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· 正 · 文 · 来 · 啦 · 同学们好！ 我们再来讨论地球的物质组成。 大家看到，我们这里的标题特别在地球的前面加了固体二字，称为固体地球，难道地球不是固体吗，是不是画蛇添足？这其实是一个地球物理学名词，是相对于大气和海洋而言的，所以地球物理学进一步分为大气物理学、海洋物理学和固体地球物理学，现在一般研究地球是离不开宇宙的，所以呢，还有一个分类，是空间物理学，也归为地球物理学范畴之内。 明白了固体地球的概念，我们就来看看固体地球的物质组成，这通常分三种物质层次来分析，分别是矿物、岩石和化学成分。矿物是自然界形成的稳定单质和化合物，大部分矿物为晶质化合物，部分为非晶质的。岩石是天然产出的具稳定外型的矿物或玻璃集合体，按照一定的方式结合而成，是构成地壳和上地幔的物质基础。至今发现的矿物数已达到了三千余种，而构成岩石的矿物仅30多种。 我们前面说了，地球内部的物质看不见摸不着，如何推断地球内部物质组成，其依据是什么呢？首先，我们可以根据各圈层密度和地震波速度与地表岩石或矿物的有关性质进行对比来推测其次，我们要根据各圈层的压力、温度，通过高温高压模拟实验进行推测。再者，火山喷发和构造运动有时会把地下深部(如上地幔)的物质带到地表，我们可以根据这些来自地下深部的物质进行推断。还有，我们可以与陨石研究的结果进行对比。 要认识一个客体，首先需要对它进行分类。那么，我们如何对岩石进行分类呢？这张表，就是一个岩石分类表，大家可以看到，岩石分类是按照硅含量进行的。我们从最下面来看。前面已经提到过的，超基性岩是一个地质学名称，指二氧化硅含量小于45%，铁、镁的含量高，并且不含石英，因为石英是非常纯净的二氧化硅。处于地幔中非绒绒的岩石，刚开始就是超基性岩，当地幔发生熔融的时候，并不是所有的物质都会全部变成液态，而是只有其中一部分变成了液体，这叫部分熔融。进入液态的也不是各物质等比例地进入，其中最容易变成液态的是SiO2，最不容易进入液态的是Mg、Fe等，所以熔体中的SiO2的含量相对于未熔融的部分高。这样，熔体中因为二氧化硅含量增加了，就变成了基性，从地幔出来的岩浆都是基性的，如果在侵入过程中，越来越的二氧化硅融入，也就是有更多的硅酸盐形成，所以称这样的岩石为中性岩或酸性岩。相对来说，铁和镁的密度比较大，二氧化硅的密度比较小。相对应地，酸性岩密度低，基性岩密度高。 地壳可以分为大陆地壳和大洋地壳，两者在结构上存在明显差异。地幔出来的岩浆，如果侵入大陆地壳会形成酸性岩，而侵入海洋地壳会形成基性岩。大陆地壳主体为酸性岩，因而密度相对较低；大洋地壳主体为基性岩，密度较高。为了保持重力均衡，大陆地壳的厚度就比较大，大洋地壳的厚度较小。也就是所，山越高的地方，下面的地壳越厚。你可以想象一下海洋中的冰山，越高的冰山，下面浸入水中的冰山就越厚。刚才说的地球要保持重力均衡呀，其实是一个假说，但这个假说看上去是非常合理的。试想，如果地球上的重力不均衡，那肯定就会产生压力差，然后发生移动，直到平衡为止。 说到地壳中的元素，我们一般都能非常顺口地说出一些主要元素的排序：氧硅铝铁钙钠钾镁。其实，要记住这个排序，有一个非常简单的办法，就是变成顺口溜，比如这里：养闺女贴给哪家美？你是不是也是一下子就记住了？ 请注视一下这张图，地球表层与人体血液的元素含量具有非常大的可比性。对于这个数据，你能想到什么呢？这是一个开放问题，各位可以好好思考一下。
岩石是组成地壳和岩石圈的基本物质。它是地质作用的产物，由一种或一种以上的矿物或岩屑组成的有规律的集合体。岩石的类型复杂多样，按岩石形成的自然作用类型，可将它们分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大岩类。
