元素在地球各圈层中的分布1
合集下载
地球科学概论中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
地球科学概论中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.横波的振动方向和传播方向是一致的，而纵波的振动方向和传播方向垂直，且纵波不能在液体中传播。
参考答案:错误2.下列人类活动不对水循环产生影响的是（）参考答案:植树造林3.列叙述错误的是（）。
参考答案:平均经圈环流是指在东西方向的环流，平均纬圈环流是指南北方向的环流4.下列有关地下水的叙述正确的是（）参考答案:地下水的来源主要是大气降水_人工降低地下水位时，采取措施不当，则很可能引起地基不均匀沉降_地下水能够软化或溶蚀边坡岩体，导致崩塌或滑坡5.下列褶皱类型中，哪些是根据褶皱两翼关系进行分类的（）。
参考答案:对称褶皱_不对称褶皱_倒转褶皱6.陆地水主要包括冰川和冰盖、湖水、洋流水、沼泽水和地下水等（）参考答案:错误7.全世界河流每年运入海洋的数亿吨的溶解物质中大部分来源于地表水（）参考答案:错误8.气旋是指中心气压低于四周的水平空气涡旋，根据气旋生成的地理位置，可分为热带气旋和寒带气旋。
（）参考答案:错误9.植物无效水指的是（）参考答案:吸湿水10.土壤有效水与无效水的分界点（）参考答案:萎蔫点11.下列生物中能够改变土壤结构的是（）参考答案:蚯蚓12.土壤的组成部分包括（）参考答案:空气_水分_生物群_固体成分13.土壤通气性取决于（）参考答案:充水孔隙比例_孔隙比例_孔隙度14.下列关于生物群落的叙述不正确的是（）参考答案:发生在裸岩上的演替是次生演替15.地球上最大的生态系统是（）参考答案:生物圈16.下列关于湿地生态系统的叙述中，不正确的是（）参考答案:已固定在有机物中的碳元素的传递途径为：无机环境→生物群落17.纵波的振动方向和传播方向是一致的，而横波的振动方向和传播方向垂直，且横波不能在液体中传播。
正确18.云南西双版纳许多地方地表有厚达40多米的土壤层，局部发育有氧化型铁锰矿床，根据矿床的成因可将该矿床划为分下面哪一类矿床（）。
第一章 元素在地壳、地球中的分布
2013-7-12 6
元素在地壳、地球中的分布 莫霍面
33km
岩石圈地幔 上 软流圈地幔 地 (低速带) 下部带 幔
（地幔岩）
地幔
岩石圈地幔：橄榄岩 软流圈地幔：半塑性状态，橄榄岩成 分，因为它易于对流，其微量元素成 分与岩石圈地幔有较大的差别。
地幔岩：3份橄榄岩＋1份拉斑玄武岩
400km
过渡带 深 下地幔 地 （未亏损） 幔
2013-7-12 26
元素在地壳、地球中的分布
③碱金属元素，K、Na、Li、Rb、Cs及Si、Be、 Tl、Sr、Ba、Zr、Hf、U、Th、Nb、Ta、W、Mo、 Sn、Pb和稀土元素等，从基性到酸性，其含量 明显递增。 碱性岩中K、Na含量达到最高值。不相容 元素(Rb、 Sr、Ba、 Zr、 Nb、Ta、稀土元素)出现在酸 性岩浆中。 ④某些元素在各类岩浆岩中的含量变化不大， 如Ge、Sb、As等。
2013-7-12 2
元素在地壳、地球中的分布
地球内部壳层分带的根本原因在于化 学组成的不同，以及类似化学成分在不同 深度上有着不同的稳定矿物组合与晶体结 构。 因此，地壳与地幔之间的分界面莫霍
面和地幔与地核之间的分界面古登堡面均 为化学分界面。
2013-7-12 3
元素在地壳、地球中的分布
地壳
地壳：O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Ti>H
同太阳系或宇宙相比，地壳与地球都明显贫H、He、 Ne、N等气体元素；而同整个地球相比，则地壳贫Mg和 Fe，同时富Al、K、Na。这种情况生动的说明，由宇宙 物质形成地球的演化过程必然伴随着气态元素的散失， 而地球的原始化学演化表现为：较轻易熔的碱金属铝硅 酸盐在地球表层富集以及较重难熔的镁铁硅酸盐和金属 2013-7-12 13 铁下沉。
