ભૂરાસાયણિક વિતરણ (તત્વોનું) : પૃથ્વીના ભૂપૃષ્ઠ (crust), પ્રાવરણ (mantle) અને અંતર્ભાગ (ગર્ભભાગ) જેવાં મુખ્ય ક્ષેત્રો(zone)માં રાસાયણિક તત્વોનું વિતરણ. તે પૃથ્વી અને સૂર્યમાલા(solar system)ના પૂર્વ ઇતિહાસ અને તે પછીના ઉદ્વિકાસ (evolution) પર આધારિત છે. આ ઘટનાઓ ઘણા લાંબા સમય પહેલાં બનેલી હોઈ ખરેખર શું બન્યું હશે તેનો સીધો પુરાવો પ્રાપ્ય ન હોવાથી પૃથ્વીનાં મુખ્ય ક્ષેત્રોમાં તત્વોના હાલના વિતરણ માટે ઘણાં અનુમાનોનો આધાર લેવામાં આવેલો છે.
પ્રારંભિક અભિવૃદ્ધિ (initial accretion) : આદ્ય-સૌરમાલા (protosolar system) સૂર્ય અને ગ્રહોમાં ઉદવિકાસ પામી તે પહેલાં તે કદાચ વાયુના પરિભ્રામી (rotating), વમળની જેમ ભમતા (swirling) ર્દક્કાચ આકારના વાદળરૂપે હતી. આ વાદળનો અંત:સ્થ (આંતરિક) (interior) ભાગ ગુરુત્વાકર્ષણના લીધે સંકોચાયો અને ગરમ થયો. એક સમય એવો આવ્યો કે દબાણ અને તાપમાન એટલાં ઊંચા ગયાં કે તેને લીધે નાભિકીય (nuclear) પ્રક્રિયાઓ ઉદભવી અને તેના ફળસ્વરૂપે પ્રકાશ અને ગરમી બહાર ફેંકાયાં. વાદળના વમળવત્ ભમતા ભ્રમિલો(swirling vortices)ના પરિઘના ભાગમાંનું દ્રવ્ય કાળક્રમે એકઠું થઈને તેમાંથી ગ્રહો બન્યા. આ સમયે નાઇટ્રોજન (N), કાર્બન (C), ઑક્સિજન (O) અને હાઇડ્રોજન (H) જેવાં પ્રમાણમાં હલકાં અને બાષ્પશીલ તત્વોના કેટલાક અંશો પ્રણાલીના વધુ ગરમ અંત:સ્થ ભાગમાંથી બહાર ફેંકાયા અને તેઓ ઓછા ઘટ્ટ અને મોટા એવા ગુરુ, શનિ, યુરેનસ અને નેપ્ચૂન જેવા બાહ્ય ગ્રહોમાં સંચિત થયા. જ્યારે ઓછા બાષ્પશીલ એવાં કૅલ્શિયમ (Ca), સોડિયમ (Na), મૅગ્નેશિયમ (Mg), ઍલ્યુમિનિયમ (Al), સિલિકન (Si), પોટૅશિયમ (K), આયર્ન (Fe), નિકલ (Ni), અને સલ્ફર (S) જેવાં તત્વો પ્રણાલીના કેન્દ્રની નજીકમાં રહ્યાં અને તેઓ બુધ (Mercury), શુક્ર (Venus), પૃથ્વી અને મંગળ (Mars) જેવા ગ્રહોમાં પસંદગીપૂર્વક (preferentially) સંચિત થયાં.
