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热 忱 欢 迎 同 学 们 前 来 探求地球奥秘 感悟人生真谛 －－《地球科学概论）寄语 地球的物质组成 地球是一个物质世界，近60万亿亿吨的物质几乎都集中在固体地球里面，并主要以岩石和金属的形式出现。其中地核和地幔主要由金属组成，地壳主要由俗称石头的岩石（如石灰岩、花岗岩、砂岩等）组成。岩石又是由各式各样的矿物集合而成（如石灰岩是方解石、白云石等矿物的集合体；花岗岩是石英、长石、黑云母等矿物的集合体）。矿物和金属则是由化学元素结合而成的，有的矿物为元素单质（如金刚石是碳的单质）；有的为元素的化合物（石英是氧和硅的化合物）。 在地球演变的进程中，各种岩石、矿物和元素始终进行着成分、能量的交换和状态的变化，原有的岩石和矿物不断遭到破坏，新的岩石和矿物不断形成，尽管其过程是极其缓慢的，但却时刻都在不停地进行着，从而可造成某些元素或矿物的分散和富集作用，形成有价值的矿产资源。人们把在当前技术条件下可以利用的岩石统称为矿石，而把不能利用的称为岩石。从发展的眼光看，自然界所有的岩石都将可能成为矿石。 地球的物质组成 内容提要 一、地球中的元素－元素概念 元素：具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子称为元素。 原子：元素由带正电荷的质子、呈电中性的中子和带负电荷的电子等基本粒子构成。质子居于中心并可能与中子一起构成原子核，电子围绕原子核作高速运动而形成不显电性的原子。原子的结构和质量分配与太阳系十分相象，电子绕原子核运动占据了比原子核大上亿倍的空间，但原子核却集中了原子几乎全部的质量。 同位素：同一原素具有相同的质子数，但其中子数是可变的，当中子数增加时，原子质量会相应增加，而原子核的电荷数和电子数不会改变。这样，质子数相同但中子数不同的原子在元素周期表中会处于同一位置，人们把这类原子互称为同位素（如11H、21H、31H和23492U、23592U、23892U）。 一、地球中的元素－元素的形成 根据宇宙大爆炸学说，地球上千姿百态、复杂多样的物质都是从基本粒字通过聚变形成氢开始的，然后再由四个氢合成一个氦，氦再进一步合成其它元素。这样从轻元素到重元素依次核聚变而成。大约在150亿前的大爆炸后50－100万年时，现今所有的元素就已通过核聚变而逐渐形成。因此，元素的形成时间远比太阳系形成要早。 根据现代物理、化学理论和实验观察结果，太阳上目前仍在进行着氢合成氦的热核聚变和其它天体化学现象。 现在可以肯定的说，宇宙中的元素通过热核聚变反应，经历了从简单到复杂的形成演化过程。世界万物无不从“一（一个氢）” 开始。难怪当代不少科学家对两千多年前期）我国著名的思想家、道家的创始人老子（名李耳）“道生一，一生二，二生三，三生万物（《辞海》第1235页“老子”词条）”的哲学思想，大为叹服。 元素在地球中的分布 元素在地壳中的分布 目前已知的化学元素有108种，在地壳中发现的有92种。化学元素在各个宇宙体和地球的化学系统（如地球、大气圈、水圈、岩石圈）中的平均含量称为丰度。 19世纪末，美国化学家克拉克（F.W.Clarke，1847-1931）根据采自欧美地壳16km范围内的5159个岩石、矿物、土壤、天然水样品的分析数据，于1889年首次发表了地壳50种元素的平均含量，开创了地球化学研究的先河。后人为了纪念克拉克的这一创举，便把元素的地壳丰度称为克拉克值，其中把用重量百分数表示的称为重量克拉克值，用原子百分数表示的称为原子克拉克值。继克拉克之后，许多学者对克拉克值作乐进一步研究、补充和修改。 克拉克值研究表明，地壳中元素分布有如下规律： 不同元素的克拉克值相差悬殊。O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K等8种元素（称为八大元素）占地壳总重量的98%以上，其余的80多种元素不足2% 地壳元素的克拉克值大致随其原子序数的增加而递减 地壳中偶数元素的分布量高于奇数元素，且序数相邻的元素之间偶数元素的分布量一般高于奇数元素 地壳元素在时间和空间上的分配存在不均匀性。某些元素在某个地质历史时期的某些地带相对富集 矿 物 世 界 当你漫步于高山峻岭、田野荒原或是都市皇城、乡村小院时，仔细观察，你会发现那些山石、土石、基石、观赏石等无一不是由千姿百态、五颜六色的颗粒所组成的，这些颗粒就是矿物。它是由一种或多种元素在自然条件下形成的。除少数呈气态（硫化氢）和液态（水银）外，绝大多数呈固态。固态矿物往往各异的形态、颜色、光泽、透明度、比重、硬度和其它物理、化学性质，因