Chừng nào con người còn lang thang trên đỉnh vỏ Trái đất, chúng ta đã bị cuốn hút bởi những gì bên trong.
Và thành phần của Trái đất rất quan trọng đối với sự tiến bộ của chúng ta. Từ việc tìm kiếm các loại đá phù hợp để chế tạo công cụ, đến cách tạo ra pin và bảng mạch hiệu quả, chúng tôi dựa vào khoáng chất trong vỏ Trái đất để đổi mới nhiên liệu và công nghệ.
Hình ảnh động này của Tiến sĩ James O’Donoghue, một nhà nghiên cứu hành tinh tại Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) và NASA, là một so sánh trực quan về các lớp bên ngoài của Trái đất và các thành phần chính của chúng theo khối lượng.
Thành phần của Lớp vỏ Trái đất là gì?
Tổng khối lượng của nước bề mặt và lớp vỏ Trái đất, lớp cứng ngoài cùng của hành tinh chúng ta, nhỏ hơn một nửa tổng khối lượng của Trái đất.
Tìm hiểu thêm qua infographic: Những nguyên tố trong lớp vỏ trái đất.
Có hơn 90 nguyên tố được tìm thấy trong vỏ Trái đất. Nhưng chỉ một số ít tạo nên phần lớn đá, khoáng chất, đất và nước mà chúng ta tiếp xúc hàng ngày.
1. Silicon
Phong phú nhất trong lớp vỏ là silicon dioxide (SiO2), được tìm thấy ở dạng tinh khiết như khoáng thạch anh. Chúng ta sử dụng thạch anh trong sản xuất thủy tinh, điện tử và chất mài mòn.
Tại sao silicon dioxide lại có nhiều như vậy? Nó có thể dễ dàng kết hợp với các nguyên tố khác để tạo thành “silicates”, một nhóm khoáng chất chiếm hơn 90% vỏ Trái đất.
Đất sét là một trong những loại silicates được biết đến nhiều hơn và micas là khoáng chất silicat được sử dụng trong sơn và mỹ phẩm để làm cho chúng trở nên lấp lánh và lung linh hơn.
| Khoáng sản | Nguyên tố chính | % lớp vỏ Trái đất |
|---|---|---|
| Plagioclase Feldspar | O, Si, Al, Ca, Na | 39% |
| Fenspat kiềm | O, Si, Al, Na, K | 12% |
| Thạch anh | O, Si | 12% |
| Pyroxene | O, Si, Mg, Fe | 11% |
| Amphibole | O, Si, Mg, Fe | 5% |
| Phi silicat | Biến đổi | 8% |
| Micas | O, Si, Al, Mg, Fe, Ca, Na, K | 5% |
| Khoáng sét | O, Si, Al, Mg, Fe, Ca, Na, K | 5% |
| Silicates khác | O, Si | 3% |
2. Nhôm và Canxi
SiO2 liên kết rất dễ dàng với nhôm và canxi, những thành phần phong phú nhất tiếp theo của chúng ta. Cùng với một số natri và kali, chúng tạo thành fenspat, một khoáng chất chiếm 41% các loại đá trên bề mặt Trái đất.
Trong khi bạn có thể chưa nghe nói về fenspat, bạn sử dụng nó hàng ngày; nó là một thành phần quan trọng trong gốm sứ và nó làm giảm nhiệt độ nóng chảy của thủy tinh, làm cho nó rẻ hơn và dễ dàng hơn để sản xuất màn hình, cửa sổ và ly uống nước.
3. Sắt và Magie
Sắt và Magie mỗi loại chỉ chiếm dưới 5% khối lượng của lớp vỏ, nhưng chúng kết hợp với SiO2 và các nguyên tố khác để tạo thành pyroxenes và amphibol. Hai nhóm khoáng chất quan trọng này chiếm khoảng 16% các loại đá lớp vỏ.
Có lẽ loại khoáng chất này được biết đến nhiều nhất là hai loại ngọc bích, jadeite (pyroxene) và nephrite (amphibole). Các khoáng chất ngọc bích đã được đánh giá cao về vẻ đẹp của chúng trong nhiều thế kỷ, và thường được sử dụng trong các mặt hàng, xây dựng và cảnh quan.
