地概作业-地球内部组成-阅读笔记《地球深处的神秘矿物》广濑敬目前
深埋地底的秘密:地球的内部结构

某一天,地球内部的岩浆在炙热的温度下忽然变得热情起来。
它们告诉了另一些物质一个秘密:地球的内部结构。
首先是地核,一个自尊心十足的大家伙。
他总是吹嘘自己有多么热辣,然而别人都说他只是个热气球,因为他总是腾起来。
不过,地核可不在乎,他觉得自己就是地球的“核心魅力”。
接着是地幔,一个有点自卑的角色。
她总是埋怨自己太“厚脸皮”,但其实她只是觉得自己的良心有些冷淡。
她在地球内部默默地流动着,虽然看不见,却非常重要。
最后是地壳,一个爱打扮的小姐。
她总是抱怨自己的皮肤不够光滑,需要经常去角质。
她喜欢穿上漂亮的地貌,但总是被破坏,然后再次粉墨登场。
她觉得自己就像地球的外衣,需要时刻保持美丽和时尚。
岩浆听完这些描述后,感慨万分地说:“地球的内部原来也是这么有趣啊!看来我们每个部分都有自己的烦恼和魅力。
”他们一边聊着,一边慢慢地变得更加和谐,仿佛一家人一样。
于是,地球的内部成了一个充满笑话和情感的大家庭。
他们开始互相取笑、互相帮助,生活也变得更加有趣,就像一出欢乐的喜剧。
有时候,他们还会到地表上搞些小恶作剧,让人类感叹地球内部原来如此有趣。
从那以后,地球的内部变得更加和谐,也更加美丽。
每当地震或火山喷发时,人们不再感到恐慌,而是愉快地想象地球内部的“家庭”又在玩闹了。
所以,无论在地表上还是地底下,地球都是一个充满笑话和神秘的地方。
就像一场永远不会结束的喜剧,让人们对这颗蓝色星球充满了无尽的好奇和爱意。
学习并理解地球的构成

学习并理解地球的构成地球是我们赖以生存的家园,而对地球的构成的学习和理解有助于我们更好地保护和利用它。
本文将从地球的内部结构、地球的表层构成和地球系统的相互作用等方面展开论述,以帮助读者全面了解地球的构成。
一、地球的内部结构地球有一个复杂而精细的内部结构,主要分为地核、地幔和地壳。
地核是地球的内部最深处,分为内核和外核,内核主要由固态铁镍组成,而外核则是液态铁镍。
地幔位于地核和地壳之间,主要由固态岩石、硅酸盐等组成。
地壳是地球最外层的部分,是我们生活和活动的地方,主要由不同类型的岩石和矿物质组成。
二、地球的表层构成地球的表层构成包括地壳、大气、水体和生物体。
地壳上分布着不同类型的岩石,如火山岩、沉积岩和变质岩等。
大气层是地球表面上的气体包围层,由氧气、氮气、二氧化碳等组成。
水体是地球表面的水资源,包括海洋、湖泊、河流和冰川等,是维持生命和地球生态平衡的重要组成部分。
生物体则是地球上的生物群落,包括动物、植物和微生物等。
三、地球系统的相互作用地球的构成不仅仅是内部的物质结构,更包括与其它系统之间的相互作用。
地球系统包括地球内部系统、大气系统、水文系统和生物系统。
地球内部系统通过地震、火山喷发等地质活动影响着地壳的演变和地形的变化。
大气系统中的气候和天气变化直接影响着地球的生态环境和物种分布。
水文系统中的水循环不仅影响着水资源的分配和可持续利用,还对地表和地下的地质过程产生影响。
生物系统则通过生物多样性和生态系统的稳定,维持着地球的生命和生态平衡。
总的来说,地球的构成是一个相互联系、相互作用的系统。
地球的内部结构决定着地壳的特点和地表地貌的形成,而地球系统的相互作用则影响着地球的生态环境和人类的生存条件。
深入学习并理解地球的构成,有助于我们更好地认识地球,增强对地球环境保护的意识和行动。
我们应该珍惜地球资源,减少对地球的破坏,推动可持续发展,保护地球的生态平衡。
只有通过全面了解和有效管理地球的构成,我们才能更好地保护地球,为后代留下一个可持续和美好的家园。
