为什么那么多丰富的钙/在地壳(和海洋)比其他地方?(相对而言…)

Question

在整个地球作为一个整体,在整个太阳系和星系,等等,镁是至少14倍(或更多)钙一样普遍,atom-per-atom。

但是,在地壳和海洋,钙是至少丰富,atom-per-atom,镁....

这是为什么呢?钙是密度/重....他们都是组2 ....

Answer 1

两个因素需要考虑。镁离子更小,从而形成更紧凑的公式单位,他们也常常与铁离子使混合公式单位重量比你想象的更重。富镁镁铁质岩石,也含铁离子和紧凑,简直令人发胖,往往陷入了更深的地壳和地幔岩石(甚至镁铁质岩石)相比,含有更多的钙。

一个错误的交易

比钙镁可能形成较轻的原子,但它也形成较小的原子——特别是当金属阳离子形式在最常见的矿物金属连着氧气。所以镁化合物少分子量但包质量体积。如果我们比较相应的钙、镁化合物的密度我们看到几乎抵消这些影响。这些例子的数据取自维基百科:

${曹}$ \文本:3.34 g / cm³

${分别}$ \文本:3.6 g / cm³

$ {Ca} _2 \ \文本文本{SiO} _4 $:3.28 - -3.33 g / cm³(斜硅钙石)

$ {Mg} _2 \ \文本文本{SiO} _4 $:3.21 - -3.33 g / cm³(镁橄榄石)

所以只有整体密度差,在这个世界上,不含铁镁铁质岩石。啊,但是他们做的事。

绿色,但包装重

为什么玉通常是绿色的?最常见的玉矿物软玉,这主要是一个稍水化硅酸钙镁,铁混合得到绿色,至少在低水平的铁。的公式矿物是一口:$ {Ca} _2 \ \文本颜色{绿}{\文本{(毫克、铁)}}{Si} _8 _5 \文本文本\ {O} _ {22} {(OH)}美元_2 \文本。所显示的文本在合适的绿色,铁与镁混杂在一起,而不是与钙。也是如此的简单,也才,橄榄石,${(毫克、铁)}\文本文本_2 \ {SiO} _ {4} $,除了铁橄榄石可以包含超过通常是软玉中找到。

镁和钙躺在组2和两个离子形式+ 2的指控。但这本身并不意味着他们在矿物结构混杂在一起。到精确完美地结合起来,紧密固相离子不仅必须在格点一致的指控,他们也必须有一致的大小。钙离子,离子半径114点(离子半径数据维基百科),只是大到适合的地方应该有镁离子半径为86点。铁+ 2电荷在其高自旋状态(过渡金属的氧化物通常有高自旋离子)在92点,不是完美的但更可接受的费用/尺寸幽灵镁。软玉在翡翠只有一个小铁、镁橄榄石可以全方位的铁/比率从镁橄榄石($ {Mg} _2 \ \文本文本{SiO} _4 $黑铁橄榄石$ \文本{菲}{SiO} _4 $ _2 \文本,广泛的密度——从3.2到4.5 g / cm³。这个范围了我们之前看到那细小的差别没有铁前面提到的钙和镁的化合物。

所以常见的组合,小离子大小铁和镁原子重量相对较大的铁使富镁岩石足够富含铁和密集权衡下来。钙添加额外的大部分从自己的铁离子和仍然是免费的矿物晶格的格子,所以含钙矿物密度较低,倾向于浮动到地壳(甚至大陆地壳)。

地球的精华

这个答案可能是与一个在这里关于火星地壳。在那里,我们找到更多的镁与钙。虽然上述钙与镁/铁分化发生,缺乏具体的大陆地壳意味着分化更少。因此,火星地壳的组成接近的镁和铁比陆地地壳地幔。