地球內(nèi)部構(gòu)造與物質(zhì)

地球內(nèi)部構(gòu)造與物質(zhì)1.地球的組成1.1

地球之內(nèi)部與外部分化：星體發(fā)展出成份不同之同心圓狀層次的作用。-地球?yàn)橐粋€(gè)分異的物體，部份熔解與分化作用將地球轉(zhuǎn)化成層狀的星球。(1)地核(core)：主要由鐵金屬組成，含有少量鎳與微量其他元素。佔(zhàn)有整個(gè)地球16%的體積和32%的質(zhì)量，平均密度為10.78。(2)地函(mantle)：環(huán)繞地核的中間層，由密度中等的巖石物質(zhì)組成。佔(zhàn)有整個(gè)地球82%的體積和68%的質(zhì)量。(3)地殼(crust)：密度最低的薄層外殼，可分為大陸地殼與海洋地殼。地殼厚度1.2

各層之物理性質(zhì)-物理性質(zhì)（如：巖石強(qiáng)度）隨深度而異，乃因壓力與溫度的變化所致，與化學(xué)組成無關(guān)。-內(nèi)核為地球的固態(tài)中心，外核之溫-壓狀態(tài)，使得鐵金屬呈現(xiàn)熔融狀的液態(tài)。-地核以上的巖石可分為明顯的三個(gè)層次：(1)中層圈(mesosphere)：自地核-地函交界處(2898公里)至深度350公里間之固態(tài)區(qū)域，高溫，巖石強(qiáng)度大。(2)軟流圈(asthenosphere)

：深度350～100公里間之區(qū)域，巖石強(qiáng)度低，溫-壓之組合促使巖石呈現(xiàn)高度可塑狀態(tài)。厚度約兩百公里，可能由軟而局部熔融的物質(zhì)組成，為地函中的低速帶。(3)巖石圈(lithosphere)：地球最外部的一百公里，巖石溫度低，強(qiáng)度大，比軟流圈之組成更為堅(jiān)硬。包含地殼和上部地函，相當(dāng)於整個(gè)板塊的厚度，約一百公里。1.3

各層化學(xué)成份的差異A.地核與地函的成份-可由地球內(nèi)部震波之波速來判定。-地函之組成可藉由地球內(nèi)部巖漿攜帶至地表的外來巖塊之分析而推斷。-整體考慮地球之平均密度(5.52g/cm3)與隕鐵之成份，可推斷地核之組成。-地球內(nèi)部必須存有具導(dǎo)電性且可對(duì)流的流體，方可維繫地磁場(chǎng)之存在，部份熔融的鐵金屬為最可能的物質(zhì)。震波特性之分析結(jié)果確認(rèn)，外核確由流體組成。B.地殼之組成-組成地殼之巖石多變，且分布不均勻。-早期研究假設(shè)地殼組成可由火成巖之平均成份代表之。-1920年代，挪威地球化學(xué)家V.M.Goldschmidt分析上次冰期之冰積細(xì)粒沈積物之成份，用以探討地殼之組成。-近代研究常將不同的構(gòu)造環(huán)境列入考慮，如：深海盆地、年輕的造山運(yùn)動(dòng)帶、大陸邊緣，以及穩(wěn)定的大陸內(nèi)部。元素重量％Oxygen(O)45.20Silicon(Si)27.20Aluminum(Al)8.00Iron(Fe)5.80Calcium(Ca)5.06Magnesium(Mg)2.77Sodium(Na)2.32Potassium(K)1.68元素重量％Titanium(Ti)0.86Hydrogen(H)0.14Manganese(Mn)0.10Phosphorus(P)0.10Allothers0.77Total100.002.礦物定義：(1)自然的無機(jī)作用所形成(2)必需為固體(3)具備特定之物理性質(zhì)(4)具有特定之化學(xué)成份(5)內(nèi)部原子規(guī)則性的排列-結(jié)晶構(gòu)造

2.1

常見礦物-以矽酸鹽類礦物最多，氧化物次之，其他則較不常見。2.2

矽酸鹽類礦物-矽酸鹽類礦物之基本構(gòu)造為矽氧四面體，四個(gè)氧分別位於四面體的角落，中間的空隙則為矽之所在。-矽酸鹽類礦物之性質(zhì)依據(jù)結(jié)晶構(gòu)造內(nèi)部，四面體[(SiO4)-4]之連結(jié)方式而定。

2.3

氧化物與其他-氧化物類礦物由氧離子O-2與其他陽離子之各種結(jié)合方式而成。鐵為地殼中含量最多的金屬，最常見的氧化鐵礦物即為：磁鐵礦(Fe3O4)與褐鐵礦(Fe2O3)。磁鐵礦magnetite褐鐵礦hematite-其他較重要的氧化物尚有：鈾雲(yún)母類uraninite(U3O8)(主要之鈾礦)，錫石cassiterite(SnO2)(錫之重要來源)，金紅石rutile(TiO2)(油漆之主要成份)。

鈾雲(yún)母類uraninite錫石cassiterite金紅石rutile-硫化物：陰離子S-2與金屬陽離子之結(jié)合。最常見的有：黃鐵礦pyrite(FeS2)與磁黃鐵礦pyrrhotite(FeS)。-硫化物中之金屬常為重要的礦源，如：方鉛礦galena(PbS)之鉛，閃鋅礦sphalerite(ZnS)之鋅，以及黃銅礦chalcopyrite(CuFeS2)之銅。黃鐵礦pyrite黃鐵礦pyrite磁黃鐵礦pyrrhotit黃銅礦chalcopyrite方鉛礦galena閃鋅礦sphalerite2.4

礦物形成之環(huán)境指標(biāo)-礦物分析結(jié)果可提供其形成當(dāng)時(shí)的溫度-壓力資料，實(shí)驗(yàn)室分析與野外觀察皆有其重要性。如：形成於風(fēng)化層中之礦物受到氣候之控制，沈積巖中之某些特殊礦物可反映古氣候條件，過去的海水成份可由鹽礦的分析而得。3.巖石

3.1

描述巖石(1)礦物聚合體：礦物的種類與其相對(duì)含量。(2)巖理：組成礦物的大小、形狀與排列方式。3.2

三大巖類：