地球内部结构简析

地球内部结构简析地球是我们居住的家园,它隐藏着许多神秘的内部结构。
在这篇文章中,我们将会对地球的内部结构进行简要的分析,带领读者一窥地球的丰富内涵。
地球的内部可分为地壳、地幔和地核三个部分。
地壳是地球最外层的一层,平均厚度约为35千米。
它分为陆壳和海壳两部分。
陆壳主要由岩石构成,而海壳则主要由厚度较薄的海水和沉积物组成。
地壳是我们生活的基础,它包含了大量的岩石和土壤,也是人类活动的重要场所。
地壳下方是地幔,它是地球的最大部分,占据了地球半径的大约84%。
地幔的厚度约为2,900千米,由固态岩石组成。
地幔处于非常高温和高压的环境中,使岩石呈现出流动的特性。
地幔通过圆盘状的对流运动,起到了地球内部能量的传递和释放的重要作用。
地幔下方是地核,地核又分为外核和内核。
外核是一层厚约2,260千米的液态金属铁组成的层,它包裹着内核。
外核的高温和高压条件使得铁发生熔融,形成液态态。
而内核则是一个直径约为2,400千米的固态铁球,温度高达5,000摄氏度。
内外核的运动和相互作用产生了地球磁场,为地球的生命提供了保护。
地球内部结构的研究对我们认识地球演化历程及其地壳运动、地震活动等具有重要意义。
通过地震和地热等现象的观测,科学家们能够推测地球内部的结构与性质。
此外,地球的内部还与板块运动和地质变化等密切相关。
对地球内部结构的深入了解,有助于我们更好地理解地球的形成与发展。
总结起来,地球内部结构主要由地壳、地幔和地核三个部分组成。
每一部分都具有独特的特性和功能,相互作用在地球演化和地球科学研究中起着重要的作用。
地球内部结构的深入探索,将为我们进一步了解地球的奥秘和保护地球提供重要指导。
通过本文的简析,我们对地球内部结构有了初步的了解。
地球内部的奥秘仍然有待于更深入的研究和探索,我们期待未来科学的发展能够揭示更多的地球内部宝藏。
让我们保护好地球,共同呵护这个美丽的家园。
地球的内部结构

地球的内部结构
地球是我们所居住的行星,它的内部结构是由不同层次的物质组成的。
了解地球的内部结构对于研究地质活动、地震、矿产资源等都具
有重要意义。
本文将从地球的外部到内部,逐层介绍地球的内部结构。
1. 地壳
地壳是地球最外层的部分,包括陆壳和海壳。
陆壳主要由岩石和土
壤组成,平均厚度约为30到50公里。
海壳则主要由海洋底部的沉积
物和岩石构成,平均厚度约为5到10公里。
地壳是地球上生物活动、
自然地貌和人类居住的基础。
2. 地幔
地幔是地球壳下面的一层,位于地壳与地核之间。
地幔主要由硅酸
盐岩石和矿物组成,深达2900公里。
地幔的物质是半固态的,具有高
温高压的特点。
地幔中的岩石会随着地球的热对流而上升或下沉,形
成地球的地质运动和板块构造。
3. 地核
地核是地球的最内层,由铁和镍组成。
地核被分为外核和内核两部分。
外核是液态的,由熔融的金属组成,厚度约为2200公里。
内核则
是固态的,厚度约为1200公里。
地核的高温高压环境产生了地球的磁场,起到保护地球免受太阳风暴等宇宙粒子的影响。
综上所述,地球的内部结构可简单归纳为地壳、地幔和地核三部分。
这些层次的存在和相互作用,决定了地球的地质特征和地球活动。
深
入了解地球的内部结构有助于我们更好地理解地球的演化过程和地球
科学的研究。
地球的内部结构

地球的内部结构地球,作为我们熟悉的家园,拥有着复杂而神秘的内部结构。
了解地球的内部结构对于我们理解地质现象、地震发生和构建地球模型等方面都起着至关重要的作用。
本文将详细探讨地球的内部结构,包括地核、地幔和地壳三个主要部分。
