دید کلی

قسمتی از ژئوشیمی ، مربوط به شیمی کهکشانی Cosmo Chemistry می‌شود که از طرفی ، زمین سیاره‌ ای است که در جزء میلیونها سیاره دیگر باید عناصر تشکیل دهنده هر یک را دانست و از طرفی دیگر ، باید دانست که منبع عناصر برای ایجاد لایه‌های مختلف زمین چه بوده است. جهان از منظومه‌های مختلف تشکیل یافته که منظومه شمسی یکی از آنهاست. هر منظومه برای خود کواکب و ستارگانی دارد.

چنانچه منظومه شمسی از خورشید و سیارات و شبه سیارات و دنباله‌داران و سنگهای آسمانی و یا شهابهای ثابت تشکیل شده و زمین هم واحدی از آن محسوب می‌شود. پس عناصر تشکیل دهنده زمین جزئی از عناصر تشکیل دهنده جهان است و طبیعی است که بین عناصر زمین و جهان تشابه وجود داشته باشد.

مواد تشکیل دهنده عالم

از روی پژوهشهای طیفی خورشید و تابشهای ستارگان توام با آنالیز سنگهای آسمانی و مطالعه ترکیب در زمین و سایر سیارات ،‌ توانسته‌اند اطلاعات جامعی در مورد موادی که عالم را تشکیل می‌دهند، بدست آورند. مشاهدات طیفی ، ثابت کرده که علت تابشها همانا عناصر می‌باشند و از روی شدت خطوط طیفی ، مقدار نسبی عناصر مختلف را که در لایه خارجی جسم تابش دهنده وجود دارند، تخمین می‌زنند.

مقادیر حاصله ، در عقیده‌ای که عالم از نظر شیمیایی به یکنواخت و همگن است و در هر جای آن عناصر معین و مشخصی در ترکیب شیمیایی آن دخالت کرده ، نقش تایید کننده داشته است. البته بر حسب محل و مکان ،‌ اختلافی در مقادیر نسبی عناصر مختلف وجود دارد، ولی نباید آن را شاهد ناهمگنی دانست.

تنها عنصری را که در زمین نیافتند و وجود آن با طیف خورشید محقق گشت، گاز "هلیوم" بود که آن هم در سال 1895 توسط "رامسی" در زمین کشف و ثابت گردید که وقتی سنگ معدن "اورنی نیت" (Uraninite) را تحت تاثیر یک اسید معدنی قرار می‌دهند و گرم می‌کنند، گاز He متصاعد می‌شود.

وفور عناصر در جو خورشید

وفور عناصر در جو خورشید که از راه طیف بدست آمده و نسبت به 104 اتم سیلیسیم سنجیده شده ، نشان می دهد که فراوانترین عناصر در جو خورشید به ترتیب: هیدروژن ، هلیوم ، کربن ،اکسیژن ، سدیم ، منیزم ، آلومینیوم و سیلیسیوم و گوگرد است و کمیاب ترین عنصر ، روی است. از روی این تحقیق یک نکته مهم نتیجه می‌شود. وفور فوق‌العاده گازهای هیدروژن و هلیوم از خصوصیات و وجه تمایز سیارات بزرگ مثل زحل و مشتری و اورانوس می‌باشد.

سازندگان سیارات

زحل و مشتری و نپتون و سیاره اورانوس معروف به سیارات کبیر (Major Planet) ،‌به سبب چگالی کم و جو غلیظ و متراکمی که سطح آنها را می‌پوشاند، با هم وجه تشابهی پیدا می‌کنند. چگالی کم ، دلیل بر وفور He و H و جو تیره و غلیظ ، به علت آمونیاک و متان و حلقه‌های دور زحل یا کیوان را که در تلسکوپ ، متغیر و برنگ زرد دیده می‌شوند، ذرات یخ می‌دانند.

درخشش این حلقه بر حسب وضعیت زحل نسبت به زمین متغیر و از 0.4- تا 0.9 اختلاف پیدا می‌کند یا به عبارت فیزیک نجوم مقدار نور منعکس شونده نسبت به کل نور تابیده که آن را "آلبدو" (Albedo) نام می‌دهند، تغییر می‌پذیرد و حلقه‌ها بیش از خود سیاره نور ساطع می‌کنند.

