3第一章太阳系和地球系统的元素分布和分配2概要
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软流层温度较高，但刚性较弱，能够长
期缓慢变形，可能部分呈熔融状态。相 对低温的、刚性的岩石圈可作为一个整 体漂流在软流圈之上。
地壳均衡(Isostasy)之调整带
2021/2/6
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1.2.1 地球的结构和各圈层的成分
地球和地壳是地球化学研究的主要对象，
了解地球内部结构的物质与状态是理解地壳 中各类地球化学过程的前提。
2021/2/6
6
②地幔（Mantle ）
位于地球金属地核之上的巨厚的硅酸盐圈层，是地球
最重要的组成部分（占地球体积的82%），地幔受到
放射性同位素衰变的加热，引起地幔内部的大规模物质
对流，通常认为板块的运动是由这一对流驱动的。
地幔与地核的分界面称为古登堡面。 根据波速在400km和670km深度上存在两个明显的不
莫霍间断面的性质
♣一种观点认为它是一种物理学的不连续面，是由于辉长岩
成分的下地壳岩石相变为榴辉岩的结果，而榴辉岩具有较
4
预习题
1. 地球的结构和各圈层的组成 2. 地球元素丰度研究方法 3. 地球元素丰度及其规律 4. 地球的形成和早期分异
2021/2/6
5
与地球结构有关的几个概念/名词
➢① 地壳（Earth Crust）
地球最表面的构造层，只占地球体
积的0.8%。根据其性质可分大陆地壳 和大洋地壳。
地壳和地幔之间以莫霍面分界。
2.地球结构：分层结构
2021/2/6
12
地球结构模型
2021/2/6
13
地球内部的主要壳层参数及特征
2021/2/6
14
1.2.1.2 地壳的组成
1.地壳范围
地壳为从地表到第一分 界面（莫霍面M）的地 球表层（A层）。至少它 的上部是人们能够直接 观察的。地壳是不均一， 表现在成分和厚度等方 面。
由地壳和上地幔顶部组成。岩石圈的厚度
是变化的，平均厚度为100km
大洋部分在洋中脊的最新部分只有6～8
km，在最老部分则有100 km；大陆岩石圈
更厚一些，基本上在100～400 km之间。
2021/2/6
9
⑤ 软流圈（Asthenosphere）
巴雷尔于岩石圈同时提出的地球圈层概
念。它位于上地幔低速层之下至过渡层 上部。
由玄武岩组成，大洋拉斑玄武岩占99%。
♣大陆地壳平均厚度常常处于海平面之下约35km处，
但在造山带它可下降到最大深度（65km）。
2021/2/6
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3.大陆地壳认识及进展★
➢① 经典大陆地壳认识
大陆地壳可分两层，上层具有花岗岩或花岗
闪长岩成分，下层具有玄武岩成分。它们分别
相当于硅铝层（富于Si和Al）和硅镁层（富于
1 太阳系和地球系统元素的丰度
➢1.1 太阳系的组成及其元素丰度 ➢1.2 地球的结构和化学成分 ➢1.3 地壳的化学组成
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1.2 地球的结构和化学成分
1.2.1 地球的结构和各圈层的成分 1.2.2 地球的元素丰度 1.2.3 地球成因
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2. 地壳类型及各自组成
♣ ①上地壳和下地壳，其间有康拉德波速不连续面，
不具备全球性；
♣②大洋地壳和大陆地壳
在大洋盆地中大约有4km厚的水层，其下洋壳先
为0.5~2km厚的未固结的沉积物，然后为玄武岩
来自百度文库
成分的物质（5~8km），直到莫霍面，平均厚度
7km，洋壳一般厚度为0~10km。大洋地壳主要
Si和Mg)。
有人认为上地壳厚约8~12km，由偏酸性的
火成岩和沉积岩组成，下地壳主要由麻粒岩、
长英质麻粒岩核镁铁质麻粒岩组成，它在组成
上比上地壳均一。
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♣上个世纪80年代以来的研究产生了一
些新的认识，认为大陆下地壳在物质 成分上也极不均匀，可在超基性岩至 中性岩的组成范围变化，因此相当于 玄武岩成分的统一下地壳或硅镁层看 来并不存在。
♣ 因此，一般认为地幔应主要由镁-铁硅酸盐组成 ♣ 林伍德的“地幔岩”模型=3份橄榄岩+1份玄武岩
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课外作业
利用岩浆岩课本中标准橄榄岩和
玄武岩的岩石化学成分计算出地幔 岩岩石化学成分
橄榄岩采用p77样品1（纯橄榄岩） 玄武岩采用p110样品6（大洋拉斑玄武岩）
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大陆地壳组成模型
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1.2.1.3 地幔的组成
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1. 地幔结构