一、地核地核是地球内部最深处的部分,由内外两层组成,分别是外核和内核。
外核是一层厚达2200公里的流动金属铁层,内核则是直径约为三分之一地球直径的固体金属铁层。
外核是地球内部的能量源,其流动产生的对流运动导致地球磁场的产生和维持。
地球的磁场是地球自身产生的巨大电磁场,具有保护地球上生物免受太阳风暴辐射的重要作用。
而内核则由于高压和高温的环境,使得铁变得非常坚硬。
二、地幔地幔是地核与地壳之间的中间层,占据地球内部的体积最大部分,厚度约为2900公里。
地幔主要由岩石组成,其中含有许多具有高温高压特性的矿物。
地幔的上部叫做上地幔,处于固态状态。
而下地幔则处于高温高压的环境下,导致岩石呈现半固态的流动性质。
这种流动导致了地球板块的运动,形成了地壳上的大陆和海洋。
地幔的温度和岩石的物理特性对地球上的地震活动起着重要的影响。
地震是地壳中能量释放的结果,通过地震波的传播和记录,科学家可以更好地了解地球深部的结构和物理特性。
三、地壳地壳是地球最外部的固体壳层,与地幔之间由薄弱的摩尔面(Mohorovičić discontinuity)分割开来。
地壳主要由岩石和矿物组成,呈现出不同的化学成分和物理特性。
地壳分为两种类型:大陆地壳和海洋地壳。
大陆地壳位于陆地上,相对较厚,由花岗岩等硬质岩石组成。
而海洋地壳主要在海洋底部,相对较薄,由玄武岩等较软的岩石组成。
地壳是我们生活的基础,包含了我们居住地的大陆和海洋。
它也是地球上生物多样性的重要保护层,为我们提供了生存的环境。
此外,地壳也是地质学家研究地球历史和地质变化的重要依据,通过对地壳的分析,可以了解地球的演化过程。
结论地球的内部结构由地核、地幔和地壳三个主要部分组成。
地球内部探秘读后感

地球内部探秘读后感
《地球内部探秘》这本书是关于地球内部结构和地球内部各种现象的科普读物。
通过这本书,我对地球内部的奥秘有了更深入的了解,也对地球这个我们生活的星球有了更多的敬畏和好奇。
书中首先介绍了地球内部的结构,包括地核、地幔和地壳。
地核是地球内部最深处的部分,由铁和镍组成,温度极高,是地球内部的“炉子”。
地幔是地核和地壳之间的部分,温度也很高,是地球内部的“烤炉”,地壳则是我们生活的地面,是最薄的一层。
这些结构的存在,让我对地球内部的构造有了更清晰的认识,也让我对地球内部的热力活动有了更深入的了解。
书中还介绍了地球内部的各种现象,比如地震、火山喷发等。
地震是由地壳板块的运动引起的,地震的发生会给人们的生活带来很大的影响,也让我对地球内部的运动有了更深刻的认识。
火山喷发则是地球内部的岩浆喷发到地表,形成了火山,这些现象的存在让我对地球内部的活动有了更直观的了解。
通过阅读这本书,我对地球内部的奥秘有了更多的了解,也对地球这个我们生活的星球有了更多的敬畏和好奇。
地球内部的活动
是如此的神奇和壮观,让我对地球内部的探索充满了好奇和向往。
希望未来科学家们能够更深入地探索地球内部的奥秘,让我们对这
个星球有更深入的了解,也让我们更好地保护这个我们生活的家园。
探索地球内部科普地球的内部结构
探索地球内部科普地球的内部结构地球作为我们生活的家园,充满了神秘和未知。
为了更好地了解地球,科学家们通过地质学和地球物理学的研究,揭示了地球的内部结构。
本文将带您一同探索地球的内部,了解它的构成和特点。
第一部分:地球的构成地球的内部主要由三个部分组成:地壳、地幔和地核。
地壳是地球最外层的一层,厚度约为5-70公里,占据了地球体积的很小一部分。
地壳主要由岩石和土壤构成,是我们生活和活动的场所。
地壳下方是地幔,地幔的厚度约为2,900公里,占据了地球体积的大部分。
