भूरसायन शास्त्र : पृथ्वीचा व तिच्या घटकांचा रसायनशास्त्राच्या दृष्टीने केला जाणारा अभ्यास. या शास्त्रामध्ये पृथ्वीचे रासायनिक संघटन (रा. सं.) आणि त्यात झालेले व होत असणारे बदल यांचा अभ्यास समाविष्ट आहे. या शास्त्राची पुढील कार्ये आहेत : (१) पृथ्वीवरील मूलद्रव्यांची व त्यांच्या समस्थानिकांची (अणुक्रमांक तोच पण भिन्न अणुभार असलेल्या त्याच मूलद्रव्याच्या प्रकारांची) सापेक्ष विपुलता व प्रमाण (निरपेक्ष विपुलता) काढणे (२) पृथ्वीच्या विविध आवरणांच्या भागांतील (उदा., शिलावरणातील खनिजे, खडक तसेच विविध नैसर्गिक द्रव्ये यांतील) मूलद्रव्यांच्या स्थानपरत्वे व कालपरत्वे झालेल्या वाटणीचे स्पष्टीकरण देणे आणि (३) मूलद्रव्यांची सापेक्ष विपुलता व वाटणी वा स्थलांतर यांचे नियंत्रण करणारे नियम (तत्त्वे) शोधून काढणे. यांशिवाय पृथ्वीच्या रासायनिक उत्क्रांतीचा व समस्थानिकांच्या विश्वातील स्थैर्याचा अभ्यास आणि चंद्र व अशनी (बाह्य अवकाशातून पृथ्वीवर येऊन पोहोचलेले पृथ्वीबाहेरील पदार्थ, मिटिअराइट्स) यांतील मूलद्रव्यांचा अभ्यास केला जातो. यांसाठी खगोलीय पदार्थांच्या रासायनिक विश्लेषणासंबंधीची खगोल भौतिकीय माहिती आणि पृथ्वीच्या अंतरंगाच्या रा. सं. विषयीची भूभौतिकीय माहिती सहाय्यभूत ठरते.

पृथ्वीचे स्वरूप सर्वत्र एकसारखे नसल्याने पृथ्वी ही एक गुंतागुंतीची रासायनिक प्रणाली असून पृथ्वीमधील सर्व घडामोडींत मूलद्रव्यांचा सहभाग असतो. यांपैकी पुष्कळ घटनांमुळे मूलद्रव्ये व समस्थानिक यांची विशिष्ट प्रकारे पुनःवाटणी होते. भूरसायनशास्त्रीय अभ्यासातून या घटनांवर प्रकाश पडतो. एफ्. डब्ल्यू. क्लार्क यांच्या मते प्रत्येक खडक ही स्वतंत्र रासायनिक प्रणाली मानली पाहिजे. या प्रणालीत विविध प्रकारे बदल घडून येतात व त्यांमुळे नवीन प्रक्रिया घडून येऊन रासायनिक समतोल ढळतो व नंतर नव्या स्थितीत नवीन प्रणाला स्थिर होते. असे बदल होण्याची शक्यता, ते केव्हा व कसे होतात, त्यांच्यात घडण्याऱ्या प्रक्रिया आणि शेवटी त्यांच्या होणारा परिणाम यांचा अभ्यास या शास्त्रास येतो. भूरसायनशास्त्रातील बरीच माहिती तर्काधिष्ठित असते. उदा., पृथ्वीच्या अंतरंगाविषयीची अप्रत्यक्षपणे मिळालेली माहिती.

इतिहास : या शास्त्राचा विकास प्रामुख्याने १९३० नंतर झाला परंतु रसायनशास्त्रीय दृष्ट्या पृथ्वीचा अभ्यास करण्याची कल्पना तत्पूर्वीची आहे. सी. एफ्. शनबाइन (१७९९ – १८६८) यांनी ‘जिओकेमिस्ट्री’ (भूरसायनशास्त्र) ही संज्ञा १८३८ सालीच सुचविली होती आणि या शास्त्राच्या संशोधनासंबंधी आराखडा पण तयार केला होता. पृथ्वीतील मूलद्रव्यांच्या सापेक्ष विपुलतेसंबधी आणि भूरसायनशास्त्राची व्याप्ती निश्चित करण्याबाबत जे. डब्ल्यू. डबेरिनर (१७८० – १८४९), जे. जे. बर्झीलियस (१७७९ – १८४८), सी. जी. बिशोफ (१७९२ – १८७०), जे. एल्. रोट (१८१८ – ९२) वगैरे संशोधकांनी केलेले काम उल्लेखनीय आहे. १८८४ नंतर अमेरिकेत या शास्त्राच्या अभ्यासाला सुरूवात झाली. १९०५ साली वॉशिंग्टन येथे कार्नेगी इन्स्टिटयूशनमध्ये भूभौतिकीय प्रयोगशाळा सुरू झाल्यावर नियंत्रित रासायनिक व भौतिक परिस्थितीमध्ये प्रयोग करता येऊ लागले. भौतिकीय रसायनशास्त्राचे भूवैज्ञानिक प्रक्रियांमधील कार्य स्पष्ट होऊ लागले व या शास्त्राच्या प्रगतीला नवीन दिशा मिळाली. या संस्थेतून प्रसिद्ध झालेले अनेक शास्त्रीय निबंध खूप मान्यता पावले. येथील एफ्. डब्ल्यू. क्लार्क, एच्. एस्. वॉशिंग्टन, पी. निग्ली इ. शास्त्रज्ञांनी भूरसायनशास्त्रास आकार दिला. याच सुमारास रशिया व नॉर्वे येथील संशोधकांनी या कार्यास हातभार लावला. स्फटिकातील अणूंची मांडणी क्ष-किरणांच्या बाबतीत ⇨ विवर्तन जालकाचे कार्य करते, या माक्स फोन लौए यांच्या १९१२ सालच्या शोधापासून प्रेरणा घेऊन व्ही. एम्. गोल्डश्मिट यांनी क्ष-किरण विश्लेषणाचा वापर करून स्फटिकांच्या भूरसायनशास्त्रीय अभ्यासाचे मोलाचे कार्य केले. स्फटिकांची संरचना आणि अणूंचे वा आयनांचे (विद्युत् भारित अणु, रेणू वा अणुगट यांचे) आकारमान यांचा परस्परसंबंध असतो, असा निष्कर्ष त्यांनी काढळा. हा रसायनशास्त्राच्या इतिहासातील एक महत्त्वाचा टप्पा मानला जातोआणि म्हणूनचे गोल्डश्मिट यांना भूरसायनशास्त्राचे जनक मानले जाते. या शोधाच्या आधारे डब्ल्यू. एच्. व डब्ल्यू. एल्. ब्रॅग आणि इतर यांनी अनेक स्फटिकांच्या संरचना समजावून घेतल्या व स्फटिकी पदार्थातील मूलद्रव्यांच्या वाटणीचे ब्रॅग नियम सूत्रबद्ध केले. फ्रेडेरिक सॉडी (१८७७ – १९५६) यांनी १९१३ साली समस्थानिकांची कल्पना पुढे मांडली. किरणोत्सर्गी (भेदक कण वा किरण बाहेर टाकणाऱ्या) समस्थानिकांच्या वाटणीच्या आघारे खडकांचे आणि पर्यायाने पृथ्वीचे वय अचूकपणे काढता येऊ लागले. आधुनिक तंत्रामुळे भूरासायनिक निरीक्षणे प्रत्यक्ष घेणे शक्य झाले (उदा., रॉकेटांच्या साहाय्याने वातावरणाच्या वरील थरांचे रासायनिक संघटना कळू लागले). भूरासायनिक विश्लेषणाच्या नवीन पद्धतींमुळे वाढलेली अचूकता व ऊष्मागतिकीची तत्त्वे [⟶ ऊष्मागतिकी] वापरून खडकांतील प्रावस्थांच्या समतोलाचा [⟶ प्रावस्था नियम] अभ्यास प्रयोगशाळेत करता येऊ लागल्याने जमा झालेली माहिती हीसुद्धा भूरसायनशास्त्राच्या वाढीस उपकारक ठरून त्यामुळे धातुकांच्या (कच्च्या रूपातील धातूंच्या) विश्लेषणास विश्वसनीय आधार मिळाला. आद्य वातावरणात असतील अशा वायूंच्या साहाय्याने केलेल्या प्रयोगांमध्ये मिथेन, अमोनिया व पाणी यांच्यापासून ⇨ ॲमिनो अम्ले व प्रथिने संश्लेषित झाली (घटक मूलद्रव्यांच्या संयोगाने तयार झाली) व त्यामुळे जीवांची रासायनिक उत्कांती (क्रमविकास) विशद करणाऱ्या सिद्धांताला पुष्टी मिळाली [⟶ जीवोत्पत्ति]. अनेक प्रकारे प्रयोग करून पाहिल्याने महासागरांची निर्मिती व उत्क्रांती यांविषयीची आणि पृथ्वीच्या अंतरंगविषयीची माहिती ताडून पाहता आली.

इतर विज्ञानशाखांशी संबंध : भूरसायनशास्त्राची व्याप्ती विस्तृत असल्याने त्याचा इतर अनेक विज्ञानशाखांशी संबंध येतो. भूरासायनिक पूर्वेक्षण, खनिज समन्वेषण (शोध करणे), खनिज प्रावस्था समतोल, किरणोत्सर्गी कालमापन, जीवोत्पत्ती, हिमानी क्रियेविषयीचे (हिमनदीच्या मार्गक्रमणामुळे पृथ्वीच्या कोणत्याही पृष्ठभागात होणाऱ्या धूप अथवा निक्षेपण-द्रव्य साचणे-यासारख्या बदलांविषयीचे) सिद्धांत, पुराजलवायुविज्ञान (पूर्वीच्या निरनिराळ्या भूवैज्ञानिक युगांतील पृथ्वीवरील विविध भागांतील जलवायुमानीय म्हणजे दीर्घकालीन सरासरी हवामानाशी संबंधित असलेल्या घटकांविषयी अभ्यास करणारे शास्त्र), प्रदुषण, जलविज्ञान, रसायनशास्त्र, भौतिकी, भूविज्ञान, खगोल भौतिकी व जीवविज्ञान या विज्ञानांशी भूरसायनशास्त्राचे निकटचे संबंध आहेत. विशेषतः आणवीय भौतिकी व आणवीय रसायनशास्त्र यांमध्ये झालेल्या प्रगतीच्या भूरसायनशास्त्राच्या प्रगतीवर चांगलाच प्रभाव पडलेला आहे. भूविज्ञान, खनिजविज्ञान व शिलाविज्ञान यांच्यातील निष्कर्षांचा भूरसायनशास्त्रात सर्रास वापर होतो. पुष्कळ नैसर्गिक मूलद्रव्यांची वाटणी व स्थलांतर यांचा जीवरासायनिक प्रक्रियांशी जवळचा संबंध असल्याने जीवविज्ञान व भूरसायनशास्त्र यांचा एकमेकांशी संबंध येतो. उलट भूरासायनिक संशोधनाचा फायदा इतर विज्ञानशाखांनाही (विशेषतः खाणकाम, धातुविज्ञान,उद्योग व कृषी) मिळाला आहे. कृषीमधील भूरासायनिक अभ्यासामुळे प्राणी व वनस्पती यांच्या पोषणातील तसेच मानवाच्या चयापचयातील (शरीरात सतत चालणाऱ्या भौतिक व रासायनिक घडामोडींतील) लेश मूलद्रव्यांच्या सूक्ष्ममात्रेचे महत्त्व लक्षात आले. मानवनिर्मित प्रदूषक द्रव्ये व किरणोत्सर्गी संदूषक पदार्थ हे वातावरण, महासागर व भूकवच यांतील ज्या चक्रांमधून जातात त्या चक्रांचा अभ्यास भूरसायनशास्त्रात केला जातो. ग्रहोत्पत्तीसंबंधीच्या तर्काधिष्ठित सिद्धांतांच्या विकासाच्या दृष्टीनेही हे शास्त्र उपयुक्त ठरले आहे तर सूर्य, तारे व आंतरतारकीय द्रव्य यांच्या रासायनिक संघटन विषयक अभ्यासाला भूरासायनिक माहितीची मदत होते. उलट मूलद्रव्यांच्या उत्पत्तीविषयीचे सौर व तारकीय प्रारणांवर (तरंगरूपी ऊर्जांवर) आधारलेले तसेच ज्योतिषशास्त्रीय सिद्धांत आणि सूर्यकुलाची उत्क्रांची व अशनींची विश्लेषण या सर्वांच्या आधारे पृथ्वीच्या एकूण रासायनिक संघटनाविषयी अनुमान करता येते.


पृथ्वीचे रसायनशास्त्र : अशनी व भूरसायनशास्त्र : पृथ्वीशी तुल्य आकारमानाच्या व साधरणपणे तिच्यासारखे रासायानिक आणि भौतिक गुणधर्म असलेल्या ग्रहाच्या विविध खोलीवरच्या भागातील खडकांचे तुकडे म्हणजे अशनी होत, असे बहुतेकांचे मत आहे. त्यामुळे अशनी पृथ्वीची अंतर्गत संरचना व सर्वसाधरण भूरासायनिक वैशिष्ट्ये यांचे तसेच मूलद्रव्यांच्या विपुलतेचे पुरावे म्हणून उपयुक्त ठरले आहेत.

अशनीत आढळलेल्या पुष्कळ खनिजांसारखी खनिजे पृथ्वीवरील खडकांत आढळली आहेत, मात्र त्यांतील काही खनिजे पृथ्वीवर आढळलेली नाहीत. अशनींच्या रासायनिक अभ्यासामुळे संकेंद्री आवरणयुक्त (एकच केंद्र व एकावर एक असलेल्या आवरणांनी युक्त अशी) पृथ्वीची प्रतिकृती मांडण्यात आलेली आहे. तसेच एकूण अशनींचे सरासरी संघटन पृथ्वीवरील व विश्वातील मूलद्रव्यांची सापेक्ष विपुलता काढण्यासाठी आधारभूत ठरले आहे. अशनींमधील किरणोत्सर्गी समस्थानिकांमुळे त्यांचा इतिहास कळण्यास व पृथ्वीच्या वयाविषयी अंदाज करण्यास साहाय्य झाले आहे. [⟶ उल्का व अशनि].

मुलद्रव्यांची विपुलता व उत्पत्ती : विपुलता : भूपृष्ठालगतचा सिलिकेटी खडकांचा थर म्हणजे शिलावरण हे अग्निज (सु. ९५%), रूपांतरित (सु. ४%) व गाळाच्या (सु. १%) खडकांचे बनलेले आहे. पैकी रूपांतरित व गाळाच्या खडकांतील द्रव्य मूलतः अग्निज खनिज खडकांपासून आलेले असते आणि त्यावरून शिलावरणाच्या सर्वांवरच्या भागाचे सरासरी रा. सं. अग्निज खडकांच्या सरासरी रा. सं. इतके असले पाहिजे.

