地壳和地幔的元素组成
第二章 地壳和地幔的元素组成
与太阳系相比，地壳和地球都明显地贫H、He、Ne、 N等气体。与地球相比，地壳明显贫Fe和Mg，同时富 集Al，K和Na。
e.亲铜元素主要进入硫化物相
2、主要估算方法
多基于和CI球粒陨石中难熔亲石元素比值的 比较；或者根据地幔包体或地球物理资料确 定原始地幔中某一元素（如TiO2,FeO)含量， 再根据其它元素与难熔亲石元素的比值，算 出其他元素的含量。
（1）地幔模型法（Anderson,1983）： 用球粒陨石中难熔元素比值作为制约条件，计算 出原始地幔相当于以下5种岩石的混合物： 超镁铁质岩（32.6%） 平均地壳岩石（0.56%） 洋中脊玄武岩（6.7%） 金伯利岩（0.11%） 斜方辉石岩（59.8%）
（2）与地球以外的星球进行对比：通过对陨 石、月岩组成的研究，了解地幔的演化及组成。
（3）实验岩石学的方法：模拟地幔的高温高 压条件，进行岩石、矿物相转变的实验。
（4）根据地球物理的资料：了解地幔的密度、 弹性、粘度、热状态等性质，从而更好地限定 地幔的岩石学模型。
第三节 地幔的元素组成
二 原始地幔成分的确定
元素丰度若按克拉克值递减的顺序来排列，其 次 序 为 O 、 Si 、 Al 、 Fe 、 Ca 、 Na 、 K 、 Mg 、 （H）、Ti、C、Cl……等。
（约1%）
3 1
2 (%)
b、空间上，上下地壳分布不均匀，陆壳和洋壳分布 不均匀，陆壳内，各板块、地质体内分布不均一。
地球的内部结构及地壳演化过程
地球的内部结构及地壳演化过程地球的内部结构及地壳演化过程地球是我们所居住的星球，它有着复杂而多样的内部结构。
了解地球内部的构成和演化过程对于我们对地球的认识和研究非常重要。
本文将介绍地球的内部结构以及地壳的演化过程。
一、地球的内部结构地球的内部可以分为三个主要部分：地壳、地幔和地核。
1.地壳地壳是地球最外层的固体壳体，厚度约为5-70公里。
地壳主要由岩石构成，分为两种类型：大陆地壳和海洋地壳。
大陆地壳位于陆地上，平均厚度大约为35公里，由花岗岩、片麻岩等岩石组成。
海洋地壳位于海洋底部，平均厚度约为5-10公里，主要由玄武岩构成。
2.地幔地幔位于地壳之下，厚度约为2900公里。
地幔是由固态熔融岩石组成的，其中含有丰富的铁、镁和硅等元素。
地幔的性质介于固体和液体之间，处于过渡态。
地幔是地球内部的主要构成部分，对地壳的运动和地球表面的地质变化发挥着重要作用。
3.地核地核是地球内部最内层的部分，位于地幔之下，直径约为3480公里。
地核主要由铁和镍等金属元素组成，含有较高的温度和压力。
地核分为外核和内核两部分，外核是液态的，内核是固态的。
地核的高温高压条件导致了地球磁场的形成。
二、地壳演化过程地壳是地球表面地理形态的基础，它的演化过程经历了漫长的地质历史。
以下将简要介绍地壳的演化过程。
1.地壳形成地壳的形成始于45亿年前的地球诞生。
最早的地壳是由火山喷发形成的，其中的岩浆在地表冷却并凝固。
随着时间的推移，一些陆地地壳相继形成。
2.地壳运动地壳运动是地壳演化的重要方面。
地壳的运动包括隆起、下陷、断裂等，这些运动形成了地壳的起伏与变化。
板块构造理论认为地壳由众多大大小小的板块组成，它们相互推动和碰撞，导致了地壳的运动和地质灾害的发生。
3.地壳变形地壳变形是地壳演化过程中的另一个重要特征。
地壳变形包括抬升、降低、侵蚀和沉积等。
这些变形导致了地表的地形起伏和地球表面的演化。
地质力学和地貌学等学科对地壳变形的原因和机制进行了深入研究。
地球内部结构
地球内部结构概述地球内部结构指的是地球从外部到内部的各个层次和组成部分。
