III.

組成

地球は5つの部分からなっている。第1は気体からなる大気圏、第2は液体からなる水圏である。第3の岩石圏、第4のマントル、第5の核(コア)はおもに固体からなっている。大気は、固体の惑星をとりまく気体の外層で、厚さ1100km以上あるが、その質量の約半分は地表近くの5.6kmに集中している。つめたくかたい岩石の層からなる岩石圏は、地下100kmまでひろがっている。水圏は、海洋の形で地表の70.8%をおおっている水の層である。マントルと核は内部にあって、地球の質量の大半を占めるほど重い。

水圏を構成するのはおもに海洋であるが、厳密にいうと内海、湖、川、地下水をふくめて、世界にあるすべての水をいう。海洋の平均の深さは3794mで、大陸の平均高度の5倍以上もある。海洋の質量は約1.35 × 10²¹kgあり、地球の全質量の約4400分の1にあたる。

岩石圏の岩の平均密度は約2.7で、質量の99.5%は11の元素でほぼすべて構成されている。

もっとも豊富なのが全体の46.60%を占める酸素で、次が約27.72%のケイ素、8.13%のアルミニウム、5.0%の鉄、3.63%のカルシウム、2.83%のナトリウム、2.59%のカリウム、2.09%のマグネシウム、さらにチタン、水素、リン(3つをあわせて1%以下)とつづく。くわえて、それ以下に11の元素が0.1%から0.02%を占め、量の多い順に炭素、マンガン、硫黄、バリウム、塩素、クロム、フッ素、ジルコニウム、ニッケル、ストロンチウム、バナジウムである。

岩石圏にふくまれる元素の大部分は単独ではなく、化合物の形で存在している。化合物のほぼすべてが結晶の状態になっているので、鉱物とよぶことになる。

岩石圏は地殻と上部マントルの2つの層で構成されており、10以上のプレートにわかれている。また地殻そのものも2つにわけられる。大陸を構成している上部地殻のシアル層は火成岩と堆積岩でつくられている。平均の化学組成は花崗岩によく似ており、密度は約2.7である。海盆の底を形成している下部地殻のシマ層は、斑レイ岩や玄武岩といった黒く重い火成岩でつくられており、平均密度は約3である。

岩石圏の上部マントルの密度は約3.3である。上部マントルは、上にある地殻とはモホロビチッチ不連続面(モホ面)とよばれる地震波の不連続面でわけられ、下にある下部マントルとはアセノスフェア(岩流圏)として知られる層でわけられる。岩流圏は厚さが100kmあり、部分的にとけているために、大陸は移動し、海洋は開いたり閉じたりする。

密度の高い地球内部は、中心にある核と、それを厚くとりまくマントルとにわけられる。マントルは地殻の底から約2900kmの深さにまでひろがっている。アセノスフェアをのぞけば固体であり、密度は深くなればなるほど高く、3.3～6である。上部マントルは鉱物の橄欖石のように鉄とマグネシウムのケイ酸塩で構成されている。下部マントルはマグネシウム、シリコン、鉄の酸化物からなると思われる。

地震波による研究によって、核は、平均密度10、厚さ約2225kmの外核をもっていることがわかった。外核は液状で、外面には凹凸があるといわれる。凸地は熱い物質があがってくる場所である。外核とは対照的に、半径約1275kmの内核は固体状になっている。外核も内核もおもに鉄でできており、ニッケルなどがわずかにふくまれていると考えられる。内核の温度は6650°C、平均密度は13と推定される。