घटक

वजनी प्रमाण (%)

SiO2

५०.१४ 

Al2O3

१५.३४

Fe2O3

३.०८

FeO

३.८०

MgO

३.४०

CaO

५.०८

Na2O

३.८४

K2O

३.७३

H2O

१.१५

TiO2

१.०५

P2O5

०.३०

MnO

०.१२

शिलावरणांचा हा भाग मुख्यत्वे, ऑक्सिजन, सिलिकॉन, ॲल्युमिनियम, लोह, कॅल्शियम, सोडियम, पोटॅशियम व मॅग्नेशियम या आठ मूलद्रव्यांचा बनलेला आहे, हे कोष्टक क्र. १ व २ यांवरून लक्षात येते.उरलेल्या मूलद्रव्यांना लेश मूलद्रव्ये म्हणतात व अग्निज खडकांच्या वस्तुमानापैकी केवळ १.७२% भाग लेश मूलद्रव्यांचा असतो. शिलावरणामध्ये ऑक्सिजनाचे प्रमाण खूपच असल्याने त्याला ऑक्सिजन आवरण म्हणता येईल.

कोष्टक क्र.२ अग्निज खडकांतील आठ प्रमुख घटक

मूलद्रव्य 

वजनी प्रमाण (%)

मापी प्रमाण (%)

O

४६.४२

९१.८३

S

२७.५९

०.८३

A

८.०८

०.७९

Fe

५.०८

०.५८

Ca

३.६१

१.५०

Na

२.८३

१.६४

K

२.५८

२.१०

Mg

२.००

०.५८

एकूण 

९८.१९

९९.८५

  


दैनंदिन अनुभवांवरून झालेल्या समजांपेक्षा प्रत्यक्षातील मूलद्रव्यांची सापेक्ष विपुलता अगदी वेगळी असते. उदा., अग्निज खडकांतील सोने व चांदी यांचे प्रमाण हाफ्नियम या अपरिचित आणि विरलपणे आढळणाऱ्या मूलद्रव्यापेक्षाही कमी असते. अग्निज खडक व अशनी अथवा वैश्चिक द्रव्य यांच्यातील मूलद्रव्यांची सापेक्ष विपुलताही वेगवेगळी आढळते. कारण शिलावरण रासायनिक भिन्नीभवन होऊन तयार झालेले आहे. सामान्यतः समद्रव्यमानांकाचे (अणुकेंद्रातील प्रोटॉन आणि न्यूटॉन यांची एकूण संख्या सम असलेली) समस्थानिक लगतच्या विषम द्रव्यमानांकाच्या समस्थानिकांपेक्षा बहुतकरून  जास्त प्रमाणात आढळतात. या नियमितपणाला डब्ल्यू. डी. हार्किन्झ (१८७३ – १९५१) यांच्या नावावरून हार्किन्झ नियम म्हणतात. मूलद्रव्यांच्या वैश्विक विपुलतेच्या बाबातीत हा नियम अधिक निश्चितपणे लागू पडतो. निसर्गामध्ये एकमेकांच्या जोडीने आढळणारी म्हणजे भूरासायनिक दृष्ट्या संलग्न असलेली मूलद्रव्ये हा नियम पाळतात, असे आढळले आहे.

शिलावरण हे एकूण पृथ्वीचा अल्पसाच भाग आहे. कारण पृथ्वीचा ९९% भाग गाभा व प्रावरण (भूकवच व गाभा यांच्या दरम्यानचा सु. २,८५० किमी. जाडीचा भाग) यांचा बनलेला आहे. परिणामी एकूण पृथ्वीचे संघटन गाभा व प्रावरण यांच्या एकमेकांशी असलेल्या प्रमाणनुसार व संघटनांनुसार ठरविले जाते. लोह

सु. 

१ 

,

ऑक्सिजन

(

सु. ४

)

,

सिलिकॉन व मॅग्नेशियम

(

प्रत्येकी सु. १०

)

३ 

ही या दोन्हींतील प्रमुख मूलद्रव्ये होत. कवचात सामान्यपणे आढळणारी कॅल्शियम, सोडियम, पोटॅशियम व ॲल्युमिनियम ही मूलद्रव्ये गाभा व प्रावरण यांत अल्प प्रमाणात, तर सोने, चांदी, प्लॅटिनम यांसारखी मूलद्रव्ये अत्यल्प प्रमाणात असतात.

मूलद्रव्यांची उत्पत्ती : अस्तित्वात असलेल्या किरणोत्सर्गी अणुकेंद्रीय जातींवरून मूलद्रव्ये आधीपासून त्यांच्या सध्याच्याच रूपांत होती, असे दिसत नाही (अणुकेंद्रातील प्रोटॉनांची संख्या, न्यूट्रॉनांची संख्या व अंतस्थ ऊर्जा या लक्षणांनी निर्धारित होणाऱ्या आणि मोजण्याइतपत कालावधीइतके-सामान्यतः सु १०-१० सेंकंदांपेक्षा जास्त-आयुर्मान असू शकणाऱ्या अणूच्या जातीला अणुकेंद्रीय जाती म्हणतात). मूलद्रव्यांची उत्पत्ती तसेच त्यांच्या निर्मितीच्या वेळी असलेली अणुकेंद्रीय जातींची विपुलता यांसंबंधी अनेक अनुमाने करण्यात आली असून त्यांपैकी पुष्कळ अनुमाने मूलद्रव्यांची वैश्चिक विपुलता व अणुकेंद्रीय गुणधर्म यांच्यातील संबंधांचा आधार घेऊन करण्यात आली आहेत. विश्व-प्रसरणाच्या आधीच्या अवस्थेत असलेल्या परिस्थितीनुसार अणुकेंद्रीय जातींची सापेक्ष विपुलता निश्चित झाली असेल असे मानतात [⟶ मूलद्रव्ये].

पृथ्वीची भूरासायनिक संरचना : एकूण पृथ्वीचे रा. सं. अशनींच्या सरासरी रा. सं. शी तुल्य असल्याचे सर्वप्रथम ए. बॉइसे यांनी १८५० मध्ये सुचविले. अशनी पृथ्वीसारख्या ग्रहाचे तुकडे मानल्यामुळे या गुणात्मक साम्याचा उपयोग पृथ्वीच्या विविध प्रतिकृती कल्पिण्यासाठी झाला आहे. पृथ्वीचे रा. सं. आणि अंतरंगाची संरचना यांविषयी अनेक परिकल्पना मांडण्यात आल्या आहेत. त्यांपैकी वॉशिंग्टन व क्लार्क यांनी मांडलेल्या परिकल्पना बहुतेक ज्ञात माहितीशी सुसंगत आहेत. पृथ्वीचा गाभा, प्रावरण व कवच अशी संकेंद्री आवरणे असून अशी संरचना भूभौतिकीय माहितीशी सुसंगत आहे. ही आवरणे अशनींच्या विविध प्रावस्थांसारखी आहेत मात्र या आवरणांचे संघटन व जाडी यांबाबत शास्त्रज्ञांचे एकमत झालेले नाही. आर्. डी. ओल्डॅम व बी. गूटेनबेर्क या शास्त्रज्ञांच्या नावाने ओळखण्यात येणाऱ्या ओल्डॅम-गूटेनबेर्क विसंगतीपासून म्हणजे सु. २,९०० किमी. खोलीपासून पृथ्वीच्या मध्यापर्यंतचा भाग म्हणजे गाभा हा निकेल-लोहाचा बनलेला असून त्याचे संघटन लोही अशनींच्या संघटनाशी तुल्य आहे. प्रावरण सिलिकेटी पदार्थांचे बनलेले असून त्यामध्ये खोलीनुसार अंतराली (खनिज स्फटिकातील जादा अणुच्या रूपातील) निकेल-लोहाचे प्रमाण वाढत जाताना दिसते. हे मोहोरोव्हिसिक विसंगतीपासून (आंद्रिया मोहोरोव्हिसिक यांच्या नावाने ओळखण्यात येणाऱ्या विसंगतीपासून) म्हणजे सु. ३० ते ५० किमी. खोलीपासून सु. २,९०० किमी. खोलीपर्यंत आहे. मोहोरोव्हिसिक विसंगतीपासून भूपृष्ठापर्यंतचा भाग म्हणजे कवच असून त्याच्या खंडीय भागाचे तीन थर पाडतात. [⟶ पृथ्वीचे अंतरंग].

यांच्याशिवाय पृथ्वीची बाहेरची तीन आवरणे आहेत : (१) खारे व गोडे पाणी तसेच हिम-बर्फ यांचे बनलेले जलावरण (२) वायूंचे बनलेले वातावरण आणि (३) जैव द्रव्य व जीवविज्ञानीय कार्य चालू राहण्यास योग्य असा पृथ्वीचा भाग म्हणजे ⇨ जीवावरण (वातावरणाचा खालचा भाग, जलावरणाचा बहुतेक भाग आणि शिलावरणाचा वरचा पातळ थर).

मूलद्रव्यांची वाटणी : पृथ्वी जर विविध रा. सं. असलेल्या थरांची बनलेली असेल, तर विविध मूलद्रव्ये त्यांच्यामध्ये ठराविक प्रमाणात वाटली गेली असण्याची शक्यता आहे. अशा प्रकारे झालेल्या वाटणीचा अभ्यास करण्यासाठी अशनीबद्दलच्या माहितीचा तसेच धातू गाळताना धातवीय सल्फाइडी व सिलिकेटी प्रावस्था कशा अलग होतात या माहितीचा उपयोग केला जातो. तसेच अग्निज खडकांच्या संघटनाच्या अभ्यासाद्वारेही भूकवचातील मूलद्रव्यांच्या वाटणीविषयी माहिती मिळते. लोह, ऑक्सिजन, व गंधक ही मूलद्रव्ये, त्यांची एकमेकांविषयीची रासायनिक आसक्ती आणि इतर मूलद्रव्यांची त्यांच्या विषयीची आसक्ती या गोष्टी मुख्यत्वे गाभा, प्रावरण आणि कवच यांच्यातील मूलद्रव्यांच्या वाटणीला कारणीभूत झालेल्या असतात.


गोल्डश्मिट यांनी मूलद्रव्यांचे पुढील आसक्ती गट पाडले आहेत : (१) साइडेरोफिल मूलद्रव्ये गाभ्यात, (२) कॅल्कोफिल मूलद्रव्ये वितळलेल्या सल्फाइड-ऑक्साइडयुक्त थरात आणि (३) लिथोफिल मूलद्रव्ये कवचात विशेषकरून एकत्रित झालेली आहेत (पहा : कोष्टक क्र, ३). शिवाय वातावरणातील नमुनेदार मूलद्रव्यांना (ऑक्सिजन, नायट्रेजन इ.) ॲटमोफिल, तर जैव द्रव्यात एकत्रित झालेल्या मूलद्रव्यांना (कार्बन, नायट्रोजन, ऑक्सिजन, फॉस्फरस) बायोफिल मूलद्रव्ये म्हणतात.

तप्त वायूंचा पुंजका थंड होत जाऊन पृथ्वी निर्माण झाली, या सिद्धांतानुसार मूलद्रव्यांची वाटणी पुढीलप्रमाणे झाली असावी : पुंजका थंड होताना अनेक थर तयार झाले. त्यापैकी सर्वांत आतल्या थरात (गाभ्यात) साइडेरोफिल, वितळलेल्या सल्फाइडांच्या थरात (प्रावरणात) कॅल्कोफिल व सिलिकेटांच्या थरात (कवचात) लिथोफिल मूलद्रव्ये एकत्रित झाली असावीत.

शिलावरणाचे भूरसायनशास्त्र : आढळण्याच्या तऱ्हांनुसार शिलावरणातील मूलद्रव्यांचे पुढील दोन गट केले जातात : (१) मुख्यतः अथवा पूर्णपणे ऑक्सिजनाशी संयुक्त झालेल्या रूपातील ऑक्सिफिल मूलद्रव्ये ही ऑक्साइडे, सिलिकेट, फॉस्फेटे, कार्बोनेटे, नायट्रेटे, बोरटे सल्फेट इ. रूपांत आढळतात. कधीकधी ऑक्सिजनाच्या जागी थोड्या प्रमाणात क्लोरीन फ्ल्युओरीन आलेले आढळते. (२) सामान्यपणे ऑक्सिजनाशी संयुक्त न झालेली सल्फोफिल मूलद्रव्ये ही सल्फाइडे, सिलिनाइडे, टेल्युराइडे, आर्सेनाइडे, ॲटिमोनाइडे, नैसर्गिक रूपातील धातू इ. रूपांत आढळतात.

मात्र या दोन्ही गटांच्या दरम्यानचे सर्व प्रकार विविध खनिजांमध्ये आढळतात. काही वेळा एका मूलद्रव्याच्या जागी दुसरे संबंधित मूलद्रव्ये आल्याने एकच मूलद्रव्ये सिलिकेटी व सल्फाइडी अशा दोन्ही प्रावस्थांमध्ये वाटले जाते. त्यामुळे अशा मूलद्रव्याची प्रत्यक्षातील वाटणी ही त्याच्या रासायनिक आसक्तीच्या गुणधर्मांनुसार अपेक्षित असलेल्या वाटणीपेक्षा वेगळी होते. परिणामी शिलावरणातील अनेक साइडेरोफिल व कॅल्कोफिल मूलद्रव्यांमध्ये कमीअधिक प्रमाणात ऑक्सिफिल मूलद्रव्यांचे गुणधर्म आलेले आढळतात.

स्फटिक रसायनशास्त्र : मूलद्रव्याच्या अणू अथवा आयन यांच्या खनिजाच्या संरचनेतील स्थानावरून मुख्यत्त्वे मूलद्रव्याची आढळण्याची तऱ्हा ठरते. एखाद्या मूलद्रव्याचा खनिजात समावेश होणे हे अणू वा आयन यांचे गुणधर्म आणि स्फटिकाची संरचना यांच्यावर अवलंबून असते आणि म्हणून या गोष्टींचा मूलद्रव्याच्या भूरासायनिक वर्तनावरही पुष्कळ परिणाम होतो. अणूचे अथवा आयनाचे संरचनेतील परिणामी आकारमान म्हणजे त्याची (आणवीय अथवा आयनी) त्रिज्या होय. [⟶ मूलद्रव्ये].

खडकनिर्मात्या प्रमुख खनिजांच्या (उदा., फेल्स्पारे, पायरोक्सिने, अँफिबोले इ.) संरचनेत मुख्यत्वे आयनी-बंध (स्थिर विद्युतीय आकषर्णामुळे विरूद विद्युत् भार असलेल्या आयनांमध्ये निर्माण होणारा

कोष्टक क्र. ३ मूलद्रव्यांचे भूरासायनिक वर्गीकरण 

साइडे रोफिल (गाभा) 

ॲल्कोफिल (प्रावरण)  

लिथोफिल (कवच)  

ॲटमोफिल (वातावरण)  

बायोफिल (जैव द्रव्य) 

Au 

Cu Ag 

Li Na K Rb Cs Fr

H C N O I 

H C N O P 

Ge Sn (Pb)

Zn Cd Hg  

Be Mg Ca Sr Ba Ra  

Hg 

(Na) (Mg)  

(S) (CI) 

CP (As) 

Ga In TI 

(Zn) (Cd) 

He Ne Ar 

(K) (Ca)  

Kr XeRn

(Fe) (B)

Mo (W)

(Ge) (Sn)Pb

B AI Sc Y

(F)  (Si)

(Mn) (Cu)

Re 

As Sb Bi 

La Ce Pr Nd Sm  Eu Gd Tb 

  1. (I)

Dy HoEr Tm Yb Lu

Fe Co Ni

(Mo)

Ac Th Pa U Np PuAm Cm

Ru Rh Pd

S Se Te

Bk Cf

Os Ir Pt

Fe (Co)(Ni)

(Ru) Pd)

Ga (In) (Ti)

(Pt)

C Si Ti Zr Hf

(Ge) (Sn) (Pb)

V Nb Ta

P (As)

O Cr W Mn

(Fe) (Co) (Ni)

H F CI BrI


रासायनिक बंध) असतो. तथापि इतर काही खनिजांची (उदा., सल्फाइडे) संरचना आयनी संरचनेपेक्षा पुष्कळच वेगळी असते व तिच्यात आयनी त्रिज्या उपयुक्त ठरू शकत नाही.

