地球的化学组成

1 地球的结构模型地球是地球化学研究的主要对象或体系。了解地球内部物质的成分与状态是理解发生在地球内部和地壳中各类地球化学过程的基本前提。目前关于地球内部结构和成分的观点主要是依据地球物理学的资料建立起来的。地球表面有水圈、大气圈和生物圈，这些是人们可以直接观察到的地圈。通过地震波传播速度在地球内部的变化和其显示的间断面，以及地球内部物质密度的不均匀分布，得出地球内部同样具有层圈结构的认识。即地球内部是由地壳、地幔和地核等层圈组成，各层圈内部还可划分出次一级的界面。
     因此，整个地球可以看成是大气圈、生物圈、水圈、地壳、地幔和地核等六个地圈组成的。这就是地球的层壳结构模型。常将前三个称为外部地圈，后三个称为内部地圈或称固体地球部分。各层圈的特征如表2.10所示。本节只涉及固体地球部分的结构和组成。
     1.地壳（A层）地壳为从地表到第一个分界面（莫霍面）的地球表层。至少其上都是可以直接观察的。关于地壳的基本特征和物质成分，大体上有比较一致的认识，地壳的厚度各处不同，特别是大陆同海洋地壳之间有明显差别。莫霍面的深度各处不一，各大洋盆地的莫霍面位于海平面之下10—13km，而在大陆下面它常常处于海平面之下约 35km 处，但在造山带地区它可下降至最大深度（65km）。在大洋盆地中大约有4km深的水层，大洋地壳上部为一层0.5—2km厚的未固结的沉积物，然后是玄武质成分的岩石（5—8km），直至莫霍面。根据地震波提供的证据，曾经认为大陆地壳可以分为二层，上层具有花岗岩或花岗岩闪长岩成分，下层具有玄武岩成分。它们分别相当于硅铝层和硅镁层。然而，近年来更精密的地震波研究、超深钻探以及在许多大陆区发现的地质上的不均一性，大大地动摇了关于地壳分层的概念。现在主要认为大陆地壳是由沉积岩、变质岩、侵入岩和火山岩互相镶嵌组成，并在平均物质成分上大概存在一种由浅到深的渐变趋势，在近地表处接近花岗岩成分而到深处变为辉长岩成分。还有人认为上部地壳厚约 8—12km，由偏酸性的火成岩和沉积岩组成，下部地壳主要由麻粒岩、玄武岩等中酸性或中基性岩石组成，它在组成上比上地壳均一。上地壳中 K， Rb， U， Th等元素含量比下地壳要富集得多，但Sr， Pb等元素在上、下地壳中含量比较接近。在正常的稳定大陆壳下，地壳底部的温度为400—600℃，因此物质处于固态。
     2.地幔地幔可分为B，C和D三层。 B层包括莫霍面以下的岩石圈部分和软流层（地震波的低速层），一般深度范围为33—410km。B层通常被称为上地幔，但也可以将过渡层（C层，深度范围为410—1000km）划入上地幔的。 D 层（1000—2900km）则为下地幔。作为地壳和上地幔分界的莫霍面性质还存在不同的观点。一种观点认为它是一种物理上的不连续面，是由辉长岩成分的下地壳岩石相变为榴辉岩的结果，榴辉岩具有较高的密度，但与辉长岩的化学成分基本相同。