地殻を構成する元素の存在量を可視化

Miniature globe on a patch of grass.
The Earth has many layers.Image: Guillaume de Germain/Unsplash
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  • 地殻は地球の体積の1%を占める。地殻を構成する元素は数多くあり、他の元素より豊富に存在するものもある。

  • 酸素、ケイ素、鉄、アルミニウムは地殻に最も豊富に存在する元素で、その質量の88.1%を占める。

  • 地球の中心まで到達した人はこれまで一人もいない。これまでに到達した最深部は、マントルまでの道のりの3分の1にあたる。

地殻に含まれる元素は、人類に必要なあらゆる基本的構成要素をもたらす。

しかし、地殻は私たちが見つけ、採掘し、精錬し、築くあらゆるものの源である一方、地球の表面をほんの少し掘り下げたにすぎない。

酸素、ケイ素、鉄、アルミニウムは地殻に最も豊富に存在する元素で、その質量の88.1%を占める。Image: ビジュアル・キャピタリスト

実際、地球の最も内側の層である核は、地球の体積の15%を占める一方、マントルは84%を占める。残る1%を構成するのが地殻で、深さは約5~70 km(約3~44マイル)に及ぶ薄い層だ。

このインフォグラフィックでは、WorldAtlasのデータをもとに、この1%をどのような元素が構成しているかを見ていく。

地殻を構成する元素

地殻は、海洋と陸地の両方を含む硬い表層だ。地殻に含まれる元素の大半は微量だが、豊富に存在するものもいくつかある。

地殻の約95%は火成岩と変成岩、4%は頁岩、0.75%は砂岩、0.25%は石灰岩で構成される。

酸素、ケイ素、アルミニウム、鉄は、88.1%を地殻の質量に占め、残りの11.9%は他の90元素で構成される。

地殻の質量に占める割合が最も高いのは酸素だ。Image: ビジュアル・キャピタリスト

金、銀、銅をはじめとする卑金属や貴金属は、最も需要の高い元素の一部だが、これらを合わせても地殻の質量の占める割合は未満にすぎない。0.03%。

#1:酸素

酸素は地殻に圧倒的に豊富に存在する元素で、質量の46%を占める。全体の半分にはわずかに届かない。

酸素は反応性の高い元素で、他の元素と結びついて酸化物を形成する。一般的な酸化物の例として、花こう岩や石英(ケイ素の酸化物)、さび(鉄の酸化物)、石灰岩(カルシウムと炭素の酸化物)などの鉱物が挙げられる。

#2:ケイ素

地殻の90%以上はケイ酸塩鉱物で構成されており、ケイ素は地殻で2番目に豊富な元素だ。

ケイ素は酸素と結びつき、地球上で最も一般的な鉱物を形成する。たとえば多くの地域で、砂の主成分はシリカ(二酸化ケイ素)で、通常は石英の形で存在する。ケイ素は不可欠な半導体であり、電子機器やコンピューターチップの製造に使われる。

#3:アルミニウム

アルミニウムは地殻で3番目に多い元素だ。

酸素との親和性が高いため、アルミニウムが単体で見つかることはまれだ。酸化アルミニウム(Al2O3)、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)、硫酸カリウムアルミニウム(KAl(SO4)2)は、一般的なアルミニウム化合物だ。

アルミニウムとその合金は、台所用のアルミホイルからロケットの製造まで、幅広く利用されている。

#4:鉄

地殻で4番目に多い元素は鉄で、地殻の質量の5%を超える。

鉄は主に赤鉄鉱と磁鉄鉱から得られる。採掘される金属のうち、90%以上が鉄で、主に炭素と鉄の合金である鋼の製造に使われる。鉄は人体に不可欠な栄養素でもある。

#5:カルシウム

カルシウムは地殻の重量の約4.2%を占める。

純粋な単体のカルシウムは、銀白色の柔らかいアルカリ土類金属だ。自然界では単体で見つかることはなく、化合物として存在する。石灰岩(炭酸カルシウム)、石膏(硫酸カルシウム)、蛍石(フッ化カルシウム)など、さまざまな鉱物にカルシウム化合物が含まれている。

カルシウム化合物は、食品業界や製薬業界で栄養補助のために広く使われている。また、製紙業界では漂白剤として、セメントや電気絶縁体の成分として、さらに石けんの製造にも使われる。

地殻を掘り進む

ジュール・ヴェルヌの小説とは異なり、地球の中心まで到達した人は一人もいない。

実際、人類がこれまでに掘った最も深い穴は、地表から約12 kmの深さに達しており、地球のマントルまでの道のりの約3分の1にあたる。この驚くべき深さに到達するまで、約20年を要した。

人類は絶えず新たな発見をし、星々を目指しているが、私たちが立つ地球には、今なお探究すべきことが数多く残されている。

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