องค์ประกอบในเปลือกโลก

การสร้างโลก

ผลจากการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของแผ่นเปลือกโลก กระบวนการก่อตัวเป็นหินอาจใช้เวลานานหลายล้านปี เนื่องจากการเคลื่อนตัวของหินหลายครั้งที่เกิดขึ้นในประวัติศาสตร์ ชั้นต่างๆ จำนวนมากถูกเคลื่อนออกจากพื้นผิวโลกเข้าไปภายใน และถูกแทนที่ด้วยหินที่ก่อตัวในภายหลังหรือตรงกันข้าม พวกมันถูกผลักขึ้นสู่พื้นผิว นี่คือเหตุผลที่นักธรณีวิทยาสามารถตรวจสอบได้ไม่เพียงแค่ชั้นหินที่ประกอบเป็นชั้นผิวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงหินที่ก่อตัวขึ้นก่อนหน้านี้และอยู่ลึกเข้าไปภายในโลกหลายสิบกิโลเมตร เนื่องจากชั้นที่ลึกลงไปไม่สามารถเข้าถึงได้เนื่องจากสภาวะภายในชั้น เช่น ความดันและอุณหภูมิสูง (ถึง 6,000°C ภายในแกนกลาง) ข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับชั้นเหล่านี้ได้มาด้วยวิธีทางอ้อม ซึ่งใช้ปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น คลื่นไหวสะเทือน แผ่นดินไหว หรือการปะทุของภูเขาไฟ . ในทางตรงกันข้าม เนื่องจากธรณีภาคที่สูงถึงประมาณ 16 กม. นั้นค่อนข้างเข้าถึงได้ง่าย เราจึงสามารถกำหนดองค์ประกอบทางเคมีโดยเฉลี่ยของธรณีภาคและเปลือกโลกได้เช่นกัน

เปลือกโลก

ชั้นนอกสุดของโลกยังเป็นชั้นที่มนุษย์รู้จักและมีความหลากหลายมากที่สุด เป็นธรณีสเฟียร์ที่มีอุณหภูมิ ความหนา และมวลต่ำสุด จากด้านในจะติดกับเนื้อโลกที่ความไม่ต่อเนื่องของ Mohorovičić ในขณะที่จากด้านนอกจะสัมผัสกับชั้นบรรยากาศหรือไฮโดรสเฟียร์โดยตรง องค์ประกอบทางเคมีของเปลือกโลกประกอบด้วยธาตุ 93 ชนิด แต่มีเพียง 8 ชนิดเท่านั้นที่คิดเป็น 99.5%ของมวล สันนิษฐานว่าคิดเป็นเปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ออกซิเจนเป็นตัวแทนของ 46.6%ซิลิกอน 27.72%อะลูมิเนียม 8.13%เหล็ก 5.00%แคลเซียม 3.63%โซเดียม 2.83%โพแทสเซียม 2.60%และแมกนีเซียม 2.08%สำหรับการเปรียบเทียบ: ปริมาณไฮโดรเจนอยู่ที่ประมาณ 0.14%กำมะถันที่ 0.05%คาร์บอนที่ 0.03%และทองแดงที่ 0.01%องค์ประกอบยังรวมถึง คลอรีน รูบิเดียม ฟลูออรีน สตรอนเทียม แบเรียม นิกเกิล ลิเธียม ไนโตรเจน และอื่นๆ อีกมากมาย ความหลากหลายของธรณีสัณฐานนั้นเป็นผลมาจากความอุดมสมบูรณ์ของโครงสร้างจำนวนมาก เช่น หินอัคนี หินแปร และหินตะกอนในรูปแบบต่างๆ เนื่องจากกระบวนการทางธรณีวิทยาดังกล่าว หินที่เกิดขึ้นจึงไม่แสดงองค์ประกอบทางเคมีที่เหมือนกัน ซึ่งจะแตกต่างกันไปทั้งในแนวนอนและแนวตั้ง นอกจากนี้ เป็นเรื่องปกติมากที่องค์ประกอบจะมีอยู่ในรูปแบบดั้งเดิม โดยปกติธาตุจะรวมตัวกันเป็นกลุ่มของอะตอมต่างๆ ในรูปของแร่ธาตุ ส่วนประกอบบางอย่าง เช่น ทอง เงิน ทองแดง กำมะถัน เพชร และ กราไฟต์ มีองค์ประกอบเพียงองค์ประกอบเดียว แร่ธาตุหลายธาตุมีจำนวนมากขึ้น ปัจจุบันเรารู้จักประมาณ 3,000 ชนิด และซิลิเกตถือเป็นชนิดที่พบได้บ่อยที่สุด

