第七章 地壳与地幔地球化学01

揭开地球内部之谜地壳与地幔的构造地壳与地幔是地球内部最重要的构造之一。

它们的相互作用和特性决定了地球的地质活动、地震和火山喷发等自然现象。

本文将揭开地球内部之谜，探讨地壳与地幔的构造及其相互关系。

一、地壳的构造地壳是地球最外层的固态壳层，厚度约为5-70公里。

地壳由岩石和矿物组成，分为两种类型：陆壳和海壳。

陆壳位于大陆地区，主要由花岗岩、片麻岩和石英岩等成岩岩石组成。

它的密度较低，平均约为2.7克/立方厘米。

陆壳主要由若干个大陆板块构成，它们之间的相互作用形成了地球上的大陆与大洋。

海壳位于海洋地区，主要由玄武岩和辉长岩等火成岩组成。

海壳较薄，平均约为7公里。

海壳的密度较高，平均约为3克/立方厘米。

海壳则由多个洋中脊和洋沟构成，它们是地球表面扩张的主要地区。

二、地幔的构造地幔是地壳下的一个重要区域，位于地壳下面，厚度约为70-2900公里。

地幔主要由橄榄岩、辉石和纯铁镁橄榄岩等组成，密度约为3.3-5.7克/立方厘米。

地幔分为上地幔、中地幔和下地幔三个层次。

上地幔位于地函之上，厚度约为400-600公里。

中地幔位于上地幔和下地幔之间，厚度约为1100-1600公里。

下地幔位于地幔的边界处，厚度约为1600-2900公里。

三、地壳与地幔的相互作用地壳与地幔之间存在着密切的相互作用关系。

地壳的运动和变形主要是由地幔的运动引起的，而地幔的特性则受制于地壳的压力和温度等因素。

地壳板块的相互碰撞和互相远离引起了地震和火山活动。

当地壳板块相互碰撞时，会形成山脉和褶皱，地壳被挤压变形，产生地震。

地幔的对流和热流是地壳板块运动和地质活动的主要动力。

地幔的热流由地球内部的热核聚变和地壳板块的摩擦等因素产生。

地幔的对流则是由热流的不均匀分布引起的，它通过地幔的圆周流动推动地壳板块的运动。

四、揭开地球内部之谜的方法为了揭开地球内部的奥秘，地球科学家使用了多种方法和工具进行研究。

地震波的传播是研究地球内部结构的重要手段。

《地球化学》章节笔记第一章：导论一、地球化学概述1. 地球化学的定义：地球化学是应用化学原理和方法，研究地球及其组成部分的化学组成、化学性质、化学作用和化学演化规律的学科。

它是地质学的一个分支，同时与物理学、生物学、大气科学等多个学科有着密切的联系。

2. 地球化学的研究对象：- 地球的固体部分，包括岩石、矿物、土壤等；- 地球的流体部分，包括大气、水体、地下水等；- 地球生物体，包括植物、动物、微生物等；- 地球内部，包括地壳、地幔、地核等。

3. 地球化学的研究内容：- 地球物质的化学组成及其时空变化；- 地球内部和外部的化学过程；- 元素的迁移、富集和分散规律；- 地球化学循环及其与生物圈的相互作用；- 地球化学在资源、环境、生态等领域的应用。

二、地球化学的研究方法与意义1. 地球化学的研究方法：- 野外调查与采样：包括地质填图、钻孔、槽探、岩心采样等；- 实验室分析：包括光学显微镜观察、X射线衍射、电子探针、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、原子吸收光谱（AAS）等；- 地球化学数据处理：包括统计学分析、多元回归、聚类分析等；- 地球化学模型：建立地球化学过程的理论模型和数值模型；- 同位素示踪：利用稳定同位素和放射性同位素研究地球化学过程。

2. 地球化学研究的意义：- 揭示地球的形成和演化历史；- 了解地球内部结构、成分和动力学过程；- 探索矿产资源的形成机制和分布规律；- 评估和治理环境污染问题；- 理解地球生物圈的化学循环和生态平衡；- 为可持续发展提供科学依据。

三、地球化学的发展历程与现状1. 地球化学的发展历程：- 起源阶段：19世纪初，地质学家开始关注矿物的化学组成；- 形成阶段：19世纪末至20世纪初，维克托·戈尔德施密特等科学家奠定了地球化学的基础；- 发展阶段：20世纪中叶，地球化学在理论、方法、应用等方面取得显著进展；- 现代阶段：20世纪末至今，地球化学与分子生物学、环境科学等学科交叉，形成新的研究领域。