地幔主要由熔融的岩石和固态的岩石组成,因高温高压而呈现半固态状态。
地幔是地球内部最大的部分,质量和体积都远远超过其他部分。
地幔下方是地核,地核包括外核和内核。
外核是一层厚约2,270公里,由熔融的金属铁和镍组成。
内核位于地核的中央,半径约为1,220公里,主要由固态的铁和镍组成。
地核是地球内部最热的地方,温度极高,同时也是地球内部的力量源泉。
第二部分:地球内部研究方法为了了解地球内部的结构和特性,科学家们使用了多种研究方法。
其中最重要的方法是地震波的观测和分析。
地震波是地震发生时由震源向四周传播的波动,通过观测地震波在地球内部传播的路径和速度不同,可以推测地球内部的结构。
科学家们还通过岩石样本的研究来了解地球内部。
地壳上的岩石样本可以通过地质勘探和采样获得,而对地幔和地核的研究主要依靠火山喷发和地震活动中喷出的岩浆和岩石样本。
通过对这些样本的分析,科学家们可以研究地球内部的物质组成和属性。
此外,利用地球物理学的原理,科学家们还可以通过测量地球内部的重力场、磁场和地表形变等现象来推断地球内部的结构和特点。
这些方法的综合应用使科学家们能够更加全面地了解地球的内部。
第三部分:地球内部的动力学过程地球内部的动力学过程主要是指地壳、地幔和地核之间的相互作用和运动。
地球内部的动力学过程是地球表面地质活动和自然现象的根本原因。
地球内部的物质源源不断地从地幔上升至地壳,形成了陆地和海洋。
地球内部结构知识点
地球内部结构知识点地球是我们生活的家园,它拥有着复杂而神秘的内部结构。
地球内部结构的了解对于地质学和地球科学具有重要意义。
本文将介绍地球内部结构的知识点,包括地球的层次结构、岩石圈与地球板块运动、地球内部热力学和地震活动等内容。
1. 地球的层次结构地球可以分为三个主要的层次,分别是地壳、地幔和地核。
地壳是地球最外面的一层,主要由矿物和岩石组成。
地壳紧贴地表,地壳的厚度不一,在大陆地区约为30-70公里,而在海洋底部只有5-10公里。
地壳包括了陆地和海洋地壳两种类型。
地壳之下是地幔,地幔是地球最大的一层,占据地球的总体积的大约84%。
地幔以固态的造岩矿物为主,同时也存在着部分的熔融岩石。
地幔可以进一步细分为上地幔和下地幔,两者之间存在着明显的界面。
地幔之下是地核,地核由两部分组成,分别是外核和内核。
外核主要由液态的铁和镍组成,而内核则主要为固态的铁和镍。
地核是地球的最内层,直径约为3486公里。
2. 岩石圈与地球板块运动岩石圈是地球上除了大气圈和水圈外的另一个圈层,包括了地壳和上地幔。
岩石圈是地震、火山和地质构造活动的主要发生地。
地球板块是岩石圈的划分单位,地球板块理论是解释地球表面构造和地质活动的重要理论。
地球板块运动是指地球上各个板块相对移动的现象。
板块运动是由岩石圈下面的上地幔的运动所驱动的。
板块运动会产生地震、火山喷发和山脉的形成。
板块边界主要分为三种类型:构造边界、同质边界和转换边界。
构造边界是两个岩石圈板块相互碰撞、挤压或者拉伸造成的,如大陆-大陆碰撞造山带。
同质边界是两个岩石圈板块因为地壳运动造成的摩擦而移动,如大洋-大洋脊。
转换边界是两个岩石圈板块相互滑动而不产生明显的造山带或地震带。
3. 地球内部热力学地球的内部是极其炽热的,有着高温和高压的环境。
地球内部的热力学过程对地球的结构和地质活动有重要影响。
地球内部的高温主要来源于地球的形成时产生的残余热和放射性元素的衰变热。
地球内部的高温会导致岩石的熔化和地壳的运动。
地球的内部结构
地球的内部结构地球是我们生活的家园,它的内部结构复杂多样。
