地壳主要由什么构成

地壳是地球固体圈层的最外层，主要由岩石组成。

地壳（Earth Crust），地质学专业术语，是指由岩石组成的固体外壳，地球固体圈层的最外层，岩石圈的重要组成部分，通过地震波的研究判断，地壳与地幔的界面为莫霍洛维奇不连续面（莫霍面）。

地质结构：

上层化学成分以氧、硅、铝为主，平均化学组成与花岗岩相似，称为花岗岩层，亦有人称之为“硅铝层”。此层在海洋底部很薄，尤其是在大洋盆底地区，太平洋中部甚至缺失，是不连续圈层。

下层富含硅和镁，平均化学组成与玄武岩相似，称为玄武岩层，所以有人称之为“硅镁层”（另一种说法，整个地壳都是硅铝层，因为地壳下层的铝含量仍超过镁；而地幔上部的岩石部分镁含量极高，所以称为硅镁层）；

在大陆和海洋均有分布，是连续圈层。两层以康拉德不连续面隔开。

地壳厚度：

地壳是固体地球的最外一圈，主要是由富含硅和铝的硅酸盐岩石所组成的硬壳，其范围从地表到莫霍面。厚度变化较大，大洋地壳较薄，平均厚6公里，最薄处不到5公里；大陆地壳较厚，平均厚35公里，最厚处可达70公里（我国青藏高原）。整个地壳平均厚17公里。

青藏高原是地球上地壳最厚的地方，厚达70千米以上；而靠近赤道的大西洋中部海底山谷中地壳只有16千米厚；太平洋马里亚纳群岛东部深海沟的地壳最薄，是地球上地壳最薄的地方。

地壳的构成分为上下两层，分别为：

上层化学成分以氧、硅、铝为主，平均化学组成与花岗岩相似，称为花岗岩层，亦有人称之为“硅铝层”。

下层富含硅和镁，平均化学组成与玄武岩相似，称为玄武岩层，所以有人称之为“硅镁层”。

地壳（qiào）是由岩石组成的固体外壳，地球固体圈层的最外层，岩石圈的重要组成部分，通过地震波的研究判断，地壳与地幔的界面为莫霍洛维奇不连续面（莫霍面）。

扩展资料：

地壳的运动

地壳自形成以来，每时每刻都在运动着，这种运动引起地壳结构不断地变化。地震是人们直接感到的地壳运动的反映。更普遍的地壳运动是在长期地、缓慢地进行着，也是人们不易觉察到的，必须借助仪器长期观测才能发觉。

例如，大地水准测量资料证明，喜马拉雅山脉至今仍以每年033～127厘米的速度在上升。

地球在地质时期的地壳运动，虽然不能通过直接测量得知，但在地壳中却留下了形迹。在山区岩石裸露的地方，沉积岩层常常是倾斜、弯曲的，甚至断裂错开了，这都是岩层受力发生变形的结果。在我国山东荣城沿海一带，昔日的海滩现已高出海面20～40米。

福建漳州、厦门一带，昔日的海滩也已高出海面20米左右，说明这些地方的地壳在上升。我国渤海海底发现了约达7千米的海河古河道，这表明渤海及其沿岸地区为现代下降速度较大的地区。再如，美丽的雨花石产于南京雨花台，这些夹有美丽花纹的光滑的卵石，是古河床的天然遗物。

雨花台大量堆积着卵石，说明这里过去曾有河流，以后地壳上升，河道废弃，才成了如今比长江水面高出很多的雨花台砾石。

——地壳

目前人类所能直接接触到的矿物主要来自于地壳。国际上把元素在地壳中的平均含量称为元素的地壳丰度（abundance，或地壳的元素丰度），又称为克拉克值（clarke），并以质量百分数或原子摩尔百分数来表示，分别称为质量克拉克值（weight percent）和原子克拉克值（atom percent）。表2-1列出了排列在前八位元素的克拉克值。

表2-1 地壳中常见元素的克拉克值

由表中数据显示，这8种元素占地壳总质量的9903%，占地壳总原子数的933%。其余所有元素只占地壳总质量的097%，总原子数的67%，而且它们彼此之间的克拉克值相差亦极悬殊。根据资料统计，发现原子克拉克值大的元素，一般由其结合而成的矿物种数也多。这是由于地壳中那些原子数量多的元素，在元素不断迁移过程中结合成矿物的可能性要比原子数量少者机会来得多，这样就可以大量地形成由这些元素结合而成的独立矿物。由表2-1可见，氧的原子克拉克值，超过了50%；质量克拉克值，接近50%。因此，地壳的组成主要是与氧形成的化合物。与氧结合的阳离子一般都是原子质量较轻的元素，所以地壳平均密度大约28g/cm3。地壳中的造岩矿物，除少量例外，它们一般是硅酸盐、氧化物和碳酸盐类矿物，即都包含了氧元素。其中硅酸盐矿物占矿物种总数的24%，占地壳总质量的75%；氧化物矿物占矿物种总数的14%，占地壳总质量的17%。