元素在地壳、地球中的分布 莫霍面
33km
岩石圈地幔 上 软流圈地幔 地 (低速带) 下部带 幔
（地幔岩）
地幔
岩石圈地幔：橄榄岩 软流圈地幔：半塑性状态，橄榄岩成 分，因为它易于对流，其微量元素成 分与岩石圈地幔有较大的差别。
地幔岩：3份橄榄岩＋1份拉斑玄武岩
400km
过渡带 深 下地幔 地 （未亏损） 幔
2013-7-12 26
元素在地壳、地球中的分布
③碱金属元素，K、Na、Li、Rb、Cs及Si、Be、 Tl、Sr、Ba、Zr、Hf、U、Th、Nb、Ta、W、Mo、 Sn、Pb和稀土元素等，从基性到酸性，其含量 明显递增。 碱性岩中K、Na含量达到最高值。不相容 元素(Rb、 Sr、Ba、 Zr、 Nb、Ta、稀土元素)出现在酸 性岩浆中。 ④某些元素在各类岩浆岩中的含量变化不大， 如Ge、Sb、As等。
2013-7-12 2
元素在地壳、地球中的分布
地球内部壳层分带的根本原因在于化 学组成的不同，以及类似化学成分在不同 深度上有着不同的稳定矿物组合与晶体结 构。 因此，地壳与地幔之间的分界面莫霍
面和地幔与地核之间的分界面古登堡面均 为化学分界面。
2013-7-12 3
元素在地壳、地球中的分布
地壳
地壳：O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Ti>H
同太阳系或宇宙相比，地壳与地球都明显贫H、He、 Ne、N等气体元素；而同整个地球相比，则地壳贫Mg和 Fe，同时富Al、K、Na。这种情况生动的说明，由宇宙 物质形成地球的演化过程必然伴随着气态元素的散失， 而地球的原始化学演化表现为：较轻易熔的碱金属铝硅 酸盐在地球表层富集以及较重难熔的镁铁硅酸盐和金属 2013-7-12 13 铁下沉。
第二章 地壳中化学元素的分布
三．地壳中化学元素丰度研究
1. 地壳中化学元素丰度研究历史
1) 克拉克（19最早开始计算地壳的平均化学成分。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%。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 2) 戈尔德施密特采用挪威南部古老片麻岩地区的冰川粘土
大陆地壳化学组成安山岩模式 （Taylor和Mclennan，1985）
沉积岩中REE研究表明： （1）在沉积过程中稀土元素没有发生明显的 分异。Taylor等（1985）研究现代沉积环境 REE的分布与世界各地后太古宙页岩的REE 分布模式十分相近，后者包括后太古宙平均 澳 大 利 亚 页 岩 （ PAAS ） ， 北 美 页 岩 组 成 （NAS分含量 -6 /10 57.9 36.5 2.0 3.5
矿物中铍 的含量 -6 /10 6.00 1.35 5.40 13.00
1 克岩石中的 各矿物所含 -6 铍 的 量 /10 3.48 0.48 0.11 0.65
各矿物中 铍量所占 的百分数 73.7 10.2 2.3 13.8
上地壳REE丰度值的确定，提供了估算其 他元素丰度的途径。如利用n（La）/n（Th）、 n（La）/n（U）、n（K）/n（U）等比值，可 以计算出Th、U、K的丰度，进而利用其他元 素与U、Th、K的比值估算其他元素含量。
大陆地壳化学组成安山岩模式 （Taylor和Mclennan，1985）
第一节 地壳中化学元素的分布
一．地壳中化学元素的分布与分配 1.分布与分配的概念 元素的分布与分配都是有关元素含量的 概念。分布指元素在各种宇宙体或地质体 中（太阳、行星、陨石、地球、地圈、地 壳）整体（母体）的含量；而分配则指元 素在构成该宇宙体或地质体内各个部分或 各区段（子体）中的含量。二者既有联系 又有区别，而且是一个相对的概念。
《地球化学》课程笔记