સારણી 1 : પૃથ્વીનાં મુખ્ય ક્ષેત્રોના સંઘટન સાથે મળતા આવતા હોય તેવા કેટલાક ખડક–પ્રકારો માટે મુખ્ય અને કેટલીક સૂક્ષ્મમાત્રિક ધાતુઓના સંકેન્દ્રણનાં સરેરાશ મૂલ્યો
| ખડક પ્રકાર : | કૉન્ડ્રાઇટ | અલ્ટ્રામૅફિક | મહાસાગરીય બેસાલ્ટ | એન્ડિસાઇટ | ઉચ્ચ-Ca ગ્રૅનાઇટ |
| ક્ષેત્ર : | સમગ્ર પૃથ્વી | પ્રાવરણ | મહાસાગરી ભૂકવચ | ખંડીયભૂકવચ | ઉપરીખંડીય ભૂકવચ |
| મુખ્ય તત્વો (વજનથી %માં) | |||||
| Al | 1.3 | 2.0 | 8.1 | 9.1 | 8.2 |
| Ca | 1.4 | 2.5 | 8.1 | 5.0 | 2.5 |
| Fe | 25.1 | 9.4 | 8.5 | 4.7 | 3.0 |
| K | 0.1 | 0.01 | 0.2 | 1.3 | 2.5 |
| Mg | 14.4 | 20.4 | 4.7 | 2.1 | 0.9 |
| Na | 0.7 | 0.02 | 2.1 | 2.7 | 2.8 |
| Si | 17.8 | 20.5 | 23.2 | 27.8 | 31.4 |
| Ti | 0.1 | 0.03 | 0.8 | 0.4 | 0.3 |
| સૂક્ષ્મમાત્રિક તત્વો (ભાગ દર દસ લાખે ppm) | |||||
| B | 0.43 | 3 | 5 | – | 9 |
| Ba | 4.5 | 0.4 | 10 | 270 | 420 |
| Be | 0.04 | 0.5 | 1 | – | 2 |
| Co | 520 | 110 | 40 | 24 | 7 |
| Cr | 3,000 | 2,980 | 300 | 56 | 22 |
| Cs | 0.1 | 0.1 | 0.5 | 1 | 2 |
| Cu | 90 | 10 | 60 | 54 | 30 |
| Ga | 5.3 | 1.5 | 10 | 16 | 17 |
| Li | 2.5 | 0.5 | 10 | 10 | 24 |
| Mn | 2,600 | 1,040 | 1,200 | 1,200 | 540 |
| Ni | 13,500 | 2,000 | 150 | 18 | 15 |
| P | 1,100 | 220 | 440 | – | 920 |
| Pb | 0.18 | 1 | 5 | 67 | 15 |
| Rb | 3 | 0.13 | 1 | 31 | 110 |
| Sc | 8.5 | 16 | 40 | 30 | 14 |
| Sr | 11 | 5.8 | 100 | 385 | 440 |
| Th | 0.4 | 0.004 | 0.2 | 2.2 | 8.9 |
| U | 0.01 | 0.001 | 0.1 | 0.69 | 2.3 |
| V | 65 | 40 | 300 | 175 | 88 |
| Y | 2 | 5.0 | 20 | 21 | 44 |
| Zn | 54 | 50 | 50 | – | 60 |
| Zr | 12 | 45 | 100 | 110 | 140 |
પૃથ્વીની મહાકાયરચના (Megastructure) માટે ‘શીત’ (cold) અને ‘ઉષ્ણ’ (hot) એમ બે અભિવૃદ્ધિ પૈકી શીત અભિવૃદ્ધિને કારણભૂત માનવામાં આવે છે. કારણ કે તેને લીધે સમાંગ, બિનક્ષેત્રિત (unzoned) પૃથ્વી અસ્તિત્વમાં આવી. આને કારણે તેમાં કેટલાંક બાષ્પશીલ તત્વોનું સંકેન્દ્રણ શક્ય બન્યું. એમ માનવામાં આવે છે કે કૉન્ડ્રાઇટો (chondrites) જેવા પથ્થરી ઉલ્કાપિંડો (stony meteorites) જેવું સંઘટન ધરાવતાં વાદળમાંથી પૃથ્વી અસ્તિત્વમાં આવી હશે (સારણી 1) કારણ કે કૉન્ડ્રાઇટોનું સરેરાશ સંઘટન પૃથ્વીના અબાષ્પશીલ સરેરાશ સંઘટનને મળતું આવે છે. કૉન્ડ્રાઇટોનું સરેરાશ ખનિજીય સંઘટન નીચે પ્રમાણે છે :
70 % ઑલિવાઇન (olivine) અને પાયરૉક્ઝીન (pyroxene) (Fe – Mg સિલેકેટો)
15 % Ni – Fe મિશ્રધાતુ
10 % પ્લેજિયોક્લેઝ (plagioclase)
(CaAl2Si2O8 – NaAlSi2O8) અને
5 % ટ્રોઇલાઇટ (troilite) (FeS).
આ ખનિજોનાં જાલકસ્થાનો(lattice positions)માં ઘણાં ગૌણ (minor) અને સૂક્ષ્મમાત્રિક (trace) તત્વો બંધ બેસી શકે છે.