在矿物定量化学分析中，对于常量元素的克拉克值多用元素的质量分数（wB/%）来表示。矿物中含量大于1%的化学元素，称为主要元素（major elements）；含量为01%～10%的化学元素，称为次要元素（minor elemets）；含量小于01%的化学元素，称为微量元素（trace elements）。微量元素的测量单位用克/吨，或百万分之一（10-6）表示。以前采用的ppm或ppb（前者表示百万分之几，后者表示十亿分之几），现已不再使用。尽管微量元素是如此低的含量，但它们可以提供地质过程的信息，譬如矿物形成过程中的温度或压力。

很多重要的有用元素在地壳中的丰度非常低，常以微量元素出现。例如地壳岩石中的Cu（原子序数Z=29），它的平均含量为55×10-6,Pb（Z=82）为13×10-6,Hg（Z=80）为008×10-6。

岩石中的微量元素，因地球化学行为不同，而以两种不同的形式出现在矿物中：①作为造就矿物的元素，其地球化学行为趋向于集中。这些元素被称为聚集元素（aggregated element）。例如Zr，形成锆石Zr SiO4;Ti形成金红石TiO2或钛铁矿FeTiO3。②分散在其他矿物的晶格中。例如Rb，一般不形成独立的矿物，而是分散在含钾的矿物中。像Rb元素这种地球化学行为趋于分散的元素称为分散元素（dispersed element）。

地球的构造与各层圈的组成

地球物理调查表明固体地球分为地壳、地幔和地核三个部分。它们分布的区域和其边界显示在图2-1中。由图2-2可见，地壳的厚度变化很大，有的地方厚约7km（如海洋），而有的地方厚度可达70km（如山脉）。大陆的平均厚度是33km。地壳和地幔之间的界面为莫霍不连续面（Mohorovièiédiscontinuity），简称莫霍面（Moho）。地幔和地核之间的边界呈不规则状，界线位于2900km处。地幔又分为上地幔和下地幔。二者之间存在地幔转换带（mantle transition zone）（图2-1）。在2600～2900km的地幔中，地球物理显示存在性质有别的层，为近来发现的D＂层。地核由两部分组成，外核呈液相，内核呈固相。内、外核界线位于5270km处。

地核、地幔和地壳构成了固体地球的层圈构造（图2-1）。不同的层圈，其物质组成是不同的。由于不能直接获得地球深部的矿物样品，对深部的矿物组成的研究途径有三种方式：①利用由玄武岩等岩石带上来的深部包体（由岩石和矿物组成）来研究深部的矿物；②通过利用高温和高压实验和计算机模拟来确定矿物的稳定性，并结合地球物理的方法以确定地球深部的矿物的成分和结构；③一般认为陨石的成分代表了地球深部类似的物质，因此被用来推断地幔和地核中的矿物。如石陨石，其成分为硅酸盐，含少量金属，类似于地幔的物质。而铁陨石的成分主要为Fe Ni合金，与地核的物质非常类似。

图2-1 地球的层圈构造

（据Klein等，2007;Stanley等，2007；修改）

注：1bar=105Pa

图2-2 地球的岩石圈

（据Klein等，2007，修改）

地球固体层圈的组成如下：

1地核（core）

地核的密度非常大，占地球质量的30%，但其体积仅有地球体积的1/6（即17%）。主要由FeNi合金组成。其中外核含镍2%，内核含镍约20%。地核中的压力为300万个大气压，温度为7600℃。这种条件下形成的矿物非常不同于地壳和地幔中的矿物。

2地幔（mantle）

地幔的成分具有富镁、铁而贫硅、铝的特征。

上地幔（深度范围为33～350km，图2-3），其矿物组成以橄榄石为主，含较少的辉石和微量的长石、尖晶石和石榴子石。

地幔转换带（深度范围为350～700km，图2-3）的矿物，以出现结构紧密的同质多像变体为其特征。如橄榄石（ ，橄榄石结构，密度322g/cm3）转变为瓦士利石（ ，尖晶石结构，密度347g/cm3），瓦士利石转变为林伍德石（ ，较尖晶石结构更紧密，密度355g/cm3）；辉石矿物的结构转变为密度较大的石榴子石型结构。

