地球的各种物理特征，不论是质量还是重力，温度还是磁性，从根本上讲都是物质的各种属性。因为这些物理特征均与物质的化学组成有关，所以地球的理化特征是紧密相关的。掌握了地球各个圈层以及整个地球的化学成份，有助于从本质上进一步了解和认识这些圈层和总体地球的形成、发展和演变规律。
目前，对地球的物质组成进行化学分析，能够做到直接取样测定的物质，还只限于地壳的表层。地壳深层的物质，只能研究它们在高温高压下，向地表侵入或喷出的产物。更深部位的情况需通过与陨石对比以及依据地球结构模式去推测。
根据各种岩石取样分析和统计，地壳的岩石95％为岩浆岩，其余是沉积岩和很少的变质岩。沉积岩实际上属于结晶岩经过风化和沉积等再造过程形成的岩石。所以研究地壳的化学成分，主要是测定岩浆岩。经过19世纪末克拉克和梅森等人对地壳表层16千米范围内6000多种岩石样品的分析，认为地壳中各种元素重量百分比为：氧1/2，硅1/4，其余主要有铝、铁、钙、钠、镁、钾和氢等（见表6－4）。
表6－4 元素在地壳中的分布状况（重量％）
在这种重量分析中，元素的原子量大小起很大作用，如按元素原子数百分比分析，那么原子量较小的氢的位置会前移（见表6－5）。而原子量较大的铁、钙等的位置会后移。但氧仍占绝对优势。这表明氧和氢在地球中分布最广，它们主要以各种化合物的形式出现。当然，并不是原子量的大小就决定含量多少，还应分析它们所形成化合物的理化属性，如熔点、密度和聚合力等。例如钙、钠、钾的原子量较大，但由它们的硅酸盐组成的各种长石的熔点较低（700～1000℃），它们在地球演化初期，首先熔融，又相对较轻，藉对流上升聚集在地壳之中，所以长石成了地壳岩石中最普遍的矿物。又如铀和钍等放射性元素，由于它们的离子半径较大，又易于氧化，同硅结合成较轻的矿物，所以地壳上层岩石中含量较多。
表6－5 元素在地壳中的分布状况（原子数％）
地壳以下地幔和地核的物质成份，应看作是地壳物质成份的基础，它们与地壳之间既有差别性又有统一性，对这部分的研究更为重要。而且，地表上的一些重要现象，如地壳运动、火山活动、海陆变迁、地磁场演变等都与地幔、地核有关。
根据地对球结构模式、深层岩浆侵入、火山喷发以及各种陨石等的分析和比较，一般认为地幔和地核的化学组成没有很大差别。地幔以镁、铁、硅酸盐为主，地核也主要是由铁、镁、硅酸盐组成。不同的是，地核的压力极高，有些元素如硅、硫、氧等可以转入金属相存在，与铁陨石类似；而地幔更接近于球粒陨石。地幔与地壳相比，虽然以化合物存在的氧仍然居多，可是铁、镁增多，硅减少，铝、钾、钠、钙等更少。
总的看，整个地球的平均密度为5.5克/厘米3，主要由硅酸盐和金属组成。以元素论，氧的百分比含量最大，并多以化合物形式存在。铁、硅、镁、铝、钙、镍、硫、钠、钾等为主要元素。1966年梅森估计地球及其内部圈层的化学成份，如表6－6所示。
表6－6 地球及其内部圈层的化学成分（重量％）
