地球的物质组成
合集下载
相关主题
- 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)。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
地壳中主要元素的克拉克值
氧O 硅 Si 铝 Al 铁 Fe 钙 Ca
46.3 28.15 8.23 5.63 4.15
钠 Na 钾K 镁 Mg 钛 Ti 氢H
2.36 2.09 2.33 0.57 0.15
地壳元素组成与分类
• 地壳中已发现元素周 期表中1-92号元素， 按重量%的前8名顺序:
O>Si>Al>Fe>
• 文献中一般以ppm作为重量单位，表示百万分之一。 1 ppm = 1克/吨 = 1 X 10-6
3·1·2 元素在地壳中的分布
地壳是由各种化学元素组成的，要研究地 壳的物质组成，就必须研究元素在地壳中的分 布情况及其分布规律。
在1889年美国化学家克拉克根据其所采集 的世界各地的5159个岩石样品的化学分析资料， 通过计算首次提出了地壳中50多种元素的分布 量。
大体相似。
球
• 固体地球内部不同圈 层的垂向物理性质和
早
物质成分分异，启示 原始地球在星子吸积
期
高峰期后经历过整体 熔融阶段。
陨
• 目前尚未发现下地幔
击
和地核存在明显的空
间物质成份分异，
史
地球物质成分不均一性
• 地壳和上地幔(400-
670km以上)已发现
物质成分在空间分
布上存在明显的不
均一性。
• 南半球存在著名的
第四章 地球的物质组成
地球的物质成分
• 地球是一个特殊的物理化学系统，它的表层不仅
有液态水圈和氮-氧型的大气圈、由于生命的长 期作用发育有生物圈，还有分异良好的内部圈 层——岩石圈、地幔和地核。从而决定了地球系 统特有的物质运动与元素行为特征。
• 本章涉及的地球组成以地球的内部圈层物质为主，
因为内部圈层的物质主要以固相存在，又被称为 固体地球部分。
铅同位素异常，全
球富铁矿的分布存
在地域专属性。
• 海南岛石碌是中国
富铁矿(Fe60%）的 唯一产地，地质结
构类似澳洲。
• 南北半球的铅同位素比值
(208Pb/204Pb—206Pb/204Pb）明显不同
地壳中元素的分布特点
1，虽在地壳中存在的化学元素有180余种，但分 布较多的只有O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、 Ti、H十种，这10种元素的重量之和占地壳总重 量的99.96%，(其中O、Si、Al、Fe占88.31%）， 而其余百余种元素重量的总和不足地壳重量的千 分之一。 2，元素在地壳中的分布是不均匀，不仅各元素在 总重量上是不均匀的，而且在不同地区、不同深 度的分布也是不均匀的。在地壳上部以O、Si、 Al、Ca、Na、K为主；在地壳下部则以O、Si、 Fe、Mg为主。
元素丰度
• 定义：化学元素在一定自然体系中的相对平均含量。 是根据组成该体系的主要物质的化学成分，用加权平均 法计算出来的。
• 地壳、地球、太阳系和宇宙作为不同的自然体系，各有 自已的元素丰度。由于岩石是组成地壳的主要物质，地 壳元素丰度就是据此方法求得的。
• 美国化学家F.W.克拉克（1889）发表了第一篇有关元 素地球化学分布的论文，地壳元素丰度就称为克拉克值。
59.14 15.34 6.88
5.08
Na2O MgO K2O H2O TiO2
2.36 2.09 2.33 0.57 0.15
3·2 自然界中的矿物
3·2·1 矿物的概念及其分类
矿物
人类最先面对和利用的固体地球物质是 岩石（石器工具），矿物则是构成岩石的基 本物质载体。
鉴于克拉克在计算地壳内元素分布量方面 所作的贡献，国际上把各种元素在地壳中的含 量百分比，命名为克拉克值（Clark value） ， 又称元素在地壳中的丰度。
1924年克拉克又和华盛顿一起对克拉克值作 了进一步计算和修正。后人又陆续作了大量工作， 对克拉克值进行了补充和修正。克拉克值阐明了 地壳中的化学成分及其分布，在理论上及实践中 都有重大意义。
Ca>Na>K>Mg • 占地壳总量的98%-，
称主量元素或常量元 素，也称造岩元素。
• 其余84个元素仅占地 壳总量的2%+。