मूलद्रव्याच्या आयनी त्रिज्येची लांबी त्याच्या ⇨ आवर्त सारणीतील स्थानावर अवलंबून असते : (१) प्रत्येक आवर्तामध्ये डावीकडून उजवीकडे जाताना ही त्रिज्या कमी होत जाते. (२) गट व उपगट यांच्यात उच्चतर अणुक्रमांकानुसार ती वाढत जाते. मात्र लँथॅनाइड गट याला अपवाद आहे. लँथॅनाइडांत त्रिसंयुजी ऋणायनांची (इतर अणूंशी किंवा अनुगटांशी संयोग पावण्याची क्षमता दर्शविणारा अंक तीन असलेल्या आणि विद्युत् विच्छेदनात ऋणाग्राकडे आकर्षिल्या जाणाऱ्या धन विद्युत् भारित आयनांची) त्रिज्या वाढत्या अणुक्रमांकानुसार घटते. याला लँथॅनाइड संकोचन म्हणतात व ते भूरासायनिक दृष्ट्या महत्त्वाचे आहे. कारण ते नसते, तर लँथॅनाइडानंतरच्या मूलद्रव्यांच्या आयनी त्रिज्या जेवढ्या असत्या त्याहून प्रत्यक्षात त्या लहान आहेत. ॲक्टिनाइडांचेही असे संकोचन आढळते आणि त्याचे भूरासायनिक महत्त्व त्यांच्यापुरतेच मर्यादित आहे.

कणांचे सहसंयोजन :स्फटिकातील एका प्रकारच्या कणांभोवती लगत असलेल्या दुसऱ्या प्रकारच्या कणांचा संख्या व मांडणी म्हणजे त्या कणांचे सहसंयोजन होय. सहसंयोजन हे स्फटिक-संरचनेचे मूलभूत वैशिष्ट्य आहे. निरनिराळ्या कणांचे व संरचनांचे सहसंयोजन भिन्न असते. ज्या सहसंयोजनात कण चांगल्या प्रकारे बसू शकतो, त्याची जागा घेण्याचा प्रयत्न प्रत्येक कण करतो. कणांमधील प्रबल बंध व स्थिर संरचना यांतील सहसंयोजन समर्थ व योग्य असे असते. उलट अयोग्य व दुर्बल सहसंयोजनामुळे संरचना अस्थिर होते, उदा., झिर्‌कॉनामधील [Zr (SiO4)] Zr+4 आयनाचे सहसंयोजन जागेच्या गरजेशी जुळणारे नसते व त्यामुळे संरचना अस्थिर बनते. मूलतः आयनी असलेल्या संरचनेत ऋणायनाचे सहसंयोजन मुख्यतः त्याच्या त्रिज्येशी धनायनाच्या (विद्युत् विच्छेदनात घनाग्राकडे आकर्षित होणाऱ्या ऋण विद्युत् भारित आयनाच्या) त्रिज्येच्या असलेल्या गुणोत्तरावर अवलंबून असते. महत्त्वाच्या खडकनिर्मात्या खनिजांमध्ये ऑक्सिजन हा प्रमुख धनायन असून अशी खनिजे म्हणजे वास्तविक मोठ्या ऑक्सिजन आयनांचे पुंजकेच असतात आणि ऑक्सिजन आयनांमधील रिकाम्या जागांत ऋणायन सामावलेले असतात. उदा., कॉर्ट्‌झ (SiO2) खनिजातील ९८.७ टक्के घनफळ ऑक्सिजनाने व्यापलेले असते व १.३ टक्के घनफळ सिलिकॉनाचे असते. यामुळे अशा खनिजांतील ऑक्सिजनाच्या संदर्भातील ऋणायनांचे सहसंयोजन क्रमांक विचारात घेणे महत्त्वाचे असते.

मूलद्रव्याचे प्रतिष्ठापन :खनिजे क्वचितच शुद्ध संयुगांच्या रूपात आढळतात. म्हणजे खनिजाचे सूत्र आदर्श रा. सं. दर्शविते. अशा आदर्श संघटनामध्ये संरचनाच्या दोषांमुळे काही प्रमाणात बदल होतो परंतु अशुद्धी हे अशा बदलाचे प्रमुख कारण असते. केवळ यांत्रिक मिश्रण होऊन अथवा घन विद्रावाने (घनरूपात असणाऱ्या समांगीसर्वत्र सारख्या असणाऱ्या-मिश्रणाने) खनिजाच्या संरचनेतील रिकाम्या जागा भरल्या जाऊन अशुद्धी आलेली असते. यामध्ये विरघळविणारे व विरघळणारे या दोन्ही द्रव्यांची संरचना वेगवेगळी असू शकते वा त्यांची समरूपी मालाही असू शकते. या दोन्ही टोकांमधील सर्व प्रकारचे घन विद्राव खनिजांत आढळतात. यामुळे समरूपता व संबंधित आविष्कार भूरासायनिक दृष्ट्या पुष्कळ महत्त्वाचे आहेत. संयुगाऐवजी आयन विचारात घेतले, तर काही आयन विशिष्ट संरचनेतील एकमेकांच्या जागा घेऊ शकतात, त्यांना द्विसमरूप म्हणतात व असे प्रतिष्ठापन पूर्ण किंवा अपूर्ण असते. अशा आयनांच्या त्रिज्यांमध्ये १५ टक्क्यांपेक्षा जास्त फरक नसल्यास सामान्यतः द्विसमरूप प्रतिष्ठापन होऊ शकते. उच्च तापमान अशा प्रतिष्ठापनाला अनुकूल ठरते. द्विसमरूप प्रतिष्ठापनाचे प्रमाण स्फटिक संरचनेवरही अवलंबून असते. शेवटी आयनी विद्युत् भाराचाही या प्रतिष्ठापनावर परिणाम होतो. शिलावरणाच्या वरील भागातील जवळजवळ सर्व मूलद्रव्यांच्या आढळाची तऱ्हा खडकांमधील सर्वसाधारण खनिजामध्ये होणाऱ्या द्विसमरूप प्रतिष्ठापनाद्वारे ठरत असते. लेशमात्र मूलद्रव्यांच्या बाबतीत हे प्रतिष्ठापन विशेष महत्त्वाचे आहे. कारण यामुळे काही लेशमात्र मूलद्रव्यांची स्वतंत्र गौण खनिजे निर्माण होऊ शकतात. इतर मूलद्रव्ये मात्र विखुरलेल्या रूपात आढळतात.

शिला रसाचे स्फटिकीभवन : खडकनिर्माती खनिजे : मूळ शिलारसाचे अथवा जुने खडक वितळून बनलेल्या शिलारसाचे स्फटिकीभवन होऊन  अग्निज खडक बनतात. या स्फटिकीभवनाशी निगडित असलेले आविष्कार भूरसायनशास्त्राच्या दृष्टीने महत्त्वाचे असतात. फेल्स्पारे, पायरोक्सिने, अँफिबोले आणि क्वॉर्ट्झ ही अग्निज खडकांतील खनिजे भूरासायनिक दृष्टीने महत्त्वाची आहेत. शिवाय ऑलिव्हिने व अभ्रके ही अग्निज खडकातील महत्त्वाची आणि झिर्‌कॉन, स्फीन, अपारदर्शक सल्फाइडे व ऑक्साइडे ही गौण खनिजे आहेत. यांच्यातील Na+, Ca2+, AI3+, Mg2+, Fe2+ व Fe3+ हे नमुनेदार ऋणायन आहेत [⟶ अग्निज खडक].

भिन्नीमवन : अग्निज खडकांचे रा. सं. अतिशय वेगवेगळे असते. पृथ्वीचे मूळचे सिलिकेटी कवच समांग असावे. नंतर त्याचे मोठ्या प्रमाणात रासायनिक भिन्नीभवन होऊन निरनिराळ्या संघटनांचे अग्निज खडक निर्माण झाल्याचे मानतात. भिन्नीभवनाने होणारे रा. सं. मधील बदल भूरसायनशास्त्राच्या दृष्टीने महत्त्वाचे आहेत.’अग्निज खडक’ या नोंदीत भिन्नीभवनाचे अधिक वर्णन दिलेले आहे.

ज्वालामुखी-निःसरणे : ज्वालामुखीतून बाहेर पडण्याऱ्या द्रव्यांपैकी कार्बन डाय-ऑक्साइड, नायट्रोजन इ. बाष्पनशील (बाष्परूपाने उडून जाणारी) द्रव्ये वातावरणात फेकली जातात. ज्वालामुखीच्या मुखाभोवती व विवराभोवती संप्लुते (घनरूपातून एकदम वायुरूपात जाणारी द्रव्ये) निर्माण होतात. पृथ्वीतून बाहेर पडणाऱ्या वायूंपासून बनलेली वरीलसारखी द्रव्येही भूरसायनशास्त्राच्या दृष्टीने महत्त्वाची आहेत. कारण पुष्कळशा मूलद्रव्यांची आढळण्याची तऱ्हा व त्यांचे चक्र यांच्यावर मुख्यत्वे यांचा परिणाम होतो. उदा., क्लोरीन, गंधक, बोरॉन यांसारखी मूलद्रव्ये ज्वालामुखीतून बाहेर पडून सरळ वातावरणात किंवा जलावरणात जातात व नंतर ती भूपृष्ठावरील भूरासायनिक प्रक्रियांमध्ये भाग घेतात. [⟶ ज्वालामुखी-२].


स्थलांतरण चक्रे : शिलावरणाच्या वरच्या थरात अनेक भूरासायनिक प्रक्रिया चालू असतात. परिणामी या भागाच्या रा. सं. मध्ये काही स्थानिक बदलही घडून येतात. तसेच या भागातील व भूपृष्ठावरील सर्व द्रव्य सावकाशपणे एका गुंतागुंतीच्या चक्रातून स्थलांतर करीत असते. यामुळे खडकांची संरचना व रा. सं. यांच्यात काहीसे ठळक बदल होऊन वेगळ्या वैशिष्ट्यांचे खडक बनतात. अशा स्थलांतराची पुढील दोन चक्रे आहेत : (१) बहिर्जनित गौण चक्र : जलावरण व वातावरणातील कारकांद्वारे घडून येणारे स्थलांतर व (२) मुख्य चक्र : प्रामुख्याने शिलावरणाच्या वरच्या भागात घडून येणारे स्थलांतर.

गौण चक्र : या चक्रातील मूलद्रव्यांचे वर्तन त्यांच्या गुणधर्मांनुसार वेगवेगळे असते व शिलारसाच्या स्फटिकीभवनाच्या नियमांहून मूलद्रव्यांना या चक्रात लागू होणारे नियम मूलतः भिन्न असतात. म्हणून या चक्राच्या शेवटी मिळणाऱ्या पदार्थाच्या निर्मितीचे स्पष्टीकरण स्फटिकीभावनासंबंधीच्या नियमांद्वारे देता येत नाही. या चक्राची सुरूवात घनरूप स्फटिकांपासून होते व चक्राच्या शेवटी गाळाचे खडक निर्माण होतात. गौण चक्र हे मुख्य चक्राचाच एक भाग आहे. मुख्य चक्र अखंड असते, तर गौण चक्र एकाच दिशेत कार्य करते. गाळाच्या खडकांच्या बाबतीत मात्र गौण चक्र सलगपणे चालते. गौण चक्राचे सामान्यतः पुढील टप्पे असतात : (१) वातावरणक्रियेने खडकांची झीज होणे, (२) झीज होऊन बनलेल डबर वाहून नेले जाणे आणि (३) नव्या परिस्थितीत हे डबर साचणे. परिणामी पुष्कळ मूलद्रव्ये अलग होऊन एकत्र गोळा केली जातात. अशा प्रकारे शिलावरणाच्या सर्वांत वरच्या भागातील व भूपृष्ठावरील मूलद्रव्यांची आढळण्याची तऱ्हा निश्चित होण्याच्या दृष्टीने गौण चक्र महत्त्वाचे आहे.

खडकावर वातावरणक्रिया होताना अनेक भौतिक व रासायनिक प्रक्रिया होतात. खडकाचे तुकडे होऊन डबर बनते, पैकी काही भाग पाण्यात विरघळतो वा त्यात रासायनिक बदल होतो. उष्णता, तुहिन क्रिया (खडकातील छिद्र, भेगा आणि इतर पोकळ्या यांतील पाणी गोठणे व वितळणे अशी चक्रीय क्रिया) आणि स्फटिकरूप लवणात होणारे बदल, तसेच गुरूत्वाकर्षण हे वातावरणाक्रियेचे प्रमुख कारक आहेत. पाऊस, जमिनीवरचे व जमिनीमधील पाणी आणि त्यात विरघळलेले घन पदार्थ व वायू यांद्वारे रासायनिक प्रकारची वातावरणक्रिया होते. ऑक्सिजन, कार्बन डाय-ऑक्साइड, नायट्रिक आणि सल्फ्यूरिक अम्ले, ह्यूमसमधील (वनस्पती, प्राणी व सूक्ष्मजीव यांच्यापासून मूलतः बनलेल्या व अपघटन होण्यास अतिशय प्रतिरोध करणाऱ्या मातीतील द्रव्यामधील) जटिल (गुंतागुंतीची संरचना असलेली) संयुगे, अमोनिया व क्लोराइडे हे पाण्यातील महत्त्वाचे क्रियाशील कारक आहेत. वातावरणक्रियेतील प्रक्रिया गुंतागुंतीच्या असून त्यापैकी ⇨ ऑक्सिडीभवन ⇨ क्षपण आणि कार्बन डाय-ऑक्साइडाची क्रिया या भूरसायनशास्त्राच्या दृष्टीने महत्त्वाच्या आहेत. एकूण वातावरणक्रियेचा विविध खनिजांवर वेगवेगळ्या प्रमाणात परिणाम होतो.

वातावरणक्रियेच्या शेवटी भूपृष्ठावरील परिस्थितीमध्ये स्थिर राहाणारे पदार्थ उरतात (उदा., मृण्मय खनिजे). हे पदार्थ वारा, पाणी, हिम व जीव यांद्वारे वाहून नेले जातात ते प्रतवार अलग होतात व त्यांच्यापासून विविध गाळ तयार होतात. नंतर गाळाचे खडक बनतात. जीवांच्या अवशेषांपासूनही जैव गाळ बनतात. [⟶ गाळाचे खडक].