地球内部结构的研究对于我们理解地球的形成、地质活动和地球表面现象具有重要意义。
地球内部结构可以分为三个主要部分：地壳、地幔和地核。
1.地壳：地壳是地球最外层的固体壳层，主要由岩石和土壤组成。
它分为大陆地壳和海洋地壳两种类型。
大陆地壳较厚，平均厚度约为30至70公里，而海洋地壳较薄，平均厚度约为5至10公里。
地壳是地球上生物和人类活动的主要区域，包含着我们生活的大陆和海洋。
2.地幔：地幔位于地壳之下，是介于地壳和地核之间的岩石层。
地幔的厚度约为2900公里，占据了地球体积的大部分。
地幔主要由硅、镁、铁等元素的氧化物和硅酸盐矿物组成。
地幔的温度和压力非常高，因此岩石处于高温高压的固态或部分熔融状态。
地幔的热对流是地球上地质活动的主要驱动力之一。
3.地核：地核是地球的内部部分，由外核和内核组成。
外核是一层液态的铁和镍合金，厚度约为2200公里。
内核是一层固态的铁和镍合金，直径约为内核的一半。
地核的温度非常高，但由于巨大的压力，内核仍能保持固态。
地核的运动和热对流产生了地球的磁场，对地球表面的生物和大气层起到保护作用。
地球内部结构的研究借助地震波传播、地热和地磁测量等技术手段。
通过观测和分析地震波在地球内部的传播速度和路径，科学家可以推断出地球内部的密度、温度和物质组成。
这些研究成果对于地球科学、地质学和地球物理学的发展具有重要意义。
地球内部结构对地球表面现象产生了深远的影响。
地球内部的热对流和岩石圈的运动导致了地震、火山喷发和地质变形等地质灾害和地质现象的发生。
同时，地球内部的热能也是地球上存在生命和维持生态系统的重要条件之一。
因此，深入理解地球内部结构对于我们认识地球的演化历史、地球表面的变化以及环境保护和自然灾害预防具有重要意义。
地壳：地球最外层的固体壳层地壳是位于地球内部结构中最外层的固体壳层，它是我们所生活的大陆和海洋的基础。
武理化学知识点总结
武理化学知识点总结武理化学是地球化学中的一个重要领域，它研究的是地球中物质的组成、性质和变化规律。
在这个领域中，有许多重要的知识点，包括地球化学元素、地球化学物质循环、地球化学地球历史和地球化学分析方法等。
下面我们来对这些知识点进行总结。
1. 地球化学元素地球化学元素是构成地球的基本物质，它们包括地壳元素、地幔元素和核心元素。
地壳元素主要分布在地壳中，包括氧、硅、铝、铁、钙等元素；地幔元素主要分布在地幔中，包括镁、铁、硅、铝等元素；核心元素主要分布在地球核心中，包括铁、镍等元素。
地球化学元素的分布和演化对地球的结构和性质有重要影响。
2. 地球化学物质循环地球化学物质循环是指地球中物质的流动和演化过程，它包括了岩石圈、大气圈、水圈和生物圈。
岩石圈是地球上岩石的层，它对地球和其他圈层起着重要作用；大气圈是地球上大气层，它对地球气候和环境起着重要作用；水圈是地球上水的层，它对地球生态环境和人类生活起着重要作用；生物圈是地球上生物的层，它对地球生态环境和生物多样性起着重要作用。
地球化学物质循环对地球和生物圈的演化和变化有重要影响。
3. 地球化学地球历史地球化学地球历史是指地球历史演化的地球化学过程，它包括地球演化、生命起源和生态演化等过程。
地球演化是指地球形成和演化的过程，它包括地球的起源和地球的结构演化；生命起源是指生物的起源和演化过程，它包括生命的起源和生物的演化；生态演化是指生物和环境的演化过程，它包括生态环境的变化和生物多样性的演化。
地球化学地球历史对地球演化和生态环境的演化有重要影响。
4. 地球化学分析方法地球化学分析方法是研究地球中物质组成和性质的分析方法，它包括了化学分析、物理分析和仪器分析等方法。