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2. 地幔物质组成的鉴别依据
地幔物质无法直接测定，间接鉴别途径：
♣① 在火山岩管中呈包体状的可能为地幔
岩石的样品；
♣② 高温、高压下矿物和岩石行为的实验
研究；
由于地球的物质组成是不均一的，不能用
地表的物质成分代表地球组成，所以地球的 结构模型成为研究地球化学成分的基础。
至今地球内部结构和成分及状态的认识还
主要依据间接资料。
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1.2.1.1 地球的结构
1.获得方法
地球物理学资料是建立地球内部结构最
重要的基础。根据地震波传播速度在地球 内部的变化和其显示出的间断面，以及地 球内部物质密度等的不均匀分布，人们已 得出地球具有层圈结构的认识，即地球是 由地壳、地幔和地核3层组成的。
♣③ 与陨石及地球以外的星球对比。
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3. 地幔物质组成
♣ 实验结果表明：只有3类岩石—纯橄榄岩、橄榄岩和榴辉
岩，正好具有依据上地幔中已测出的地震波速所指明的 那种弹性。
球粒陨石物质的成分也基本上是含有少量斜长石的橄榄
岩。在火山岩（玄武岩和含金刚石的金伯利岩）中纯橄 榄岩和橄榄岩的包体常常普遍出现，而榴辉岩包体则较 少见。
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② 现代认识
通过精密的地震波研究、超深钻探索以
及许多出露的大陆地壳断面研究，大大动
摇了地壳的分层概念。
现在认为大陆地壳是由沉积岩、变质岩、各类
侵入岩和火山岩镶嵌组成的，并且在物质平均成 分上大致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。
多种地壳结构模型被提出。
连续面，可将地幔分成由浅至深的三个部分：上地幔、
过渡层和下地幔。
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③ 地核（Core）
位于地下2900 km以下。地震地球
物理资料表明地核可分为两个部分：
内地核和外地核。
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④ 岩石圈（lithosphere ）
巴雷尔( Barrell )于1914年根据板块理论
提出的地球圈层概念。
期缓慢变形，可能部分呈熔融状态。相 对低温的、刚性的岩石圈可作为一个整 体漂流在软流圈之上。
地壳均衡(Isostasy)之调整带
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1.2.1 地球的结构和各圈层的成分
地球和地壳是地球化学研究的主要对象，
了解地球内部结构的物质与状态是理解地壳 中各类地球化学过程的前提。
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②地幔（Mantle ）
位于地球金属地核之上的巨厚的硅酸盐圈层，是地球
最重要的组成部分（占地球体积的82%），地幔受到
放射性同位素衰变的加热，引起地幔内部的大规模物质
对流，通常认为板块的运动是由这一对流驱动的。
地幔与地核的分界面称为古登堡面。 根据波速在400km和670km深度上存在两个明显的不
莫霍间断面的性质
♣一种观点认为它是一种物理学的不连续面，是由于辉长岩
成分的下地壳岩石相变为榴辉岩的结果，而榴辉岩具有较
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预习题
1. 地球的结构和各圈层的组成 2. 地球元素丰度研究方法 3. 地球元素丰度及其规律 4. 地球的形成和早期分异
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与地球结构有关的几个概念/名词
➢① 地壳（Earth Crust）
地球最表面的构造层，只占地球体
积的0.8%。根据其性质可分大陆地壳 和大洋地壳。
地壳和地幔之间以莫霍面分界。
2.地球结构：分层结构
2021/2/6
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地球结构模型
2021/2/6
13
地球内部的主要壳层参数及特征
2021/2/6
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1.2.1.2 地壳的组成
1.地壳范围
地壳为从地表到第一分 界面（莫霍面M）的地 球表层（A层）。至少它 的上部是人们能够直接 观察的。地壳是不均一， 表现在成分和厚度等方 面。
由地壳和上地幔顶部组成。岩石圈的厚度
是变化的，平均厚度为100km
大洋部分在洋中脊的最新部分只有6～8
km，在最老部分则有100 km；大陆岩石圈
更厚一些，基本上在100～400 km之间。
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⑤ 软流圈（Asthenosphere）
巴雷尔于岩石圈同时提出的地球圈层概
念。它位于上地幔低速层之下至过渡层 上部。