भूरसायनशास्त्रामध्ये गाळांचे पुढील प्रकार केले जातात. (१) अवशिष्ट : रासायनिक अपघटन न झालेल्या पदार्थंचा बनलेला. (२) जलीय विच्छेदित : थोड्या प्रमाणात जलीय विच्छेदनाने (पाण्याच्या विक्रियेमुळे घटक अलग होण्याच्या क्रियेने) अपघटित झालेले द्रव्य असलेला. (३) ऑक्सिडीभूत : फेरसाचे फेरिक आणि मँगॅनसाचे मँगॅनिकमध्ये ऑक्सडीभवन होऊन बनलेली डायड्रॉक्साइडे मुख्यत्वे असलेला. (४) क्षपित : अतिशय क्षपणकारक स्थितीत बनलेले (उदा., दगडी कोळसा, खनिज तेल). (५) अवक्षेपित : अवक्षेपणाने बनलेले (न विरघळणाऱ्या साक्याच्या रूपात रासायनिक विक्रियेने बनलेले उदा., कॅल्शियम व मॅग्नेशियम कार्बोनेटे). (६) बाष्पजनित : बाष्पीभवनाने बनलेला (उदा., मीठ). (७) जीवजनित : जीवांद्वारे बनलेले. (उदा., जीवननित कॅल्शियम कार्बोनेट). अर्थात अवसादनाची (गाळ तयार होण्याची) क्रिया अखंडपणे चालू असल्याने वरील २ वा ३ प्रकारांचे मिश्रण बनत असते.

पृथ्वीच्या भूवैज्ञानिक इतिहासात एकूण किती खडकांचे विघटन होऊन किती गाळ तयार झाला, हे समजणे भूरसायनशास्त्राच्या दृष्टीने महत्त्वाचे आहे. गेली सु. ३.५ अब्ज वर्षे गौण चक्र चालू आहे. समुद्राच्या पाण्यातील सोडियमाच्या प्रमाणावरून गोल्डश्मिट यांनी केलेल्या हिशोबानुसार भूपृष्ठाच्या दर चौ. सेंमी. क्षेत्रफळामागे १६० किग्रॅ. अग्निज खडकांपासून एकूण १६९.६ किग्रॅ. गाळ बनला असावा. पोटॅशियमाच्या किरणोत्सर्गावर आधारलेल्या दुसऱ्या हिशोबानुसार आतापर्यंत प्रत्येक चौ. सेंमी. क्षेत्रफळामागे ६,४६२ किग्रॅ. अग्निज खडकांवर वातावरणक्रिया झाली असावी. 

भूपृष्ठावर होणाऱ्या भिन्नीभवनाचा द्रव्याच्या गौण चक्राशी निकटचा संबंध असतो. विशिष्ट गाळात काही मूलद्रव्यांचे प्रमाण पुष्कळच वाढलेले आढळते. परंतु यात त्या मूलद्रव्यांचे मोठ्या प्रमाणावर अलगीकरण झालेले असतेच असे नाही. काही मूलद्रव्यांचे एकत्रीकरण होऊन प्रमाण वाढण्याला मुख्यत्वे असे भिन्नीभवन कारणीभूत असते (उदा., वालुकाश्मातील झिर्कोनियम व सिलिकॉन).

गौण चक्रातील बहुतेक आविष्कारांमध्ये पाणी सहभागी असते. त्यामुळे पाण्याचे गुणधर्म [उदा., pH मूल्य ⟶ पीएच मूल्य] महत्त्वाचे ठरतात. निसर्गात पाण्याचे pH मूल्य ६ ते ८ असते. पुष्कळ मूलद्रव्यांच्या अवक्षेपणाच्या व एकत्रीकरणाच्या दृष्टीने या pH मूल्यात होणाऱ्या बदलांना महत्त्व असते.


पुष्कळ मूलद्रव्यांच्या ऑक्सिडीभवन अवस्था दोन वा जास्त असल्याने ऑक्सिडीभवन व क्षपण या क्रिया भूरसायनशास्त्राच्या दृष्टीने महत्त्वाच्या आहेत. क्षपणाच्या वा ऑक्सिडीभवनाच्या मानांतील फरकामुळे पुष्कळ मूलद्रव्यांचे एकत्रीकरण होते आणि गंधक व सिलिनियम यांच्यासारखी रासायनिक दृष्ट्या जवळची मूलद्रव्ये अलगही होतात. ऑक्सिडीभवनाद्वारे लोह, मँगॅनीज व कोबाल्ट यांसारखी मूलद्रव्ये या चक्रात अवक्षेपित होतात, तर गंधक, सिलिनियम, क्रोमियम वगैरे पुष्कळ मूलद्रव्ये जटिल धनायनात रूपांतरित होऊन ती विद्रावांतून सहज वाहून नेली जाऊ शकतात. काही मूलद्रव्यांचे प्रमाण उच्च क्षपणकारक स्थितीमध्ये वाढते. उदा., धातुकांमधून खाली जाणाऱ्या विद्रावांद्वारे भूमिजलपृष्ठाच्या खालील भागात तांबे, चांदी इत्यादीची सल्फाइडे साचतात. कित्येक विरल मूलद्रव्ये जीवजनित निक्षेपांमध्ये (साठ्यांमध्ये) क्षपणकारक स्थितीद्वारे संहत होतात (म्हणजे निक्षेपांतील त्यांचे प्रमाण वाढते). जीवरासायनिक प्रक्रियामुळेही ऑक्सिडीकारक वा क्षपणकारक परिस्थिती निर्माण होण्यास मदत होते. उदा., प्रकाशसंश्लेषणामध्ये (सूर्यप्रकाशापासून मिळणाऱ्या ऊर्जेचा उपयोग करून कार्बन डाय-ऑक्साइड व पाणी यांसारख्या साध्या संयुगांपासून हरितद्रव्याच्या साहाय्याने ग्लुकोज, स्टार्च इ. जटिल संयुगे निर्माण करण्याच्या क्रियेमध्ये) वनस्पतींद्वारे ऑक्सिजन बाहेर टाकला जाऊन भूपृष्ठावरील स्थिती अधिक ऑक्सिडीकारक बनते. उलट जैव द्रव्याच्या क्षयाने स्थिती क्षपणकारक होते. अशा प्रकारे या चक्रामध्ये या दोन्ही क्रियांच्या टोकाच्या स्थिती आढळतात.

वातावरणक्रियेने विघटन झालेल्या द्रव्याचा काही भाग कलिली कणांच्या [⟶ कलिल] रूपात असतो. अशा कणांद्वारे आयनांचे शोषण होते व ते महत्त्वाचे असते. उदा., याद्वारे मृत्तिकेतील पुष्कळ मूलद्रव्यांचे (उदा., पोटॅशियम) प्रमाण वाढते.

महासागरातील पाणी व गाळ यांच्यात मूलद्रव्यांची जी वाटणी झालेली आहे, तिचे स्पष्टीकरण आयनी वर्चसाद्वारे (आयनाचा विद्युत् भार व त्याची त्रिज्या यांच्या गुणोत्तराद्वारे) देता येते.

मुख्य चक्र : शिलारसाचे स्फटिकीभवन व वातावरणक्रियेचे चक्र यांच्याशिवाय स्थलांतर व अवसादन यांचे दुसरे प्रकारही आहेत. या प्रक्रिया भूकवचामध्ये अधिक खोल भागात होत असतात व त्यांच्यामुळे काही प्रमाणात मूलद्रव्ये विविध खडकांमध्ये वाटली जातात. या प्रक्रियांचे अंतर्जात (पृथ्वीच्या अंतर्गत भागात कार्य करणारे) चक्र होते आणि ते व गौण चक्र मिळून मुख्य चक्र बनते. या प्रक्रिया पूर्णतया घनावस्थेतील विक्रियांद्वारे घडून येतात.

मुख्य चक्राची सुरूवात (अग्निज वा गाळाच्या खडकांपासून बनलेल्या) शिलारसापासून होते आणि त्याच्या शेवटी पुन्हा शिलारस निर्माण होतो. शिलारस थंड होताना स्फटिकीभवन होते आणि शिलावरणातील त्याच्या स्थानानुसार पातालिक (खूप खोलीवर तयार झालेले) व ज्वालामुखी खडक बनतात. यामध्ये मूळच्या आणि अंशत: वा पूर्णपणे पुनर्निर्मित शिलारसापासून बनलेल्या अग्निज खडकांमध्ये भेद पाहिजे. गौण चक्रात बनलेले गाळ त्यातच राहणे शक्य असते परंतु पाण्याने वा वाऱ्याने ते इतरत्र वाहून नेले जाऊन साचतात अथवा भूसांरचनिक हालचालींनी इतरत्र नेले जातात व कधीकधी या चक्राबाहेर नेले जाऊन त्यांचे रूपांतरणही होते.

(१) रूपांतरण : शिलावरणाच्या वरच्या भागात खोल ठिकाणी असलेल्या भौतिक व रासायनिक परिस्थितीशी जुळतील असे बदल खडकांत होतात व त्यांना रूपांतरण म्हणतात. हे बदल अंतर्जात प्रक्रियाच असून त्या निखळ गतिकीय अथवा केवळ ऊष्मीय रूपांतरणाच्या स्वरूपाच्या असतात. त्यांच्यात शिलारसातील वायूंद्वारे, विद्रावांद्वारे अथवा शिलारसाद्वारे द्रव्य समाविष्ट होते वा त्यांतून काढून घेतले जाते त्यामुळे खडकांच्या खनिजांत व रा. सं. मध्ये बदल होतात. खडक आणि त्यांच्या स्फटिकीभवनापासून निर्माण झालेले अवशिष्ट विद्राव यांच्यातील विक्रियांनी घडणारे बदल म्हणजे स्वयंरूपांतरण होय. वाढलेले तापमान, बदलता दाब आणि उच्च कर्तन प्रतिबल (काटच्छेदाच्या एकक क्षेत्रफळावरील कर्तन प्रेरणा) यांच्या प्रभावाखाली विस्तृत भागात होणारे बदल म्हणजे प्रादेशिक रूपांतरण होय, तर अधिक खोल जागी उच्च तापमान व दाबाला होणारे बदल म्हणजे पातालिक रुपांतरण होय. [⟶ रूपांतरित खडक].

रूपांतरणातील बदल बहुधा गुंतागुंतीचे असतात. परिसरीय स्थिती बदलली म्हणजे खनिजे आस्थिर होणे शक्य असते व त्यांची संरचना आयन-विनिमयाने (घन पदार्थांतील आयनांत उलट सुलट दिशांनी होणाऱ्या अदलाबदलीने) विस्कळीत होत जाऊन शेवटी नव्या स्थितीशी जुळणाऱ्या संघटनाची स्थिर संरचना निर्माण होते. अशा विक्रिया द्रवरूपात घडणे शक्य आहे परंतु घनावस्थेतही त्या घडतात. कोणत्याही संरचनेशी निगडित नसलेले काही आयन असतात व घनावस्थेतही विसरणाद्वारे (एकमेकांत मिसळण्याच्या क्रियेद्वारे) त्यांच्यामुळे नवीन संरचना निर्माण होते.

मूलद्रव्यांच्या स्थलांतरणाने व आधीच्या खडकांमध्ये शिलारसाद्वारे द्रव्य घुसून मिश्र खडक (मिश्राश्म) बनतात. ते पर्वताच्या सर्वांत खोल भागात तयार होतात. त्याच्या खाली रुपांतरण तीव्र होत जाऊन खडक वितळत जातात. अशा प्रकारे पुनर्निर्मित शिलारस बनतो व त्याच्या स्फटिकीभवनाचा प्रारंभ म्हणजे नवीन मुख्य चक्राची सुरूवात ठरते.

(२) शिलावरणातील स्थानांतरण : शिलावरणातील द्रव्यांचे अंतर्गत स्थानांतरण निवडकपणे होणे म्हणजे विशिष्ट स्थितीमध्ये ठराविक मूलद्रव्ये (उदा., उच्च अणुभाराची) इतरांच्या मानाने सहज स्थानांतरण करतात. शिलावरणाच्या वरच्या भागाचे रा. सं. ठरविताना स्थानांतरण म्हत्त्वाचे ठरते कारण पुष्कळ मूलद्रव्यांवर स्थानांतरणाचा परिणाम होत असल्याचे आढळले आहे.


जलावरणाचे भूरसायनशास्त्र : भूपृष्ठाचा ७० – ८० टक्के भाग पाण्याच्या थराने म्हणजे जलावरणाने व्यापलेला आहे. महासागर हे जलावरणाचे प्रमुख घटक असून खारी सरोवरे, भूमिजल, खडकांतील लहान-मोठ्या छिद्रांतील गोडे पाणीही जलावरणात येते. जमिनीतून बाहेर पडणारे पाणी डबकी, नद्यानाले, सरोवरे यांत जाते. हिम, हिमनद्या व हिम-बर्फ या रूपांत गोठलेले पाणी असते. भूमिजल व नवजात पाणी (वितळलेल्या अग्निज खडकातील वा शिलारसातील पाणी) एकमेकांत मिसळले जाऊन ज्वालामुखींतून व उन्हाळ्यांतून (गरम पाण्याच्या नैसर्गिक झऱ्यांतून) बाहेर पडते. खनिजांतील व खडकांच्या पोकळ्यांतील लवणी विद्राव त्यांच्या निर्मितीच्या वेळचे असतात. इतर विद्राव खडकांत पकडल्या गेलेल्या पावसाच्या पाण्यापासून बनलेले असतात. 

गोल्डश्मिट यांना केलेल्या हिशोबानुसार दर चौ. सेंमी. भृपृष्ठामागे २७८.११ किग्रॅ. सागराचे पाण, ०.१ किग्रॅ. गोडे पाणी, ४.५ किग्रॅ. खंडावरील हिम व ०.००३ किग्रॅ. वाफ असते. अर्थात हे प्रमाण त्यामुळे त्यांचे एकमेकांशी असणारे प्रमाण सारखे बदलत असते. सर्व जलावरण जवळजवळ सागरी पाण्याचे बनलेले असल्याने, सागरी पाण्याचे रा. सं. हे जलावरणाचे रा. सं. म्हणता येऊ शकते. निरनिराळ्या रुपांतील पाणी हे पाणी या खनिजापासून बनलेले खडक होत, असे म्हणता येईल. तथापि त्यांच्यात वायू व घन कण विरघळलेले असल्याने ते कधीच शुद्ध रुपांत नसतात. सागरी पाण्याच्या हजार भागांमध्ये ३५ भाग लवणे असून त्यांपैकी ३० भाग मीठ असते व इतर लवणे अत्यल्प प्रमाणात असतात. सागरी पाण्यात ५० पेक्षा जास्त मूलद्रव्ये सापडली असून त्यांपैकी बहुसंख्य मूलद्रव्ये १ टन पाण्यात १ ग्रॅ. पेक्षा कमी प्रमाणात आढळतात. सागरी पाण्यात विशेषतः कार्बन डाय-ऑक्साइड, नायट्रोजन, थोडा ऑक्सिजन व कोठे कोठे हायड्रोजन सल्फाइड वायू विरघळलेला आढळतो. [⟶ महासागर व महासागरविज्ञान].