本文将对地球的内部结构进行详细论述,从地壳到内核,逐层介绍地球的构造。
地壳地壳是地球最外层的部分,它覆盖在地球表面。
地壳分为大陆地壳和海洋地壳两种类型。
大陆地壳主要由花岗岩和石英岩构成,相对较厚,海洋地壳则主要由玄武岩组成,相对较薄。
地壳是地球上生命和人类活动发生的地方,所以它具有极大的重要性。
地幔地幔是地壳下方的一层,占据了地球的大部分体积。
地幔主要由含铁的镁铁硅酸盐矿物构成。
地幔的温度和压力较高,使得地幔物质呈现为高粘度的岩石状态。
地幔内部存在着地幔柱状物,这是由热对流引起的热柱,对地球板块运动起着重要的作用。
外核外核是地球内部的一层,包裹在内核周围。
外核主要由铁和镍构成,并且处于液态状态。
外核的液态特性导致了地球的磁场的形成,磁场对于地球上生命的存在非常重要。
磁场可以保护地球的大气层不受太阳风的侵蚀。
内核内核是地球内部最深处的一层,也是地球结构的最内层。
内核主要由铁和镍构成,温度和压力都非常高,所以内核是固态的。
内核的直径约为约1220公里,它对地球的稳定性和地震活动都有着重要影响。
总结起来,地球的内部结构可以分为地壳、地幔、外核和内核四个部分。
地壳是生命和人类活动发生的最外层,地幔是地壳下面的大块岩石层,外核是液态金属层,内核是地球的最内核。
这些部分相互作用、紧密联系,共同维系着地球的稳定和繁荣。
通过了解地球的内部结构,我们可以更好地理解地球各个部分之间的相互关系,解释地球上的现象和现象,对地球科学的研究有重要的意义。
同时,对于保护地球环境和资源的合理利用也有重要的指导作用。
地球的内部结构是地球科学领域的重要研究内容之一,也是我们对地球认识的基础。
通过不断深入地研究和探索,我们相信将会揭开地球内部更多的奥秘,为人类的未来提供更多的探索空间。
地球的圈层结构笔记
地球的圈层结构笔记地球的圈层结构是地球科学的一个重要知识点。
地球的圈层结构主要分为核心、地幔和地壳三个主要圈层。
每个圈层都有其独特的特点和功能,对地球的物理性质和地质历史都有重要影响。
核心是地球的最内层,分为外核和内核。
外核主要由液态的铁和镍组成,而内核则为固态,由于温度和压力的差异,它们的物理性质有所不同。
外核的热量主要来源于地球形成时的原始热量,而内核的热量则主要来源于地球内部的放射性衰变。
核心的另一个重要特点是它的磁性,这是由于地球内部的金属流体在旋转过程中产生了电流,从而产生了地球的磁场。
地幔是地球的中间层,位于核心之上,地壳之下。
地幔主要由固态岩石组成,但在一定条件下,它们也可以表现为塑性流动。
地幔岩石的主要成分是硅酸盐,它们在高温和高压下具有高度的可塑性。
地幔的另一个重要特点是它对地球板块运动的支撑作用。
地球表面的板块无时无刻不在运动,这种运动的主要驱动力就是地幔的塑性流动。
地壳是地球的最外层,也是我们生活的地方。
地壳很薄,但它却具有丰富的地质特征和自然景观。
地壳的厚度从海洋底部到高山之巅差别巨大,平均厚度约为15公里。
地壳的主要成分是轻质的岩石和矿物质,包括花岗岩、玄武岩和安山岩等。
这些岩石在地球表面形成了各种各样的地貌特征,包括山脉、河流、湖泊和海洋等。
地球的圈层结构对地球的地质历史和未来发展都有重要影响。
例如,地幔的流动和地壳的运动共同作用,形成了地球表面的地质构造和地貌形态。
同时,地球内部的热源也对地壳活动产生影响,导致地震、火山活动等自然现象的发生。
此外,地球的圈层结构也影响着我们对于地球未来的理解。
例如,地球内部的热源将会在未来逐渐冷却,这将会导致地球板块运动减缓,地质活动减弱。
而地壳的变化也会影响地球的气候和生态系统,例如地壳上升可能会导致海平面下降,而地壳下沉则可能导致海平面上升。