แร่ธาตุ

แร่ถูกกำหนดให้เป็นสารประกอบทางเคมีที่เกิดขึ้นจากกระบวนการทางธรรมชาติซึ่งมีองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างผลึกที่ระบุ เราสามารถจำแนกพวกมันออกเป็นประเภทตามคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพที่แตกต่างกัน แร่ธาตุมีหลายประเภท เนื่องจากสารประกอบทางเคมีชนิดเดียวกันอาจมีอยู่ในรูปแบบผลึกต่างๆ ตัวอย่างเช่น แคลเซียมคาร์บอเนตก่อให้เกิดแร่ธาตุสามชนิดที่มีคุณสมบัติทางเคมีเหมือนกันแต่มีสมบัติทางกายภาพต่างกัน ได้แก่ ชอล์ค หินปูน และหินอ่อน ตามการจัดประเภทของ Nickel-Strunz แร่ธาตุถูกแบ่งออกเป็นเก้าประเภท: ธาตุพื้นเมือง, ซัลไฟด์, ฮาไลด์, ออกไซด์และไฮดรอกไซด์, ไนเตรต, คาร์บอเนตและบอเรต, ซัลเฟต, โครเมต, โมลิบเดต, ทังสเตต, ฟอสเฟต, อาร์เซเนต, วานาเดต, ซิลิเกต และอินทรีย์ สารประกอบ แร่ที่มีองค์ประกอบส่วนใหญ่มีลักษณะเป็นหิน

หิน

หินคือแหล่งรวมของแร่ธาตุจำนวนมหาศาล องค์ประกอบแร่ของหินสามารถมีความหลากหลายได้ มีแร่ธาตุหลายชนิด เช่น หินปูนแคลไซต์หรือหินอ่อน ซึ่งเรียกว่าหินที่มีแร่ธาตุเดียว อย่างไรก็ตาม ส่วนใหญ่เป็นหินโพลิมิเนอรัลซึ่งประกอบด้วยแร่ธาตุอย่างน้อยสองชนิด ที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ หินปูนหรือหินแกรนิต (โดยที่ควอตซ์เป็นแร่หลัก) ซิลิเกตที่พบมากที่สุดคิดเป็นสามในสี่ของเปลือกโลก พวกมันสามารถพบได้ในรูปของหิน ทราย ดิน และดินเหนียว และองค์ประกอบของพวกมันถูกครอบงำด้วยซิลิกา (อ่านเกี่ยวกับ ซิลิกาฟูม ) และเกลือของกรดซิลิก