भूमिजल : हे बहुतकरून पावसाच्या पाण्याचे बनलेले असते. ज्यात ऑक्सिजन, कार्बन डाय-ऑक्साइड व इतर द्रव्ये अल्प प्रमाणात विरघळलेली आहेत असे पाणी जमिनीत मुरताना त्यात वायू, द्रव व धन पदार्थ विरघळतात. कार्बन डाय-ऑक्साइड व ऑक्सिजन यांनी युक्त असलेले भूमिजल हे चांगले प्रभावी वातावरणक्रियाकारक असते. क्षारिय मृत्तिका धातू (बेरियम, कॅल्शियम, स्ट्राँशियम) व क्षारीय धातू (लिथियम, पोटॅशियम, सोडियम, रूबिडियम, सिझियम व फ्रान्सियम) यांची बायकार्बोनेटे, सल्फेटे व क्लोराइडे हे भूमिजलाचे प्रमुख घटक आहेत. अनेक भौतिक व रासायनिक कारकांमुळे भूमिजलाचे रा. सं. सतत बदलते. गाळ साचताना त्यात साचणारे पाणी म्हणजे एक प्रकारचे भूमिजलच असून त्याला सहजात जल म्हणतात. गाळ साचताना त्यात असलेली द्रव्ये पुढेही राहतात. सल्फेटे व कार्बोनेटे झऱ्याच्या पाण्यातील प्रमुख घटक असून कधीकधी त्यात सिलिका विपुल असते. [⟶ भूमिजल].

पृष्ठीय पाणी : पावसाचे पाणी, पृष्ठीय पाणी व इतर भागांतून येणारे भूमिजल यांची सरमिसळ होत असल्याने नद्यांना व सरोवरांना जाऊन मिळणारे झरे, ओढे यांच्या पाण्याच्या रा. सं. मध्ये जलदपणे बदल होत असतात. वाहितमल व औद्यौगिक अपशिष्ट (निरूपयोगी द्रव्ये) यांच्याद्वारे अवक्षेपण, विद्राव व प्रदुषण होऊन नदीच्या पाण्याच्या रा. सं. वर परिणाम होतो. पावसाच्या पाण्यात मुळात असलेली व वातावरणक्रियेद्वारे आलेली द्रव्येही नदीच्या पाण्यातून वाहून नेली जातात. नदीच्या पाण्यात कार्बोनेटे जास्त प्रमाणात असून कॅल्शियम हा प्रमुख ऋणायन असतो. उष्ण कटिबंधातील नद्यांच्या पाण्याची लवणता कमी असून त्यात सिलिकॉनाचे प्रमाण पुष्कळ असते. पृष्ठीय पाण्यात मुख्यत्वे नायट्रोजन, कार्बन डाय-ऑक्साइड व ऑक्सिजन हे वायू व कार्बनी (जैव) द्रव्येही विरघळलेली असतात.

गोड्या पाण्यात कॅल्शियम कार्बोनेट व सल्फेट, तर सागरी पाण्यात सोडियम व क्लोराइड हे प्रमुख आयन असतात. सरोवरांत व सागरांमध्ये कॅल्शियमाचे कार्बोनेट व सल्फेट अवक्षेपित होतात. तसेच सागरी प्राण्याच्या सांगड्यासाठी व कवचासाठी कॅल्शियम कार्बोनेट पाण्यातून घेतले जाते. परिणामी समुद्रातील सोडियम व क्लोराइड आयनांचे प्रमाण वाढते आणि सागरी व गोड्या पाण्याच्या रा. सं. मध्ये फरक होत जातो. [⟶ पाणी].

खनिज झरे व उन्हाळी : साध्या झऱ्यांपेक्षा यांचे रा. सं. वेगळे असते. बहुतकरून स्थानपरत्वे क्लोराइड, सल्फेट, कार्बोनेट व अम्ल हे यांचे प्रमुख घटक असून त्यानुसार त्यांचे प्रकार होतात. कार्बन डाय-ऑक्साइड, हायड्रोजन सल्फाइड, नायट्रोजन, अक्रिय वायू (रासायनिक विक्रिया करण्याची सहजप्रवृत्ती नसलेले हीलियम, निऑन, क्रिप्टॉन, आरगॉन इ. वायू) व काही लेशमात्र मूलद्रव्ये (क्वचित जड मूलद्रव्येही) हे यांच्यात विरघळलेले पदार्थ असून त्यांच्यानुसार पाण्याचे रोग चिकित्सामूल्य ठरते. [⟶ उन्हाळे खनिज जल].

सरोवरे : वाळवंटी भागामध्ये बाष्पीभवन जलदपणे होत असल्याने तेथे क्षारीय (अम्लांशी विक्रिया झाल्यास लवणे होण्याचा गुणधर्म असलेली) वा खारी (लवणी) सरोवरे व कधीकधी लवणाचे थरही बनतात. यामध्ये सामान्यपणे सोडियम, मॅग्नेशियम व कॅल्शियम यांची सल्फेट व काही बायकार्बोनेटे ही लवणे असतात. अशा सरोवरांतील पाणी नद्यानाल्यांद्वारे येते व स्थानिक परिस्थितीनुसार त्याचे संघटन सागरी पाण्यापेक्षा महत्त्वाच्या वेगळे असते. पाण्यातील महत्त्वाच्या आयनांनुसार क्लोराइडी (खारे), मॅग्नेशियमाची लवणे असलेले (कडू) सल्फेटयुक्त, कार्बोनेट व बायकार्बोनेटयुक्त असे सरोवरांचे प्रकार होऊ शकतात. सामान्यपणे क्षारीय सरोवरे ज्वालामुखीच्या क्षेत्रात, तर खारी सरोवरे गाळाच्या खडकांशी निगडित असतात.


महासागर : अवशोषण, अवक्षेपण व स्फटिकीभवन होऊन उरलेली लवणे सागरी पाण्यात राहतात. सागरी पाणी व प्राणी यांच्याच ५० पेक्षा जास्त मूलद्रव्ये आढळली आहेत. सागरी पाण्यातील ९९.९ टक्के घन पदार्थ सोडियम, मॅग्नेशियम, कॅल्शियम, पोटॅशियम व स्ट्राँशियम यांची क्लोराइडे, सल्फाइडे, बायकार्बोनेटे, ब्रोमाइडे, फ्ल्युओराइडे (व H2BrO4) इ. रूपांत असतात. सागरी पाण्यात ३.३ ते ३.८ टक्के लवणे असून त्यांपासून काही मूलद्रव्ये मिळविता येणे शक्य आहे. अग्निज खडकांपेक्षा सागरातील मूलद्रव्यांची सापेक्ष प्रमाणे अतिशय निराळी आहेत. काही मूलद्रव्ये सागरी जीवचक्रात असतात व जीवांद्वारे त्यांची पुनर्वाटणी होते. आयोडीन, कॅल्शियम, कार्बन, फॉस्फरम, सिलिकॉन, व्हॅनेडियम यांसारखी पुष्कळ मूलद्रव्ये जीवांमुळे एकत्र गोळा केली जातात. सागरी पाण्यात कार्बनी द्रव्य थोडेच असते व वातावरणातील काही वायू निरनिराळ्या प्रमाणांत विरघळलेले असतात. वातावरणाच्या मानाने सागरात कार्बन डाय-ऑक्साइड ५० पट जास्त असतो व तो वायूच्या तसेच कार्बोनेट व बायकार्बोनेट यांच्या रुपांत असतो. सागरी पाणी सामान्यपणे क्षारीय (pH मूल्य ७.५ ते ८.४) असून त्याच्या रा. सं. मधील प्रादेशिक बदल मुख्यत्वे जैव क्रियांनी होतात.

भूरासायनिक समतोलावरून असे दिसून येते की, सोडियम मुख्यत्वे सागरात समाविष्ट होत असते आणि कॅल्शियम, ॲल्युमिनियम, सिलिकॉन, लोह व मँगॅनीज ही मोठ्या प्रमाणात सागरी पाण्यातून बाहेर काढली जातात. सागरी पाण्यातील क्लोरीन, ब्रोमीन, बोरॉन आणि गंधक यांचे प्रमाण सागरात वाहून जाणाऱ्या त्यांच्या प्रत्यक्ष प्रमाणापेक्षा जास्त आहे. ही मूलद्रव्ये ज्वालामुखीतून बाहेर पडणाऱ्या द्रव्यांद्वारे व नवजात पाण्यातूनही समुद्रात येत असतात. सोडियम, पोटॅशियम, मॅग्नेशियम, कार्बन व नायट्रोजन ही सहजपणे विरघळणारी मूलद्रव्ये पुष्कळ प्रमाणात पाण्यातच राहतात आणि शेवटी बाष्पीभवनाद्वारे स्फटिकरूपात साचतात. पारा, आर्सेनिक व शिसे यांसारखी विषारी मूलद्रव्ये जलीय विच्छेदन आणि ऑक्सिड भवन यांद्वारे साचलेल्या निक्षेपांद्वारे सागरी पाण्यातून अलग होतात. उलट कणमय द्रव्य विरघळलेल्या व कलिली द्रव्यांबरोबर सागरी पाण्यात जाते. हे कण व पाणी यांच्यात भौतिक आणि रासायनिक क्रिया घडून येऊ शकतात. [⟶ महासागर व महासागरविज्ञान].

वातावरणाचे भूरसायनशास्त्र : पृथ्वीभोवती सु. १,६०० किमी. उंचीपर्यंत असलेल्या वातावरणाचा संपर्क मुख्यत्वे शिलावरण व जलावरण यांच्याशी येतो. जमिनीतील कणांच्या दरम्यान असलेल्या जागात व खडकांतील पोकळ्यात तसेच पाण्यातही वायू असतात. त्यांचा व नैसर्गिक वायूचाही (भूपृष्ठाखाली खोल खडकांत असणाऱ्या व सामान्यतः खनिज तेलाच्या साठ्यांच्या सान्निध्यात आढळणाऱ्या ज्वालाग्राही वायूचाही) वातावरणात समावेश करतात. गुहा, खाणी व वेधन छिद्रे (स्तररचनेचा अभ्यास करण्यासाठी, नैसर्गिक साधनसंपत्ती मिळविण्यासाठी वा अन्य कामासाठी जमिनीत पाडेलेली छिद्रे) ही वातावरणाची खालील सीमा होय. ज्वालामुखीतून व जीवरासायनिक विक्रियांतून बाहेर पडणारे वायू वातावरणात मिसळत असतात.

संघटन : वातावरणाचे पुढील चार थर मानतात : (१) समुद्रसपाटीपासून ११ किमी. उंचीपर्यंत तपांबर, (२) यापुढे ५० किमी. उंचीपर्यंत स्थितांबर, (३) नंतर ६०० ते ७०० किमी. उंचीपर्यंतचे ⇨ आयनांबर आणि (४) तदनंतरचे बाह्यावरण. [⟶ वातावरण].

वातावरण मूळचे नसून ज्वालामुखीतून बाहेर पडलेल्या द्रव्यांद्वारे त्याची निर्मिती झाली. प्रथम प्रकाशरासायनिक विक्रियेने (प्रकाशाचा परिणाम होणाऱ्या वा प्रकाशामुळे सुरू होणाऱ्या रासायनिक विक्रियेने) आणि नंतर प्रकाशसंश्लेषणाने वातावरणात ऑक्सिजन निर्माण होत गेला. नायट्रोजन, ऑक्सिजन, आर्‌गॉन, पाण्याची वाफ, कार्बन डायऑक्साइड, निऑन, क्रिप्टॉन, झेनॉन, ओझोन व रेडॉन वातावरणातील प्रमुख घटक असून उंचीनुसार ओझोनाचे प्रमाण वाढते, तर रेडॉनाचे घटते. यांशिवाय वातावरणात कार्बन मोनॉक्साइड, फॉर्माल्डिहाइड, नायट्रोजनाची ऑक्साइडे, हायड्रोजन पेरॉक्साइड, जड पाणी (ड्यूटेरियम या हायड्रोजनाच्या जड समस्थानिकाचे प्रमाण जास्त असलेले पाणी), ट्रिटियम, सल्फर डाय व ट्राय-ऑक्साइडे, हायड्रोजन सल्फाइड, अमोनिया, आयोडीन, मिथेन व काही किरणोत्सर्गी अणुकेंद्रीय जातीही सापडल्या आहेत. यांशिवाय वातावरणात अकार्बनी धूलिकण, कार्बनी कण व काही जीव हे घनरूप घटकही आढळले आहेत. वातावरणाचे घटक प्रकाशरासायनिक, जीवरासायनिक व किरणोत्सर्गी प्रक्रिया, ज्वालामुखी निःसरणे व मानवाच्या औद्यौगिक प्रक्रिया यांच्याद्वारे निर्माण होत असतात. तसेच वातावरणातून काही द्रव्ये बाहेरही पडत असतात. त्यामुळे वातावरणाचे संघटन बदलत असते.

पावसाचे पाणी : वातावरण ते जलावरण व परत वातावरण असे पाण्याचे स्थित्यंतर चक्र अखंड चालू असते. पाण्याची जोड मिळाल्याने ऑक्सिजनाची क्रियाशीलता वाढते. परिणामी वातावरणातील ऑक्सिजन व वाफ यांद्वारे खडकांचे व खनिजांचे रासायनिक अपघटन होते व ही भूरासायनिक दृष्ट्या महत्त्वाची क्रिया होय. जलस्थित्यंतर चक्राद्वारे सागरातील लवणांचीही वाहतूक होते. पाण्यात खनिजे विरघळून भूपृष्ठाची झीज होते. पाण्यात विरघळलेले वायू आणि कार्बनी व अकार्बनी द्रव्ये यांमुळे त्याची क्रियाशीलता वाढते. [⟶ पर्जन्य जलविज्ञान].

जीवावरणाचे भूरसायनशास्त्र : जीवावरणात सर्व जीवसृष्टीचा म्हणजे प्राणी, वनस्पती व सूक्ष्मजीव यांचा समावेश होतो. समुद्रसपाटीपासून सु. १० किमी. उंचीपर्यंतचे वातावरण, जवळजवळ पूर्ण जलावरण व सु. २ किमी. खोलीपर्यंतचा शिलावरणाचा थर यांत जीवावरण पसरलेले आहे. जीवांची वाढ होण्यास अनुकूल असलेल्या या भागात सौर प्रारणाद्वारे विक्रिया घडून येतात. हल्लीच्या स्वरूपातील वातावरण व जलावरण विकसित होण्यापूर्वी जीवोत्पत्ती झाली नसावी म्हणजे सर्व भूरासायनिक आवरणांच्या नंतर जीवावरण विकसित झाले असावे.


