地殼的物質(zhì)組成

第二節(jié)地殼一、地殼的物質(zhì)組成二、地殼的類(lèi)型三、地殼的重力異常與重力均衡一、地殼的物質(zhì)組成

（一）元素地殼是由各種固體巖石組成的，而巖石則是各種礦物的集合體，礦物又是由各種化學(xué)元素結(jié)合而成。已知地殼中大約存在有92種元素。這些元素在地殼中的含量和分布都是極不均勻的。含量不均勻表現(xiàn)在不同元素在地殼中所占的質(zhì)量百分比是極其不同的。分布不均勻表現(xiàn)在同一種元素在地殼的不同地區(qū)或地點(diǎn)含量并不完全一致。

地質(zhì)學(xué)上把元素在地殼中的平均質(zhì)量百分比稱(chēng)為元素的克拉克值。而某一地區(qū)某種化學(xué)元素的質(zhì)量百分比稱(chēng)為該元素的豐度值。地殼中10種最主要化學(xué)元素的克拉克值由大到小依次是O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H，它們共占地殼總質(zhì)量的99.96％，其中O、Si、Al、Fe四種元素即占88.13％。表3－2地殼十種主要元素的平均質(zhì)量百分比地殼中其它重要元素

10-5:Cu5.5,Pb1.25,Zn7,Co2.5,Ni7.510-6:W1.5,Sn2,U2.7,Mo1.5,As1.810-7:Sb210-8:Ag7,Au410-9:Pt5（二）礦物概念天然、具有一定化學(xué)成分、物理性質(zhì)、外部形態(tài)、固態(tài)。晶體結(jié)構(gòu)晶質(zhì)：晶體、晶面非晶質(zhì)礦物晶體結(jié)構(gòu)

─礦物的DNA

絕大部分礦物都是結(jié)晶體德國(guó)物理家馮·勞埃(M.VonLaue,1879-1960)用X光觀測(cè)晶體，發(fā)現(xiàn)不管晶體的外形如何，內(nèi)部的原子、離子、分子都是有序的排列這種質(zhì)點(diǎn)的有序排列，就好像生物的基因物質(zhì)──脫氧核糖核酸（DNA）一樣礦物的非晶質(zhì)體：黑曜巖、珍珠巖、蛋白石由于儀器觀測(cè)精度越來(lái)越高，過(guò)去許多以為是非晶質(zhì)的礦物，其實(shí)是晶體微小的“隱晶質(zhì)”原來(lái)被列為非晶質(zhì)礦物的種數(shù)變得越來(lái)越少礦物的形態(tài)

1單晶一向延伸型：柱狀、針狀二向延伸型：片狀、板狀三向延伸型：粒狀、等軸狀2集合體纖維狀、晶簇狀、放射狀圖3－9礦物集合體的幾種形態(tài)1－粒狀2－片狀3－晶蔟4－鮞狀5－鐘乳狀礦物的物理性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)顏色條痕色透明度光澤表3－3摩氏硬度計(jì)力學(xué)性質(zhì)硬度解理和斷口方解石的三組菱面體解理圖3－12陜西延安某地砂巖的碎屑結(jié)構(gòu)與層理構(gòu)造礦物肉眼鑒定方法形態(tài)：晶體形態(tài)或集合體形態(tài)顏色條痕色──礦物粉末的顏色光澤硬度解理──受到打擊碎裂后的形態(tài)其它：透明度、比重、磁性等礦物的各種特征不僅與它的化學(xué)成分相關(guān)更受到它晶體構(gòu)造的控制礦物種數(shù)從20世紀(jì)初的兩千多種

20世紀(jì)90年代的五千多種礦物分類(lèi)自然元素礦物：如金，金剛石、石墨、硫磺，還有銅、銀、汞等鹵化物礦物：如石鹽、鉀鹽、螢石等硫化物礦物：如黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝鉬礦、雄黃等氧化物和氫氧化物礦物：如赤鐵礦、磁鐵礦、鉻鐵礦、錫石、鋁土礦、軟錳礦、硬錳礦、瀝青鈾礦、石英等。含氧酸鹽礦物：

最重要的是下面三種：

硫酸鹽礦物：有石膏、芒硝、重晶石等碳酸鹽礦物：如方解石、孔雀石

硅酸鹽礦物：占大多數(shù)方鉛礦閃鋅礦黃銅礦方解石石鹽剛玉方解石滑石玉古人不知道它是什么成分，經(jīng)過(guò)現(xiàn)代技術(shù)手段測(cè)定，才知道玉不是礦物而是礦物的集合體，即巖石一類(lèi)大多為透閃石(Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2)或陽(yáng)起石(Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2）一類(lèi)，成纖維狀，非常細(xì)微寶石——礦物珍品碧玉剛玉海藍(lán)寶石金剛石剛玉綠柱石瑪瑙紫水晶貴金屬——稀有礦物硅酸鹽礦物氧離子和硅離子結(jié)合的基礎(chǔ)上，再與金屬離子結(jié)合而成硅酸鹽礦物種類(lèi)繁多，約占已知礦物種數(shù)的1/4，占地殼總重量的85%