પૃથ્વીની પ્રકૃતિ : એક ગ્રહની ર્દષ્ટિએ પૃથ્વીનું સૌથી વધુ ધ્યાનપાત્ર લક્ષણ એ છે કે ભૂકંપીય (seismic) તરંગોને અનુલક્ષીને પૃથ્વીમાં બે અસાતત્યો (discontinuities) જોવા મળે છે. ખંડીય (continental) વિસ્તારો હેઠળ પૃથ્વીની સપાટીથી 13થી 90 કિમી. નીચે તેમજ મહાસાગરીય (oceanic) વિસ્તારોના તળથી 5થી 13 કિમી. નીચે આવેલ પ્રબળ પરાવર્તનકારી (reflecting) અને વક્રીભવનકારી (refracting) ક્ષિતિજ, જે મોહો (Moho) અથવા M – અસાતત્ય તરીકે ઓળખાય છે. આની ઉપરના ભાગને ભૂપૃષ્ઠ અથવા ભૂકવચ (crust) કહે છે અને તે ખંડો કરતાં મહાસાગરો નીચેના ભાગમાં વધુ ઘટ્ટ હોય છે. તે પૃથ્વીનો શૈલ-સંસ્તર (bed rock) રચે છે.
આ સીમાની નીચે પ્રાવરણ તરીકે ઓળખાતું દ્રવ્ય આવેલું છે. તે ખડકોના દ્રવ્ય કરતાં વધુ સઘન સ્તરોનું બનેલું છે. પ્રાવરણના ખડકો પરાબેઇઝિક (ultrabasic) છે અને ઑલિવાઇન (olivine) તથા પાયરૉક્ઝિન(pyroxene)ના બનેલા માનવામાં આવે છે.
આ પછીનું બીજું અસાતત્ય સપાટીથી લગભગ 2,000 કિમી. નીચે જોવા મળે છે અને તે પ્રાવરણ અને પૃથ્વીના અંતર્ભાગ (ગર્ભભાગ) (core) વચ્ચેની સીમા રચે છે. પૃથ્વીનો અંતર્ભાગ એ સૌથી વધુ સઘન (dense) છે જે ધાત્વિક (metallic) હોઈ શકે છે. તેના બાહ્ય અંતર્ભાગ (outer core), (જાડાઈ, ~ 2,180 કિમી.) અને આંતરિક અંતર્ભાગ (inner core) (જાડાઈ, ~ 1,300 કિમી.) એમ બે ભાગ પાડી શકાય. દૂરના ભૂતકાળમાં કોઈ કાળે પૃથ્વી પીગળેલ (પ્રવાહી) સ્વરૂપે હશે પણ હાલ ભૂપૃષ્ઠ, પ્રાવરણ અને કદાચ આંતરિક અંતર્ભાગ ઘન સ્વરૂપમાં, જ્યારે બાહ્ય અંતર્ભાગ પ્રવાહીરૂપે હોવાનું માનવામાં આવે છે. ઘન ભૂપૃષ્ઠના બહારના ભાગમાં મહાસાગરનું પાણી (પ્રવાહી) અને વાતાવરણના વાયુઓ આવેલાં છે.