《地球化学》课程笔记第一章：地球化学概述一、地球化学的定义与范畴1. 定义地球化学是研究地球及其组成部分的化学组成、化学作用、化学演化规律以及这些过程与地球其他物理、生物过程的相互关系的学科。
2. 范畴地球化学的研究范畴包括但不限于以下几个方面：- 地球的物质组成和结构- 元素在地球各圈层中的分布、迁移和循环- 岩石和矿物的形成、演化和分类- 生物与地球化学过程的相互作用- 地球表面环境的化学演化- 自然资源和能源的地球化学特征- 环境污染和生态破坏的地球化学机制二、地球化学的研究内容1. 地球的物质组成- 地壳：研究地壳的化学成分、岩石类型、矿物组成及其变化规律。
- 地幔：探讨地幔的化学结构、岩石类型、矿物组成和地球化学动力学过程。
- 地核：分析地核的物质组成、物理状态和地球化学性质。
- 地球表面流体：研究大气、水圈和生物圈的化学组成和演化。
2. 元素地球化学- 元素的丰度：研究元素在地壳、地幔、地核中的丰度分布。
- 元素的分布：分析元素在地球各圈层中的分布规律和影响因素。
- 元素的迁移与富集：探讨元素在地质过程中的迁移机制和富集条件。
- 元素循环：研究元素在地球系统中的循环路径和循环速率。
3. 岩石地球化学- 岩石成因分类：根据岩石的化学成分、矿物组成和形成环境对岩石进行分类。
- 岩浆岩地球化学：研究岩浆的起源、演化、结晶过程和岩浆岩的地球化学特征。
- 沉积岩地球化学：分析沉积物的来源、沉积环境和沉积岩的地球化学特点。
- 变质岩地球化学：探讨变质作用过程中岩石的化学变化和变质岩的地球化学特征。
4. 矿物地球化学- 矿物的化学成分：研究矿物的化学组成、晶体结构和化学键合。
- 矿物的形成与变化：探讨矿物的形成条件、变化过程和稳定性。
- 矿物物理性质与地球化学：分析矿物的物理性质与地球化学环境的关系。
- 矿物化学分类：根据矿物的化学成分和结构特点进行分类。
5. 生物地球化学- 生物地球化学循环：研究元素在生物体内的循环过程和生物地球化学循环的模式。
地球的内部圈层和特征
浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
三、地球内部各圈层旳物质构成及物理状态 3. 地壳 （3）岩石
岩浆岩：岩浆冷凝后形成旳岩石称为岩浆岩，又称火 成岩。
根据形成 环境又可 分为两种 类型：喷 出岩和侵 入岩
文象花岗岩
辉石花岗岩
美国夏威夷Kilauea火山中旳熔岩
三、地球内部各圈层旳物质构成及物理状态 3. 地壳 （3）岩石
一、地球内部旳主要物理性质
3. 重力
地球吸引力与离心力旳合力就是重力，主要取决于地球 旳引力。
重力场旳强度用重力加速度来衡量，重力加速度也简称 重力。 重力随纬度升高而增长。
4. 温度
外热层：因为受太阳辐射热旳影响，温度可变旳地球表层， 平均深度约15m。 常温层：外热层旳下界处温度常年保持不变，这一深度带 称常温层。 地热增温率或地温梯度：常温层下列每向下100m所升高温 度。
解理旳等级： 据其产生旳难易
程度及完好性，一般分为五级： 1）极完全解理：矿物受力后
极易裂成薄片，解理面平整而光 滑。
2）完全解理：矿物受力后易裂成光滑旳 平面或规则旳解理块，解理面明显而平 滑，常见∥解理面旳阶梯。
3）中档解理： 矿物受力后常破裂成较小旳不很平 滑旳平面，解理面不太连续，常呈阶 梯状，且闪闪发亮，清楚可见。
三、地球内部各圈层旳物质构成及物理状态 3. 地壳 （3）岩石
（3） 岩石 天然形成旳、由固体矿物或岩屑构成旳集
合体。 ① 岩石旳矿物成份及构造、构造
不同旳岩石具有不同旳矿物成份及构造、构造 岩石旳构造：构成岩石旳矿物（或岩屑）旳
结晶程度、颗粒大小、形状及其相互关系。 如 等粒构造、碎屑构造等
等粒构造
矿物对光全部吸收时，矿物呈黑色 对全部波长旳色光均匀吸收，矿物呈不同程度旳灰色 基本上都不吸收则为无色或白色 选择吸收某些波长旳色光，矿物呈现吸收色光旳互补色
三、地球内部各圈层旳物质构成及物理状态 3. 地壳 （3）岩石