地球化学解析地壳与地幔的化学成分地球是我们赖以生存的唯一之所，而地球的内部则是一个充满奥秘的世界。

地壳和地幔是地球内部的两个重要组成部分，它们的化学成分对地球的构造和演化有着深远的影响。

本文将通过地球化学的方法，探索地壳和地幔的化学成分，并揭示其背后的奥秘。

一、地壳的化学成分地壳是地球外表面最外层的固体壳，包括陆地地壳和海洋地壳。

地壳主要由氧、硅和铝等元素构成，其中氧占据了地壳元素质量的47%，硅占据了27%，铝占据了8%。

此外，钙、钠、钾等元素的含量也相对较高。

这些元素以氧化物和硅酸盐的形式存在于地壳中。

地壳的化学成分在不同地区有所差异。

例如，海洋地壳富含镁、钠等元素，而铝、钾等元素的含量相对较低。

相比之下，陆地地壳富含铁、铝和钾等元素，而镁、钙等元素的含量相对较低。

这种地区差异主要是由于地壳物质的来源和成因不同所致。

二、地幔的化学成分地幔是地球内部的中间层，位于地壳和地核之间。

地幔主要由硅、镁和铁等元素构成，其中硅占据了地幔元素质量的30%，镁占据了29%，铁占据了15%。

此外，钙、铝、钠等元素的含量也相对较高。

地幔中的元素主要以氧化物和硅酸盐的形式存在。

与地壳相比，地幔的化学成分更加均匀。

地幔中的元素含量相对稳定，不会随地区的变化而明显改变。

地幔物质主要来自于上地幔和下地幔的岩石圈演化过程，具有较高的热稳定性和化学稳定性。

三、地球化学的研究方法地球化学是研究地球及其成分的化学元素和化学互作用的科学。

在解析地壳和地幔的化学成分时，地球化学家运用多种方法和技术，其中包括：1. 岩石和矿物分析：通过收集地壳和地幔中的岩石和矿物样品，并进行化学分析，可以确定其中的化学成分。

常用的分析方法包括X射线荧光光谱、电子探针微区分析等。

2. 地球化学示踪：利用地球化学示踪元素，如放射性同位素和稳定同位素，分析地壳和地幔岩石中的同位素组成，可以揭示地球演化和岩石循环的过程。

常用的示踪方法包括锆石U-Pb定年、锆石Lu-Hf同位素分析等。

地球化学与地球物理学综合分析地球内外部的化学特征地球是我们生活的家园，它拥有丰富的化学特征，包括地球内部和地球外部的特征。

地球化学和地球物理学是两个重要的学科，通过综合分析地球的化学特征，可以更好地理解和解释地球的形成、演化和各种地质过程。

本文将通过综合分析地球的内外部化学特征，探讨地球的形成和发展。

一、地球内部的化学特征1. 地幔的化学成分地幔是地球内部的一部分，由岩石和矿物组成。

地幔的主要化学成分是硅、镁、铁、铝等元素。

其中，硅和镁是地幔中最丰富的元素，占地幔质量的大部分。

地幔中的铁主要以铁镁矿的形式存在。

通过研究地幔的化学成分，可以了解地球内部岩石的组成和演化过程。

2. 地核的化学特征地核是地球内部的最内层，分为外核和内核。

外核由液态铁和镍组成，而内核则由固态铁和镍组成。

地核的主要化学成分是铁和镍，占地球内部质量的大部分。

通过研究地核的化学特征，可以揭示地球内部的高温和高压环境，以及地球磁场的形成机制。

二、地球外部的化学特征1. 地壳的化学成分地壳是地球外部的一部分，是我们所生活的地球表面的薄壳。

地壳的主要化学成分是氧、硅、铝等元素，占地壳质量的大部分。

此外，地壳中还含有许多其他元素，如钙、铁、钠等。

通过研究地壳的化学成分，可以了解地球表面岩石的组成和成因。

2. 大气层的化学成分大气层是地球外部的气体包围层，由各种气体组成。

大气层的主要化学成分是氮、氧、二氧化碳等气体，其中氮和氧占大部分比例。

此外，大气层中还含有水蒸气、氩气、甲烷等其他气体。

通过研究大气层的化学成分，可以了解大气层的物理性质、气候变化和大气污染等问题。

三、地球内外部化学特征的综合分析通过综合分析地球内外部的化学特征，可以深入地研究地球的形成和发展过程。

地球的内外部相互作用，共同决定了地球的物质组成和地球的表面特征。

例如，地球内部的化学成分决定了地壳的组成和地幔的熔融过程，进而影响到地表的地质活动和山脉的形成。

同时，大气层的化学成分也与地球的生命演化和气候变化密切相关。

地球化学探索地球内部的地壳与地幔的地球化学交互作用地球内部的地壳和地幔是构成地球的重要组成部分，它们之间的地球化学交互作用对于了解地球演化过程、岩石圈动力学以及矿产资源形成都具有重要意义。