总的来说,地球的圈层结构是一个复杂而有趣的系统。
它不仅影响了我们对地球物理性质的理解,也影响了我们对地球历史和未来的理解。
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地概作業-地球內部組成-閱讀筆記《地球深處的神祕礦物》─廣瀨敬●目前在俄羅斯科拉半島挖掘最深達12公里●用地震波資料確認地球內核的存在晚於發現冥王星●地球內部由地核、地涵、地殼以同心圓組成●2002年成功合成在地涵最底層300公里的問度壓力下會形成的緻密新礦物─鈣鈦礦,其對地球動力學有極大影響,並可解釋地震波穿透地球內部時的奇怪行徑✧下部地涵內,高壓使大多數礦物的結構變得更緻密✧較緻密的礦物相存在→地涵比想像中活躍→傳遞熱能更有效率→解釋為何大陸成長快速、地球磁場演變的方式→生命能從海洋移居到陸地●地殼(35公里以上):1.由多種岩石組成2.部分被海水淹沒3.數十億年4.較輕→漂浮在密度較高的地涵上5.地涵岩漿從中洋脊噴發→較重玄武岩→海洋地殼→再下沉到地涵→海洋地殼通常不超過一億年●地涵:1.佔地球體積85%2.算是固體,在地質時間尺度下會變形,緩慢攪動,對流驅使地殼地質劇烈變化、大陸飄移3.主要由矽、鐵、氧、鎂及其他少量元素混合組成,隨著深度改變,這些元素形成不同的礦物,依不同深度的主要礦物分成許多同心球層4上部地涵(35~660公里深)(1)壓力和溫度隨深度增加→地涵組成元素排列成不同的結晶形、形成不同礦物層(2)橄欖石、變形尖晶十、尖晶石→上部地涵各層主要組成和名稱5.下部地涵(660~2900公里深)(1)鈣鈦礦層:下部地涵內矽酸鎂最普遍(70%),其結晶構造屬鈣鈦礦的一種化學組成廣泛(ex:包含超導體)(2)後鈣鈦礦層:地涵最底厚300公里的部分壓力和溫度使鈣鈦礦轉變成新結構→釋放熱、體積減少1.5%使陸地成長快、火山活動多、地球磁場加速增強、地涵對流加速(上部地涵溫度提高)助於了解地球演化比鈣鈦礦更具導電性→改變地核流動模式、加強液態外核和固態地涵間角動量交換(來自勞侖茲力)→地球自轉週期增減幾毫秒●地核(2900~2400公里深):1.主要由鐵組成2.外核液態、內核固態3.外核內對流攪動內部→因較為緻密,和地涵間少混合→產生地球磁場●測量地震波→繪製地球內部構造●地震波穿過不同物質間的界面,產生部分折射或反射●震波速度大幅改變的地方→每層間的交界✧溫度壓力隨深度而改變→岩石結構不同→波速大幅改變●礦物為原子以特定幾何形式排列(晶體形狀),有其特定化學成分、物理性質、顏色→岩石由不同礦物組成●超過一定深度,極高壓力和溫度使元素重新排列(物理:相變)●早期依賴深處岩漿上升地表形成的岩石→常存鑽石(150公里或更深)→推斷母岩在相似深度→上部地涵資訊●超過200公里的地涵很少到達地表✧2600公里深以上的下部地涵稱D層,分D’層和D”層(地涵最底300公里厚)→不均勻,非洲和太平洋下方特別明顯●鈣鈦礦為完美晶體結構→確實存在不連續性,不是變相●元素豐度改變說法有問題→對流應攪動下部地涵、各層混合、元素種類比例各層應相同●利用X射線繞射監控晶體結構在極端條件下的變化,重複多次,都觀察到新的繞射圖樣,厚變回原來鈣鈦礦的圖樣●了解由地核流向地涵的熱有多少→地核主要是鐵,密度約地涵兩倍,兩者邊界不會有混合作用,熱由傳導而交換→地核冷卻速度快●地涵富含放射性元素,地核缺乏放射性同位素→地核高溫主要來自地球形成時所留下的熱✧無法找到比鈣鈦礦更緻密的礦物●地球形成初期,地核完全是液態,某個時間點開始結晶,分成兩層●內核的形成影響地球磁場