岩浆岩：岩浆冷凝后形成旳岩石称为岩浆岩，又称火 成岩。
根据形成 环境又可 分为两种 类型：喷 出岩和侵 入岩
文象花岗岩
辉石花岗岩
美国夏威夷Kilauea火山中旳熔岩
三、地球内部各圈层旳物质构成及物理状态 3. 地壳 （3）岩石
一、地球内部旳主要物理性质
3. 重力
地球吸引力与离心力旳合力就是重力，主要取决于地球 旳引力。
重力场旳强度用重力加速度来衡量，重力加速度也简称 重力。 重力随纬度升高而增长。
4. 温度
外热层：因为受太阳辐射热旳影响，温度可变旳地球表层， 平均深度约15m。 常温层：外热层旳下界处温度常年保持不变，这一深度带 称常温层。 地热增温率或地温梯度：常温层下列每向下100m所升高温 度。
解理旳等级： 据其产生旳难易
程度及完好性，一般分为五级： 1）极完全解理：矿物受力后
极易裂成薄片，解理面平整而光 滑。
2）完全解理：矿物受力后易裂成光滑旳 平面或规则旳解理块，解理面明显而平 滑，常见∥解理面旳阶梯。
3）中档解理： 矿物受力后常破裂成较小旳不很平 滑旳平面，解理面不太连续，常呈阶 梯状，且闪闪发亮，清楚可见。
三、地球内部各圈层旳物质构成及物理状态 3. 地壳 （3）岩石
（3） 岩石 天然形成旳、由固体矿物或岩屑构成旳集
合体。 ① 岩石旳矿物成份及构造、构造
不同旳岩石具有不同旳矿物成份及构造、构造 岩石旳构造：构成岩石旳矿物（或岩屑）旳
结晶程度、颗粒大小、形状及其相互关系。 如 等粒构造、碎屑构造等
等粒构造
矿物对光全部吸收时，矿物呈黑色 对全部波长旳色光均匀吸收，矿物呈不同程度旳灰色 基本上都不吸收则为无色或白色 选择吸收某些波长旳色光，矿物呈现吸收色光旳互补色
地球中元素顺序
地球中元素顺序
地球中的元素按照它们的丰度排序，通常是按照地壳、大气层和太阳系中的比例来描述的。
以下是一些地球不同部分元素丰度的大致顺序：
1. 地壳：氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛、硫、氖、氮、氩、氦、碳、锰、氧（再次出现）、磷、氯、氩（再次出现）、氢（再次出现）、氦（再次出现）、锂、铍、硼、氪、铷、锶、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、铟、锡、铅、铜、锌、镓、锗、砷、硒、溴、氪（再次出现）、氙、碘、氙（再次出现）、氡、钍、铀。
2. 大气层：氮、氧、氩、二氧化碳、其他气体（包括水蒸气、氦、氖、甲烷、臭氧等）。
3. 太阳系：氢、氦、氧、碳、氖、铁、氮、硅、镁、硫、钙、铁（再次出现）、钛、钠、钾、镁（再次出现）、铝、氢（再次出现）、氦（再次出现）、锂、铍、硼、碳（再次出现）、氮（再次出现）、氧（再次出现）、氟、氖（再次出现）、氦（再次出现）、镁（再次出现）、硅（再次出现）、硫（再次出现）、铁（再次出现）。
请注意，这些列表并不是按照元素的原子序数排序，而是按照它们在地球不同部位的相对丰度。
元素的实际排序应该是按照它们在元素周
期表中的原子序数，从1（氢）到118（鿬）。
地壳中化学元素的分布
单击此处添加小标题
地壳中化学元素的分布与分配
单击此处添加小标题
地壳中化学元素丰度研究
二．地壳中化学元素的丰度—克拉克值
地壳中化学元素的丰度：是指化学元素在地球化学系统中的平均分布量。自然体系中不同级别、不同规模的宇宙体或地质体中（如太阳系、行星、陨石、地球、地壳、各地圈）元素的平均含量就相应的称为元素的宇宙丰度、地球丰度、地壳丰度，各种岩石的元素丰度等。
第一节 地壳中化学元素的分布
化学元素在地壳中的分布，也就是元素在地球（母体）中的各层圈（子体）分配的总和。而元素在构成地壳的各构造层及各类型岩石中的分布，则又是元素在地壳（母体）中各子体中分配。
第一节 地壳中化学元素的分布
地壳中化学元素的分布与分配 元素在岩石和矿物中分配 各类岩石中元素的平均含量 涂里干和魏德波（Turekian K and Wedepohl K，1961）首先发表了火成岩、沉积岩和深海沉积物等主要岩石类型的元素平均含量。其后，前苏联地球化学家维诺格拉多夫（Vinogradov，1962）发表了各类岩浆岩和沉积岩的元素平均含量
