地壳物质组成及工程地质书

地球的表面由海洋（约占 60%）、山丘（约占 30%）和平原（约占 10%）组成，其下部由未风化的基岩岩石构成，上部由风化的岩石组成。因此，广义上讲，地壳是由岩石组成的，我们看到的尘土和耕地土壤只是岩石风化和形成过程中的一种表现而已。

地壳在 0～33 km 内，无论是地壳的上层——花岗岩质层，或是地壳的下层——玄武岩质层，都是由多种类型的岩石组成的。前者以花岗岩等花岗岩质岩石为代表，按照成因，可将构成地壳的岩石归纳起来分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。当我们对岩石进行仔细观察时，就会发现岩石是由许多细小的颗粒组成的，这些细小的颗粒就是矿物。例如：花岗岩之所以五彩缤纷，就是由于它是由无色石英、灰白色斜长石、肉红色正长石和黑色云母等许多种矿物组成的，如图 1.3 所示。

图1.3　花岗岩

图1.4　大理石

另外，有些岩石如大理石（图 1.4）主要是由一种粒状方解石组成的。可见岩石是矿物的集合体，它可由单种矿物组成，也可由多种矿物组成。通过对矿物进行化学分析，便可发现它是由各种自然元素或自然化合物组成的，如金刚石是由一种自然元素（碳）组成的、石英是由硅和氧两种元素形成的化合物组成的等。由此可见，地壳是由岩石组成的，岩石是由矿物组成的，矿物是由自然元素或自然化合物组成的，因此，化学元素是组成地壳的基本物质。这里着重介绍地壳的化学组成问题。

地壳中含有的化学元素达百余种，即元素周期表中所列的所有元素。它们在地壳中的分布情况，可以用它们在地壳中的平均质量分数来表示。地壳中最主要的 10 种元素在地壳中的质量分数如表 1.1 所列。(www.xing528.com)

表1.1　地壳主要元素质量百分比

可见，表 1.1 所列 10 种元素占地壳总质量的 99.96%，其中，氧、铝、硅 3 种元素约占 88.17%，而其他 90 多种元素合起来只占 0.04%。这说明化学元素在地壳中的分布是非常不均匀的。

地壳中的化学元素，除少量以自然元素产出外，大部分以化合物的形式出现，其中以氧化物最为常见。地壳上部（深度约在 16 km 以上的部分）按照氧化物来计算的主要化学成分的质量分数如表 1.2 所列。

表1.2　地壳上部氧化物的质量百分比

由表 1.2 可见，在地表分布最广的是硅和铝的氧化物，其次为铁、碱土金属和碱金属（钙、镁、钠、钾）的氧化物。因此，地壳中岩石的主要成分就是由这些氧化物和含氧盐类（如硅酸盐、铝硅酸盐等）构成的。