宝玉石地质学基础

石组成，密度 2.7g/cm3,化学成分主要为 SiO2、Al2O3、K2O、Na2O 等；下一层为硅镁 层，主要由玄武质岩石组成，密度 2.9g/cm3，化学成分主要为 SiO2、Al2O3、MgO、 CaO、FeO 等。地壳的平均厚度占地球半径的 1/400，地壳的总质量约 5*1019 吨，占地 球总质量的 0 .8%。
2.1.2 地球外部的圈层构造
地壳以外有三个圈层，即大气圈、水圈和生物圈，统称为地球的外圈。 2.1.2.1 大气圈 大气圈是环绕地球最外层的气体圈层。大气圈的主要成分为氮、氧、氩、碳、氦 和氢等元素。大气的总质量 5 .13*1015 吨，约为地球总质量的 0.0009%。由于地球的
在横向上可以将地壳分为大陆地壳和大洋地壳两个类型，大陆地壳的厚度大，具 双层结构，即在硅美层上面有较厚的硅铝层。大洋地壳的厚度小，硅镁层不厚，但是 连续分布，硅铝层很薄，部分洋底甚至缺失，海水直接覆在玄武岩层之上。
2.1.1.2 地幔 从莫霍面到古登堡面之间的地球圈层称为地幔。地幔的质量约 4.05×1027 吨，占 地球总质量的 67.8 %，密度从浅到深由 3.32g/cm3 递增到 5.56g/cm3，在深度为 984 米 处有一个次一级的不连续面，叫雷波蒂面，此面把地幔分为上地幔和下地幔两部分。 ⑴上地幔：一般认为上地幔的物质成分类似橄榄岩，因为此地地震波的数值和在 橄榄岩中实验所得的数据类似，所以也有人把上地幔叫做橄榄岩质层。橄榄岩的化学 成分和玄武岩相比，其 SiO2 的含量更少。而 MgO、FeO 的含量更多，和宇宙中来的 数量最多的陨石相似。上地幔物质的平均密度为 3 .8g/cm3，下界温度为 1200~1500oC， 压力达到 38 万个大气压。 在深度约 50-200 公里处，地震波的传播速度明显降低，叫古登堡软流层。据推测， 此处由于放射性元素的大量聚集，衰变释放出大量热能，使该层形成潜柔性的塑性层， 局部甚至呈熔融状态，所以又称为软流层。一般认为它可能是岩浆的发源地，地壳运 动和岩浆活动都可能与软流层的运动有关。 ⑵下地幔：地震波在下地幔中的传播速度作平缓增加，物质的平均密度达到 5.6g/cm3，一种观点认为，下地幔物质主要由金属硫化物和氧化物组成，Cr、Ni、Fe 等成分有显著增加；另一种观点认为，这里的物质并不是金属硫化物和氧化物，而是 硅酸盐物质在强大的压力下形成的一种较致密的物质。下地幔的下界温度推测为 1500~2000oC，压力达到 137 万个大气压。 2.1.1.3 地核 位于 2898 公里的古登堡面以下到地心的部分叫地核。根据地震波在地核内的传播 情况，地核可分为外核、过渡层和内核三部分。外核是液态；内核一般认为是固态， 但也有人认为主要是液态。地核的物质成分争论最多，有人推测与铁陨石的成分相当， 即主要是铁，并含有 5~20%的镍。也有人认为是铁与较轻元素的合金，在已知的合金 中，由铁（80%）和硅（20%）组成的合金最接近于地核的性质。因此对于地核的密 度，前者认为约 17g/cm3,后者认为约 13g/cm3。地心的压力可达 360 万大气压，温度 2000~3000oC,也有人推测可达 6000oC。
第 2 章 宝玉石地质学基础
2.1 地球的结构
在浩瀚无垠的宇宙中，有众多的像我们所见到的银河样的星系，“我们的银河”是 一个扁平的旋涡状的星系，其直径约 10 万光年，我们的太阳系的位置是在距银心约三 分之二半径的地方。据估计，银河系中有 1400 亿颗恒星，此外还有许多由气体、星际 物质组成的星云。包括九大行星在内的太阳系的直径约 1.2×1010 公里。沿银河系的直 径可以并列 90000 万个太阳系。地球是太阳系中一颗较小的行星，它的半径约 6400 公里，它以椭圆形的轨道围绕太阳运转。公转的轨道平均约 1.5 亿公里。
人们一般认为地球是一个球形体，人造地球卫星拍摄的地球的照片上，地球的轮 廓似乎是一个正球体。但是根据测量资料分析，地球实际上近乎一个三轴椭球体，即 地球的赤道不是正圆形，而是呈椭圆形，长轴比短轴约长 430 米；平均赤道半径比平 均极半径长 21374 米，南极半径又比北极半径短约 40 米，所以它的北极突出，南极向 里凹进，从整体上看，地球大致呈梨形。
2.1.1.1 地壳 位于莫霍面以上的岩石圈称为地壳。它的表面是不包括水体的大陆地表和海洋的 底面，与地球的外部各圈层直接接触。 地壳的厚度很不均匀，大陆上许多高山地区的地壳厚度约 60~70 公里，而大洋底 部的地壳仅厚 4~6 公里。平均厚度约 16 公里。地壳内部有一个次一级的不连续面， 称为康拉德面，把地壳分为上下两层。上一层为硅铝层，主要由沉积岩和花岗岩类岩
2.1.1 地球内部的圈层构造
目前，最深的钻井不过 11 公里，更深处的物质还没有直接测量的资料。一般根据 地震波在地球内部不同深度波速的变化间接推测该处物质的状态和密度。
通过对大量的天然地震波传播方向和速度的分析研究，发现地震波在地内的传播 速度在横向上的变化小，在纵向，而且在地球不同的地方，在大致相同的深度都有类似跳跃式的变化。由于 地震波速与物质的密度有严格的相关性，所以这种现象说明地球内部物质在纵向上有 明显的不均匀性，而在横向上相同的物质有层状的连续性。这就是说，地球内部存在 由不同物质组成的圈层构造。
地震波发生跳跃式变化处，反映该深度上下的物质在成分上或物态上有较大的变 化，即存在一个分界面，地球物理学方面称之为不连续面。从地表到地心发现有两个 最明显的不连续面：在平均深度为 33（10~70）公里处的不连续面称为莫霍洛维奇面 或莫霍面，在 2898 公里处的不连续面称为古登堡面（莫霍洛维奇，南斯拉夫地球物理 学家，1909 年发现莫霍面；古登堡，美国地球物理学家，1914 年发现古登堡面）这两 个不连续面就把地球分为三个圈层：地壳、地幔和地核。再根据次一级的不连续面把 地幔分为上地幔和下地幔；把地核分为外核、过渡层和内核。