地壳的厚度变化很大，大陆地壳平均厚度约33公里，其中高山、高原区地壳厚度大，如青藏高原地壳最厚可达70多公里，而海洋平均厚度仅10多公里。地壳的主要成分是硅铝层（花岗岩层）和硅镁层（玄武岩层）。
地幔 地幔是莫霍面以下介于地壳和地核之间的过渡层，厚度2900多公里，占地球体积的83％。上地幔呈熔融状态，可能是岩浆的发源地；下地幔由中等比重的铁、镁的硅酸盐组成。
地核 地核以古登堡面与地幔分界，厚度3471公里，体积占地球的16.2％。主要由比重较大的铁、镍组成，又称铁镍核心。
地球的外部也可以分为三个圈层：大气圈、水圈和生物圈。
大气圈 大气圈是包围着地球的气体，厚度在几万公里以上，由于受地心引力的吸引，以地球表面的大气圈最稠密，它提供生物需要的CO2和O2，对地貌形态变化起着极大的影响，向外逐渐稀薄，过渡为宇宙气体，所以大气圈没有明确的上界。
水圈 水圈是地球表层的水体，大部分汇集在海洋里，另一部分分布在陆地上的河流、湖泊和表层岩石孔隙和土壤中。水在运动的过程中与地表岩石相互作用，作为一种最活跃的地质营力促进各种地质现象的发育。
生物圈 生物圈是地球上生物（包括动植物和微生物）生存和活动的范围，从3km深的地壳深处和深海底至10km的高空均有生物存在，它渗透在水圈、大气圈下层和地壳表层的范围之中。生物通过新陈代谢方式，形成一系列生物地质作用，从而改变地表的物质成分和结构，是改造地表的主要动力之一。 1.1.3 地壳的化学成分
地壳是由岩石组成的，岩石是由矿物组成的，矿物则是由各种化合物或化学元素组成的。组成地壳的最主要的元素是硅、氧、铝 ，其次是铁、钙、钠、钾、镁、钛、氢。这十种元素共占地壳元素总重量的99.96％，其中硅、氧、铝三种元素就占了地壳元素重量的82.96％。大多数元素以化合物状态存在，少数以单一元素状态存在。 1.2 主要造岩矿物
组成地壳的岩石按成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。自然界中已发现的矿物种类有3800多种（不包括亚种），在岩石中经常见到，明显影响岩石
性质，对鉴定和区别岩石种类起重要作用的矿物称为主要造岩矿物。自然界的主要造岩矿物大约有二十多种。
矿物是天然产出的，具有一定的化学成分和物理性质的物质，是组成地壳的基本物质单位。有的矿物是由一种元素组成的，如自然金、自然铜、金刚石等；有的矿物是由两种或两种以上的元素组成的，如岩盐、方解石、石膏等。 1.2.1 矿物的分类
固体矿物按其内部构造可分为结晶质矿物和非晶质矿物。 1．结晶质矿物
结晶质矿物是指不仅具有一定的化学成分，而且组成矿物的质点（原子、分子和离子）在三维空间呈有规律的周期性重复排列，形成稳定的空间结晶格子构造。
在结晶质矿物中，还可根据肉眼能否分辨晶体颗粒的边界而分为显晶质和隐晶质两类。
2．非晶质矿物
非晶质矿物的内部质点在三维空间的排列没有一定的规律性，杂乱无章，故其外表就为不规则的几何形态。非晶质矿物又可分为玻璃质和胶体质两类。 1.2.2 矿物的形态 1.2.2.1 矿物的单体形态
常见的单晶体矿物形态有：
(1) 片状、鳞片状，如绿泥石、白云母等； (2) 板状，如斜长石、板状石膏等；
(3) 柱状，如长柱状的角闪石和短柱状的辉石等； (4) 立方体状，如岩盐、方铅矿、黄铁矿等； (5) 菱面体状，如方解石等； (6) 菱形十二面体状，如石榴子石等。 另外，还有多面体状和针状等形态。 1.2.2.2 矿物集合体形态
自然界的矿物很少呈单体形态出现，绝大多数呈集合体形态，常见的集合体形态有：