化学分析是通过化学反应和化学性质来分析物质的组成和性质；物理分析是通过物理性质和物理过程来分析物质的组成和性质；仪器分析是通过仪器和设备来分析物质的组成和性质。
地球化学分析方法对地球化学研究和应用有重要意义。
地球科学基础知识
地球科学基础知识地球科学是研究地球的物理、化学、生物特征及其演化过程的学科。
它涉及多个学科领域，如地质学、气象学、海洋学和生态学等。
地球科学的发展对于人类认识地球、解决环境问题和可持续发展具有重要意义。
本文将介绍地球科学的基础知识，包括地球的结构、地质构造、气候和环境等方面。
一、地球的结构地球由内向外分为核、地幔、地壳三个部分。
核是地球的内部部分，主要由铁和镍等重元素组成，温度极高。
地幔位于核和地壳之间，温度逐渐下降，主要由固态岩石组成。
地壳是地球最外层的部分，较薄，包裹着陆地和海洋。
二、地质构造地质构造是指地球表面的形态和地质现象。
主要有板块构造、地震活动和火山活动等。
板块构造是指地壳分裂成几块板块，它们以地震和火山活动为表现，不断地运动和改变。
地震活动是指地球表层由于板块运动引起的地震现象，地震还会引发山体滑坡和海啸等灾害。
火山活动是指地壳中的火山岩和岩浆向地表喷发或渗透的现象，形成火山口、熔岩和火山灰等地貌。
三、气候和环境气候是地球大气长时间内的平均天气状况，与地球上的气候带和气候类型相关。
气候受到气候要素、地形、海洋和植被等因素的影响。
气候变化是指气候在长时间内的变化，如全球变暖、冰川消融等。
气候变化对于全球环境和生态系统产生了重要影响。
地球科学基础知识的了解对人们认识地球、应对气候变化和保护环境具有重要意义。
通过深入研究地球的结构和地质构造，可以更好地预测地震和火山活动，减少灾害损失。
同时，了解气候和环境变化，可以采取相应的措施保护生态系统，确保人类的可持续发展。
地球科学需要跨学科的合作，通过地质学、气象学、海洋学和生态学等多个学科的研究，可以获得更全面的地球知识。
此外，地球科学的发展也需要不断的观测和实验，利用现代仪器和技术手段进行研究，提高对地球的理解。
总之，地球科学是一门综合性的学科，通过研究地球的物理、化学和生物过程，可以提高人们对地球的认识，促进环境保护和可持续发展。
深入了解地球科学基础知识对于我们每个人都具有重要的意义。
地球化学元素分布的地质特征
地球化学元素分布的地质特征地球化学元素是构成地球的基本组成部分，它们的分布在很大程度上决定了地球的地质特征。
地球化学元素的分布受到多种因素的影响，包括地壳构造、物理化学条件以及地质作用等。
本文将从地壳构造、元素来源、地球化学周期表以及地质过程等方面探讨地球化学元素分布的地质特征。
地壳构造对地球化学元素的分布起着重要作用。
地壳可分为大陆壳和海洋壳两种类型，它们的地球化学元素组成有所不同。
大陆壳主要由硅铝酸盐矿物构成，含有较多的铝、钾、钙等元素，而海洋壳富含钠、镁等元素。
这种差异主要是由于大陆壳形成于火山作用下的岩浆演化过程中，火山喷发的物质富含铝、钠等元素；而海洋壳主要由玄武岩构成，其形成与洋脊的形成和扩张有关，因此富含钠、镁等元素。
元素的来源也是地球化学元素分布的重要因素。
地球化学元素主要来源于地幔和地壳。
地幔是地球的主要组成部分，其中包含丰富的镁、铁、铝等元素。
地壳则是地球外部表层的部分，元素丰度较高。
地球化学元素在地壳中的分布受到多种因素的影响，包括地壳的形成和演化、不同地质过程的作用等。
例如，火山作用和构造运动可以使地壳内部的元素重新分布，形成富集和亏损区域。
地球化学周期表是研究地球化学元素分布的重要工具。
地球化学周期表将元素按原子序数排列，并根据其地球内循环特点进行分类。
根据地球化学周期表，地壳中丰度最高的元素是氧、硅、铝，这些元素的丰度直接影响到地壳的性质和构造。
