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地球的元素和物质组成(4)/李务伦

已有 678 次阅读 2021-10-18 13:27 |系统分类:科研笔记

前面首先推出了球内性质,总结了分异和对流特征,及物质量不足以形成球层的展布特征,始终没没有涉及具体的地球问题,特别是地球的元素及物质组成。下面就简述地球物质的组成。

地球化学和陨石研究表明,地球元素组成:Fe(34.6%)、O(29.5%)、Si(15.2%)、Mg(12.7%)、Ni(2.4%)、Ca和Al(2.2%)、S(1.9%)、其它元素(1.5%)。陨石分三类:铁陨石,占陨石总量的6%,金属含量大于90%,主要由铁镍金属、陨硫铁以及少量的Fe,Ni,Co,Ti,Zr,Cu的硫化物、碳化物、氧化物、磷化物和磷酸盐,以及自然铜、石墨等矿物组成;②-石陨石(石-铁陨石),占陨石总量的2%,金属含量大约50%,由大致等体积的硅酸盐相和铁镍金属相组成;③石陨石占陨石总量的92%,主要由硅酸岩矿物组成。根据是否含球粒陨石分为球粒陨石和无球粒陨石两个亚类。球粒陨石84%,无球粒陨石8%。陨石元素组成件表1,地球元素构成见表2。


1  陨石主要化学元素及各相的元素组成(Wt%)

陨石主要化学元素的平均组成

陨石各相的主要化学元素组成

元素

铁陨石

石陨石

陨石平均

金属相

硫化物相

硅酸盐相

O

-

35.71

31.55

-

-

41.02

Fe

89.7

23.31

30.70

90.78

61.10

15.60

Si

-

18.07

15.82

-

-

20.57

Mg

-

13.67

12.17

0.03

-

15.82

S

0.08

1.80

2.60

微量

34.76

-

Ca

-

1.73

1.52

0.05

-

1.97

Ni

9.10

1.53

1.44

8.59

0.10

0.14

Al

-

1.52

1.34

-

-

1.74

Na

-

0.65

0.60

-

-

0.78

K


0.17

0.15

-

-

0.20

Co

0.62

0.12

0.11

0.63

0.0

0.02


 

图形1.jpg 

 从表1、2可以看出氧、铁、硅、镁在陨石和地球中,均为主要元素,质量均超过90%,但在地壳中氧、铁、硅、镁总量仅为81.6%,钾、钠、铝、钙含量大幅升高,合计达17.50%;洋壳氧、铁、硅、镁总量79.20%,钾、钠、铝、钙含量18.783%;陆壳氧、铁、硅、镁总量81.40%,钾、钠、铝、钙含量17.20%。陆壳和洋壳,前者氧、硅明显增大,后者铁、镁明显减少。在地核中氧、铁、硅、镁,以铁为主,硫位居第二;在地幔中,上下地幔铁、硅的差别不大,而氧、镁差别较大,尤其是氧差别巨大。这些差别应是星云物质汇聚后演化的结果。另外在其它1.5%元素中,存在不可忽视的重核素,根据马学昌的研究,它们对地球热运动起着不可或缺的作用(后面会谈及)。

而这种演化与硅酸盐的结构有关,岛状、链状多与小离子元素结合,架状多与大离子元素结合,前者结构紧凑密度大,后者结构稀疏密度小。显然是在在球内性质和热的作用下产生如上的差别。根据具体的发生过程另再行文。

 

 


 




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3 郑永军 杨正瓴 杨学祥

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