单击此处添加小标题
第一节 地壳中化学元素的分布
单击此处添加小标题
地壳中化学元素的丰度—克拉克值
首先建立地壳的理论模式：选择有代表性地区，根据地质学及地球物理剖面，建立标准地壳剖面；确定地壳的构造单元范围、面积、百分比；确定上地壳、下地壳的厚度及各类岩石的组成百分比。
三．地壳中化学元素丰度研究方法
选择各类岩石代表性的、精确度较高的分析数据，包括常量元素、稀土元素及微量元素的含量，作为计算的基本数据。 用面积或质量加权平均或简单的算术平均法求得各构造单元的元素平均丰度，进而计算地壳的平均化学成分。 对计算时采用的地壳模型及所得的克拉克值数据进行检验。
应用地球化学-1太阳系和地球系统的元素分布
前人对于地球及不同壳层中元素及同位素丰度的 查定，几乎包括了元素周期表中的所有元素（人工 合成的除外）。
2020年7月22日星期
中南大学彭建堂制作
22
三
1.地球的结构和各圈层的成分
2020年7月22日星期 三
中南大学彭建堂制作
目前对于地球内部 结构和组成的了解 只能是间接的。
研究方法：地球物 理、模拟实验和与 天体物质对比。
2020年7月22日星期
中南大学彭建堂制作
8
三
3.分布、分配(distribution)的定义
元素的分布是指元素在一个地球化学体系中（太阳、 陨石、地球、地壳、某地区）整体总含量。
元素的分配是指元素在各地球化学体系内各个区域 区段中的含量。
分布是整体，分配是局部，两者是一个相对的概念， 既有联系也有区别。例如，把地球作为整体，元素 在地壳中的分布，也就是元素在地球中的分配的表 现;把某岩石作为一个整体，元素在某组成矿物中的 分布，也就是元素在岩石中分配的表现。
Ra：元素a的相对丰度；Na:元素a的原子量 Wa：元素a的重量百分数；Wsi：Si的重量百分数 28.09是Si的原子量
2020年7月22日星期
中南大学彭建堂制作
6
三
元素常用含量单位：以重量丰度(WB)为例
10-2（百分含量，%）、 10-6（parts per million， 1/百万，ppm，g/t，μg/g) 10-9 （parts per billion， 1/10亿，ppb，mg/t，ng/g) 10-12 (parts per trillion，1/万亿，ppt，μg/t，pg/g)
2020年7月22日星期
中南大学彭建堂制作
18
三
2020年7月22日星期
中南大学彭建堂制作
22
三
1.地球的结构和各圈层的成分
2020年7月22日星期 三
中南大学彭建堂制作
目前对于地球内部 结构和组成的了解 只能是间接的。
研究方法：地球物 理、模拟实验和与 天体物质对比。
2020年7月22日星期
中南大学彭建堂制作
8
三
3.分布、分配(distribution)的定义
元素的分布是指元素在一个地球化学体系中（太阳、 陨石、地球、地壳、某地区）整体总含量。
元素的分配是指元素在各地球化学体系内各个区域 区段中的含量。
分布是整体，分配是局部，两者是一个相对的概念， 既有联系也有区别。例如，把地球作为整体，元素 在地壳中的分布，也就是元素在地球中的分配的表 现;把某岩石作为一个整体，元素在某组成矿物中的 分布，也就是元素在岩石中分配的表现。
Ra：元素a的相对丰度；Na:元素a的原子量 Wa：元素a的重量百分数；Wsi：Si的重量百分数 28.09是Si的原子量
2020年7月22日星期
中南大学彭建堂制作
6
三
元素常用含量单位：以重量丰度(WB)为例
10-2（百分含量，%）、 10-6（parts per million， 1/百万，ppm，g/t，μg/g) 10-9 （parts per billion， 1/10亿，ppb，mg/t，ng/g) 10-12 (parts per trillion，1/万亿，ppt，μg/t，pg/g)
