クラーク数

クラーク数についての詳細

クラーク数は地球の地殻に含まれる元素の割合を質量パーセントで表したものです。主に酸素、ケイ素、アルミニウム、鉄が主要な元素として挙げられます。クラーク数という用語は、時代によって異なる意味を持ち、ここではその歴史的背景や計算方法を解説します。

クラーク数の形成

この指標の名前は、アメリカの地球化学者フランク・ウィグルスワース・クラークに由来しています。1889年から彼は地殻の元素含量を推定する方法を開発しました。彼によると、地殻は地表下約16km（10マイル）までを指し、また岩石圏、水圏、気圏の三つの領域に分類されています。これらの合計による質量パーセントの割合を推定することで、各元素の含有量が計算されます。

計算方法と発展

具体的な計算においては、岩石圏では95%が火成岩、4%が頁岩などで構成され、これは数多くの試料を分析したデータに基づいています。クラークが出した1924年版の数値は、その後も改訂が加えられ、多くの研究者に影響を与えました。さらに、ソ連の地球化学者アレクサンドル・フェルスマンは、クラークの業績を讃え、元素の存在度を「クラーク」と呼ぶことを提案しました。

日本でも1930年代には「クラーク数」という用語が使われ始めましたが、実際にはその意味にはばらつきがあります。アメリカ地質調査所（USGS）の報告書では、クラーク数というエポニムを避け、「相対的存在度」と表現しています。

定義の混乱

クラーク数は本来、特定の対象を持っていない「元素の相対存在度」を示すものですが、話者によって様々な解釈がされています。例えば、地殻中の元素存在度と同義とされることもあれば、特定の岩石の成分について議論される場合もあります。このような多様な使われ方は、定義の混乱を招いています。

1980年代以降、この混乱を避けるために「クラーク数」という用語は使用されなくなりました。また、地殻を地表下10マイルとする定義も、科学的意義が薄れてきました。

主な元素の存在状況

地殻中の代表的な元素には、酸素、ケイ素、アルミニウム、鉄があります。酸素とケイ素は主にケイ酸塩として多くの岩石中に存在し、アルミニウムは天然には単独では存在せず、多くの場合、長石や酸化物として見られます。鉄は地表近くにも多く見られ、地球の核にも含まれています。また、カルシウムやマグネシウムは主に長石として存在することが多いです。

地球全体に目を向けると、マントルにおけるマグネシウムの割合が高くなります。そのため、地球全体の元老としての代表的な元素として鉄、酸素、ケイ素、マグネシウムが挙げられ、それぞれの割合が異なる結果を示しています。

クラーク数の記憶法

元素の順序を記憶するために、語呂合わせの方法がいくつか提案されています。「おっしゃられて貸そうかマ」というフレーズを用いれば、酸素からマグネシウムまでの順番を覚えることができます。さらに「提供は日立」というフレーズを使えば、HやTiまで記憶に留めておくことが可能です。

このようにクラーク数は地殻中の元素の分布を知る上で重要な指標ではあるものの、その定義や使い方は変遷してきたため、注意が必要です。これからも地質科学の発展に伴い、新たな観点からの理解が求められることでしょう。

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