与此同时，周期表的研究也为科学家提供了预测地球其他区域元素丰度的线索，有助于更好地了解地球的地质特征。
地球上的地质过程也对地球化学元素的分布产生了重要影响。
地质过程包括火山喷发、变质作用、岩浆演化、溶解沉淀等。
火山喷发是地球内部物质向地表释放的过程，其中释放的物质中富含硫、铁、镁等元素。
变质作用则是它们之间相互作用的结果，将元素重新组合并形成新的矿物。
岩浆演化是地幔物质向地壳物质的转化过程，地壳物质中的一部分会溶解在岩浆中。
溶解沉淀则是指元素在地下水中溶解和沉积的过程，从而影响地壳中元素的分布。
地球内部结构的形成
地球内部结构的形成地球自形成以来，经历了漫长的进化过程，其内部结构也逐渐形成。
地球内部主要分为地壳、地幔和地核三层结构，每一层都有其独特的性质和组成。
地壳是地球最外层的固体壳层，包括陆地地壳和海洋地壳。
陆地地壳主要由硅酸盐矿物组成，具有较高的硅含量，而海洋地壳则以玄武岩为主，硅含量相对较低。
地壳的厚度不均匀，陆地地壳厚度一般在30-70千米，而海洋地壳厚度约为5-10千米。
地壳是地球表面的外壳，它的形成主要是通过火山活动和板块运动。
地壳下面是地幔，地幔是地球内部最大的一层，占据了地球半径的大部分。
地幔主要由硅酸盐岩石组成，其中含有大量的镁和铁元素。
地幔分为上地幔和下地幔两部分，上地幔主要由较浅的矿物组成，下地幔则由较深的矿物组成，温度和压力也更高。
地幔是地球内部热对流的主要区域，其中的岩石以塑性流动为主，而非固态。
地幔下面是地核，地核分为外核和内核两部分。
外核是液态的，主要由铁和镍组成。
外核的温度很高，通过对流产生了地球的磁场。
内核则是固态的，由铁和镍组成，温度更高。
地核的形成与地球的深层热对流和内部的放射性衰变有关。
地球内部结构的形成主要是由于地球自身的演化过程。
地球的形成始于约46亿年前的太阳系形成之初，当时的地球是一个炽热的球体，经过数亿年的冷却和凝聚，表面逐渐形成了地壳。
地球表面的地壳不断经历着火山喷发、地震和板块运动等地质活动，这些活动不仅改变了地壳的形态，也对地幔和地核产生了影响。
地幔和地核的形成主要是由于地球内部的高温和高压条件。
地球内部的热量来自于地球形成初期的热能，以及地球内部的放射性衰变。
这些热量导致了地幔和地核的热对流，形成了地球的地热活动和地磁活动。
地幔的岩石以塑性流动为主，这种流动导致了地球表面的板块运动和地震活动。
而地核的热对流和电流相互作用产生了地球的磁场，保护了地球免受太阳风和宇宙射线的伤害。
地球内部结构的形成是地球自身演化过程的结果。
地壳、地幔和地核三层结构在地球的长期演化中逐渐形成，它们相互作用，共同维持着地球的生命环境和地质活动。
地球的内部
地幔
地幔,位于地壳下面，是地 球的中间层。厚度约2865 公里，主要由致密的造岩 物质构成，这是地球内部 体积最大、质量最大的一 层。化学成分主要是含铁 镁的硅酸盐，平均密度是 3.3-5.5g/cm3，占地球体 积的83%，总质量的68%。 地幔是驱动地球工作的引 擎，也是地震、火形状， 那么你们觉得地球的内部是什么样的？
内部分为三个部分：最外层是地壳（由岩 石组成），中间是地幔（主要是含铁镁的 硅酸盐），里面是地核（铁、镍元素组 成）。
1910年，前南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇契意外地发 现，地震波在传到地下50公里处有折射现象发生。他认 为，这个发生折射的地带，就是地壳和地壳下面不同物 质的分界面。1914年，德国地震学家古登堡发现，在 地下2900公里深处，存在着另一个不同物质的分界面。 后来，人们为了纪念他们，就将两个面分别命名为“莫 霍面”和“古登堡面”并根据这两个面把地球分为地壳、 地幔和 地核三个圈层。 地球内部可分为地壳、地幔和地核三大部分。地壳厚约 30公里， 地幔厚约2840公里，地核厚约3500公里。每一部分又 可细分。 地核可分为外部液态地核和内部固态地核，地幔可分为 上地幔 和下地幔，地壳则可分为海洋地壳和大陆地壳