• 硫(S)和卤族元素(Cl、F)
• 金属成矿元素：
• 其他元素总体含量虽少， 贵金属(Au-Ag-Hg-Pt) 但对人类的重要性很大。 贱金属(Pb-Zn-Cu-Sb)
现代物理、化学的理论研究和实验表明，在太阳系内目 前仍在进行着氢合成氦及氦合成其他元素的热核聚变，已 经可以肯定地说，宇宙中的元素通过热核聚变反应，经历 了从简单到复杂的形成演化过程。
二千多年前我国的李耳最早提出了“道生一，一生二， 二生三，三生万物”的哲学思想。现今地球内外主要元素 的分布也可说明宇宙中元素从简单到复杂的演化过程。
• 微量元素：
过渡（Co-Ni-Ti-V-W-Sn-
含量<0.1%的元素。如与 Mo等）
K、Na 主量元素同属第 稀有
一主族的Ru、Se，只能 稀土
以类质同像形式存在于K、• 亲生物元素
Na组成的矿物中。
C-H-O-N和P-B
• 放射性元素
• 据地球早期星子吸集
形成史，地球元素丰
地
度应与宇宙元素丰度
3，地壳中的元素除少数以自然元素（如金、银、 铂、铜、石墨）产出外，绝大部分是以化合物的 形式产出。尤其以氧化物最常见。
4，地壳中分布最广的是Si和Al的氧化物，占总重 量的74.48%，其次是Fe、Ca、Na、K、Mg的氧化 物。在地壳深度16公里内，主要元素按氧化物计 算的重量百分比如下：
SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 CaO
矿物的肉眼鉴定 矿物的形态 矿物的光学性质 矿物的力学性质 矿物的其它性质
3·1 地球中的元素
3·1·1 元素在地球中的分布
根据宇宙始于大爆炸的理论，地球上各种物质都是从基 本粒子聚变成氢开始的，然后是四个氢合成一个氦，氦再 进一步合成其他各种元素。
大爆炸大约发生在150亿年前，在大爆炸后的50万－100 万年时，现今的各种元素已通过核聚变逐渐形成。庸才的 形成远比太阳系的起源早。
• 固体地球的组成通常分三种物质层次来进行研究，
它们是化学元素、矿物和岩石。
化学元素－矿物－岩石
3·1 3·1·1 3·1·2
3·2 3·2·1 3·2·2
3·3 3·3·1 3·3·2 3·3·3 3·3·4
地球中的元素 元素在地球中的分布 元素在地壳中的分布
自然界中的矿物 矿物的概念及其分类 矿物的特征及鉴定方法
地壳中主要元素的克拉克值
氧O 硅 Si 铝 Al 铁 Fe 钙 Ca
46.3 28.15 8.23 5.63 4.15
钠 Na 钾K 镁 Mg 钛 Ti 氢H
2.36 2.09 2.33 0.57 0.15
地壳元素组成与分类
• 地壳中已发现元素周 期表中1-92号元素， 按重量%的前8名顺序:
O>Si>Al>Fe>
• 文献中一般以ppm作为重量单位，表示百万分之一。 1 ppm = 1克/吨 = 1 X 10-6
3·1·2 元素在地壳中的分布
地壳是由各种化学元素组成的，要研究地 壳的物质组成，就必须研究元素在地壳中的分 布情况及其分布规律。
在1889年美国化学家克拉克根据其所采集 的世界各地的5159个岩石样品的化学分析资料， 通过计算首次提出了地壳中50多种元素的分布 量。
大体相似。
球
• 固体地球内部不同圈 层的垂向物理性质和
早
物质成分分异，启示 原始地球在星子吸积
期
高峰期后经历过整体 熔融阶段。
陨
• 目前尚未发现下地幔
击
和地核存在明显的空
间物质成份分异，
史
地球物质成分不均一性
• 地壳和上地幔(400-
670km以上)已发现
物质成分在空间分
布上存在明显的不
均一性。
• 南半球存在著名的
第四章 地球的物质组成
地球的物质成分
• 地球是一个特殊的物理化学系统，它的表层不仅
有液态水圈和氮-氧型的大气圈、由于生命的长 期作用发育有生物圈，还有分异良好的内部圈 层——岩石圈、地幔和地核。从而决定了地球系 统特有的物质运动与元素行为特征。
• 本章涉及的地球组成以地球的内部圈层物质为主，
因为内部圈层的物质主要以固相存在，又被称为 固体地球部分。
铅同位素异常，全
球富铁矿的分布存
在地域专属性。
• 海南岛石碌是中国
富铁矿(Fe60%）的 唯一产地，地质结
构类似澳洲。
• 南北半球的铅同位素比值
(208Pb/204Pb—206Pb/204Pb）明显不同