ตัวอย่างของสินแร่

หมู่ที่มีซัลไฟด์ยังรวมถึงซัลโฟซอลท์, อาร์เซไนด์, แอนติโมไนด์, บิสมัทไทด์, เซเลไนด์และเทลลูไรด์ ซึ่งคล้ายกับซัลไฟด์ เช่น พวกมันแสดงลักษณะทางกายภาพที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งรวมถึงความหนาแน่นสูงและความแวววาวของโลหะที่แข็งแกร่ง ส่วนใหญ่เกิดจากสารละลายไฮโดรเทอร์มอล แต่ก็สามารถตกผลึกจากแมกมาซัลไฟด์ได้เช่นกัน แม้ว่าจะไม่ได้มีอยู่ทั่วไป (0.15%โดยน้ำหนักของเปลือกโลก) แต่ก็มีความสำคัญต่อเศรษฐกิจในฐานะแร่โลหะมีค่า (ทอง เงิน แพลทินัม) แร่ธาตุกลุ่มนี้ประกอบด้วย ตัวอย่างเช่น อะลาบันไดต์ MnS, แอนติโมไนต์ Sb ₂ S ₃ , อาร์เซโนไพไรต์ FeAsS และซินนาบาร์ HgS เฮไลด์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารประกอบของคลอรีนและฟลูออรีน ไม่ค่อยมีโบรไมด์และไอโอไดด์ ไลด์ของโลหะเบามีลักษณะเด่นคือมีความแวววาวคล้ายแก้วและมีค่าดัชนีการหักเหของแสงต่ำ ส่วนใหญ่พบในเพกมาไทต์และหลอดเลือดดำไฮโดรเทอร์มอล ใช้ในการผลิตปุ๋ยแร่ธาตุ วัตถุดิบเคมี และฟลักซ์ บางส่วนสามารถบริโภคได้โดยตรง แร่ธาตุจากหมู่นี้รวมถึง ตัวอย่างเช่น เฮไลต์ NaCl, ฟลูออไรต์ Ca ₂ F, ซิลไวต์ KCl และอะตาคาไมต์ Cu ₂ (OH) ₃ Cl แม้ว่าออกซิเจนจะเป็นองค์ประกอบที่พบมากที่สุดในเปลือกโลก แต่แร่ธาตุในนั้นมีเพียง 4.5%เท่านั้น เกือบทั้งหมดมีอยู่ในแร่เหล็กออกไซด์ โดยมีสารประกอบอื่นๆ ได้แก่ อะลูมิเนียม แมกนีเซียม ไททาเนียม และออกไซด์ของโครเมียม แร่ธาตุจากกลุ่มนี้เกิดขึ้นภายใต้สภาวะที่มีแมกมาติก ความร้อนใต้ผิวน้ำ และสภาพดินฟ้าอากาศ บางส่วนเป็นวัตถุดิบที่สำคัญสำหรับอุตสาหกรรม บางส่วนเป็น อัญมณี มีค่า ได้แก่โครไมต์ FeCr ₂ O ₄ เฮมาไทต์ Fe ₂ O ₃ ทับทิม และแซฟไฟร์ Al ₂ O ₃ ซัลเฟตและโครเมตประกอบด้วยแร่ธาตุเกือบ 200 ชนิด พวกเขาโดดเด่นด้วยความโปร่งใสและความเงางามเหมือนแก้ว พวกมันก่อตัวขึ้นที่อุณหภูมิและความดันต่ำในสภาวะที่อุดมด้วยออกซิเจน กลุ่มนี้รวมถึงยิปซั่ม CaSO ₄ ·2H ₂ O แอนไฮไดรต์ CaSO ₄ และเซเลสทีน SrSO ₄ ในธรรมชาติมีคาร์บอเนตประมาณ 70 ชนิด ที่สำคัญที่สุดคือแคลไซต์ ซึ่งสามารถสร้างหินตะกอน หินแปร และหินอัคนีได้ ซึ่งเป็นตัวแทนของหินปูน หินอ่อน และคาร์บอเนตตามลำดับ โดยปกติจะก่อตัวขึ้นในท่อไฮโดรเทอร์มอลและแอ่งตะกอน มีความสำคัญมากเนื่องจากนำไปใช้ในอุตสาหกรรม เคมี โลหะวิทยา และซีเมนต์ เช่น แร่เหล็ก แมงกานีส และสังกะสี แร่ธาตุคาร์บอเนต ได้แก่ อะราโกไนต์และแคลไซต์ CaCO ₃ , อะซูไรต์ Cu ₃ (CO ₃ ) ₂ (OH) ₂ , โดโลไมต์ CaMg(CO ₃ ) ₂ และ magnesite MgCO ₃