通过地球化学探索，科学家们深入研究了地壳与地幔之间的相互作用，为我们揭示了地球内部的奥秘。

一、地壳与地幔的分界地壳是地球表面的外围部分，包括陆壳和海壳两种。

其中陆壳是构成陆地的岩石的总称，而海壳则是海洋底部的岩石层。

地幔位于地壳之下，是地壳与地核之间的过渡层，包括上地幔和下地幔两部分。

地壳与地幔之间的分界面称为莫霍面，是地球内部最重要的界面之一。

二、地球化学交互作用的基本原理地球内部的地壳和地幔之间存在着各种物质和能量的交换与转化过程，这便是地球化学交互作用。

地球的内部动力活动会使得地壳上的物质发生熔融，通过火山喷发或岩浆侵入地幔，而来自地幔的物质也可以通过构造运动的作用使得地幔岩石上升到地壳上。

三、物质的交换与循环1. 地壳物质进入地幔：通过地震波的传播，科学家们发现地壳上的岩石物质可以通过俯冲带的地质过程进入地幔。

俯冲带是大陆板块与洋壳板块相碰撞并折返的地质带，当俯冲板块下沉至地幔时，地幔中的温度和压力条件不断增加，地壳物质会发生部分熔融并向上涌出。

2. 地幔物质上升到地壳：构造运动是使得地幔物质上升到地壳的主要原因。

在地球的构造运动中，地幔上升到地壳上的岩浆会形成火山喷发，将地幔物质带到地表。

同时，在板块边界的构造运动作用下，地壳会发生抬升和隆起，使得地幔物质暴露于地壳表面。

四、地球化学交互作用的意义地球化学交互作用对于科学探索地球内部结构和动力学机制具有重要意义。

通过观测地震波传播路径和振动特性，可以判断地球内部的性质和组成。

地球化学交互作用还与地球演化和矿产资源形成密切相关，通过研究岩石样本中的微量元素和同位素组成，可以推断地球的起源、形成时间，以及岩石熔融、变质和沉积等过程。

此外，地球化学交互作用还对认识地壳运动和地震活动具有重要意义。

地球内部物质组成的地球化学探讨地球化学是研究地球物质组成和性质的一门学科，它揭示了地球的内部构造和成分，对理解地球演化和地球表层动力学过程具有重要意义。

地球的内部物质组成是地球化学研究的核心内容之一，通过探讨地球内部物质组成，可以了解地球的起源和演化。

地球的内部分为地壳、地幔和地核三个层次。

地壳是地球最外部的固态岩石壳层，薄达5到70千米，地质上分为海洋地壳和大陆地壳。

它主要由硅、铝、钙、镁等元素组成的萤石、方解石和石英等矿物构成。

地壳是岩石圈的组成部分，承载着地球上的生命活动和人类文明。

地壳下方是地幔，属于地球的第二层。

地幔延伸至地壳下方约2900公里的深度，占地球半径的接近70％。

地幔主要由铁、镁、铝、钙、钠等元素组成的硅酸盐矿物构成。

地幔是岩石圈和核心之间的过渡层，是地球内部物质组成的重要组成部分。

地幔下方是地核，是地球内部最深处的层次。

地核分为外核和内核两部分，外核是液态态的铁、镍合金，内核则是固态态的铁、镍合金。

地核主要由铁和镍等元素组成，同时还含有少量的硫、氧和硅等元素。

地核是地球内部物质组成的核心，其内部的高温高压环境对地球演化和地壳上的生物活动有着重要影响。

地壳、地幔和地核的物质组成对地球的地热活动和构造演化起着重要作用。

地球的能量主要来自地核的内部热核能，通过地幔的物质运移和地壳的构造演化，地球内部的能量释放到地表，形成地震、火山和地壳运动等现象。

同时，地球内部的物质流动也影响着地球表层的地壳运动和构造变形，其背后的地球化学过程，是地球科学研究的重要方向之一。

研究地球内部物质组成不仅有助于理解地球内部的物质循环和能量转化，还可以为地质资源的勘探和利用提供科学依据。

例如，地球内部含有丰富的金属矿产资源，如铁、铜、铝等，通过研究地球内部的成分和结构，可以确定矿产资源的类型和分布，为矿产勘探和开发提供重要参考。

地球化学对于认识地球内部的物质构成和动力过程具有重要意义，而地球内部的物质组成又是地球化学研究的基础。

