地壳中含量最多的元素是什么(地壳中含量最多的10种元素)

 2022-04-02 09:11:02    112  

可视化地壳中元素的丰富程度

地壳中的元素为人类提供了所有的基本构件。

但即使地壳是我们发现、开采、提炼和建造的一切的源头,它实际上只是我们星球的表面。

毕竟,地球最内层,即地核,占地球体积的 15%,而地幔则占 84%。剩下的 1% 是地壳,这是一个薄层,深度约为 5-70 公里。地壳由固体岩石和矿物组成,这些岩石和矿物在地球年轻时冷却并凝固。

该信息图基于 WorldAtlas 的数据,查看了构成这 1% 的元素。

地壳元素

地壳是包含海洋和陆地的刚性表面。大多数元素在地壳中的含量仅为微量,但也有一些含量丰富。

地壳由大约 95% 的火成岩和变质岩、4% 的页岩、0.75% 的砂岩和 0.25% 的石灰岩组成。

氧(Oxygen)、硅(Silicon)、铝(Aluminum)和铁(Iron)占地壳质量的 88.1%,而另外 90 种元素占剩余的 11.9%。

虽然金、银、铜和其他贱金属和贵金属是最受追捧的元素之一,但它们加起来只占地壳质量的不到 0.03%。

虽然氢(Hydrogen)是已知宇宙中含量最丰富的元素,但仅是地壳中含量最高的 10 种元素之一,仅占 0.1%。

#1:氧气(Oxygen,O)

氧是迄今为止地壳中含量最丰富的元素,占质量的 46%,仅占总质量的不到一半。在整个宇宙中,氧气的丰度排名第三。

氧气占地球大气的 21% 和水质量的 90%。它可以说是地球上生命最重要的元素,实际上它约占人体成分的三分之二。更重要的是,地球上的大多数有机生命都需要氧气才能生存。它是大多数生物的主要成分之一。

氧是一种高反应性元素,可与其他元素结合形成氧化物。常见氧化物的一些例子是矿物质,例如花岗岩和石英(硅的氧化物)、铁锈(铁的氧化物)和石灰石(钙和碳的氧化物)。

在地壳中,有大量的硅酸盐,它是由硅和氧形成的。氧还与铁配对以产生铁矿石和构成地壳大部分的各种铁化合物。

液氧高度易燃,可用作燃料,而氧气和乙炔会产生足够热的火焰,可用于焊接和金属熔化。

#2:硅(Silicon,Si)

超过 90% 的地壳由硅酸盐矿物组成,使硅成为地壳中第二丰富的元素。它占地壳的 28% 左右,可以在多种矿物质和元素化合物中找到,通常与氧结合。

硅与氧结合形成地球上最常见的矿物质。二氧化硅是石英、紫水晶、蛋白石和水晶等多种硬结晶岩石的主要成分。例如,在大多数地方,沙子主要由二氧化硅(二氧化硅)组成,通常以石英的形式存在。

硅还用于各种人造产品,例如玻璃产品和砖块。硅是一种必不可少的半导体,用于制造电子产品和计算机芯片。

#3:铝(Aluminum,Al)

铝是地壳中第三大最常见的元素,但它是地壳中含量最丰富的金属,约占地壳的 8%,实际上是地壳中含量最高的金属。

由于铝对氧有很强的亲和力,因此很少发现其元素状态的铝。氧化铝 (Al2O3)、氢氧化铝 (Al(OH)3) 和硫酸铝钾 (KAl(SO4)2) 是常见的铝化合物。

铝和铝合金有多种用途,从厨房箔到火箭制造。

#4:铁(Iron,Fe)