2020年7月22日星期
中南大学彭建堂制作
18
三
地壳中化学元素的分布
大陆地壳化学组成安山岩模式 （Taylor和Mclennan，1985）
大陆地壳化学组成安山岩模式 （Taylor和Mclennan，1985）
沉积岩中REE研究表明： （2）太古宙和太古宙以后沉积岩稀土组成明 显不同：太古宙沉积岩以富集Eu或无Eu亏损 为特征；太古宙以后沉积岩以Eu亏损为特征， 不同时代沉积岩稀土元素组成模式相互平行， 区别仅在于稀土总含量不同。
2）岩石中元素在各组成矿物中的分配，富 集矿物及荷载矿物
在确定不同类型岩石中元素丰度的基 础上，进一步查明元素在组成各类岩石的 矿物中的含量，单矿物在岩石及矿石中所 占的百分比，进行岩石或矿石中元素分配 的平衡计算，是研究元素地球化学迁移与 富集，矿石综合利用、矿石冶炼工艺、环 境治理的基础，具有重要理论及实际意义 。分配的平衡计算，可以查明元素赋存的 “荷载矿物”和“富集矿物”。
岩石中 铍的含 量/10-6
5.40
3. 地球化学研究确定元素的赋存状态
①形成独立矿物； ②呈类质同像状态，由于元素与矿物中主要元
素地球化学性质相近，加入矿物晶格； ③以超显微的微粒包体，呈细分散状非结构混
入物存在，不占据主矿物晶格位置； ④呈离子吸附状态，元素以离子或离子团被胶
体颗粒表面吸附。如粘土矿物，铁锰氢氧化 物胶体及有机质吸附； ⑤与有机质结合，形成金属有机化合物，络合 物或螯合物。
沉积岩中REE质量平衡计算
页岩 砂岩 碳酸岩 蒸发岩 上地壳* 上地壳**
La
38 14 4.5
1.1
30
30
Sm
5.6 3.1 0.9
0.4 4.5
4.5
Eu
1.1 0.6 0.2
0.1
0.9
0.88
宇宙和地球中元素的分布与分配
球内部的元素分布与地球的形成过程密切相关。
03
元素分布与分配的演化
研究还发现，元素的分布与分配是不断演化的。随着宇宙的演化，元素
的丰度不断发生变化。同样，地球上元素的分布与分配也随着地球的形
成和演化而不断变化。
对未来研究的建议
深入研究元素的合成与演化
进一步探索超铁元素的合成机制及其在恒星演化过程中的作用，有助于更深入地理解宇宙 中元素的分布与分配。
元素合成
宇宙射线与星际气体中的氢和氦原子核相互作用，可以合成一些重 元素，如碳、氧、氮等。
元素分布
这些新合成的元素随后通过恒星风、超新星爆炸等过程被释放到星 际空间中，形成宇宙中元素的分布。
恒星演化对元素分布的影响
恒星演化
01
恒星演化是指恒星从诞生、成长到衰亡的过程。
元素合成
02
在恒星演化过程中，通过核聚变反应将轻元素合成重元素，如
气体成分
大气中的气体成分主要包括氮气、 氧气、氩气和二氧化碳等，它们 的比例和浓度在不同高度和不同 地区有所不同。
气溶胶
大气中的气溶胶是指悬浮在大气 中的微小颗粒物，它们的分布和 浓度受到许多因素的影响，如工 业排放、自然源排放和气候条件 等。
04
元素分布的影响因素
宇宙射线的影响
宇宙射线
宇宙射线是由高能粒子（如质子、电子和原子核）组成的，它们 在宇宙空间中以接近光速的速度传播。
地球化学过程对元素分布的影响
化学过程
地球上的化学过程包括风化作用、水文循环、生物地球化学循环 等。
元素迁移
这些化学过程会导致元素在地壳、水圈和生物圈中的迁移和重新 分布。
人类活动
人类活动如采矿、工业生产等也会影响元素的分布和迁移。
元素在地球各圈层中的分布
（一）火成岩中元素丰度的主要特征
1、按超基性岩-基性岩-中性岩-酸性岩 : Fe、Mg、Cr、Ni、Co和铂族元素丰度递减 碱金属元素：Li、Na、K、Rb、Cs及Si、 Be、Sr、Ba、Zr、Hf、U、Th、Nb、Ta、 W、Mo、Sn、Pb和稀土元素等的含量递增。
（一）火成岩中元素丰度的主要特征
现代地球不同圈层的组成和压力、温度的平均值
