为什么地壳中氧元素最多？
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2011-8-13 10:18
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标签：地球, 地壳, 氧元素, 丰度
这是一个很有意思的问题。是什么原因导致地壳中氧元素的重量几乎是地壳总重量的一半？ 是不是超新星爆炸的时候产生的氧元素最多？ 还是其它原因导致地壳中氧元素含量最高？
太阳系的产生过程大致是这样的。一颗比太阳系质量大得多的超新星爆炸后，产生了自然界中存在的全部元素。也有可能产生了更多元素，但由于这些元素不稳定而衰变成了其它元素。 这些元素在刚形成的时候以高温气体存在，在高速扩散中逐渐冷却。在冷却过程中不同元素之间发生化学反应，形成了各种矿物。 也许是超新星爆炸产生的星云冷却之后局部因矿物的存在而收缩，也许是另外一颗超新星爆炸产生的扰动导致星云局部收缩，星云中的物质重新聚集在一起。在聚集过程中也形成了原始行星，这些行星围绕太阳运转。 这个时候太阳还没有发光，全部行星都拥有厚厚的大气层。或许那个时候的水星比现在的木星还大。当太阳的质量增加到一定程度后，核聚变产生，太阳发出强光和太阳风。 太阳的光和太阳风会加热原始行星的大气层，离太阳最近的行星的大气层逐渐被太阳风剥离，最后只剩下矿石组成的内核。木星和土星因为离太阳比较远，其大气层得以幸存。
有意思的是地球形成过程。刚开始的时候，一些岩石聚集在一起。随着重力的作用，地球也像原始太阳一样捕获了越来越多的岩石。在重力的作用下，这些岩石最后会收缩成一个球体。 其内部会变成熔融状态，质量大的元素因重力作用集中于地核，质量轻的元素集中于地壳。最轻的元素成为地球的原始大气。
随着太阳开始发光，地球的原始大气（主要由氢气和氦气组成）被赶跑了。 然而，由于地球内部的放射性元素不断产生热量，导致地球表面火山四处喷发，火山喷发产生的气体更重，得以在地球上幸存。 再经过数十亿年的演化，地球上的大气才变成主要以氧气和氮气组成。
在这里我们可以回答本文提出的问题了。地壳中氧元素含量最高，首先是地球熔融后自动分层的结果。 含氧元素的矿物质量比较轻，分层后主要存在于地壳。其次是氧的化学性质。在组成地壳的8大元素中，只有氧元素可以与其它7种元素形成化合物。更有意思的是，地壳中氧元素的体积更是大得惊人，占地壳总体积的93.8%！由此我们可以看出，氧元素质量小，体积大，由氧元素组成的矿物自然就轻啊。
因此，地壳中氧元素的含量最高，主要原因有两点：一是地球形成之初的熔融分层作用，将质量小的含氧矿物自动分到表层。 二是氧元素的化学性质，它可以与各种元素形成化合物。
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