(1) 粒状、块状、土状 (2) 鲕状、豆状、葡萄状、肾状 (3) 纤维状和放射状 (4) 钟乳状 1.2.3 矿物的光学性质
矿物的光学性质是指矿物对自然光的吸收、反射和折射等所表现出来的各种特征，主要包括颜色、条痕、光泽和透明度等特征。
1．颜色
矿物的颜色是由矿物的化学成分和内部结构决定的，矿物五彩缤纷的颜色是其明显的鉴定特征。
根据矿物颜色产生的原因，可分为自色、他色和假色三种。
1) 自色：矿物自身所固有的颜色。自色产生的原因，主要与矿物成分中某些有色离子的存在有关。如Fe3+使赤铁矿呈樱红色；Fe2+使普通角闪石、绿泥石呈暗绿色等。
2) 他色：矿物因含外来带色杂质而引起的颜色。如石英的异常色彩等。 3) 假色：由某些物理化学因素引起的呈色现象，如黄铁矿表面因氧化引起的锖色（兰紫混杂的斑驳色彩）。
2．条痕
矿物的条痕指矿物在白色粗糙瓷板上刻划时遗留在瓷板的矿物粉末颜色。对某一矿物来说，条痕的颜色是唯一的。
3．光泽
矿物的光泽是指矿物新鲜表面对光的反射能力。根据反射光由强到弱的次序可分为：
1) 金属光泽； 2) 半金属光泽；
3) 非金属光泽，常见的非金属光泽有： (1) 金刚光泽； (2) 玻璃光泽； (3) 油脂光泽；
(4) 珍珠光泽； (5) 丝绢光泽； (6) 土状光泽。 4．透明度
矿物的透明度是指矿物能够透光的能力。根据矿物透过光线的能力，可分为三级：透明的、半透明的和不透明的。 1.2.4 矿物的力学性质
矿物的力学性质是指矿物在外力（敲打、刻划、拉压等）作用下表现出来的各种物理性质。包括硬度、解理（劈开）和断口等。
1．硬度
矿物的硬度是指矿物抵抗外力摩擦和刻划的能力，通常是指矿物的相对软硬的程度。在矿物的肉眼鉴定工作中，通常采用摩氏硬度计。
表1-1 摩氏硬度计
矿物 硬度（度） 滑石 1 石膏 方解石 3 萤石 磷灰石 5 长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石 10 2 4 6 7 8 9 测定某矿物的硬度，只需将该矿物同硬度计中的标准矿物相互刻划，进行比较即可。如某矿物能刻划长石，但不能刻划石英，则该矿物的硬度介于6～7。
2．解理（劈开）
矿物受外力敲击时，能够沿一定方向规则裂开的性能称为矿物的解理性，开裂的平面称为解理面。一般将解理分为：
1) 极完全解理； 2) 完全解理； 3) 中等解理； 4) 不完全解理； 5) 极不完全解理。 3．断口
矿物受外力敲击后，沿任意方向发生不规则断裂，其破裂面称为断口。根据
断口形态有参差状断口、平坦状断口、锯齿状断口、土状断口及贝壳状断口。 1.2.5 其他性质
矿物的某些特殊性质，如发光性、磁性、压电性、放射性、特殊的味道等仅存在于少数矿物中。这些性质除了可用于鉴定矿物之外，在工业上也具有相当价值。
1.2.6 矿物的鉴定方法
矿物的鉴定方法很多，工程地质工作中大量采用的是肉眼鉴定，还配合一些简单的工具，如铁锤、小刀、放大镜、毛瓷板、稀盐酸等。 矿物的鉴定主要是运用矿物的形态以及矿物的物理力学性质等特征来鉴定的。
最有用的矿物鉴定特征有：形状、颜色、硬度、解理。鉴定矿物时，先观察矿物的颜色，确定它是浅色的，还是深色的；然后鉴定矿物的硬度，在颜色相同的矿物中，硬度相同或相近的只有少数几种。通过看颜色、定硬度，可逐步缩小被鉴定矿物的范围，最后，根据矿物的解理、断口及其他特征，确定出矿物的名称。
1.2.7 主要造岩矿物及其鉴定特征
1．石英 2．长石 1） 正长石 2） 斜长石 3．白云母 4．黑云母 5．普通角闪石 6．普通辉石 7．橄榄石 8．石榴子石 9．方解石 10． 白云石 11． 滑石 12． 蛇纹石