壳层 大陆地壳 上 地 幔 岩壳 低速带 下部 地幔岩 地幔岩 （富Fe） Fe-Ni Fe-Ni Fe-Ni 主要组成 Si-Al层 Si-Mg（Fe）层 Si-Mg质岩石 深度/km 0～40 40～50 50～150 150～400 压力/108Pa 1～10 10～18 18～50 50～120 温度/℃ 常温至600 600～1100 1100～1400 1400～1800
2、Ca、Al、Ti、V、Mn、Cu、Sc等在基 性岩中含量最高，其它岩石含量降低。 3、Ge、Sb、As等元素含量在各类岩石中变 化不大。
（二）沉积岩中元素丰度的主要特征
1、碱金属元素Li、Na、K、Rb、Cs和Si、 Al等在页岩、泥质岩石中含量最高 碳酸 岩中最低。 2、碱土金属元素Ca、Mg、Sr在碳酸岩中 含量最高，砂岩中最低， 但现代深海碳 酸岩富钙而不富镁。
（1）400公里P波速不连续面 地幔过渡带顶界 （2）670公里P波速不连续面 上地幔底界 （3）2900公里P波不连续面、 S波停止传播核幔边界
Lower Mantle
2898
Outer Core
(liquid)
Core
5145
Inner Core
(solid)
6370
（4）2900-4640公里P波为8.1-8.9 km/s S波不通过 为流体状态的外核 （5）4640-5155公里P波增大10.4 km/s 流体外核和固体内核的过渡层 （6）5155-地心（6371） P波速度增大为11.0-11.3 km/s 地核以Fe Ni合金为主 含少量Si=7.35% S（2.30%） O（4.10%）等轻元素
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
过渡带
下地幔 地 核 外核 过渡层 内核
400～984
984～2898
120～380
380～1350
1800～2500
2500～4000 4000～4700 4700～4500 5500～6000
2898～4640 1350～2980 4640～5155 2980～3320 5155～6371 3320～3700
Crust
Depth (km)
研究地球内部结构、 组成的方法： 1、地球物理: 依据地 震波(P波和S波)在地球 内部传播速度的变化， 确定地球内部由若干不 同速度的圈层组成。
Mantle
Upper Mantle
Transition Zone
60 220 410 660
Lower Mantle
2898
地球内部各层的规模和质量
区域 地壳 上地幔 过渡带 下地幔 外地核 内地核 边界深度 km 0-莫霍面 莫霍面-400 400-1000 1000-2900 2900-5100 5100-6371 体积 分配 0.008 0.16 0.22 0.44 0.154 0.008 质量 1025克 2.4 62 100 245 189 总质量 分配 0.004 0.10 0.17 0.41 0.32 地幔质量 分配 0.006 0.15 0.24 0.6
第一节 地球的圈层结构和组成
（二）大洋地壳 1、洋壳结构：
现代大洋地壳厚度约5-10公里 洋壳剖面：远洋沉积物-洋底玄武岩、席状 岩墙群-辉长岩+超镁铁堆积岩+地幔橄榄岩。
洋壳的地球物理特征
（1）海洋沉积物P波速度2.0km/s （2）玄武岩和席状岩墙, P波速度4.55.5km/s 密度2.55g/cm3. （3）辉长岩和超镁铁堆积岩平均厚5km P波速度6.5-7.1km/s 密度2.88g/cm3 （4）莫霍面以下为变形橄榄岩 P波8.1km/s 密度3.33g/cm3
Outer Core
(liquid)
Core
5145
Inner Core
(solid)
6370
地球除了大气圈、水圈和生物圈外 自表层向内部分三个圈层：地壳、地 幔和地核。
பைடு நூலகம்
2、实验模拟：高温高压实验模拟地球内部 不同深度条件下具有相同地震波速的物 相组成。