जीवावरण जलावरणाच्या मानाने भूपृष्ठावर अधिक एकसारखे पसरलेले आहे. सामान्यपणे याची सागरी पाणी, गोडे पाणी व जमीन या जीवचक्रांत (अधिवासांत) विभागणी करतात. पैकी सागरी जीवचक्र संख्यात्मक दृष्टीने सर्वांत महत्त्वाचे आहे. सागरातील अकार्बनी व जैव द्रव्यांच्या चक्रांमध्ये जीवांचा सहभाग महत्त्वाचा आहे. गोड्या पाण्यातील जीवचक्र हा जीवावरणाचा छोटासाच भाग आहे. वातावरणात कायम स्वरूपाचे जीव नसल्याने त्यात जीवचक्र नाही. पृथ्वीच्या सर्व आवरणांच्या तुलनेत जीवावरणाचे वजन क्षुल्लक असले, तरी त्याची रासायनिक क्रियाशीलता पुष्कळच लक्षणीय असून त्याचे भूरासायनिक कार्य महत्त्वाचे आहे. चॉकचे (फोरॅमिनीफेरा या गणातील प्राण्यांच्या कवचांपासून बनलेल्या सूक्ष्मकणी, हलक्या व सापेक्षतः मऊ चुनखडकाचे) साठे आणि प्रवाळभित्ती (मुख्यत्वे अँथोझोआ या वर्गातील प्राण्यांची अथवा प्राणिसमूहांनी स्वतः भोवती निर्माण केलेल्या बाह्य सांगाड्यांनी उष्ण सागरात तयार झालेल्या प्रचंड व विस्तृत भित्ती) यांवरून जीवक्रियेचा प्रचंडपणा कळून येईल. जैव द्रव्यापासून बनलेल्या बायोलिथ या गाळातील कार्बन वातावरणातून घेतलेला असतो (उदा., कार्बन डाय-ऑक्साइड आणि पाणी यांच्यापासून हिरव्या वनस्पती कार्बनी संयुगे बनवितात व प्राण्यांना या संयुगांच्या ऑक्सिडीभवनापासूनच मुख्यत्वे ऊर्जा मिळते), उलट जीवावरणामधील मूलद्रव्यांचे स्थलांतरण व एकत्रीकरण होऊन महत्त्वाचे खनिज साठे निर्माण झाले आहेत.

जीवांचे संघटन : जैव पदार्थांचे संघटन विविध प्रकारांचे असते. उदा., सागरी अपृष्ठवंशींमध्ये (पाठीचा कणा नसलेल्या प्राण्यांत) ९९%, पृष्ठवंशींत ६६% व लाकडात ५०% पेक्षा जास्त पाणी असते. जीवांतील विशिष्ट मूलद्रव्यांचे चयापचयात्मक कार्य महत्त्वाचे असते, मात्र पुष्कळ मूलद्रव्यांचे जैव कार्य माहीत झालेले नाही. हायड्रोजन, कार्बन, नायट्रोजन, ऑक्सिजन आणि फॉस्फरस ही जीवनावश्यक (बायोफिल) मूलद्रव्ये आहेत. महत्त्व, प्रमाणे व वाटणी या दृष्टींनी जीवांतील मूलद्रव्यांत पुष्कळ फरक असतो. काही मूलभूत मूलद्रव्ये सर्व प्राण्यांत, तर काही विशिष्ट प्राण्यांतच आढळतात. प्राण्यांना ऑक्सिजन, वनस्पतींना नायट्रोजन व कार्बन आणि सर्व जीवांना पाणी आवश्यक असते. जीवावरणात सु. ६० मूलद्रव्ये आढळली असून सर्व जैव द्रव्य त्यांच्या संयुगांचे बनलेले असते. पाणी, कार्बोहायड्रेटे, प्रथिने, लिपिडे अथवा वसा (स्निग्ध पदार्थ) व वसासदृश पदार्थ हे जैव द्रव्याचे प्रमुख घटक आहेत. मूलद्रव्ये जीवांमध्ये विविध कार्ये करतात. वनस्पतींच्या सांगाड्यांत व प्राण्यांच्या ऊतकांमध्ये (समान रचना व कार्य असलेल्या कोशिकांच्या-पेशींच्या-समूहांमध्ये) कार्बन व नायट्रोजन तसेच प्राण्यांची कवचे आणि सांगाडे यांच्यात कॅल्शियम, मॅग्नेशियम, सिलिकॉन, फ्ल्युओरीन व फॉस्फरस ही मूलद्रव्ये आढळतात आणि ती आकार व आधार देण्याचे कार्य करतात. हायड्रोजन व ऑक्सिजन ऊर्जा-विनिमयात सोडियम, पोटॅशियम आणि क्लोरीन (क्लोराइडरूपात) कोशिकांतील द्रवांत विद्युत् विच्छेद्य (विद्युत् प्रवाहामुळे घटक अलग होणारी द्रव्ये) व तर्पष नियामक [⟶ तर्षण] म्हणून तर लोह, तांबे इ. ऑक्सिडीभवन-क्षपण विक्रियांत उत्प्रेरक (विक्रियेत प्रत्यक्ष भाग न घेता तिचा वेग बदलणारा पदार्थ) म्हणून कॅल्शियम, मॅग्नेशियम व कोबाल्ट एंझाइमांचे (जीवरासानिक विक्रिया घडवून आणण्यास मदत करणाऱ्या प्रथिनांचे) उत्तेजक म्हणून कार्य करतात. काहींचे कार्य इतर मूलद्रव्येही करतात (उदा., कॅल्शियमाचे कार्य बेरियम करते) आणि काहींचे कार्य अद्याप अज्ञात आहे. जीवांमधील मूलद्रव्याचे अस्तित्व मुख्यत्वे त्याच्या शरीरक्रियावैज्ञानिक कार्यानुसार ठरते. काही मूलद्रव्ये जीवांमध्ये तात्पुरती असतात, तर काही जीवांच्या क्रमविकासाला (उत्क्रांतीला) आणि कार्यांना आवश्यक असतात. वनस्पतींची निवड करण्याची क्षमता सदोष असल्याने त्यांच्यात काही अनावश्यक मूलद्रव्ये साचलेली आढळतात.

प्राणी व वनस्पती यांच्यात रा. सं. च्या बाबतीत ठळक असे फरक आहेत. कार्बनी द्रव्य, सांगाड्याचे अकार्बनी द्रव्य व शरीरातील द्रायूमध्ये (प्रवाही द्रव्यामध्ये) विरघळलेले अकार्बनी द्रव्य हे जीवाचे प्रमुख घटक होत. कार्बनी द्रव्यांत मुख्यत्वे कार्बोहायड्रेटे, लिपिडे व प्रथिने आणि सांगाड्यात कॅल्शियम कार्बोनेट, कॅल्शियम फॉस्फेट व सिलिका ही आढळतात. प्रौढ मानव व आल्फारफा (मेडिकॅगो सटायव्हा) वनस्पती यांच्यातील सजीव द्रव्याच्या सरासरी संघटनात अकरा मूलद्रव्ये (C, O, N, H, Ca, S, P, Na, Cl, K व Mg) असल्याचे दिसून आले आहे. मानवात लोह, जस्त, तांबे व मँगॅनीज ही सर्वांत जास्त प्रमाणात आढळणारी लेशमात्र मूलद्रव्ये होत. सोडियम व कॅल्शियम वनस्पतीत सूक्ष्म प्रमाणात असतात, तर पुष्कळ पृष्ठवंशींचा प्रमुख घटक कॅल्शियम असतो. प्राण्यांपेक्षा वनस्पतींमध्ये सामान्यपणे मँगॅनीज, निकेल, ॲल्युमिनियम, टिटॅनियम व बोरॉन ही जास्त प्रमाणात, तर लोह, जस्त व तांबे कमी प्रमाणात असतात. सर्वसाधारणपणे कमी अणुक्रमांकांची मूलद्रव्ये जीवांमध्ये मोठ्या प्रमाणात आढळतात. सिलिकॉन, ॲल्युमिनियम व लोह यांचे जीवांमधील प्रमाण अग्निज खडकांपेक्षा कमी, तर कार्बन, हायड्रोजन व गंधक यांचे प्रमाण जास्त आणि ऑक्सिजन व कॅल्शियम यांचे प्रमाण दोन्हींत जवळजवळ सारखे असते. सभोवतालच्या परिसरमध्ये कोणत्या मूलद्रव्यांचे प्रमाण किती आहे हे लक्षात न घेताच जीव त्यांना आवश्यक असलेल्या मूलद्रव्यांची निवड करतात, असे दिसते.

कार्बन, हायड्रोजन, ऑक्सिजन, नायट्रोजन, गंधक, फॉस्फरस, पोटॅशियम, कॅल्शियम, मॅग्नेशियम व लोह ही मूलद्रव्ये वनस्पतींच्या निरोगी वाढीसाठी आवश्यक आहेत. पैकी शेवटची सात प्रमुख वा पोषक खनिजे होत. मँगॅनीज, तांबे, जस्त, मॉलिब्डेनम, कोबाल्ट व कदाचित गॅलियम ही सूक्ष्म पोषक खनिजे असून सूक्ष्म प्रमाणात ती वनस्पतींच्या वाढीकरिता आवश्यक असतात. तसेच लिथियम, व्हॅनेडियम, फ्ल्युओरीन, ब्रोमीन आणि निकेल यांच्या अल्पांशानेही काही वनस्पतींची वाढ जोमाने होते. जास्त प्रमाणात मात्र ही बहुतेक सर्व मूलद्रव्ये विषारी ठरतात. वनस्पतींच्या काही जातींत अथवा वंशांत ॲल्युमिनियम, सिलिकॉन व क्लोरीन यांचे प्रमाण वाढलेले आढळते व अशा बाबतीत ती आवश्यक असतात. सामान्यतः वाढत्या अणुक्रमांकांनुसार मूलद्रव्याचा विषारीपणा वाढत जातो, मात्र तो प्रत्येक वनस्पतीच्या गुणधर्मांवर अवलंबून असतो. [⟶ पोषण वनस्पतींचे खनिज

जीवांद्वारे मूलद्रव्यांचे एकत्रीकरण : विशिष्ट जीव ठराविक मूलद्रव्ये गोळा करतात. काही वनस्पतींमध्ये विशिष्ट मूलद्रव्ये मोठ्या प्रमाणात साचली तरी त्यांना त्रास होत नाही परंतु इतर वनस्पतींना ती अल्प प्रमाणातही विषारी ठरतात. ॲल्युमिनियम, सिलिकॉन, सोडियम व क्लोरीन यांसारखी वनस्पतींना पोषक म्हणून आवश्यक नसलेली पुष्कळ मूलद्रव्ये त्यांच्यात साचतात. दगडी कोळसा मुख्यत्वे वनस्पतिज, तर खनिज तेल प्राणिज पदार्थांपासून बनलेले असून त्यांच्यामध्ये जैव क्रियांद्वारे पुष्कळ विरल मूलद्रव्ये अग्निज खडकांच्या मानाने बऱ्याच जास्त प्रमाणात गोळा झालेली आढळतात. पुष्कळ दगडी कोळशांच्या राखेत सु. ४० मूलद्रव्ये आढळली आहेत. भूकवचातील प्रमाणाच्या तुलनेने या राखेतील जर्मेनियम व आर्सेनिक यांचे प्रमाण १,६०० पट आणि चांदी, सोने, बोरॉन, बिस्मथ, पॅलॅडियम व प्लुटोनियम १,००० पट कॅडमियम व जस्त ३०० पट बेरिलियम २०० पट, तर निकेल व शिसे १०० पट जास्त असल्याचे आढळले आहे. मूलद्रव्यांचे असे समृद्धीकरण होणे त्यांच्या रासायनिक वैशिष्ट्यांवर अवलंबून असते. मूळ वनस्पतींना ज्या विद्रावांद्वारे पोषक घटक मिळाले त्यांच्या विवेचक शोषणामुळेही मूलद्रव्यांचे असे समृद्धीकरण झाले असावे. बोरॉन व मँगॅनीज जिवंत वनस्पतींत एकत्रित केली जातात, पण जैव द्रव्याच्या क्षयाच्या वेळी होणारे मूलद्रव्यांचे एकत्रीकरण भूरसायनशास्त्राच्या दृष्टीने अधिक महत्त्वाचे आहे. वनस्पतींच्या पानांसारख्या सर्वाधिक वाष्पीभवन होणाऱ्या भागांत जमिनीतील विरल मूलद्रव्ये गोळा होतात. सुकलेल्या पानांत सामान्यपणे त्यांचे प्रमाण घटते. नंतर पावसाच्या पाण्याद्वारे सहज विरघळणारी मूलद्रव्ये निघून जातात व इतरांची संयुगे ह्यूमसात राहतात. अशा क्रिया पुनःपुन्हा होऊन वनांमधील जमिनीच्या सर्वांत वरच्या थरांत पुष्कळ मूलद्रव्ये एकत्रित केली जातात (उदा., चांदी, सोने, जस्त, कथिल, शिसे. निकेल, थॅलियम, जर्मेनियम इ.). याच प्रकारे दगडी कोळशात झालेले मूलद्रव्यांचे एकत्रीकरण स्पष्ट करता येते. मात्र अशा एकत्रीकरणाचे प्रमाण वनस्पतिजातीवर अवलंबून असते.


पूर्वेक्षणात वापर : पुष्कळ वनस्पती जमिनीच्या रा. सं. नुसार जुळवून घेतात म्हणजे त्या धातुक-पिंडांलगतच्या (कच्चा स्वरूपातील धातूचे एकत्रीकरण झालेल्या भागालगतच्या) वा त्यांच्या मृदेत ठराविक मूलद्रव्यांचे (उदा., सोने, जस्त, तांबे इ.) एकत्रीकरण करतात. अशी तऱ्हेने वनस्पतींद्वारे मृदेच्या रा. सं. विषयी कल्पना येऊ शकते व त्याचा उपयोग धातुकांच्या पूर्वेक्षणात (एखाद्या क्षेत्रात उपयुक्त धातुकांचा आर्थिक दृष्ट्या पुरेसा मोठा साठा आहे की नाही हे ठरविण्यासाठी करण्यात येणाऱ्या निरीक्षणाच्या व तपासणीच्या कामात) करता येतो. अशा प्रकारच्या पूर्वेक्षणाला भूवनस्पतिवैज्ञानिक पूर्वेक्षण म्हणतात [⟶ भूवनस्पतिविज्ञान]. अशाच प्रकारे जीवांद्वारे झालेल्या समृद्धकरणाचाही उपयोग होतो, त्याला जीवभूरासायनिक पूर्वेक्षण म्हणतात. वनस्पतींच्या मानाने प्राणी थोडीच मूलद्रव्ये (तांबे, व्हॅनेडियम, मँगॅनीज, ब्रोमीन व आयोडीन) एकत्रित करू शकतात. कोबाल्ट, लोह, तांबे इ. आवश्यक मूलद्रव्ये मृदेत नसल्यास वनस्पती, चराऊ प्राणी व मानवातही त्यांच्या त्रुटीमुळे उद्‌भवणारे रोग आढळू शकतात.

प्रकाशसंश्लेषण : जैव क्रियांसाठी लागणारी बहुतेक ऊर्जा श्वसनाद्वारे म्हणजे कार्बनी द्रव्याच्या मंद ऑक्सिडीभवनाने निर्माण होते व श्वसनाअखेरीस कार्बन डाय-ऑक्साइड, पाणी व नायट्रोजन निर्माण होतात. या अपघटनाची त्वरा इतकी मोठी असते की, सु. २० वर्षांत सर्व जीवजनित द्रव्य नष्ट होऊ शकेल मात्र या काळात जवळजवळ त्याच त्वरेने तेवढेच द्रव्य पुन्हा संश्लेषित होत असते. असे अपघटन व पुनर्जनन हा जीवजनित द्रव्यातील मूलद्रव्यांच्या चक्राचा एक भागच आहे. कार्बन डाय-ऑक्साइड व पाणी यांच्यापासून हरितद्रव्ययुक्त वनस्पती सूर्यप्रकाशात कार्बनी द्रव्ये तयार करतात, या मूलभूत जीवरासायनिक प्रक्रियेला प्रकाशसंश्लेषण म्हणतात. या कार्बनी संयुगांपासून अनेक प्रथिने, वसा, न्यूक्लिओप्रथिने [⟶ न्यूक्लिइक अम्ले], रंगद्रव्ये, एंझाइमे, जीवनसत्त्वे, सेल्युलोज इ. द्रव्ये बनतात. यांचे नंतर ऑक्सिडीभवन व अपघटन होते. ऑक्सिजनाच्या चक्रात प्रकाशसंश्लेषण महत्त्वाचे आहे. कारण जलावरण व वातावरण यांतील सर्व ऑक्सिजन पुनःपुन्हा यातून गेलेला आहे. यामध्ये ऑक्सिजन वातावरणातून जीवांद्वारे जलावरणात व हरितद्रव्ययुक्त वनस्पतींकडून परत वातावरणात जातो. [⟶ प्रकाशसंश्लेषण].