અંતર્ભાગ અને પ્રાવરણમાં વિતરણ : તેના ઇતિહાસના ઘણા શરૂઆતના તબક્કામાં (4–5 અબજ વર્ષો પહેલાં) પૃથ્વી કદાચ ઘન સ્વરૂપમાં હશે. ઘણા ભૂવૈજ્ઞાનિકો માને છે કે પાછળથી સમોષ્મી (adiabatic) સંકોચન (contraction) અને વિકિરણધર્મી (radioactive) ક્ષય(decay)ને કારણે વ્યાપક પીગલન(melting)ની ઘટના બની હશે. આને કારણે શરૂઆતમાં Ni – Fe મિશ્રધાતુ જેવો નીચા તાપમાને – પીગળતો ઘટક પીગળ્યો હશે અને તેના ઊંચા ઘનત્વને કારણે નિ:સાદિત (settled) થઈને પૃથ્વીનો અંતર્ભાગ બન્યો હશે. આ ઘટનાને આયર્ન-ઉત્પાત (iron catastrophe) કહે છે. પીગળવાનું ચાલુ રહેવાને કારણે સિલિકેટ, સલ્ફાઇડ અને મિશ્રધાતુ જેવાં ત્રણ અમિય (immixible) પ્રવાહીઓ ઉદભવ્યાં હશે. જ્યારે બાકીનાં સિલિકેટ, સલ્ફાઇડ અને અન્ય સંયોજનોમાંથી પરિવર્તી પ્રાવરણ બન્યું હશે. આમ કૉન્ડ્રાઇટિક – પૃથ્વી પ્રતિરૂપ (model) પ્રમાણે કાળક્રમે Fe – Ni મિશ્રધાતુએ અંતર્ભાગ બનાવ્યો, જ્યારે બાકીની પ્રાવસ્થાઓ દ્વારા પ્રાવરણ ઉદભવ્યું. પૃથ્વીના અંતર્ભાગની ઘનતા આશરે 11 ગ્રા./ઘસેમી. છે અને તે મુખ્યત્વે આયર્ન અને 6 % નિકલ તથા સિલિકન તેમજ સલ્ફર જેવાં અન્ય તત્વોના ગૌણ જથ્થા ધરાવે છે. પ્રાવરણની ઘનતા 4.5 ગ્રા. ઘસેમી. છે અને તે સામાન્ય રીતે આયર્ન-મૅગ્નેશિયમ સિલિકેટનું બનેલું માનવામાં આવે છે.
વી. એમ. ગોલ્ડશ્મિડ્ટ (1933) જેવા નૉર્વેજિયન ભૂરસાયણવિદે તત્વોની લોહરાગી (siderophile), સલ્ફાઇડરાગી (chalcophile), અશ્મરાગી (સિલિકેટરાગી) (lithophile) કે વાયુમંડલરાગી (atmophile) વૃત્તિ પ્રમાણે તત્વોના ભૂરાસાયણિક (geochemical) વર્ગીકરણ માટે આ સિદ્ધાંતને કાંઈક અંશે પાયારૂપ ગણ્યો છે.
સારણી 2 : તત્વોની ભૂરાસાયણિક વૃત્તિ
| પરમાણુ ક્રમાંક | સંજ્ઞા | વૃત્તિ* |
| 1 | 2 | 3 |
| 1 | H | L |
| 2 | He | A |
| 3 | Li | L |
| 4 | Be | L |
| 5 | B | L |
| 6 | C | LSA |
| 7 | N | A |
| 8 | O | LA |
| 9 | F | L |
| 10 | Ne | A |
| 11 | Na | L |
| 12 | Mg | L |
| 13 | Al | L |
| 14 | Si | L |
| 15 | P | LS |
| 16 | S | C |
| 17 | Cl | L |
| 18 | Ar | A |
| 19 | K | L |
| 20 | Ca | L |
| 21 | Sc | L |
| 22 | Ti | L |
| 23 | V | L |
| 24 | Cr | LC |
| 25 | Mn | L |
| 26 | Fe | SCL |
| 27 | Co | S |
| 28 | Ni | S |
| 29 | Cu | C |
| 30 | Zn | C |
| 31 | Ga | CL |
| 32 | Ge | SCL |
| 33 | As | CS |
| 34 | Se | C |
| 35 | Br | A |
| 36 | Kr | L |
| 37 | Rb | L |
| 38 | Sr | L |
| 39 | Y | – |
| 40 | Zr | L |
| 41 | Nb | L |
| 42 | Mo | SC |
| 43 | Ru | S |
| 44 | Rh | S |
| 45 | Pd | S |
| 46 | Ag | C |
| 47 | Cd | C |
