续表(2.13)

原子序数

元素

克拉克与华盛顿

( 1962 )

维诺格拉多夫

( 1924 )

泰勒

( 1964 )

黎彤

( 1976 )

69

Tm

2.7 × 10-5

4.8 × 10-5

3 × 10-5

70

Yb

3.3 × 10-5

3 × 10-5

2.7 × 10-4

71

Lu

8 × 1O-5

5 - × 10-5

8 × 10-5

72

Hf

0.03

l × 10-4

3 × 10-4

1.5 × 10-4

73

Ta

2.5 × 10-4

2 × 10-4

1.6 × 10-4

74

w

0.005

1.3 × 10-4

1.5 × 10-4

1.1 × 10-4

75

Re

7 × 10-5

1 × 10-7

76

Os

n × 10-8

1 × 10-7

77

Ir

n × 10-8

1 × 10-7

78

Pt

n × 10-7

5 × 10-6

79

Au

n × 10-7

4.3 × 10-7

4 × 10-7

3.5 × 10-6

80

Hg

n × 10-5

1 × 10-6

4.3 × 10-8

9 × 10-6

81

Tl

n × 10-8

1 × 10-4

4.3 × 10-5

5 × 10-5

82

Pb

0.002

0.0016

1.25 × 10-3

0.0012

83

Bi

n × 10-6

9 × 10-7

1.7 × 10-5

4 × 10-7

84

Po

1 × 10-7

85

At

86

Rn

87

Fr

88

Ra

n × 10-10

89

Ac

90

Th

0.002

0.0013

9.6 × 10-4

5.8 × 10-4

91

Pa

92

U

0.008

2.5 × 10-4

2.7 × 10-4

1.7 × 10-4

表 2.14 地壳的平均化学成分(重量%)

氧化物

波德瓦尔特

( 1955 )

罗诺夫等

( 1976 )

黎彤

( 1976 )

SiO2

55.2

57.1

57.8

TiO2

1.6

0.9

1.1

Al2O3

15.3

15.0

15.7

Fe2O3

FeO

2.8

5.8

2.5

6.0

} 7.5 ①

MnO

0.2

0.2

0.2

MgO

5.2

5.5

4.6

CaO

8.8

8.4

7.3

Na2O

2.9

2.5

3.1

K2O

1.9

1.7

2.0

P2O5

0.2

0.2

0.27

①为 Fe2O3+FeO 含量.

太阳:H>He>O>C>N>Si>Ne>Mg>Fe 地球:Fe>0>Mg>Si>S>Ni>Ca>Al

地壳:0>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg 同太阳或宇宙相比,地壳和地球明显贫 H,He,Ne,N 等气体元素;而同整个地球相比,地壳贫 Fe, Mg 而富Al,K,Na。这一事实表明,由宇宙物质形成地球的过程伴随有气体元素的散失,而地球的原始化学演化则表现为较轻、易熔的碱金属铝硅酸盐在地球表层富集,较重难熔的铁镁硅酸盐和金属铁的下沉。

  1. 偶数规则。地壳中偶数元素的丰度(占 86%)比奇数元素丰度(占

14%)高,而且对某个具体偶数元素来说,其丰度总是高于与它相邻的奇数元素,这一规则对稀土元素未说符合得最好,无一例外。

  1. 四倍规则和壳层规则。当把某一元素或其同位素的原子量除以 4 时, 可以分成 4n,4n+1,4n+2 和 4n+3 四种类型。其中 4n 型原子(如 C,O,Mg, Si)的质量占地壳总量的 87%,4n+3 型原子(如 Li,B,F,Na)等占约 13

%,而 4n+2 和 4n+1 原子两者加起来还不到千分之几。它们多属于稀有和贵金属元素及其同位素。这就是四倍规则。

元素原子核内质子与中子的排列构造与核外电子相似,具有壳层构造, 也有周期性变化,其周期是 2,8,20,50,82 等。地壳元素的核中符合这些壳层周期的元素相应地也有较高的丰度。

根据上述元素丰度的规律性可以看出,地壳中元素的丰度一方面取决于元素原子核的结构和其稳定性(这种结构及其稳定性决定了元素在宇宙中的丰度特征),另一方面还要受地球形成前、地球形成时及地球存在期间物质的分异演化的影响。也就是说,现在地壳元素丰度特征是由元素形成直至现在这一漫长元素演化历史的体现,但也只是一定阶段演化的结果,而非最终结果。