सूक्ष्मजंतू भूरासायनिक क्रिया : जीवरासायनिक कारकांपेक्षा सूक्ष्मजंतू हे जीवावरण व त्यालगतची भू-आवरणे यांच्या बाबतीत महत्त्वाचे आहेत. सूक्ष्मजंतूंची संख्या जलदपणे वाढते व त्यांची क्रियाशीलता मोठी असते. यांमुळे ते द्रव्याच्या विक्रियांत मोठ्या प्रमाणात भाग घेतात. त्यांचा मुख्यत्वे कार्बन, नायट्रोजन, फॉस्फरस व गंधक यांच्या चक्रांवर परिणाम होतो. त्यांच्याद्वारे गाळाचे pH मूल्य ठरते व क्षपणकारक स्थिती निर्माण होते. अशी स्थिती जैव पदार्थाचे क्षपण आणि खनिज तेलातील हायड्रोकार्बनांसारख्या द्रव्यांची निर्मिती होऊन ती टिकून राहणे यांस अनुकूल ठरते. सूक्ष्मजंतूंनी निर्मिलेल्या अम्लांमध्ये कॅल्शियम कार्बोनेट व इतर द्रव्ये विरघळू शकत असल्याने त्यांच्या चक्रावर सूक्ष्मजंतूंचा परिणाम होतो उलट काही सूक्ष्मजंतू कॅल्शियम कार्बोनेटाचे अवक्षेपण करतात. काही सूक्ष्मजंतू कित्येक अकार्बनी व बहुतेक कार्बनी द्रव्यांवर परिणाम करू शकतात (उदा., सागरी गाळात सामान्यपणे सल्फेटांचे व नायट्रेटांचे क्षपण करणारे सूक्ष्मजंतू विपुल असतात). काही सूक्ष्मजंतू वातावरणातील नायट्रोजनाचे स्थिरीकरण करतात काही नायट्रेटे व नायट्राइटे यांपासून नायट्रोजन मुक्त करतात, तर इतर काही अमोनियाच्या ऑक्सिडीभवनाने नायट्रेटे वा नायट्राइडे तयार करतात. काही सूक्ष्मजंतू कार्बन डाय-ऑक्साइड, मिथेन वा उच्च हायड्रोकार्बने निर्मितात उलट काही मिथेनाच्या चयापचयात सहभागी होतात. सूक्ष्मजंतूंमुळे इतर जीवांना घातक स्थिती निर्माण होऊ शकते मात्र काही अन्न म्हणून आणि काही वनस्पतिपोषकाचे निर्माते म्हणून उपयुक्त ठरतात तसेच खडकांवरील वातावरणक्रियेतही ते भाग घेत असतात.

सागरी जीवचक्र : सर्व जीवांना पाणी आवश्यक असल्याने जीवावरण व जलावरण यांतील संबंध जवळचे असतात. सागरी जीवचक्र हा जीवावरणाचा महत्त्वाचा घटक आहे. विशेषतः शैवलांच्या दृष्टीने सागरी पाणी योग्य पोषक असून त्याच्यातील फॉस्फेट व नायट्राइट यांनुसार सागरी वनस्पतिसृष्टीचे नियंत्रण होते. अशा तऱ्हेने सागरी प्राणिसृष्टीवरही परिणाम होतो तसेच सागरी पाण्याच्या लवणतेचाही प्राण्यांच्या वाटणीवर परिणाम होतो. वनस्पती सागरातील अकार्बनी द्रव्ये वापरतात व वनस्पती हे प्राण्यांचे अन्न असते. अशा तऱ्हेने प्राणी व वनस्पती यांच्यात अखंड चक्र असते व तसेच जैव द्रव्याच्या निर्मितिविनाशाचेही चक्र असते. सागरी जीवांची वाढ व विनाश यांमुळे पाण्याच्या रा. सं. वर परिणाम होतो. सागरी प्राण्यांद्वारे मूलद्रव्यांचे विविध प्रमाणात समृद्धीकरण होते (उदा., यात नायट्रोजन व फॉस्फरस यांचे प्रमाण सर्वाधिक असते तथापि कार्बन, सिलिकॉन, लोह, फ्ल्युओरीन व तांबे यांच्या प्रमाणावरही जैव क्रियांचा पुष्कळ परिणाम होतो).

मानवावरण: जीवावरणाच्या ज्या भागात मानव राहतो व ज्यावर त्याचे नियंत्रण असते त्याला मानवावरण म्हणतात. मानवावरणाची क्रियाशीलता वाढते आहे. मानवांमुळे मूलद्रव्यांच्या भूरासायनिक चक्रांत बदल होतात व पृथ्वीच्या वरच्या आवरणांतील नैसर्गिक समतोलही बिघडतो. मानव कृत्रिम संयुगे, खनिजे, खडक आणि मूलद्रव्ये निर्माण करतो. तो निसर्गात शुद्ध रूपात न आढळणाऱ्या धातू (उदा., ॲल्युमिनियम, मॅग्नेशियम) तयार करतो व अभिजात धातूही (सोने, चांदी इ.) मिळवितो. नवीन जड किरणोत्सर्गी मूलद्रव्येही मानवाने कृत्रिम रीत्या निर्माण केली आहेत. वातावरण व जलावरण यांतील द्रव्ये कच्चा माल म्हणून तो वापरतो. जीवावरणातील पुष्कळ प्रक्रियांची दिशा बदलून मानव त्यांचे नियमन करतो. मूलद्रव्यांपैकी कार्बनाच्या चक्रावर मानवाच्या औद्योगिक घडामोडींचा सर्वाधिक परिणाम होतो. [⟶ परिस्थितिविज्ञान प्रदूषण].

बायोलिथ: जीवावरणातील भूरासायनिक घडामोडींद्वारे निर्माण होणाऱ्या गाळाला बायोलिथ म्हणतात. याचे ज्वलनशील व अज्वलनशील असे प्रकार आहेत. ज्वलनशील बायोलिथ कार्बनयुक्त असून त्यात कार्बनाची ऑक्सिडीभूत संयुगे असतात. इंधन म्हणून वापरण्यात येणारे सर्व निक्षेप यात येतात. ऑक्सिजनाचे अस्तित्व वा अभावानुसार बायोलिथाचे स्वरूप ठरते. उदा., पुरेसा ऑक्सिजन असल्यास जैव द्रव्यापासून दगडी कोळसा बनू शकत नाही.


ह्युमस : जैव द्रव्याच्या अपघटनामध्ये काही अवशिष्ट पदार्थांवर सूक्ष्मजीवांचा परिणाम न होता ते एकत्र गोळा होतात व ह्यूमसरूपात साचतात. कार्बन, नायट्रोजन, फॉस्फरस, गंधक, पोटॅशियम इ. मूलद्रव्यांचा चक्रातून त्यांचा अल्पसा भाग ह्यूमसनिर्मितीमुळे अलग होतो व तो वनस्पतींना मिळू शकतो, म्हणजे ह्यूमसद्वारे वनस्पतींचे नियमन होऊ शकते. खडकांच्या सुट्या झालेल्या खनिजांवर ह्यूमसयुक्त कलिली विद्रावांची विक्रिया होते म्हणून हे विद्राव वातावरणक्रियेत महत्त्वाचे ठरतात. ह्यूमस दगडी कोळशाचे मूळचे द्रव्य असून पाण्याखालील ह्यूमसपासून पीट [ अर्धवट कुजलेले वा न कुजलेले मृत वनस्पतींचे अवशेष व साचलेले पाणी यांपासून बनणारी एक प्रकारची दलदल ⟶ पीट] बनू शकते. मृदानिर्मितीतही ह्यूमस महत्त्वाचे कार्य करते. [⟶ ह्यूमस].

मृदा : मृदा कार्बनी व अकार्बनी द्रव्यांचे मिश्रण असून तिच्यात वनस्पती वाढतात. सर्वसामान्यपणे मृदेची वैशिष्ट्ये तिच्याखालील खडकावर होणाऱ्या वातावरणक्रियेचे स्वरूप, जलवायुमान (दीर्घकालीन सरासरी हवामान), भूपृष्ठाचा चढउतार, जैव क्रिया व काळ यांनुसार ठरतात. भौतिकीय, रासायनिक व जैव क्रियांद्वारे मृदानिर्मिती होते. क्कॉर्ट्‌‌झ, मृद्-खनिजे, लिमोनाइट, हेमॅटाइट आणि काही सल्फेट व फॉस्फेट खनिजे हे मृदेतील महत्त्वाचे घटक असून तिच्यातील कार्बनी (जैव) द्रव्यांमुळे (उदा., ह्यूमस) तिच्या भौतिकीय गुणधर्मांवर व पीक उत्पादनक्षमतेवर मोठ्या प्रमाणात परिणाम होतो. ह्यूमसाच्या अपघटनाने अमोनिया, कार्बन डाय-ऑक्साइड, फॉस्फेटे व सल्फेटे बनतात आणि या संयुगांचा उत्पादनक्षमतेवर परिणाम होतो. तसेच कार्बनी द्रव्यांचे संश्लेषण करताना वनस्पतींना आवश्यक असलेली मूलद्रव्येही याद्वारे मिळतात. [⟶ मृदा].

दगडी कोळसा, खनिज तेल वगैरे : पिटापासून दगडी कोळसा बनताना कार्बनाचे प्रमाण वाढते, तर हाड्रोजन, नायट्रोजन आणि ऑक्सिजन यांचे प्रमाण घटते. कार्बन, हायड्रोजन व ऑक्सिजन यांची अतिजटिल संयुगे, तसेच नायट्रोजन, फॉस्फरस आणि गंधक हे दगडी कोळशातील महत्त्वाचे घटक असून त्याच्या राखेत मुख्यत्वे सिलिका, ॲल्युमिनियम व लोह तसेच पुष्कळ लेशमात्र मूलद्रव्येही असतात. दगडी कोळशातील तेले, मेणे, रेझिने व वसा रासायनिक अपघटनास विरोध करतात. [⟶ कोळसा, दगडी].

खनिज तेल हे द्रव्यरूप हायड्रोकार्बनांचे जटिल मिश्रण असते. त्यात अनेक वायुरूप आणि घनरूप हायड्रोकार्बने विरघळलेली असतात. कच्च्या तेलात नायट्रोजन, ऑक्सिजन, फॉस्फरस व गंधक यांची अनेक संयुगे आणि अल्प प्रमाणात हायड्रोजन सल्फाइड, कार्बन डाय-ऑक्साइड व नायट्रोजन हे वायूही विरघळलेले असतात. खनिज तेल जाळून उरलेल्या भागात पुष्कळ धातूंची (उदा., निकेल, व्हॅनेडियम, शिसे, लोह इ.) जटिल कार्बनी संयुगे तसेच अनेक लेशमात्र मूलद्रव्ये असतात. खनिज तेलाबरोबर बहुतकरून खारे पाणीही आढळते. खनिज तेलनिर्मितीच्या वेळी भौतिक, रासायनिक, भूवैज्ञानिक व सूक्ष्मजंतूंच्या क्रिया चालू असतात. खनिज तेलनिर्मितीस अतिक्षपणकारक स्थिती अनुकूल ठरते आणि नंतर होणारे बदल बहुधा किरणोत्सर्गाद्वारे होत असावेत. [⟶ खनिज तेल].

पुष्कळदा खनिज तेलाबरोबर धन हायड्रोकार्बनांचे मिश्रण असलेले ओझोकेराइट व ⇨ अस्फाल्ट आढळतात. ही द्रव्ये कच्च्या तेलाचे ऑक्सिडीभवन व बहुवारिकीभवन (अनेक साध्या रेणूंच्या संयोगाने एक अधिक जटिल व साध्या रेणूंसारखेच सूक्ष्म असणारा रेणू बनण्याची क्रिया) होऊन बनल्याचे मानतात. अग्निज क्रियेशी निगडित असे अजीवजनित वायू जीवावरणातील कार्बनीकरणाने बनलेले वायू (उदा., साचलेल्या पाण्यात वनस्पती कुजल्याने तयार होणारा ज्वलनशील पंक वायू इ.)व खनिज तेलाबरोबर आढळणारा वायू हे निसर्गतः आढळणाऱ्या वायूंचे प्रकार आहेत. पैकी खनिज तेलाबरोबरचा नैसर्गिक वायू महत्त्वाचा असून त्यात खनिज तेलातील सर्व बाष्पनशील घटक असतात व ते बहुतेक जीवजनित असतात.[ ⟶ नैसर्गिक वायू].

पृथ्वीची भूरासायनिक उत्क्रांती : अशा उत्क्रांतीचा अभ्यास हे भूरसायनशास्त्राचे एक महत्त्वाचे अंग आहे. याबाबतीत विश्वरसायनशास्त्राचे संशोधन, निष्कर्ष विशेष महत्त्वाचे ठरले आहेत. कारण भूरसायनशास्त्र हा एकूण ग्रहीय रसायनशास्त्राचा भाग आहे. एके काळी पूर्ण पृथ्वी वितळलेल्या स्थितीत होती व तिच्यापासून आजची पृथ्वी बनली असे पूर्वीचे ठाम मत होते पण १९५० पासून ते मागे पडले. १९३० नंतर मिळालेल्या पुराव्यांवरून पृथ्वी व ग्रह कमी तापमानाच्या धूलिमेघांच्या द्रव्याचे संघनन आणि एकत्रीकरण होऊन बनल्याचे सूचित होते. एच्. सी. यूरी यांनी मुख्यत्वे ऊष्मागतिकीय (उष्णता आणि यांत्रिक व इतर रूपातील ऊर्जा यांच्या संबंधांचे गणितीय विवरण करणाऱ्या शास्त्रातील) विचारांच्या आधारे या मतप्रणालीचे तपशीलवार विवेचन केले आहे. पृथ्वीच्या आद्य उत्क्रांतीतील प्रारंभीचे टप्पे हे सामान्यपणे तिच्या इतिहासातील ज्योतिषशास्त्रीय काळ मानतात तर स्थिर भूकवच बनून त्यावर बाह्य क्रिया सुरू झाल्यानंतरच्या काळाला भूवैज्ञानिक काळ म्हणतात. धातुरूप लोह, कार्बन, लोहाचे कार्बाइड, टिटॅनियम नायट्राइड व थोडेसे फेरस सल्फाइड यांचे बनलेले छोटेछोटे ग्रह होते आणि त्यांचे सु. शून्य अंश से. ला एकत्रीकरण होऊन पृथ्वीचे शेवटचे संघनन झाले, असे यूरी यांचे मत आहे. पृथ्वीमधील वायुरूप प्रावस्था या आधीच्या उच्च तापमान असतानाच्या टप्प्यात मोठ्या प्रमाणावर नष्ट होऊन हायड्रोजन, नायट्रोजन, अक्रिय वायू, वाफ, मिथेन व हायड्रोजन सल्फाइड थोड्या प्रमाणात मागे राहिले. धातुरूप लोह व सिलिकेटे यांच्या जवळजवळ एकसम मिश्रणापासून भूवैज्ञानिक काळात लोहमय गाभा सावकाशपणे तयार झाला. याचा अर्थ यूरी यांच्या मते पृथ्वीचे द्रव्य गोळा झाले तेव्हा ती द्रवरूपात नव्हती. [⟶ पृथ्वी पृथ्वीचे अंतरंग विश्वोत्पत्तिशास्त्र].