| 48 | ln | C |
| 49 | ||
| 50 | Sn | SC |
| 51 | Sb | C |
| 52 | Te | C |
| 53 | l | L |
| 54 | Xe | A |
| 55 | Cs | L |
| 56 | Ba | L |
| 57 | La | L |
| 58–71 | Ce–Lu | L |
| 72 | Hf | L |
| 73 | Ta | L |
| 74 | W | SL |
| 75 | Re | S |
| 76 | Os | S |
| 77 | lr | S |
| 78 | Pt | S |
| 79 | Au | S |
| 80 | Hg | C |
| 81 | Tl | Cl |
| 82 | Pb | CS |
| 83 | Bi | C |
| 90 | Th | L |
| 92 | U | L |
*L = અશ્મરાગી; C = સલ્ફાઇડરાગી; A = વાતાવરણરાગી; S = લોહરાગી
સ્વાભાવિક રીતે જ આર્ગન અને અન્ય નિષ્ક્રિય વાયુઓ તથા ઑક્સિજન, નાઇટ્રોજન અને કાર્બન જેવા બાષ્પશીલ તત્વોનું વાયુમંડલરાગી તત્વો તરીકે વર્ગીકરણ કરવામાં આવ્યું છે અને તેઓ વાતાવરણના મુખ્ય ઘટકો છે. સલ્ફાઇડરાગી તત્વો ગંધક માટે પ્રબળ મમતા (affinity) ધરાવતાં હોઈ રાસાયણિક રીતે સલ્ફર સાથે જોડાઈ સલ્ફાઇડ બનાવે છે. તેઓ સલ્ફ્યુરિક અયસ્કો જેવાં ખનિજોમાં સંકેન્દ્રિત થયેલાં હોઈ પ્રાવરણમાં (કાળક્રમે ભૂપૃષ્ઠ કે ભૂકવચમાં પણ) સંકેન્દ્રિત થાય છે. અશ્મરાગી અથવા સિલિકેટરાગી તત્વો ઑક્સિજન સાથે જોડાઈ ઑક્સાઇડ તથા સિલિકન અને ઑક્સિજન સાથે સંયોજાઈ સિલિકેટ બનાવે છે. તેઓ સિલિકેટ ખનિજોમાં સંકેન્દ્રિત થયેલાં હોય છે. તેઓ પ્રાવરણ અને ભૂપૃષ્ઠમાં સંકેન્દ્રિત થવાની વૃત્તિ ધરાવે છે. લોહરાગી તત્વો ઑક્સિજન અને સલ્ફર પરત્વે મંદવૃત્તિ ધરાવતાં, પણ પીગળેલા આયર્નમાં દ્રાવ્ય હોય છે. આવાં તત્વો સંયોજનો કરતાં મિશ્રધાતુઓ બનાવવાની વૃત્તિ ધરાવે છે. તેઓ પૃથ્વીના અંતર્ભાગમાં સંકેન્દ્રિત થયેલાં હોય છે. ઉલ્કાપિંડોની ધાતુ-પ્રાવસ્થામાં પણ તે જોવા મળે છે.
ભૂપૃષ્ઠ અને પ્રાવરણમાં વિતરણ : એસ. આર. ટેય્લરે દર્શાવ્યું છે કે ધનાયન(cation)ના પરિમાપ (size) (તથા થોડે અંશે આયનિક વીજભાર) અને પ્રાવરણ તથા ભૂપૃષ્ઠમાંના તેના વિતરણ વચ્ચે સંબંધ હોય છે. પ્રમાણમાં મોટી અથવા નાની આયનિક ત્રિજ્યા ધરાવતાં તત્વો પ્રાવરણની સરખામણીમાં ભૂપૃષ્ઠમાં સંકેન્દ્રિત થવાની વૃત્તિ ધરાવે છે. જ્યારે Mg, Fe, Mn, Co, Ni અને Cr જેવાં મધ્યમ ત્રિજ્યા ધરાવતાં તત્ત્વો ખનિજોનાં જાલકસ્થાનોમાં બરાબર બંધબેસતાં હોઈ પ્રાવરણમાં સંકેન્દ્રિત થવાની વૃત્તિ વધુ ધરાવે છે. આમ જો પૃથ્વી શરૂઆતમાં સમાંગ (homogeneous) હોય તો Ba, Rb, U, Th અને Cs જેવાં પ્રમાણમાં મોટા ધનાયનો તથા Li, Be અને B જેવાં નાનાં અશ્મરાગી ધનાયનો સમય સાથે ઉપરિભાગ તરફ સંકેન્દ્રિત થવાં જોઈએ. આમ કેવી રીતે બને છે તે કાર્યવિધિ હજુ ચોક્કસપણે જાણી શકાઈ નથી. શક્ય છે કે તેમાં પટ્ટિકા વિવર્તનિકી (plate tectonics) અને ભૂપૃષ્ઠના ઉદગમ અંગેના આધુનિક ખ્યાલો સંકળાયેલા હોય.