地壳中元素的分布特点
1，虽在地壳中存在的化学元素有180余种，但分 布较多的只有O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、 Ti、H十种，这10种元素的重量之和占地壳总重 量的99.96%，(其中O、Si、Al、Fe占88.31%）， 而其余百余种元素重量的总和不足地壳重量的千 分之一。 2，元素在地壳中的分布是不均匀，不仅各元素在 总重量上是不均匀的，而且在不同地区、不同深 度的分布也是不均匀的。在地壳上部以O、Si、 Al、Ca、Na、K为主；在地壳下部则以O、Si、 Fe、Mg为主。
元素丰度
• 定义：化学元素在一定自然体系中的相对平均含量。 是根据组成该体系的主要物质的化学成分，用加权平均 法计算出来的。
• 地壳、地球、太阳系和宇宙作为不同的自然体系，各有 自已的元素丰度。由于岩石是组成地壳的主要物质，地 壳元素丰度就是据此方法求得的。
• 美国化学家F.W.克拉克（1889）发表了第一篇有关元 素地球化学分布的论文，地壳元素丰度就称为克拉克值。
59.14 15.34 6.88
5.08
Na2O MgO K2O H2O TiO2
2.36 2.09 2.33 0.57 0.15
3·2 自然界中的矿物
3·2·1 矿物的概念及其分类
矿物
人类最先面对和利用的固体地球物质是 岩石（石器工具），矿物则是构成岩石的基 本物质载体。
鉴于克拉克在计算地壳内元素分布量方面 所作的贡献，国际上把各种元素在地壳中的含 量百分比，命名为克拉克值（Clark value） ， 又称元素在地壳中的丰度。
1924年克拉克又和华盛顿一起对克拉克值作 了进一步计算和修正。后人又陆续作了大量工作， 对克拉克值进行了补充和修正。克拉克值阐明了 地壳中的化学成分及其分布，在理论上及实践中 都有重大意义。
Ca>Na>K>Mg • 占地壳总量的98%-，
称主量元素或常量元 素，也称造岩元素。
• 其余84个元素仅占地 壳总量的2%+。
• 硫(S)和卤族元素(Cl、F)
• 金属成矿元素：
• 其他元素总体含量虽少， 贵金属(Au-Ag-Hg-Pt) 但对人类的重要性很大。 贱金属(Pb-Zn-Cu-Sb)
现代物理、化学的理论研究和实验表明，在太阳系内目 前仍在进行着氢合成氦及氦合成其他元素的热核聚变，已 经可以肯定地说，宇宙中的元素通过热核聚变反应，经历 了从简单到复杂的形成演化过程。
二千多年前我国的李耳最早提出了“道生一，一生二， 二生三，三生万物”的哲学思想。现今地球内外主要元素 的分布也可说明宇宙中元素从简单到复杂的演化过程。
• 微量元素：
过渡（Co-Ni-Ti-V-W-Sn-
含量<0.1%的元素。如与 Mo等）
K、Na 主量元素同属第 稀有
一主族的Ru、Se，只能 稀土
以类质同像形式存在于K、• 亲生物元素
Na组成的矿物中。
C-H-O-N和P-B
• 放射性元素
• 据地球早期星子吸集
形成史，地球元素丰
地
度应与宇宙元素丰度
3，地壳中的元素除少数以自然元素（如金、银、 铂、铜、石墨）产出外，绝大部分是以化合物的 形式产出。尤其以氧化物最常见。
4，地壳中分布最广的是Si和Al的氧化物，占总重 量的74.48%，其次是Fe、Ca、Na、K、Mg的氧化 物。在地壳深度16公里内，主要元素按氧化物计 算的重量百分比如下：
SiO2 Al2O3 FeO Fe2O3 CaO
矿物的肉眼鉴定 矿物的形态 矿物的光学性质 矿物的力学性质 矿物的其它性质
3·1 地球中的元素
3·1·1 元素在地球中的分布
根据宇宙始于大爆炸的理论，地球上各种物质都是从基 本粒子聚变成氢开始的，然后是四个氢合成一个氦，氦再 进一步合成其他各种元素。
大爆炸大约发生在150亿年前，在大爆炸后的50万－100 万年时，现今的各种元素已通过核聚变逐渐形成。庸才的 形成远比太阳系的起源早。
• 固体地球的组成通常分三种物质层次来进行研究，
它们是化学元素、矿物和岩石。
化学元素－矿物－岩石
3·1 3·1·1 3·1·2
3·2 3·2·1 3·2·2
3·3 3·3·1 3·3·2 3·3·3 3·3·4
地球中的元素 元素在地球中的分布 元素在地壳中的分布
自然界中的矿物 矿物的概念及其分类 矿物的特征及鉴定方法