图2-3 地幔中不同深度出现的矿物

（据Klein等，2007;Stanley等，2007）

黑色实线代表密度

下地幔（深度范围为700～2900km，图2-3）的矿物，由钙钛矿型结构的矿物和少量的氧化物矿物（如铁方镁石（Mg,Fe）O magnesiowüstite）组成。它们是林伍德石在高压下的产物。转变式为

矿物学导论（第二版）

由上式可见，Si由四次配位变成了六次配位。超过700km的深度，硅酸盐中的Si仅稳定于八面体配位。同时，超过700km的深度也是尖晶石型结构的矿物和其他硅酸盐矿物转变为具钙钛矿型结构（表2-2）的矿物的形成环境。

表2-2 常见的地壳矿物与其变体的密度比较

高深莫测的D＂层（位于2600～2900km）中的矿物，其结构较钙钛矿晶格更为紧密，称作“后钙钛矿（post-perovskite）”。它是在高温和高压实验中发现的。有文献报道，推测在D＂层可以出现由辉石转变而成的后钙钛矿（是辉石的同质多像变体，其晶体结构较钙钛矿更为紧密）。

3地壳（crust）

地壳中的矿物组成主要是硅酸盐、碳酸盐、氧化物、氢氧化物、磷酸盐和硫化物矿物。

造成地球不同层圈中矿物组成不同的因素主要有两方面：一是因化学元素分布的极不均匀性；其二是形成条件不同。随着地球深度的增加，压力和温度随之增加。当超过700km的深度时，硅酸盐矿物的晶体结构趋于更加紧密。因此，在地幔深部和地核中矿物的密度要比地壳中矿物的密度大得多（表2-2；图2-3）。

陆地上的地壳主要成分是氧元素，其次是硅元素和铝元素。地壳上层的平均化学组成与花岗岩相似，称为花岗岩层，亦有人称之为“硅铝层”。此层在海洋底部很薄，尤其是在大洋盆底地区，太平洋中部甚至缺失，是不连续圈层。

地壳下层富含硅和镁，平均化学组成与玄武岩相似，称为玄武岩层，所以有人称之为“硅镁层”，在大陆和海洋均有分布，是连续圈层。两层以康拉德不连续面隔开。

地壳是地球固体地表构造的最外圈层，整个地壳平均厚度约17千米，其中大陆地壳厚度较大，平均约为39- 41千米。高山、高原地区地壳更厚，最高可达70千米；平原、盆地地壳相对较薄。大洋地壳则远比大陆地壳薄，厚度只有几千米。

青藏高原是地球上地壳最厚的地方，厚达70千米以上；而靠近赤道的大西洋中部海底山谷中地壳只有16千米厚；太平洋马里亚纳群岛东部深海沟的地壳最薄，是地球上地壳最薄的地方。

氧、硅、铝元素。

陆地上的地壳主要成分是氧、硅、铝元素三种元素,地壳中含量最高的元素是氧,占约486%(质量百分比),其次是硅占约264%,其它超过百分之一的元素,含量排列依序为铝、铁、钙、钠、钾、镁。

地壳的构成分为上下两层，分别为：上层化学成分以氧、硅、铝为主，平均化学组成与花岗岩相似，称为花岗岩层，亦有人称之为“硅铝层”。下层富含硅和镁，平均化学组成与玄武岩相似，称为玄武岩层，所以有人称之为“硅镁层”。

地壳分上下层，地壳上层的主要成分是氧、硅、铝等元素，地壳下层的主要成分是硅和镁等元素。地壳上层的化学组成与花岗岩相近，因此又叫做花岗岩层或硅铝层；地壳下层的化学组成与玄武岩相近，因此又叫做玄武岩层或硅镁层。

地壳中的元素

地壳中含有92种元素，其中是氧占地壳总重量的486%，硅占地壳总重量的63%。除此之外，地壳中还含有铝、铁、钙、钠、钾、镁等元素。地壳中含量最多的金属元素是铝，铝占地壳总量的83%，大约占地壳中金属元素总量的三分之一。

大约99%以上的生物体是由10种含量较多的化学元素构成的，即氧、碳、氢、氮、钙、磷、氯、硫、钾、钠;镁、铁、锰、铜、锌、硼、钼的含量较少;而硅、铝、镍、镓、氟、钽、锶、硒的含量非常少，被称为微量元素。表明人与地壳在化学元素组成上的某种相关性。