我们先来看岩浆岩，岩浆岩又称火成岩，是岩浆侵入地壳或喷出地表后冷凝而成的岩石，是组成地壳的主要岩石。岩浆侵入地壳，在地下深处冷凝，所以结晶好，矿物成分一般肉眼可辨，常为块状构造；岩浆喷出地表，在温度、压力突变的条件下所形成的矿物不易结晶，常具隐晶质或玻璃质结构，一般肉眼较难辨认其中的矿物成分。常见的岩浆岩有花岗岩、花岗斑石、流纹岩、正长石、闪长石、安山石、辉长岩和玄武岩等。我们下面仅介绍最具代表性的花岗岩和玄武岩。
花岗岩是在地壳上分布最广的火成岩，是岩浆在地表以下凝结形成的，属于深层侵入岩，主要以石英或长石等矿物质形式存在。花岗岩的语源granum是颗粒的意思。花岗岩常能形成发育良好、肉眼可辨的矿物颗粒，因而得名。花岗岩不易风化，颜色美观，外观色泽可保持百年以上。由于其硬度高、耐磨损，除了用作高级建筑装饰工程、大厅地面之外，还是露天雕刻的首选之材。
玄武岩与花岗岩同属岩浆岩，不同之处是在岩浆喷发的时候，玄武岩是喷出地表后形成的，而花岗岩是地下部分，是在高压下形成的，质地要比玄武岩严密和坚硬得多。月球的主要岩石之一也是玄武岩，它们是月球上最年轻的岩石，形成于距今33亿～37亿年间，但这样的年龄在地球上就是最古老的岩石了，因为地球上有周而复始的岩石转化。2012年10月31日，火星漫游车“好奇”号对火星土壤矿物学的初期实验显示，火星土壤和美国夏威夷火山源周围的风化玄武岩的土壤也是相似的。
沉积岩，是由沉积作用形成的，形成于富水环境，分布于陆表盆地及海洋盆地中。沉积岩最显著的特征是成层性。根据沉积物搬运和沉积的方式分为陆源碎屑岩、火山碎屑岩和生物化学沉积岩三大类。
作为一个代表，我们来看一下陆源碎屑岩。陆源碎屑岩是指母岩机械破碎的产物，经过搬运、沉积和成岩作用所形成的岩石，一般由碎屑颗粒和填隙物所组成。按颗粒的大小，分为：砾岩(＞2mm)、砂岩(2~0.05mm)、粉砂岩(0.05~005mm)和泥岩(＜0.005mm)。
固态的岩石，在地球内部的压力和温度作用下，会发生物质成分的迁移和重结晶，形成新的矿物组合。这里发生的质变可能是重结晶、纹理改变或颜色改变。如普通石灰石由于重结晶变成大理石。这个我们就称为变质作用。相应所形成的岩石就是变质岩。变质岩是组成地壳的主要成分，一般变质岩是在地下深处的高温（要大于150℃）高压下产生的，后来由于地壳运动而出露地表。
三大类岩石具有不同的形成条件和环境，而岩石形成所需的环境条件又会随着地质作用的进行不断地发生变化。沉积岩和岩浆岩高温、高压作用下通过变质作用形成变质岩。在地表常温、常压条件下，变质岩、岩浆岩等各类岩石，经风化、侵蚀、搬运、沉积、固结成岩等环节，可以转化为沉积岩。变质岩和沉积岩进入地下深处后，在高温高压条件下又会发生熔融形成岩浆，经结晶作用而变成岩浆岩。这里我们要注意呀，各类岩石都不能直接转化为岩浆岩，而要经过变质、重融再生为岩浆、岩浆冷却凝固等环节，才可以变为岩浆岩。因此，在地球的岩石圈内，三大岩类处于不断演化过程之中。
地幔体积约占地球体积的82.26%，地幔的质量约占地球总质量的2/3。地壳中的资源都直接或间接源自地幔，而地幔中的岩浆、构造活动可以造福人类，也可能给人类带来灾难。人类虽生活在地球表层，但人类的生存环境与地幔的组成、结构和状态有非常重要的联系。地核中最主要的元素是Fe和Ni，所以地核常被称为铁镍核，但纯铁镍核与地核已知的地球物理参数不一致，它有太高的密度和太低的地震波速，因此地核中可能渗杂了较轻的元素。目前一般推测外地核由液态铁组成，其中镍含量达10%，并有大约15%较轻的元素，如硫、硅、氧、钾、氢等。内陆核由刚性很高的、在极高压（3.3×1011～3.6×1011帕）下结晶的固体铁镍合金组成。
这一部分的内容到此结束，待会儿见。
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