Một số khoáng chất asbestos, hiện nay phần lớn bị cấm vì đặc tính gây ung thư, thuộc nhóm khoáng chất amphibole. Chúng đã từng có nhu cầu cao về đặc tính cách nhiệt và chống cháy và thậm chí còn được sử dụng trong má phanh, đầu lọc thuốc lá và làm tuyết nhân tạo.
4. Nước
Đáng ngạc nhiên là mặc dù nó bao phủ gần 3/4 bề mặt Trái đất, nước (H2O) chỉ chiếm chưa đầy 5% khối lượng của lớp vỏ. Điều này một phần là do nước ít đặc hơn đáng kể so với các thành phần khác của lớp vỏ, có nghĩa là nó có khối lượng trên mỗi thể tích ít hơn.
Tìm hiểu thêm: Nguồn nước ngọt nhiều nhất ở đâu?
Phá vỡ lớp vỏ Trái đất theo yếu tố
Mặc dù có nhiều thành phần khác nhau hình thành nên vỏ Trái đất, nhưng tất cả những thành phần trên đều bao gồm oxy.
Khi chia nhỏ lớp vỏ theo nguyên tố, oxy thực sự là nguyên tố dồi dào nhất với khối lượng chỉ bằng một nửa khối lượng của vỏ Trái đất. Tiếp theo là silic, nhôm, sắt, canxi và natri.
Tất cả các nguyên tố còn lại chỉ chiếm hơn 5% khối lượng của lớp vỏ. Nhưng phần nhỏ đó bao gồm tất cả các kim loại và các nguyên tố đất hiếm mà chúng ta sử dụng trong xây dựng và công nghệ, đó là lý do tại sao việc khám phá và khai thác chúng một cách kinh tế lại vô cùng quan trọng.
Khám phá qua infographic: Dự trữ toàn cầu về nguyên tố đất hiếm.
Điều gì bên dưới?
Vì lớp vỏ chỉ là lớp ngoài cùng của Trái đất, nên vẫn còn những lớp khác để chúng ta chiêm nghiệm và khám phá. Mặc dù chúng ta chưa bao giờ tương tác trực tiếp với lớp phủ hoặc lõi của Trái đất, nhưng chúng ta biết khá nhiều về cấu trúc và thành phần của chúng nhờ chụp cắt lớp địa chấn.
Lớp áo trên
Tại một số điểm cụ thể trên Trái đất, các vụ phun trào núi lửa và động đất đủ mạnh để làm lộ ra các mảnh của lớp phủ trên, vốn cũng được làm chủ yếu bằng silicat.
Tìm hiểu thêm: Những trận động đất lớn nhất mọi thời đại.
Khoáng chất olivin chiếm khoảng 55% thành phần lớp phủ trên và khiến nó có màu xanh lục. Pyroxene đứng thứ hai với 35%, và fenspat giàu canxi và các silicat canxi và nhôm khác chiếm từ 5–10%.
Đi sâu hơn nữa
Ngoài lớp phủ trên, thành phần của Trái đất không được biết đến nhiều.
Khoáng chất lớp phủ sâu chỉ được tìm thấy trên bề mặt Trái đất như các thành phần của thiên thạch ngoài Trái đất và là một phần của kim cương được đưa lên từ lớp phủ sâu.
Tìm hiểu thêm qua infographic: Điểm cao nhất và thấp nhất trên Trái đất.
Một thứ mà lớp phủ bên dưới được cho là có chứa khoáng chất silicat Bridgmanite, với hàm lượng dồi dào lên đến 75%. Trong khi đó, lõi của Trái đất được cho là được tạo thành từ sắt và niken với một lượng nhỏ oxy, silicon và lưu huỳnh.
Khi công nghệ cải tiến, chúng ta sẽ có thể khám phá thêm về thành phần khoáng chất và nguyên tố của Trái đất, đồng thời hiểu rõ hơn về nơi mà tất cả chúng ta gọi là nhà.
Nguồn dữ liệu: Visual Capitalist.