(外核熔融的液態鐵對流產生地球磁場,固態內核使對流更規則)→影響生命●地球磁場阻擋太陽風和宇宙射線●後鈣鈦礦影響的熱擴散不止於地核和地涵交界,還有整個地涵內部●地涵熱柱在地核和地涵交界上方形成(後鈣鈦礦使熱柱形成頻率提高、更易四處漫流)→在厚鈣鈦礦層內上升時,後鈣鈦礦層受到的壓力漸降低→達某臨界點時,後鈣鈦礦變成較不致密的鈣鈦礦、體積膨脹●小於10倍地球質量、四地球的岩質行星→超級地球●觀測系外行星繞行的的恆星推測成份→許多超級地球成分和地球相似→據其內部壓地翰問度範圍,可能許多行星的最主要成分為後鈣鈦礦●分析太陽光譜的吸收譜線→太陽大氣的化學成分和太陽系行星相似《鑽石高壓鉆》─黃怡禎●了解地球→直接:一般的地質調查或鑽井等,明瞭地球表面的組成及地質現象,但不超過十公里左右地殼淺層的現象→間接:地震波(各種波在地球內部傳遞的速度變化,推導出地球內部的結構,及對化學組成作粗略的勾劃)、地熱、地磁、重力等地球物理的觀察,以及藉由地球化學方法研究外太空來的隕石、月岩,及地函來的擄石和組成礦物相的分布、地溫梯度的估計、地函對流模式,甚至地球的演化等●高壓實驗方法→動態:爆破方式驅動金屬片撞擊樣本,通常在數微秒的短暫時間內產生極強的震擊波,基於動能、動量守恆定律及質量平衡關係,往往在這短暫的瞬間內承受極大的壓力。
→靜態加壓儀器:將樣本置於兩個或以上的砧面間,再在砧外施以機械力,由於構成壓力砧本身物質的硬度較高,能在樣本上產生高壓(砧的構成材料必須硬度高、壓縮性小、化性穩定、價格合理)般傳統大型壓力機,像活塞套筒型的砧體均由碳化鎢組成,其他由碳化鎢作為砧體的壓力機則種類繁多(可容納較多量的樣本,通常用來作實驗岩石學的研究)●大型壓力機的砧體若用燒結的鑽石取代傳統的碳化鎢,可使壓力提高●鑽石高壓砧的結構最簡單輕便,能達到較高的壓力,且可做各種光譜學的觀察,能研究礦物在和地心相當的壓力下的物理性質和化學反應。
●樣本置於兩個鑽石的尖面之間,鑽石的硬度高、作用面積小,只要在外部施加一些機械力,就可在樣本上產生非常高的壓力●為了保護鑽石的壓力面以及保持靜水壓的狀態,一般都在兩鑽石之間加上一層金屬或合金夾套,待壓樣本便和傳壓介質(通常為液體如甲醇、乙醇的混合液)共同置於夾套的孔洞內。
●鑽石的大小通常由1/8到1/2克拉不等,必須無瑕疵、無雜質,若不進行光譜學測量,可使用顏色等級較差、價格較便宜的鑽石,否則還是以無色者為宜✧地函的礦物成分變化不大,其結構則依深度轉變為密度較高的高壓相✧上部地函呈穩定的橄欖石在過渡帶中轉變為尖晶石結構,稱為尖晶石相;輝石則轉變為石榴子石相✧下部地函內,穩定的礦物相為鈣鈦礦結構的鎂鐵矽酸鹽和較少量的氧化物(岩鹽相)✧外地心的組成一般均認為是以鐵為主,與其它輕元素如氫、碳、氧、矽⋯等結合為合金,呈熔融的狀態✧內地心則為固化之鐵鎳合金●鑽石的尖點必須先經研磨、拋光,使其形成徑寬約300微米大小的砧面,樣品便置於其上而承受壓力●砧面的面積越小,可達到的壓力就越高,但相對地可供研究的樣品的量就越少●鑽石高壓砧可達到的壓力當然也受材料機械本質的限制而有極限●果要達到更高的壓力,就必須使用較大的鑽石,再配合砧面的周(鑽石面必須經過特別切割才能達到百萬巴的壓力)●在砧外通電,用變壓器控制電流及加熱量的多寡,樣本溫度由裝置在鑽石砧體中的熱電偶測量●最有效的加溫法是雷射加溫法,將釹釔榴石雷射釋出的紅外光(波長為1,060奈米)光束聚焦到鑽石砧的樣品上,而產生高溫●溫度由樣本受熱時放出的黑體輻射估算而得,黑體輻射經由可見光多頻道光譜分析系統收集和分析(可使樣本加熱至攝氏5,000度以上)●鑽石砧的實驗可用各種波長的電磁