由玄武岩组成，大洋拉斑玄武岩占99%。
♣大陆地壳平均厚度常常处于海平面之下约35km处，
但在造山带它可下降到最大深度（65km）。
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3.大陆地壳认识及进展★
➢① 经典大陆地壳认识
大陆地壳可分两层，上层具有花岗岩或花岗
闪长岩成分，下层具有玄武岩成分。它们分别
相当于硅铝层（富于Si和Al）和硅镁层（富于
1 太阳系和地球系统元素的丰度
➢1.1 太阳系的组成及其元素丰度 ➢1.2 地球的结构和化学成分 ➢1.3 地壳的化学组成
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1.2 地球的结构和化学成分
1.2.1 地球的结构和各圈层的成分 1.2.2 地球的元素丰度 1.2.3 地球成因
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2. 地壳类型及各自组成
♣ ①上地壳和下地壳，其间有康拉德波速不连续面，
不具备全球性；
♣②大洋地壳和大陆地壳
在大洋盆地中大约有4km厚的水层，其下洋壳先
为0.5~2km厚的未固结的沉积物，然后为玄武岩
来自百度文库
成分的物质（5~8km），直到莫霍面，平均厚度
7km，洋壳一般厚度为0~10km。大洋地壳主要
Si和Mg)。
有人认为上地壳厚约8~12km，由偏酸性的
火成岩和沉积岩组成，下地壳主要由麻粒岩、
长英质麻粒岩核镁铁质麻粒岩组成，它在组成
上比上地壳均一。
2021/2/6
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♣上个世纪80年代以来的研究产生了一
些新的认识，认为大陆下地壳在物质 成分上也极不均匀，可在超基性岩至 中性岩的组成范围变化，因此相当于 玄武岩成分的统一下地壳或硅镁层看 来并不存在。
♣ 因此，一般认为地幔应主要由镁-铁硅酸盐组成 ♣ 林伍德的“地幔岩”模型=3份橄榄岩+1份玄武岩
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课外作业
利用岩浆岩课本中标准橄榄岩和
玄武岩的岩石化学成分计算出地幔 岩岩石化学成分
橄榄岩采用p77样品1（纯橄榄岩） 玄武岩采用p110样品6（大洋拉斑玄武岩）
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大陆地壳组成模型
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1.2.1.3 地幔的组成
2021/2/6
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1. 地幔结构
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2. 地幔物质组成的鉴别依据
地幔物质无法直接测定，间接鉴别途径：
♣① 在火山岩管中呈包体状的可能为地幔
岩石的样品；
♣② 高温、高压下矿物和岩石行为的实验
研究；
由于地球的物质组成是不均一的，不能用
地表的物质成分代表地球组成，所以地球的 结构模型成为研究地球化学成分的基础。
至今地球内部结构和成分及状态的认识还
主要依据间接资料。
2021/2/6
11
1.2.1.1 地球的结构
1.获得方法
地球物理学资料是建立地球内部结构最
重要的基础。根据地震波传播速度在地球 内部的变化和其显示出的间断面，以及地 球内部物质密度等的不均匀分布，人们已 得出地球具有层圈结构的认识，即地球是 由地壳、地幔和地核3层组成的。
♣③ 与陨石及地球以外的星球对比。
2021/2/6
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3. 地幔物质组成
♣ 实验结果表明：只有3类岩石—纯橄榄岩、橄榄岩和榴辉
岩，正好具有依据上地幔中已测出的地震波速所指明的 那种弹性。
球粒陨石物质的成分也基本上是含有少量斜长石的橄榄
岩。在火山岩（玄武岩和含金刚石的金伯利岩）中纯橄 榄岩和橄榄岩的包体常常普遍出现，而榴辉岩包体则较 少见。
2021/2/6
18
② 现代认识
通过精密的地震波研究、超深钻探索以
及许多出露的大陆地壳断面研究，大大动
摇了地壳的分层概念。
现在认为大陆地壳是由沉积岩、变质岩、各类
侵入岩和火山岩镶嵌组成的，并且在物质平均成 分上大致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。
多种地壳结构模型被提出。
连续面，可将地幔分成由浅至深的三个部分：上地幔、
过渡层和下地幔。
2021/2/6
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③ 地核（Core）
位于地下2900 km以下。地震地球
物理资料表明地核可分为两个部分：
内地核和外地核。
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④ 岩石圈（lithosphere ）
巴雷尔( Barrell )于1914年根据板块理论
提出的地球圈层概念。