科学家用什么方法收集地球内部的资 料？
主要是利用浅源地震波。因浅源地震波能量 大，传播距离远，在地球对面如西半球的浅 源地震波可被我们接收到。根据地震波速的 变化就可知道地球内部物质的密度、弹性模 量，等。
科学家通过火山爆发来探测地球内部
科学家通过火山爆发来探测地球内部
科学家通过地热来探测地球内部
地壳
地壳是地球固体圈层的 最外层，岩石圈的重要组 成部分。其底界为莫霍洛 维奇不连续面（莫霍面）。 整个地壳平均厚度约17km， 其中大陆地壳厚度较大， 平均为33km。高山、高原 地区地壳更厚，最高可达 70km；平原、盆地地壳相 对较薄。大洋地壳则远比 大陆地壳薄，厚度只有几 千米。
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1)上地幔（铁镁硅酸盐）深度约从10km到 400km，其质量约占地球的10％，主要由橄榄 石及辉石组成，相当于橄榄岩和榴辉岩。
2）、过渡带地幔
有时也作为上地幔的一部分。从400km到670km深处， 其质量占地球的7.5％。硅酸盐的矿物结构产生相变， 橄榄石在400km处矿物结构转变为尖晶石结构；近 700km时又从尖晶石结构转变为钙钛矿结构。
2. 地壳中化学元素丰度研究方法
2) 简化方法：
b、维诺格拉多夫（Vinogradov，1962）根据地壳中出露 岩石的比例进行样品组合，用两份酸性岩加一份基性 岩的人工混合样品，获得的化学成分的平均值代表地 壳的元素丰度值。
第二章 地壳和地幔的元素分布
第一节 地球的结构 第二节 地壳中化学元素的分布 第三节பைடு நூலகம்地幔的元素组成 第四节 地壳与地幔的相互作用及物 质交换
地球内部主要壳层特征
深度范围（km）
地壳 A
0~35
M 界面（莫霍界面）
B
35~400 上地幔
地幔
C
400~1,000 转变区
D
1,000~2,900 下地幔
3）、下地幔
深度由670km至2900km，其质量约占地球的49％。 矿物物理实验支持下地幔可能由Mg、Si、O和Fe组成， 具有钙钛矿（CaTiO3）晶体构造，称之为镁硅酸盐的 钙钛矿（Mg、Fe）SiO3结构，形成于很高压力（即 >20 GPa）。此外，伴随镁方铁矿（Mg、Fe）O，Si、 Fe及O相对于上地幔更为富集。
2) 简化方法： a、戈尔德施密特
戈尔德施密特（Goldschmidt，1954）采用挪威南部广 泛分布的冰川粘土作为天然的地壳混合样品。分析了 77个这种物质的样品，计算了地壳化学元素含量的平 均值。他认为这种冰川粘土可以做为一种平均样品， 代表着大面积分布的结晶岩石的平均化学成分。其分 析结果除了Na2O和CaO偏低外，其它组分的含量值都 同克拉克和华盛顿的数据相当一致。
31.5（地核）
1、地壳
莫霍面以上，其厚度变化大，5km-80km，，最厚的喜 马拉雅山地区可达80km，而洋壳的厚度通常不足 10km。最老的大陆地壳年龄为3.8～4.2Ga。现有的大 洋地壳都是小于200Ma的中生代以来的产物。
大陆地壳的岩石组成模型
1)上地壳（硅铝层），上部由未变质的岩石和绿片岩 相岩石组成，如沉积岩和花岗质侵入体；上地壳的下 部（由英云闪长岩－奥长花岗岩－花岗片麻岩为主的 角闪岩相岩石组成，富Si、K、Rb、U、Th等）