波作為光源●震波波速剖面有許多的不連續面,代表地球內部並不是均勻地由單一岩石所構成,而是一層層各有不同物性的礦物群所構成、每一層間有密度的突然增高或降低,可能組成礦物的結晶構造有所改變,或者成分上的大變化●鑽石砧和雷射加溫法可以研究礦物在高壓高溫下相的變化●知道地函的化學組成,就可以用這類的相圖探討礦物相在不同深度的分布情形●外地心不能傳遞剪力波,推論可能是處於熔融狀態●構成地心最主要的元素是鐵,鐵的熔融曲線成為探討地球深處溫度剖面最基本的根據●外地心的成分並非由純鐵組成,也含一些輕元素,使鐵的熔點降低●氫的組成簡單,較容易計算,室溫下以氣體形式存在,隨著壓力的增高,凝聚為液體,再受壓而成固體●魏格納和杭廷頓曾預測氫分子在高壓下會轉變成單原子金屬的形態存在(1.7∼2.5百萬巴的壓力下)●如何把氫裝入鑽石砧:1. 將整個鑽石砧置於冷凍裝置內,再將液化的氫灌入砧內2. 把鑽石砧密閉於一高壓裝置內,然後施加壓力,使泵入的氫氣液化,再將鑽石砧旋緊,樣本裝好後可逐次施加壓力,作各種光譜學上的觀察和X光的繞射實驗。
●氫在5萬巴左右時轉變為固體,固態氫以六方最密堆積的晶體結構出現,結構保持穩定,直到兩百萬巴以上●氫被裝在鑽石砧內時,折射率遠較紅寶石為小●金屬氫的生成,是由其光學性質的改變而得● 1.5百萬巴時,氫分子進行有序化排列,透過氫的可見光有逐漸減弱的趨勢→2.1百萬巴時,氫的穿透光譜顯示均勻的吸收性→此壓力下的反射光譜,則在紅外光部分有顯著的反射增強現象→絕緣、透明的氫已在高壓下轉變為不透明的金屬氫●太陽系九大行星中的大星球,如木星、土星及天王星等,其主要組成均為氫→氫在高壓下的物理性質對研究星球的起源有其重要性✧如木星,假使氫在高壓下變為金屬,在木星內部就很可能以導電體的狀態存在,由於對流的緣故,它能持續不斷地產生電流,解釋為何木星具有顯著磁場✧樣品浸泡在液體的傳壓介質內,可使其承受均勻的壓力而形成靜水壓的狀態傳壓介質,但在高壓下固化後,靜水壓的條件便不能維持✧溫度達到攝氏六、七百度時,鑽石會因氧的存在而加速轉化為石墨。
若將鑽石砧通以惰性氣體如氬氣及保持在較為還原性的空氣中,則在攝氏1,000度以下還能保持穩定狀態✧鑽石導熱性非常良好,在利用雷射加溫時需將樣品和鑽石砧面隔開,通常兩者之間用一層鹽類或氧化物隔開《地函研究的爭議》─劉玲根●組成地球最多或最主要的物質:具鈣鈦礦結晶形的鎂鐵矽酸鹽(劉氏石),含少量三氧化二鋁,密度均比同樣化學成份的緊密結構氧化物要大●具鈣鈦礦相關結晶形的物質可說是無機物中最多的●氧化物只存在下部地函較淺的部位,且最終結合成具鈣鈦礦結晶形的鎂鐵矽酸鹽●具鈣鈦礦結晶形的鎂鐵矽酸鹽推翻下部地函由結構緊密的氧化物組成●後鈣鈦礦的合成:用鈣鋁黃長石作高溫壓實驗,發現新高壓相、比鈣鈦礦更緊密的結晶形●D”帶:下部地函底部厚約300公理處,D’帶(下部地函底部地震波速的改變與下部地函其他部份不太一樣)的底部,為一塊塊(五塊)分布在外地核上的物質,每塊形狀大小不一,最後部位可達約300公哩,且塊和塊間不存在D”帶,漂浮於外地核上,但不知是否會如大陸地殼隨時間轉移位置會變換大小●後鈣鈦礦只有是D”帶的可能性●矽酸鹽或氧化物和鐵在高溫高壓下會形成化合物●內地核固化時,釋放出的固化熱可能是維持外地核對流的主要能源。
地磁的能源也應來自相同的固化熱●地核以上部份所含的放射性物質遠少於地球應有的量●作者主張:F帶(外地核底部)含有相當多放射性物質,此放射性物質的矽酸鹽在高壓下都會分解成氧化物,熔點極高、密度遠大於鐵和鎳●以作者名命名的礦物─玲根石:具錳鋇礦結晶形,在隕石中找到,其組成和地球表面的鈉長石一樣。