शिलावरण : लोह व सिलिकेट प्रावस्था वेगळ्या होऊन आणि सिलिकेटी आवरणांमध्ये भागश: स्फटिकीभवन होऊन शिलावरण निर्माण झाले. असे भिन्नीभवन अजूनही चालू आहे. स्फटिकीभवन होताना असलेला प्रावस्थेच्या विशिष्ट गुरुत्वानुसार सिलिकेटी आवरणाची मांडणी होत गेली. कमी घनतेचा शिलारस व उरलेले जलीय विद्राव यांची प्रवृत्ती वरती येण्याची असते, म्हणजे जड अणू शिलावरणाच्या खालच्या थरात राहायला हवेत परंतु उष्ण वायू व जलतापीय रूपांतरणामुळे [⟶ रूपांतरित खडक] अशा भिन्नीभवनास विरोध होऊन जड अणू शिलावरणाच्या सर्वांत वरच्या थरात एकत्रित होत गेले. शिलावरणाच्या वरच्या भागामध्ये झालेली मूलद्रव्यांची वाटणी कशी झाली असावी, याचे स्पष्टीकरण निरनिराळे विशिष्ट गुरुत्व असलेल्या प्रावस्थांच्या उदग्र (उभ्या) दिशेतील हालचालीद्वारेही करता येते. स्थिर असे कवच निर्माण झाल्यावर त्याच्या पृष्ठात अंतर्जात व बहिर्जात प्रक्रियांनी बदल होण्यास सुरुवात झाली. कायांतरणाच्या व रूपांतरणाच्या अशा प्रक्रियांमुळे बदल होऊन शिलावरणाच्या वरच्या भागाच्या संघटनात एकसारखेपणा येत असतो उलट बहिर्जात प्रक्रियेने रासायनिक भिन्नीभवन होते. हल्ली पृथ्वीवर समाकरणापेक्षा भिन्नीभवन अधिक होत आहे. स्फटिकीभवनाद्वारे होणाऱ्या भिन्नीभवन-समाकरणामुळे शिलावरणाच्या वरच्या भागात अजूनही रासायनिक असमानता उद्‌भवते व हलका ग्रॅनाइटी शिलारस कवचातून वर येतो.

जगभरच्या शिलावरणाच्या वरच्या थरांमधील मूलद्रव्यांची मूळची वाटणी मूलतः एकसारखी झालेली असू शकेल. मात्र थरांमध्ये असमानतेची अनेक उदाहरणे आढळतात. विशेषतः ज्यांच्यात विशिष्ट लेशमात्र मूलद्रव्ये अल्पतर प्रमाणात आढळतात, ते ग्रॅनाइट जुने असतात. भूकवचात सर्वत्र मूलद्रव्यांचे दीर्घकाल स्थलांतर होत असणे शक्य असून त्यामुळे रासायनिक असमांगता येत असावी. असे स्थलांतर व भिन्नीभवन अखंडपणे होणाऱ्या स्वयंपुनरावृत्त ग्रॅनीटीभवनाने होत असावे. पर्वतनिर्मितीच्या जोडीने असे ग्रॅनीटीभवन होत असून परिणामी शिलावरणाच्या वरच्या थरांची सिकता (सिलिकेटी वैशिष्ट्य) वाढत असावी.

वातावरण : वातावरण व जलावरण भूकवच बनल्यानंतर निर्माण झाल्याचे सुचविणारे पुरावे उपलब्ध आहेत. आद्य वातावरणात मुक्त रूपात ऑक्सिजन असणे शक्य नाही. यूरी यांच्या मते आद्य वातावरण क्षपणकारी होते व त्यात वाफ, हायड्रोजन, अमोनिया, मिथेन व थोडा हायड्रोजन सल्फाइड वायू होता. पैकी हायड्रोजन पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणातून मुक्त होऊन बाहेर निघून गेला आणि वरच्या थरांमध्ये प्रकाशरासायनिक क्रियेद्वारे पाण्याचे अपघटन होऊन हायड्रोजन व ऑक्सिजन निर्माण झाले. या ऑक्सिजनाद्वारे सावकाशपणे ऑक्सिडीभवन होऊन अमोनियापासून नायट्रोजन व पाण्याची वाफ तर मिथेनापासून कार्बन डाय-ऑक्साइड व वाफ तयार झाली. शेवटी मुक्त ऑक्सिजन जादा निर्मितीमुळे वातावरणात साचत जाऊन कदाचित ७० ते ८० कोटी वर्षांपूर्वी वातावरण ऑक्सिडीकारक बनले असावे. मुक्त ऑक्सिजननिर्मिती हा वातावरणाच्या उत्क्रांतीतील सर्वांत महत्त्वाची पायरी असून असा बहुतेक सर्व ऑक्सिजन प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे बनला आहे. वनस्पतीच्या श्वसनासाठी आवश्यक ठरलेला मूळचा ऑक्सिजन मात्र बहुधा वाफेच्या प्रकाशरासायानिक विच्छेदनाद्वारे निर्माण झाला असावा. वाफेप्रमाणेच कार्बन डाय-ऑक्साइडाचा मोठा भाग ज्वालामुखी निःसरणांतून वातावरणात आला मात्र त्याचे प्रमाण स्थिर राहिले नाही. हल्ली मानवावरणातील विविध क्रियांद्वारे पुष्कळ कार्बन डाय-आक्साइड वातावरणात जातो. जलावरण व वातावरण यांच्यात समतोल प्रस्थापित होईपर्यंत त्याचे प्रमाण निश्चितपणे वाढत जाईल. वातावरणक्रियेद्वारे कार्बोनेटांच्या रूपात बद्ध झालेला कार्बन डाय-ऑक्साइड बहिर्जात प्रक्रियांमुळे पूर्णपणे मुक्त होण्याची शक्यता अल्पच आहे. पुष्कळ प्रमाणात नायट्रोजनही नवजात असावा व वातावरणक्रियेद्वारे मुक्त होणाऱ्या नायट्रोजनाची त्यात भर पडत असावी. ज्वालामुखी निःसारणे व वातावरणक्रिया यांद्वारे अक्रिय वायू वातावरणात येतात. हीलियम व आरगॉन किरणोत्सर्गी क्षयाद्वारे निर्माण होत असतात. सर्वांत वरच्या थरांतून अजूनही हायड्रोजन व हीलियम बाहेर निघून जात असतात.

जलावरण : वातावरणाप्रमाणेच जलावरणही भूकवचानंतर निर्माण झाले आहे. आद्य जलावरण अगदीच लहान असावे. नंतर ते वाढत गेले व अजूनही त्यातील पाणी वाढत असावे. वातावरणक्रिया व अवसादनाने पुष्कळ पाणी जलावरणातून निघून जाते. तथापि शिलावरणाच्या वरच्या भागात होणाऱ्या द्रव्याच्या उदग्र दिशेतील मंद स्थलांतराने अंशतः हे पाणी परत जलावरणात येते. ज्वालामुखींतून पुष्कळ वाफ बाहेर पडते, मात्र ती मुख्यत्वे वातावरणात तयार झालेली असावी. भूवैज्ञानिक उत्क्रांती होताना महासागरांच्या रा. सं. मध्ये बदल होत गेले. काही प्रमाणात वातावरणक्रियेतून बनलेली पुष्कळ द्रव्ये नेहमीच महासागरात येऊन पडत असतात. शिवाय ज्वालामुखींतून बाहेर पडणारी द्रव्येही मोठ्या प्रमाणात शेवटी महासागरांत जातात. 

जीवावरण : भूपृष्ठावरील तापमान पुरेसे कमी झाल्यावर लगेच जीवोत्पत्ती झाली व भूवैज्ञानिक दृष्ट्या अल्पावधीतच जीवांचा प्रसार जगभर झाला. मॅनिटोबा (कॅनडा) येथील पाटीच्या दगडात विखुरलेले जीवजनित कार्बनाचे कम हे जैव क्रियेचा सर्वांत जुना (सु. २.५५ अब्ज वर्षांपूर्वीचा) ज्ञात पुरावा आहे. क्षपणकारक वातावरणाच्या टप्पामध्ये ऊष्मारासायनिक, प्रकाशरासायनिक व विद्युत् रासायनिक विक्रियांद्वारे जीवाच्या आधीची जटिल कार्बनी संयुगे मोठ्या प्रमाणात निर्माण झाली असावी. वातावरण ऑक्सिडीकारक होताना बहुधा जीवोत्पत्ती झाली असावी. वातावरणामध्ये थोडा मक्त ऑक्सिजन निर्माण झाल्यावरच वनस्पती उत्पन्न झाल्या असाव्यात. सु. ५० कोटी वर्षांपूर्वीचा (कँब्रियन काळातील) पहिला कॅल्शियमी सांगाडा हा प्राणिविकासातील महत्त्वाचा टप्पा असून जीवोत्पती जीवावरणाच्या उत्क्रांतीमधील सर्वांत महत्त्वाची प्रक्रिया आहे.

पृथ्वीची भूरासायनिक उत्क्रांती अखंडपणे चालू असून जीवावरणाच्या निर्मितीसारख्या नव्या टप्प्यांनी तिच्यात भर पडत आलेली आहे. पृथ्वी रासायनिक बदल घडून येण्यास योग्य असल्याने ही उत्क्रांती अजूनही चालूच आहे.


भूरासायनिक पूर्वेक्षण : खनिज किंवा धातुक निक्षेप शोधण्यासाठी भूरसायनशास्त्राची तत्त्वे उपयुक्त ठरलेली असून खनिज पूर्वेक्षणासाठी आता भूरासायनिक पद्धतीही मोठ्या प्रमाणात वापरल्या जातात. या पद्धतील मृदेमधील व जैव द्रव्यातील लेशमात्र मूलद्रव्यांचे प्रमाण ठरविले जाते. या पद्धतींमध्ये सोन्याचे कण वेगळे करण्याच्या थाळीपासून तो अनेक आधुनिक तंत्रांचा वापर केला जातो. नमुने घेणे व त्यांचे विश्लेषण करणे, मिळालेल्या फलांवरून आलेख व नकाशे तयार करणे, प्रत्यक्ष भूवैज्ञानिक माहिती व तिच्यातील विक्षेप (असंगती) यांच्यातील परस्परसंबंध निश्चित करणे वगैरे गोष्टी पूर्वेक्षणात येतात. मिळवावयाच्या द्रव्याच्या, विशेषतः मूलद्रव्याच्या, भूरासायनिक चक्राचा विचार करून नमुना कसा घ्यावा हे ठरवितात. यामध्ये वरचे आणि भूमिगत खडक, मृदा, पाणी, पात्रातील सूक्ष्मकणी गाळ, जड कणांचे पुंजके, पाने, फांद्या इत्यादींचेही नमुने घेण्यात येतात. धातुक निक्षेपांशी निगडित असे विक्षेप दोन प्रकारचे असतात.

(१) प्राथमिक विसरण मंडले : यामध्ये मुळचे खनिजीभवन होताना काही खनिजे अल्प प्रमाणात लगतच्या मूळ खडकांत घुसलेली आढळतात. ती धातुकांपासून १ सेंमी. ते शेकडो मी. अंतरापर्यंत घुसलेली आढळतात. देशीय खडकाच्या (ज्याच्यात खनिज शिरा घुसलेल्या आहेत अशा शिरांभोवतीच्या खडकाच्या) विस्तृत भागात विशिष्ट लेशमात्र मूलद्रव्य विखुरलेले असल्यास त्याचा धातुजनित प्रदेश जवळ असल्याचे सूचित होते (उदा., वैदूर्ययुक्त पेग्मटाइट व शिरा असलेल्या पिंडामध्ये-प्लुटॉनामध्ये-सर्वत्र लेशमात्र प्रमाणात बेरिलियम आढळते).

(२) द्वितीयक विसरण मंडले : मृदा बनताना आणि धातुक निक्षेपाचे वातावरणक्रियेने यांत्रिक-रायायनिक विघटन होताना अशी मंडले निर्माण होतात. रासायनिक विद्रावणापेक्षा यांत्रिक विघटन जास्त झाल्यास किंवा खनिजच (उदा., सोने, रुटाइल इ.) विरघळणारे नसल्यास सूक्ष्मकणांपासून निक्षेप तयार होतात. सापेक्षतः अविद्राव्य (न विरघळणाऱ्या) धातू मृदानिर्मितीच्या वेळी निक्षेपावरील मृदेत टिकून राहतात. इतर धातू भूमिजलाद्वारे धुपून हळूहळू निघून जातात. अशा प्रकारे जस्त पुष्कळ अंतरापर्यंत जाते, पण तांबे निक्षेपाच्या अधिक जवळ राहते तर शिसे अल्पसेच अंतर विद्रावांद्वारे जाते. अशा अंतरावर तेथील पृष्ठाचा उतार व पाण्याचा निचरा यांचा परिणाम होत असतो. पाण्यातील जड धातुकण सूक्ष्मकणी गाळात पकडले जातात. त्यामुळे हे कण पाण्याच्या प्रवाहाच्या वरच्या भागातील निक्षेपाचे अधिक खात्रीशीर पुरावे ठरतात. जैव द्रव्यामध्ये काही धातूंचे स्थिरीकरण होते व त्यामुळे दलदलीतील निक्षेपांत मोठ्या प्रमाणात असंगती निर्माण होतात. [⟶ खनिज पूर्वेक्षण].

पहा: भूभौतिकी भूविज्ञान रसायनशास्त्र.

संदर्भ :

1. Barnes. H. L. Ed., Geochemistry of Hydrothermal Ore Deposits, New York, 1967.

2. Breger, I. A., Ed., Organic Geochemistry, London, 1963. 

3. Degens, T. E. Geochemistry of Sediments: A Brief Survey, Englewood Cliffs, N. J. 1965. 

4. Fyfe, W. S. Geochemistry of Solids, An Introduction, New York, 1964. 

5. Hawkes, H. E. Webb, J. S. Geochemistry in Mineral Exploration, New York, 1962. 

6. Mason, B. Principles of Geochemistry, New York, 1958. 

7. Shaw, D. M., Ed., Studies in Analytical Geochemistry. Toronto, 1963.     

8. Smith, F. G. Physical Geochemistry. Reading, Mass., 1963. 

9. Vlasov, K. A., Ed., Geochemistry of Rare Elements, 2 Vols., Jerusalem, 1966. 

10. Wedepohl, K. H. Geochemistry, New York, 1970.

ठाकूर, अ. ना.