地壳的物质组成

第二节地壳一、地壳的物质组成二、地壳的类型三、地壳的重力异常与重力均衡一、地壳的物质组成

（一）元素地壳是由各种固体岩石组成的，而岩石则是各种矿物的集合体，矿物又是由各种化学元素结合而成。已知地壳中大约存在有92种元素。这些元素在地壳中的含量和分布都是极不均匀的。含量不均匀表现在不同元素在地壳中所占的质量百分比是极其不同的。分布不均匀表现在同一种元素在地壳的不同地区或地点含量并不完全一致。

地质学上把元素在地壳中的平均质量百分比称为元素的克拉克值。而某一地区某种化学元素的质量百分比称为该元素的丰度值。地壳中10种最主要化学元素的克拉克值由大到小依次是O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H，它们共占地壳总质量的99.96％，其中O、Si、Al、Fe四种元素即占88.13％。表3－2地壳十种主要元素的平均质量百分比地壳中其它重要元素

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）矿物概念天然、具有一定化学成分、物理性质、外部形态、固态。晶体结构晶质：晶体、晶面非晶质矿物晶体结构

─矿物的DNA

绝大部分矿物都是结晶体德国物理家冯·劳埃(M.VonLaue,1879-1960)用X光观测晶体，发现不管晶体的外形如何，内部的原子、离子、分子都是有序的排列这种质点的有序排列，就好像生物的基因物质──脱氧核糖核酸（DNA）一样矿物的非晶质体：黑曜岩、珍珠岩、蛋白石由于仪器观测精度越来越高，过去许多以为是非晶质的矿物，其实是晶体微小的“隐晶质”原来被列为非晶质矿物的种数变得越来越少矿物的形态

1单晶一向延伸型：柱状、针状二向延伸型：片状、板状三向延伸型：粒状、等轴状2集合体纤维状、晶簇状、放射状图3－9矿物集合体的几种形态1－粒状2－片状3－晶蔟4－鲕状5－钟乳状矿物的物理性质光学性质颜色条痕色透明度光泽表3－3摩氏硬度计力学性质硬度解理和断口方解石的三组菱面体解理图3－12陕西延安某地砂岩的碎屑结构与层理构造矿物肉眼鉴定方法形态：晶体形态或集合体形态颜色条痕色──矿物粉末的颜色光泽硬度解理──受到打击碎裂后的形态其它：透明度、比重、磁性等矿物的各种特征不仅与它的化学成分相关更受到它晶体构造的控制矿物种数从20世纪初的两千多种

20世纪90年代的五千多种矿物分类自然元素矿物：如金，金刚石、石墨、硫磺，还有铜、银、汞等卤化物矿物：如石盐、钾盐、萤石等硫化物矿物：如黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿、雄黄等氧化物和氢氧化物矿物：如赤铁矿、磁铁矿、铬铁矿、锡石、铝土矿、软锰矿、硬锰矿、沥青铀矿、石英等。含氧酸盐矿物：

最重要的是下面三种：

硫酸盐矿物：有石膏、芒硝、重晶石等碳酸盐矿物：如方解石、孔雀石

硅酸盐矿物：占大多数方铅矿闪锌矿黄铜矿方解石石盐刚玉方解石滑石玉古人不知道它是什么成分，经过现代技术手段测定，才知道玉不是矿物而是矿物的集合体，即岩石一类大多为透闪石(Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2)或阳起石(Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2）一类，成纤维状，非常细微宝石——矿物珍品碧玉刚玉海蓝宝石金刚石刚玉绿柱石玛瑙紫水晶贵金属——稀有矿物硅酸盐矿物氧离子和硅离子结合的基础上，再与金属离子结合而成硅酸盐矿物种类繁多，约占已知矿物种数的1/4，占地壳总重量的85%

其中最常见的就是各类长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石等几种，它们广泛分布在地壳与地幔内硅酸盐矿物的晶体结构A、架状结构，硅氧四面体排列成空架状，为各类长

石的晶体结构；

B、链状结构，硅氧四面体排列成链状，为角闪石与

辉石的晶体结构；

C、层状结构，硅氧四面体排列成层状为云母与粘土

矿物的晶体结构；

D、岛状结构，硅氧四面体排列成孤立的岛状，它直

接与周围的铁、镁等离子相连结，为

橄榄石等的晶体结构；

E、尖晶石结构，硅氧组成四面体与八面体混合的结

构，为尖晶石所常见的晶体结构；

F、钙钛矿结构，硅氧组成八面体与立方体混合的紧

密结构，为钙钛矿所常见的晶体结构；

硅酸盐的架状结构（长石结构）硅酸盐的链状结构（角闪石结构）层状结构（白云母结构）岛状结构（橄榄石结构）尖晶石结构石英（SiO2）（三）岩石概念：天然、矿物或岩屑组成的集合体岩石的结构岩石的构造岩石的成因水成论－魏尔纳(A.G.Werner,1750-1815)火成论－郝顿（J.Hutton,,1726～1797）按岩石成因来进行科学分类

沉积岩主要来自地表的沉积物（很多沉积于水中），也称水成岩

岩浆岩是岩浆冷凝的产物，也叫火成岩变质岩是原岩在固体状态下、经过一定的温度与压力的作用，有时还有新的成分加入，使其内部物质组成或结构发生了不同程度的变化地壳中岩石的分布地表面积：沉积岩占70%、岩浆岩20%、变质岩10%地壳体积：变质岩占50%、岩浆岩40%、沉积岩10%二、地壳的类型

按地壳的物质组成、结构、构造及形成演化的特征，主要可分为大陆地壳与大洋地壳两种类型。

大陆地壳(continentalcrust,简称陆壳)主要分布于大陆及其毗邻的大陆架、大陆坡地区；

大洋地壳(oceaniccrust,简称洋壳)主要分布在大陆坡以外的海水较深的大洋地区。

大洋地壳厚度较薄，一般为5～10km(不计海水厚度)，在一些洋隆或海山地区可达10km以上。一般而言，厚度在洋中脊地区较薄，远离洋中脊地区厚度有增厚趋势。大洋地壳的结构比较一致，从上到下一般可分为3层：层1或称沉积层。层2或称玄武岩层。层3或称大洋层。

大洋层以下进入上地幔。

总体来看，洋壳的厚度变化较小，物质成分主要相当于基性岩，物质的平均密度较陆壳大，约为2.8～2.9g/cm3。洋壳内部的岩石变形程度较弱，具有较统一的刚性性质。而且，洋壳形成的年代较新，一般形成于距今2亿年以来。

大陆地壳的厚度较大，平均厚度约33km，在某些高山地区可厚达70km，在较薄的地方有时仅25km左右。大陆地壳的结构在横向和纵向上均表现出很强的不均一性，总体上看，由上向下亦可分为3层：上地壳、中地壳、下地壳。

总体来看，陆壳的厚度变化较大，结构较复杂，物质成分相当于中、酸性