وجود همین آلبدوها و چگالی در اقمار این سیاره نیز دلیل بر این می‌شود که حلقه‌ها هم از ذرات یخ تشکیل شده‌اند. تحقیقات وسیع نجومی ثابت کرده که درون سیارات کبیر ، مانند زمین می‌باشد اما سطح آنها را لایه کلفت یخ و گازهای متراکم مستور کرده و جو آن مخلوطی از NH₃ ، CH₄ ، N₂ ، He ، H است.

وفور عناصر در قشر زمین

قشر "سی ال" (Sial) یعنی قشر سیلیکاتی سطح زمین که آن را لایه سنگی می‌نامیم، از سه گروه حجمی یا سنگ که منبع مختلف دارند، تشکیل شده است. یکی ، سنگهای آذرین ، دیگری سنگهای رسوبی و بالاخره سنگهای دگرگونی. مبدا و سرچشمه گروه اخیر ،‌ ماگمایی و یا رسوبی می‌باشد و مانند احجار رسوبی از موادی که از سنگهای آذرین بوجود آمده تشکیل شده‌اند. در نتیجه درصد شیمیایی متوسط لایه فوق الذکر ، یعنی "سی ال" تقریبا برابر با سنگهای آذرین می‌شود.

گرچه به علت تاثیر آب و هوا و تشکیل رسوبات مقداری اکسیژن و آب و دی‌اکسید کربن از اتمسفر و هیدروسفر بیرون آورده می‌شوند و ترکیب درصد سطح علیای لیتوسفر را تغییر می‌دهند، اما تجارب ثابت نموده که مقادیر مورد بحث چندان مهم نبوده و در وقتی که ترکیب درصد شیمیایی متوسط قسمت علیای لیتوسفر را در نظر می‌گیریم، از این میزان باید چشم پوشی کنیم.

محاسبه ترکیب شیمیایی قشر زمین

اولین قدم برای محاسبه ترکیب قشر زمین بر اساس ترکیب شیمیایی سنگهای آذرین توسط "کلارک" در 1880 با تجزیه 880 نمونه از کشورهای مختلف برداشته شد که بعدا محققین دیگر آن را تکمیل کردند. چنانکه "واشینگتن" با آنالیز 5150 نمونه از تمام عالم توانست نه تنها ترکیب درصد لایه سطحی زمین را بطور متوسط معلوم دارد، حتی از آنِ قاره‌ها و کشورها را نیز محاسبه نماید و تا حدی که اطلاعات لازم در دسترس بود، مدارک و شواهدی در مورد وفور بسیاری از عناصر که در ترکیب درصد متوسط قید نشده بودند، انتشار دهد که ما در اینجا خلاصه آن را درج می‌کنیم:

نام ترکیب	از	تا
SiO2	59.14	67.45
Al2O3	14.63	16.75
Fe2O3	0.94	3.08
FeO	2.5	4.57
MgO	1.69	4.10
CaO	3.39	5.08
Na2O	2.05	3.84
K2O	2.55	3.65

از این جدول این نکته نتیجه می‌شود که هشت عنصر ، سازندگان اصلی لایه علیای لیتوسفر را تشکیل می‌دهند که از نظر وفور به ترتیب زیر می‌باشند: اکسیژن ، سیلیسیم ، آلومینیوم ، آهن ، کلسیم ، سدیم ، پتاسیم و منیزیم. وقتی مقادیر را برای عنصر محاسبه می‌کنیم، سازندگان سنگهای آذرین از نظر وزن و حجم به صورت جدول زیر در می‌آید:

نام عنصر	درصد وزنی	درصد حجمی
O	46.42	91.83
Si	27.59	083
Al	8.08	0.79
Fe	5.08	0.58
Ca	3.61	1.50
Na	2.83	1.64
K	2.58	2.19
Mg	2.09	0.58

مابقی آن تا صد قسمت ، عناصری به مقدار ناچیز می‌باشند.

مباحث مرتبط با عنوان

• تشکیل زمین از دیدگاه شیمی
• تعیین فراوانی عناصر
• جدول تناوبی
• ژئوشیمی
• شیمی فضایی
• طبقه بندی ژئوشیمیایی عناصر
• عنصر
• عنصر شیمیایی