3、天体物质的对比：对比不同类型陨石成 分及波速特征（推测地球深部） 4 、地球化学: 玄武岩和地幔包体 (＜200km)
P波速多介于6.5-7.2 km/s，满足这一波 速范围的岩石类型较多，在含水条件下， 温度低于600℃时，主要为基性斜长角闪 岩和角闪岩类；相对干条件下稳定的岩 石类型为麻粒岩和石榴石粒变岩，大于50 公里范围内，则以榴辉岩相岩石为主。
目前研究结果倾向于: 下地壳的平均化学 成分相当于偏镁铁质的中性岩。在不同构 造背景下，岩石组合可有较大差别。 大陆超深钻探成果表明，上下地壳之间岩 石组合并无截然的界面，而是复杂的交错 和渗透关系。
第一节 地球的圈层结构和组成
区域 大陆地壳 海洋地壳 上地幔 过渡带 下地幔 外核 内核 深度 0-50 0-40 0-10 10-400 400-650 400-670 650-2890 2890-5150 5150-6370 占总地球质 量的比率 0.00374 0.00099 0.103 0.075 0.492 0.308 0.017 占地幔和地 壳的比率 0.00554 0.00147 0.453 0.111 0.729 -
现代地球不同圈层的组成和压力、温度的平均值
壳层 大陆地壳 上 地 幔 岩壳 低速带 下部 地幔岩 地幔岩 （富Fe） Fe-Ni Fe-Ni Fe-Ni 主要组成 Si-Al层 Si-Mg（Fe）层 Si-Mg质岩石 深度/km 0～40 40～50 50～150 150～400 压力/108Pa 1～10 10～18 18～50 50～120 温度/℃ 常温至600 600～1100 1100～1400 1400～1800
2、洋壳化学组成
洋壳以拉斑玄武质成分为主体，化学成分
中碱金属含量低，K2O仅为陆壳的1/7
比陆壳贫硅、碱金属，而富镁铁。
洋底热水沉积作用极其发育，是许多金属
成矿的重要场所。
Crust
Upper Mantle
Transition Zone
Depth (km) 60 220 410 660
二、地幔和地核
第一节 地球的圈层结构和组成
2 大陆地壳的化学组成
目前常采用两类方法计算地壳平均成分 （1）用细碎屑沉积物代表陆壳平均成分 （2）用地表各类岩石的加权平均成分， 按一定的陆壳结构模型计算平均地壳成 分。
不同陆壳结构模型计算出的大陆平均地壳成分存在一定差异。
研究地壳组成的意义
研究地壳平均成分的意义: 地球演化进程与能量衰减 原始地壳成因 上下地壳演化过程、地壳生长、地壳 物质的再循环、底侵、拆沉作用等。
据林伍德,1975
三、岩石圈及上地幔结构的不均一性
现代地球物理研究表明，地幔存在横向和垂 向的不均一性。 1 古老地台 地幔顶部波速大 达8.2-8.3 km/s 岩石 圈地幔厚度大 软流圈极弱或不存在 2 年轻地台 地幔顶部波速为7.9-8.1 km/s 具有正常 软流圈
第一节 地球的圈层结构和组成
一、地壳的结构与组成 （一）大陆地壳 1 大陆地壳的结构 大陆地壳一般以地震康拉德面为界划分 出上地壳和下地壳。
① 上地壳
P波速度多为5.8-6.4km/s 相当于酸性火成岩和酸性变质 岩的波速。 但根据地表岩石加权计酸的平均 化学成分接近花岗闪长岩。
② 下地壳 康拉德面到莫霍面
（1）400公里P波速不连续面 地幔过渡带顶界 （2）670公里P波速不连续面 上地幔底界 （3）2900公里P波不连续面、 S波停止传播核幔边界
Lower Mantle
2898
Outer Core
(liquid)
Core
5145
Inner Core
(solid)
6370
（4）2900-4640公里P波急剧降到8.1-8.9 km/s S波不通过 为流体状态的外核 （5）4640-5155公里P波增大10.4 km/s 流体外核和固体内核的过渡层 （6）5155-地心（6371） P波速度增大为11.0-11.3 km/s 地核以Fe Ni合金为主 含少量Si=7.35% S（2.30%） O（4.10%）等轻元素