.丰度的研究意义
• 丰度是每一个地球化学体系的基本数据。 近代地球化学正是在探索和了解丰度这一过程中逐渐形成的。
• 一些重要的地球化学基本理论问题都离不开地球化学体系中元素 丰度分布特征和规律研究。
1、地壳元素丰度（克拉克值）研究的意义
a、控制元素的地球化学行为 克拉克值可以支配元素的地球化学行为，如同属碱金属元素，K、 Na等常形成独立的盐类矿床，而Rb和Cs等呈分散状态。 元素克拉克值限定矿物种类及种属 限定了自然体系的状态。 对元素的结合状态有影响。 b、克拉克值是判断元素集中和分散及其程度的标尺。 查明区域的特征元素对于地球化学省的划分，确定地质体的含矿专 属性，对矿床的找寻及评价等关系十分密切。在环境研究方面，对 于污染源的追溯及治理、地方病防治，都有重要作用。全国范围内 区域地球化学测量及填图将对农业规划及环境规划等起着重要的指 导作用。 d、可以阐明地壳的形成及演化以及板块构造运动有关的动力学问 题。
Spinel （尖晶石） MgAl2O4
Perovskite（钙钛矿）
第二章 地壳和地幔的元素分布
第一节 地球的结构 第二节 地壳中化学元素的分布 第三节 地幔的元素组成 第四节 地壳与地幔的相互作用及物 质交换
第二章 地壳和地幔的元素分布
第二节 地壳中化学元素的分布
一. 地壳中化学元素丰度研究意义与方法 二. 地壳中的化学元素的分布特点
克拉克方法意义：1、开创性的工作，而地球化学发 展打下了良好的基础。2、代表大陆地壳岩石圈成 分。
后来，费尔斯曼（1928～1938）又基本遵循克拉克的 方法，利用自己的研究成果汇编了地壳元素丰度表， 并进行了地壳中元素的原子百分数即元素“原子克 拉克值”的计算。
2. 地壳中化学元素丰度研究方法
下地壳（硅镁层）则由成分不同的麻粒岩相岩石组成。
2)大洋地壳
大洋地壳的结构：洋壳总成分相当于玄 武岩，它由玄武岩、辉长岩加上不厚的 （1～2km）的海洋沉积物构成。
2、地幔
地幔是地球最大的层圈，它从莫霍面到核－幔 边界，体积占地球的83％，质量占67％。
原始地幔形成于地球增生的最初几百万年，当 Fe-Ni分异形成地核时，由留下的富Fe、Mg的 硅酸盐物质堆积形成的初始地幔称为原始地幔。
2. 地壳中化学元素丰度研究方法
1) 克拉克方法（最早开始计算地壳的平均化学成分，1924年他和 华盛顿（Clarke F W and Washington H S）发表了“地球的化 学组成”，首次提出了元素的地壳平均含量。其方法：假设地 壳的厚度为16km，即最高的山脉及最深的海洋的高差。并采用 包括岩石圈、水圈和大气圈的广义地壳，它们的质量比分别是 93%、7%、0.03%。又假定岩石圈中火成岩占95%、沉积岩占 5%（其中页岩4%、砂岩0.75%、石灰岩0.25%），而这5%的 沉积岩是火成岩派生的，因此认为火成岩的平均化学成分代表 地壳的平均化学成分。根据世界上8602个火成岩的岩石化学数 据（53种元素），从中选择了分析质量较好的5159个数据作为 岩石圈中大陆和海洋火成岩平均化学成分计算的基础。其计算 的地壳平均化学成分实际上是这三个地圈化学组成的综合。按 48个地理区域用算术平均法求得各区平均值，再归纳为9个大洲 和大洋岛屿区域的平均值，最终求出整个地壳的平均值。
G 界面（核-幔边界）
E
2,900~4,980 外核
地核
F
4,980~5,120 过渡层
G
5,120~6,371 内核
密度（g/cm3） 2.7~3.0
3.32~3.65 3.65~4.68 4.68~5.69
9.40~11.50 11.50~12.0 12.0~12.3
占地球总质量（%） 0.8
10.4 16.4 41