地球化学总结地壳与地幔地球化学地球的元素丰度的估算方法：1 陨石类比法，该估算方法是建立在以下假设根底之上的：1）陨石是太阳系内的产物2）陨石与小行星带物质成分相同3）陨石是星体的碎片4）陨石母体的内部结构和成分与地球相似2 地球模型法和陨石类比法在地球模型的根底上求出各圈层的质量和比值，利用陨石类型或陨石相的成分计算各圈层的元素丰度，最后用质量加权平均法求出全球的元素的丰度。

例如：华盛顿球粒陨硫铁可以代表地核的成分；球粒陨石中硅酸盐的平均成分代表地幔和地壳的成分可以按比例各取一定质量的陨石，然后分别计算出各元素的全球丰度克拉克值：地壳的平均化学成分，可以有多种表示方法重量克拉克值：指地壳中元素的重量平均含量原子克拉克值：指地壳中元素的原子平均含量地壳的平均化学成分确实定方法：1）岩石平均化学组成法克拉克将岩石圈的全部岩石分为两类：火成岩，质量占95%，水成岩占5%。

然后取样按质量加权平均值法计算地壳的成分2）细粒碎屑岩法戈尔德施密特认为，细碎屑岩是沉积物源区出露岩石经过剥蚀，搬运，并均匀混合的产物，其成分可以代表物源区地壳的平均化学组成Taylor和McLennan 那么用细粒碎屑沉积岩，特别是泥质岩作为上地壳的混合样品进行了研究。

3）地壳模型法Taylor和McLennan提出，现今大陆壳质量的75%在太古宙时期形成的，25%是在后太古宙时期形成的。

后太古宙的大陆壳生长主要发生在岛弧地区，代表性物质是岛弧安山岩，由此他们计算出了现代大陆壳的元素丰度地壳元素丰度特征：1）地壳中各种元素的丰度是极不均匀的，其中，前三种元素O,Si,Al就占了82%，前8种元素占了98%2）随原子序数的递增其丰度趋于降低，但Li,Be,B的丰度仍表现为亏损3）除了惰性气体和少数元素外，质量数为偶数的元素丰度大于奇数4）元素的丰度仍表现为质量数位4的倍数占主导地位5）相对地球整体，地壳最亏损亲铁元素，次亏损亲铜元素和少量亲氧相容元素；富集亲氧不相容元素地壳中某些元素丰度的偶数原那么被破坏的原因：1）惰性气体元素丰度异常低的原因：不易参于其他元素相结合，在漫长的地质演化历史过程中，它们易于从固体地球内部不断地通过排气作用进入大气圈，在通过脱离地球的引力作用而释放到宇宙中2）在地壳与地幔分异的过程中，局部相容元素停留在地幔中元素克拉克值在研究地球化学中的意义1〕元素的克拉克值决定了元素的地球化学行为克拉克值高的元素可以形成独立矿物，而克拉克值低的元素只能以类质同像的形式存在于主要矿物的晶格中2〕作为元素集中分散的标尺浓度克拉克值=观测值/克拉克值>1说明富集<1说明贫化3）标志地壳中元素的富集和成矿的能力浓集系数=矿石的边界品位/克拉克值浓集系数越大越不容易成矿主要类型岩石中元素的丰度特征1)超基性岩富集亲铁元素和亲氧中的相容元素2)基性岩富集亲铜元素和分配系数接近于1的亲氧元素3)酸性岩富集不相容的亲氧元素和挥发元素载体矿物：岩石中某元素主要赋存的矿物富集矿物：某元素的含量远远高于岩石平均含量的矿物地幔地球化学地幔成分的研究方法：1）上地幔成分确实定：幔源的玄武岩及其所携带的地幔岩包体，或通过构造推覆上来的地幔岩块2）下地幔成分确实定：一是根据实测的地球内部地震波速资料和高温高压下矿物的或岩石的原位声速测量资料进行综合研究获得，二是根据宇宙化学资料研究获得地幔不均一性的研究方法：1）地幔化学研究不均一性的样品地幔橄榄玄武岩玄武岩类岩石方法：元素比值和同位素比值，同位素和强的不相容元素之间的比值可以代表地幔源区岩石的比值元素丰度模式法：一种图解法，类似于用球粒陨石标准化的稀土元素模式图地幔不均一性的原因：1）在地球形成的行星吸积过程中就存在组成的化学不均一性。

《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。