પ્રાથમિક રૂપે બેસાલ્ટી (basaltic) આગ્નેય ખડકોનું બનેલ નૂતન મહાસાગરી ભૂપૃષ્ઠ (oceanic crust) એ નીચે આવેલા પ્રાવરણના આંશિક પિગલન દ્વારા મધ્યમહાસાગરી પાળા (midoceanic ridges) આગળ બનતું હોવાનું માનવામાં આવે છે. પ્રાવરણની સાપેક્ષતામાં બેસાલ્ટી ભૂપૃષ્ઠ એ પ્રમાણમાં Si, Al, Ca, Na, K અને મોટાં આયનિક અશ્મરાગી તત્વો વડે સમૃદ્ધ (enriched) થયેલું હોય છે. જ્યારે Mg, Fe અને કેટલીક સંક્રમણ (transition) ધાતુઓ તેમાંથી અવક્ષય (depletion) પામેલી હોય છે.
ભૂપૃષ્ઠસમૃદ્ધ (enriched-in-crust) સમૂહ અશ્મરાગી અથવા સલ્ફાઇડરાગી લક્ષણો પામવાની વૃત્તિ ધરાવે છે જ્યારે પ્રાવરણ-સમૃદ્ધ (enriched-in-mantle) સમૂહ (Mg અપવાદરૂપ) લોહરાગી વલણ ધરાવે છે. આમ ઉપલા પ્રાવરણના દ્રવ્યની આંશિક પિગલનની અને ભૂરસ(magma)ના આરોહણ(ascent)ની પ્રવિધિ કે જેમાંથી કાળક્રમે નવું ભૂપૃષ્ઠ રચાય છે એ ઉપરિસ્થ (overlying) ભૂપૃષ્ઠમાં સમૃદ્ધ તત્વોના સંકેન્દ્રિત થવા માટેની પ્રભાવી (dominant) કાર્યવિધિ હોઈ શકે.
ભૂપૃષ્ઠનું સંઘટન : લગભગ 5,000 જેટલા આગ્નેય (igneous) ખડકોના અભ્યાસ પરથી એમ માલૂમ પડ્યું છે કે ભૂપૃષ્ઠનો 99 % જેટલો ભાગ 12 તત્વોનો બનેલો છે. નમૂનાના કુલ વજનની સાપેક્ષતામાં આ તત્વોનાં વજનોની ટકાવારી નીચે પ્રમાણે છે: ઑક્સિજન, 46.6; સિલિકન 27.7; ઍલ્યુમિનિયમ 8.1; આયર્ન (લોહ) 5.0; કૅલ્શિયમ 3.6; સોડિયમ 2.8; મૅગ્નેશિયમ 2.6; મૅંગેનીઝ 0.4; ફૉસ્ફરસ 0.1; અને સલ્ફર (ગંધક) તથા કાર્બન (સંયુક્તપણે) 0.1 %થી ઓછાં. ભૂપૃષ્ઠમાં ઑક્સિજનનું પ્રમાણ પ્રભાવી હોવાથી વિપુલ પ્રમાણમાં જોવા મળતી દસ ધાતુઓ ઑક્સિજન સાથેના સંયોજનરૂપે હશે. તેમાં સિલિકનની વિપુલતા વધુ હોવાથી મોટાભાગનાં ખનિજો સંકીર્ણ સિલિકેટો તરીકે હશે. વિભિન્ન ખનિજો વિવિધ પ્રમાણમાં વિસંયોજન (segregation) પામીને ભૂપૃષ્ઠના ખડકો બન્યા છે.
