11 10670 5 Магний 12 1280 2,9 Алюминий 13 0.00110−3 0,16 Кремний 14 2,1 6 Фосфор 15 0,06 0,04 Сера 16 898 3,8 Хлор 17 19190 5,5 Аргон 18 0,1 - Калий 19 396 2 Кальций 20 408 12 Скандий 21 0.000000808·10−7 0.0000044·10−6 Титан 22 0.00110−3 0.0033·10−3 Ванадий 23 0.0022·10−3 0.00110−3 Хром 24 0.000252,5·10−4 0.00110−3 Марганец 25 0.000110−4 0,01 Железо 26 0.0055·10−3 0,04 Кобальт 27 0.000033·10−5 0.00033·10−4 Никель 28 0.00055·10−4 0.00252,5·10−3 Медь 29 0.000252,5·10−4 0.0077·10−3 Цинк 30 0.00110−3 0,02 Галлий 31 0.000022·10−5 0.000110−4 Германий 32 0.000055·10−5 0.000077·10−5 Мышьяк 33 0.0022·10−3 0.0022·10−3 Селен 34 0.000110−4 0.00022·10−4 Бром 35 67 0,02 Криптон 36 0.000110−4 - Рубидий 37 0,12 0.000022·10−3 Стронций 38 7,9 0,05 Иттрий 39 0.0000131,3·10−5 0.00077·10−4 Цирконий 40 0.0000262,6·10−5 0.00262,6·10−3 Ниобий 41 0.0000055·10−6 0.00000110−6 Молибден 42 0,01 0.00110−3 Технеций 43 - - Рутений 44 0.000000110−7 - Родий 45 - - Палладий 46 - - Серебро 47 0.000110−4 0.00022·10−4 Кадмий 48 0.000077·10−5 0.00022·10−4 Индий 49 0.00000110−6 - Олово 50 0.0000110−5 0.000044·10−5 Сурьма 51 0.0000033·10−6 0.00110−3 Теллур 52 - - Иод 53 0,05 0.0022·10−3 Ксенон 54 0.000110−4 - Цезий 55 0.00033·10−4 0.000033·10−5 Барий 56 0,018 0,03 Лантан 57 0.0000033·10−6 0.000055·10−5 Церий 58 0.00000121,2·10−6 0.000088·10−5 Празеодим 59 0.000000646,4·10−7 0.0000077·10−6 Неодим 60 0.00000252,5·10−6 0.000044·10−5 Прометий 61 - - Самарий 62 0.000000454,5·10−7 0.0000088·10−6 Европий 63 0.000000121,2·10−7 0.00000110−6 Гадолиний 64 0.000000707·10−7 0.0000088·10−6 Тербий 65 0.000000141,4·10−7 0.00000110−6 Диспрозий 66 0.000000828,2·10−7 0.0000055·10−6 Гольмий 67 0.000000222,2·10−7 0.00000110−6 Эрбий 68 0.000000747,4·10−7 0.0000044·10−6 Тулий 69 0.000000151,5·10−7 0.00000110−6 Иттербий 70 0.000000828,2·10−7 0.0000044·10−6 Лютеций 71 0.000000151,5·10−7 0.00000110−6 Гафний 72 - - Тантал 73 - - Вольфрам 74 0.000110−4 0.000033·10−5 Рений 75 0.0000110−5 - Осмий 76 0.00000110−6 - Иридий 77 - - Платина 78 - - Золото 79 0.0000044·10−6 0.0000022·10−6 Ртуть 80 0.000033·10−5 0.000077·10−5 Таллий 81 0.0000110−5 0.00110−3 Свинец 82 0.000033·10−5 0.00110−3 Висмут 83 0.000033·10−5 - Полоний 84 - - Астат 85 - - Радон 86 0.00000000000000066·10−16 - Франций 87 - - Радий 88 0.000000000110−10 - Актиний 89 0.000000000000000110−16 - Торий 90 0.000000110−7 0.000110−4 Протактиний 91 0.000000000110−10 - Уран 92 0.0033·10−3 0.00055·10−4

Кларки элементов в городских почвах Ниже приведены кларки химических элементов, установленные в почвах селитебных (городских) ландшафтов для конца XX — начала XXI вв. Все содержания даны в мг/кг (эквивалентно г/т, млн−1, ppm). Распространенность и распределение химических элементов изучены В. А. Алексеенко и А. В. Алексеенко при содействии академика Н. П. Лаверова в почвах более чем 300 населенных пунктов. Работы проводились в течение 15 лет и позволили обобщить как данные собственных опробований почв, так и значительное число опубликованных исследований, посвященных загрязнению городских почв во многих странах. Подробная информация о методике расчета кларков городских почв и использованных данных приведена в статьях и двух монографиях.

Городские почвы формируются под постоянным и интенсивным воздействием антропогенной деятельности. Можно считать, что эти почвы испытали наибольшее техногенное давление по сравнению с другими геохимическими системами биосферы и Земли в целом. Установление кларков городских почв обусловлено необходимостью применять некие «отправные точки» отсчета содержаний, своеобразные «реперы» для последующих выводов о загрязнении почв населенных пунктов.

Использование различных вариантов предельно допустимых концентраций элементов достаточно сложно, так как они (ПДК, ОДК и т. п.) устанавливаются довольно произвольно и весьма различны в разных странах. Довольно часто для этих целей в геохимических исследованиях окружающей среды используются кларковые содержания. Установленные кларки почв населенных пунктов являются их геохимической (эколого-геохимической) характеристикой, отражающей совместное воздействие техногенных и природных процессов, происходящих в определенном временном срезе. С развитием науки и техники значения приводимых кларков могут постепенно изменяться. Скорость таких изменений пока невозможно предсказать, но впервые приводимые значения кларков могут быть использованы как стандарты содержаний элементов в городских почвах начала XXI в. ЭлементСимволАтомный номерКларк городских почвСереброAg470,37АлюминийAl1338200МышьякAs3315,9БорB545БарийBa56853,12БериллийBe43,3ВисмутBi831,12УглеродC645100КальцийCa2053800КадмийCd480,9ХлорCl17285КобальтCo2714,1ХромCr2480ЦезийCs555,0МедьCu2939ЖелезоFe2622300ГаллийGa3116,2ГерманийGe321,8ВодородH115000РтутьHg800,88КалийK1913400ЛантанLa5734ЛитийLi349,5МагнийMg127900МарганецMn25729МолибденMo422,4АзотN710000НатрийNa115800НиобийNb4115,7НикельNi2833КислородO8490000ФосфорP151200СвинецPb8254,5РубидийRb3758СераS161200СурьмаSb511,0СкандийSc219,4КремнийSi14289000ОловоSn506,8СтронцийSr38458ТанталTa731,5ТитанTi224758ТаллийTl811,1ВанадийV23104,9ВольфрамW742,9ИттрийY3923,4ИттербийYb702,4ЦинкZn30158ЦирконийZr40255,6

Примечания

См. также Содержание элементов в земной коре

Литература Алексеенко В. А., Алексеенко А. В. Химические элементы в геохимических системах. Кларки почв селитебных ландшафтов . — Ростов на Дону: Изд-во ЮФУ, 2013. — 388 с. Кухаренко А. А., Ильинский Г. А., Иванова Т. Н. и др. Кларки Хибинского массива // Записки Всесоюзного минералогического общества. 1968. Ч. 97. № 2. С. 133—149.

Ссылки

Категория:Геохимия Категория:Безразмерные величины в химии