其中最常見(jiàn)的就是各類(lèi)長(zhǎng)石、云母、輝石、角閃石、橄欖石等幾種，它們廣泛分布在地殼與地幔內(nèi)硅酸鹽礦物的晶體結(jié)構(gòu)A、架狀結(jié)構(gòu)，硅氧四面體排列成空架狀，為各類(lèi)長(zhǎng)

石的晶體結(jié)構(gòu)；

B、鏈狀結(jié)構(gòu)，硅氧四面體排列成鏈狀，為角閃石與

輝石的晶體結(jié)構(gòu)；

C、層狀結(jié)構(gòu)，硅氧四面體排列成層狀為云母與粘土

礦物的晶體結(jié)構(gòu)；

D、島狀結(jié)構(gòu)，硅氧四面體排列成孤立的島狀，它直

接與周?chē)蔫F、鎂等離子相連結(jié)，為

橄欖石等的晶體結(jié)構(gòu)；

E、尖晶石結(jié)構(gòu)，硅氧組成四面體與八面體混合的結(jié)

構(gòu)，為尖晶石所常見(jiàn)的晶體結(jié)構(gòu)；

F、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，硅氧組成八面體與立方體混合的緊

密結(jié)構(gòu)，為鈣鈦礦所常見(jiàn)的晶體結(jié)構(gòu)；

硅酸鹽的架狀結(jié)構(gòu)（長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)）硅酸鹽的鏈狀結(jié)構(gòu)（角閃石結(jié)構(gòu)）層狀結(jié)構(gòu)（白云母結(jié)構(gòu)）島狀結(jié)構(gòu)（橄欖石結(jié)構(gòu)）尖晶石結(jié)構(gòu)石英（SiO2）（三）巖石概念：天然、礦物或巖屑組成的集合體巖石的結(jié)構(gòu)巖石的構(gòu)造巖石的成因水成論－魏爾納(A.G.Werner,1750-1815)火成論－郝頓（J.Hutton,,1726～1797）按巖石成因來(lái)進(jìn)行科學(xué)分類(lèi)

沉積巖主要來(lái)自地表的沉積物（很多沉積于水中），也稱(chēng)水成巖

巖漿巖是巖漿冷凝的產(chǎn)物，也叫火成巖變質(zhì)巖是原巖在固體狀態(tài)下、經(jīng)過(guò)一定的溫度與壓力的作用，有時(shí)還有新的成分加入，使其內(nèi)部物質(zhì)組成或結(jié)構(gòu)發(fā)生了不同程度的變化地殼中巖石的分布地表面積：沉積巖占70%、巖漿巖20%、變質(zhì)巖10%地殼體積：變質(zhì)巖占50%、巖漿巖40%、沉積巖10%二、地殼的類(lèi)型

按地殼的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及形成演化的特征，主要可分為大陸地殼與大洋地殼兩種類(lèi)型。

大陸地殼(continentalcrust,簡(jiǎn)稱(chēng)陸殼)主要分布于大陸及其毗鄰的大陸架、大陸坡地區(qū)；

大洋地殼(oceaniccrust,簡(jiǎn)稱(chēng)洋殼)主要分布在大陸坡以外的海水較深的大洋地區(qū)。

大洋地殼厚度較薄，一般為5～10km(不計(jì)海水厚度)，在一些洋隆或海山地區(qū)可達(dá)10km以上。一般而言，厚度在洋中脊地區(qū)較薄，遠(yuǎn)離洋中脊地區(qū)厚度有增厚趨勢(shì)。大洋地殼的結(jié)構(gòu)比較一致，從上到下一般可分為3層：層1或稱(chēng)沉積層。層2或稱(chēng)玄武巖層。層3或稱(chēng)大洋層。

大洋層以下進(jìn)入上地幔。

總體來(lái)看，洋殼的厚度變化較小，物質(zhì)成分主要相當(dāng)于基性巖，物質(zhì)的平均密度較陸殼大，約為2.8～2.9g/cm3。洋殼內(nèi)部的巖石變形程度較弱，具有較統(tǒng)一的剛性性質(zhì)。而且，洋殼形成的年代較新，一般形成于距今2億年以來(lái)。

大陸地殼的厚度較大，平均厚度約33km，在某些高山地區(qū)可厚達(dá)70km，在較薄的地方有時(shí)僅25km左右。大陸地殼的結(jié)構(gòu)在橫向和縱向上均表現(xiàn)出很強(qiáng)的不均一性，總體上看，由上向下亦可分為3層：上地殼、中地殼、下地殼。

總體來(lái)看，陸殼的厚度變化較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，物質(zhì)成分相當(dāng)于中、酸性