地壳中第四常见的元素是铁,占地壳质量的 5% 以上。铁是地球上非常重要的元素,它实际上构成了地球核心的大部分。

此外,由于它的丰富性,它已被人类使用了数千年,甚至有一个时代被命名为铁器时代。尽管自铁器时代以来人类有了很大的发展,但铁在现代仍然是一种主要使用的金属。

铁对有机生命也很重要。它是人体血液的重要组成部分,是植物叶绿素的组成部分。

铁主要从赤铁矿和磁铁矿中获得。在我们开采的所有金属中,超过 90% 是铁,主要用于制造钢,一种碳和铁的合金,这是从小家居用品到桥梁和建筑物中最常用的金属之一。

#5:钙(Calcium,Ca)

按重量计,钙约占地球地壳的 4.2%。

钙通常与骨骼和发育相关的人类生长有关。

在纯元素状态下,钙是一种柔软的银白色碱土金属。它在自然界中从未以孤立的状态存在,而是以化合物的形式存在,并且经常与氧气或水结合。钙化合物存在于多种矿物中,包括石灰石(碳酸钙)、石膏(硫酸钙)和萤石(氟化钙)。

碳酸钙也是一种常见的化合物,可以在多种岩石类型中找到,例如大理石、白垩和石灰石,以及贝壳和珍珠。

钙化合物广泛用于食品和制药行业的补充。它们还用作造纸工业中的漂白剂、水泥和电绝缘体的成分以及制造肥皂。

#6:钠(Sodium,Na)

钠约占地壳的 2.3%,在最丰富的元素列表中排名第 6。

与此列表中的许多元素一样,它在自然界中从未被发现是游离的,而是以复合形式存在的。当它处于隔离形式时,它也是一种高反应性元素。

对于人类来说,钠通常与岩盐联系最紧密 - 氯化钠。由于它非常易溶于水,钠是海洋中最常见的溶解元素之一,实际上盐水体经常产生氯化钠或盐沉积物,尤其是在水体干涸的地方。

钠也是动物和人类的必需元素,有助于有机生命维持足够的体液平衡,进而影响神经和肌肉纤维。

#7:镁(Magnesium,Mg)

镁是地壳中第 7 位最常见的元素,丰度约为 2%。

该金属不是作为游离元素出现,而是与其他元素(如氧、钙和碳)结合出现。白云石是含镁矿物的一个例子。

#8:钾(Potassium,K)

大约 2% 的地壳是钾元素。

它不是在自然界中以单独形式存在的元素,而是存在于地球中自由发现的许多化合物中。它的纯净形式对氧气和氢气都具有高度反应性,这意味着它可以在水中或露天燃烧。

当然,钾可以在钾肥和各种矿物质中找到,例如肉质、钾盐或杂卤石。最常见的钾化合物是用于肥料等的氯化钾,以及用于肥皂和某些类型玻璃的碳酸钾。

#9:钛(Titanium,Ti)

钛占地壳总成分的 0.6%,远不如列表中第 1 到第 8 位的元素丰富。尽管如此,它仍然是一个重要的元素,并且以非常坚固和非常轻而著称。

钛可以在金红石、钛铁矿和钆等矿物中找到,这些矿物可以在地壳中找到。正因为如此,它被人类以多种方式使用,从飞机到人造人体关节。

#10:氢气(Hydrogen,H)

氢实际上是已知宇宙中最丰富的元素,但它在地壳中的元素中仅排在第十位,因为它最常以气体形式存在。

氢有许多在地球上很容易在自然界和人类制造中发现的化合物。

氢当然是水、H2O 中的关键成分,但也是常见的化合物氨、甲烷、过氧化氢甚至糖中的成分,所有这些都可以被人类轻松使用。

挖掘地壳

尽管儒勒·凡尔纳(Jules Verne)写了小说,但没有人去过地球中心。

事实上,人类有史以来挖的最深的洞大约在地表以下 12 公里(7.5 英里)处,大约是通往地幔的三分之一。这个令人难以置信的深度需要大约 20 年的时间才能达到。

尽管人类在不断地进行新的发现和追星,但我们所站立的地球仍有许多值得探索的地方。

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