ખંડોની નીચે આવેલા અને મહાસાગરોના તળ(basin)ની નીચે આવેલા ખડકોમાં મૂળભૂત તફાવત છે. ખંડોનું સંઘટન ગ્રેનોડાયોરાઇટ પ્રકારના (પોટૅશિયમ ફેલ્સ્પાર, સોડિયમ – સમૃદ્ધ ફેલ્સ્પાર, ક્વાર્ટ્ઝ અને થોડા ટકા આયર્ન અને મૅગ્નેશિયમસમૃદ્ધ ખનિજોના બનેલા) ખડકો જેવું છે. જ્યારે મહાસાગરના તળ(પૃથ્વીની સપાટીથી 16થી 32 કિમી. નીચે)નું ભૂપૃષ્ઠ બેસાલ્ટી ખડકો [કૅલ્શિયમ સમૃદ્ધ ફેલ્સ્પાર, ઑલિવાઇન અને પાયરૉક્ઝિનના સંયોગ(combination)થી બનેલા ખડકો] જેવું છે. ખંડોના ખડકો આછા રંગના, ઓછી ઘનતા ધરાવતા, ઍસિડી છે અને તેમને સીયૅલ (sial) (સિલિકન અને ઍલ્યુમિનિયમની વિપુલતાવાળા) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. જ્યારે સમુદ્રતળના ખડકો ઘેરા રંગના, ઊંચી ઘનતાવાળા અને બેઇઝિક હોય છે. તેમને સામાન્ય રીતે સિમા(sima) (સિલિકન-મૅગ્નેશિયમની વિપુલતાવાળા) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
સમુદ્રોનું સંઘટન : મહાસાગરોનો રાસાયણિક ઉદવિકાસ પણ ધીમો હતો. એમ કહેવાય છે કે જો પ્રારંભમાં હાઇડ્રોજન અને ઑક્સિજન જેવાં તત્વોમાંથી પાણી બન્યું હોત તો પૃથ્વી ઉપર પાણી હોત જ નહિ, કારણ કે આવા વાયુઓ અવકાશમાં દૂર ચાલ્યા જાત. એ વધુ સંભવિત છે કે પૃથ્વીની સપાટી પરનું હાલનું પાણી દ્વિતીયિક પ્રકારનું છે અને તે ખનિજોમાં સપડાયેલા અથવા ભૂપૃષ્ઠ અને પ્રાવરણમાં આવેલાં ખનિજોમાં રાસાયણિક રીતે સંયોજિત પાણીના જ્વાલામુખીય વિવાયુકરણ(volcanic degassing)ની નીપજ છે. જો સમુદ્રોમાં પાણી ધીરે-ધીરે એકઠું થતું રહ્યું હોય તો સમય સાથે સમુદ્રોના કદમાં વધારો થતો રહ્યો હોત. પણ આ માટેનો કોઈ ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય પુરાવો નથી. આમ છતાં, સમગ્ર ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય સમય દરમિયાન કોઈક ને કોઈક પ્રકારના સમુદ્રો અસ્તિત્વમાં રહ્યા છે. જ્વાલામુખીના વાયુઓ, ખડકોમાંના વાયુઓ અને ગરમ ઝરાઓના પૃથક્કરણ દ્વારા આદિ (primitive) વાયુઓ અને સંદૂષિત તેમજ પુન:ચક્રિત (recycled) વાયુઓનું સંઘટન નક્કી કરવા માટે મોટા પ્રમાણમાં સંશોધનકાર્ય ચાલી રહ્યું છે.
વાતાવરણનું સંઘટન : હાલના વાતાવરણનું સંઘટન એ હાઇડ્રોજન, હીલિયમ, કાર્બન, નાઇટ્રોજન અને નિયૉનની પૃથ્વીમાંની સાપેક્ષ વિપુલતાને અથવા વૈશ્વિક વિપુલતાને અનુવર્તી નથી. એમ કહી શકાય કે પૃથ્વીએ આ હલકાં તત્વોની ર્દષ્ટિએ તેનું મૂળ વાતાવરણ ગુમાવી દીધું છે. હાલનું વાતાવરણ એ જ્વાલામુખી-ઉદભવન (vulcanism) અને તેને સંબંધિત ઘટનાઓ દ્વારા પૃથ્વીમાંથી ધીમી પણ લાંબી વિવાયુકરણ(degassing)ની નીપજ છે. જ્યારે કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ અને પાણી જથ્થામાં ઉદભવ્યાં ત્યારે (લગભગ 2.7 અબજ વર્ષ પહેલાં) પ્રથમ પ્રકાશસંશ્લેષીય (photosynthetic) વનસ્પતિ માટે પ્રસ્થાપિત થવાનું શક્ય બન્યું. છોડવા દ્વારા હવામાં ઑક્સિજન ઉમેરાતાં તેનો મોટો જથ્થો ધાતુઓના ઉપચયનમાં વપરાયો. લગભગ 1.6 અબજ વર્ષ અગાઉ મુક્ત ઑક્સિજનનું પ્રમાણ હાલના પ્રમાણના 1 % જેટલું થયું અને એ રીતે આદિ પ્રાણીજીવન (primitive animal life) શક્ય બન્યું. આમ આદિકાળનું (primeval) વાતાવરણ એ અપચાયક (reducing) પ્રકારનું હતું. જ્યારે નવું દ્વિતીયિક વાતાવરણ ઉપચાયક (oxidising) પ્રકારનું છે.
જ. દા. તલાટી