Die fast 5.000 Mineralien, die von der International Association of Mineralogy aufgelistet werden, betreffen mehr oder weniger häufig die 94 chemischen Elemente, die vor dem Eingreifen des Menschen auf der Erde vorhanden sind . Weltweit sind die am häufigsten vorkommenden chemischen Elemente in der Erdkruste auch diejenigen, die die unterschiedlichsten Mineralien bilden. Bestimmte Elemente zeichnen sich jedoch durch eine im Vergleich zum allgemeinen Trend besonders hohe oder niedrige mineralogische Vielfalt aus .
Sauerstoff ist ein wesentlicher Bestandteil von 3.961 Mineralien, aber Gadolinium und Hafnium von einem und 14 Elementen (die 6 Edelgase und 8 der 15 Lanthaniden ) von keinem. Im Allgemeinen sind die am häufigsten vorkommenden chemischen Elemente auch diejenigen, die die unterschiedlichsten Mineralien bilden. Insbesondere die Elemente O , H und Si sind wesentliche Bestandteile von 80, 55 bzw. 30% bekannter Mineralien.
Im Detail variiert die Beziehung zwischen Häufigkeit und Anzahl der Mineralien je nachdem, wie wir das eine und das andere definieren. Wir können insbesondere die Anzahl N von Mineralien vergleichen, von denen ein chemisches Element ein wesentlicher Bestandteil für seine atomare Häufigkeit in der Erdkruste ist. A : Eine lineare Regression von log N als Funktion von log A führt zu der Beziehung log N = 0,218 log A + 1,809 (wobei A in ppm ausgedrückt wird ) mit einem Korrelationskoeffizienten r von 0,64. Wenn wir die Ausreißer nacheinander eliminieren , bleiben 41 Elemente von den ursprünglich beibehaltenen 70 übrig, und die Beziehung wird log N = 0,255 log A + 1,828 mit r = 0,96, was wir auch N = 67,3 × A 0,255 schreiben können .
Bei einem chemischen Element, das häufiger vorkommt als bei einem anderen, ist es wahrscheinlicher, dass die Löslichkeit (in einer magmatischen Flüssigkeit , in einer hydrothermalen Flüssigkeit , in einer verdampfenden Lösung usw.) eines seiner potenziellen Mineralien überschritten wird und dieses Mineral daher ausfällt. In einer größeren Vielfalt von geologischen Kontexten kann eine solche Überschreitung auftreten, wenn eine größere Vielfalt anderer Elemente vorhanden ist, die für den Aufbau der betreffenden Mineralien erforderlich sind. Umgekehrt ist es durchaus möglich, dass die bekannten Mineralien eines seltenen Elements nur einen kleinen Teil der Mineralarten darstellen, die es bilden könnte.
Andrew G. Christy definiert die mineralogische Vielfalt D eines Elements als das Verhältnis der Anzahl N von Mineralien ist ein wesentlicher Bestandteil der durch die obige Gleichung vorhergesagten Anzahl N 0 , wobei seine atomare Häufigkeit A bekannt ist . Die Diversität D ist natürlich gleich 0 für die 14 Elemente, die kein spezifisches Mineral bilden, aber für die anderen variiert sie von 0,016 ( Gd : N 0 = 64, N = 1) bis 21,7 ( Te : N 0 = 7, N = 158). Wir können also unterscheiden:
Abweichungen vom allgemeinen Trend resultieren aus mehreren Faktoren, die die Dispersion (in festen Lösungen ) oder die Bildung verschiedener Mineralien begünstigen .
Ein seltenes chemisches Element kann ein häufigeres Element an einer seiner bevorzugten kristallinen Stellen ersetzen . Jedoch müssen die Größen der beiden Elemente ähnlich sein (ihre atomare oder ionische Radien von weniger als 15% voneinander abweichen müssen, in der Regel), dass sie ähnliche haben Elektronegativität , und dass sie die gleiche Wertigkeit (oder sich durch eine. Einheit). Beispielsweise werden Lanthan ( D = 0,33) und Neodym ( D = 0,22) in fester Lösung in Cermineralien und nicht in ihren eigenen Mineralien gefunden.
Die meisten Elemente, aus denen eine große Anzahl verschiedener Mineralien besteht, weisen eine durchschnittliche Elektronegativität auf (typischerweise zwischen 1,85 und 2,6), die es ihnen ermöglicht, an eine Vielzahl anderer Elemente zu binden, und zwar normalerweise durch stark kovalente Bindungen (daher von starker Richtwirkung) ). Vor allem aber erklärt die Komplexität ihrer externen elektronischen Konfiguration die große mineralogische Vielfalt der Übergangselemente Pd , Pt , Cu , Ag , Au und Hg sowie der Metalloide S , As , Se , Sb , Te , Pb und Bi .