地质学基础知识点

Chapter 2 Mineral

Section 1 Some basic conceptions

1.地壳由岩石组成；岩石由矿物组成；矿物由元素组成.

2.元素是构成地球的最基本物质,由同种原子所组成.

2.1 元素(element):周期表共有112种,自然界有92种

2.2 同位素:是中子数不同（原子量不同）的同种元素的变种. 同种元素的同位素，物化性质基本相同.总共有300余种.

2.3 可分放射性和稳定两种同位素（radio & stable isotope).

放射性同位素:主要有U238,U235,U234,Th232,Rb87,K40等

稳定同位素：主要有O16,O17,O18,C12,C13,S32,S33,S36,H1

2.4 半衰期(half-life)：放射性元素蜕变到其原来数量的一

半所需时间. 半衰期: Rb87-Sr87 : 500亿年, Th232-Pb208 : 139亿年,

U238-Pb20645亿年, K40-Ar40 :15亿年, U235-Pb207 :7.13亿年, C14-N14 : 5692年

放射性同位素主要用来测定火成岩石的绝对年龄;

稳定同位素主要用来确定岩石的物质环境与来源.如地壳,地幔,水圈,大气圈,生物圈,月球,陨石等。

2.5 同位素研究是当代倍受重视的国际前沿,地化专业主攻。

3.克拉克值Clark value:中上地壳中50种元素的平均含量.美国科学家克拉克采集了世界各地的样品5159个；用取得的化学分析数据,求出了16公里厚的地壳内50种元素的平均百分重量,后人称克拉克值,又称丰度Abundance。国际通用。

单位ppm=10-6,即克/吨。目前还用ppb=10-9。

克拉克值≠克拉值；5克拉=1克。

3.2 地壳中各元素的含量差别很大

其中, O,Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mg,Ti,H 10元素占99.96%;

而O, Si, Al, Fe, Ca 5元素占了92.46%。

4. 晶体(Crystal)定义：内部原子或离子在三维空间呈周期性平移重复排列的固体。

或晶体是具有晶格构造的固体。

这种固态物质称结晶质(晶质)。习惯上，将具有几何多面体外形的物体称为晶体（即，晶体是原子有规律排列的外观表象）。相应地，将不具几何多面体外形的晶体称为晶粒Crystal grain。

存在二种晶体：天然晶体（绝大多数）和人造晶体（少数）如人造石英、金刚石等。非晶质体Non-crystal：内部原子或离子在三维空间不呈规律性重复排列的固体.如火山玻璃，超冷液体。自然界极少。

在一定条件下，非晶质体可向晶质体转化。如火山玻璃→玉髓。

准晶体quasicrystal定义：其内部结构由多级呈相似的配位多面体在三维空间作长程定向有序分布的固体。

quasicrystal为一种新的凝聚态固体，但其内部原子既不像非晶质体那样成完全无序的分布，又不具有像晶体那样的三维周期性排列有序。目前尚未发现天然产出的准晶体。

5 矿物Mineral定义：由天然产出且具有特定的（但一

般并非固定的）化学成分和内部结构构造的均匀固

体。自然界广泛。

准矿物Mineraloid: 在产出状态、成因和化学组成

等方面均具有与矿物相同的特征，但不具有标准结

晶构造的均匀固体。

主要有A型蛋白石、水铝英石。自然界极少。

6 矿物的6项基本特征Six basic features of mineral

特征1 最基本特征是天然产出、有序结构、固体。

特征2 自然界的所有晶体都是矿物；绝大多数矿

物都是晶体。现已发现矿物3300余种，绝大部分

(99%)分布于地壳中。蛋白石、水铝英石是准矿物。

特征3 矿物的化学成分基本稳定,但可有杂质。

特征4 矿物可分为三大类

①自然元素矿物: Au,Cu,S,C(金钢石,石墨).自然界很少.

②分子化合物（分硫化物，卤(氟与氯)化物，氧化物三种）:

如SiO2-石英,NaCl-石盐,FeS2-黄铁矿.自然界常见.

③复杂分子团矿物:主要是硅酸盐矿物.种类多,含量高,分布广,占地壳总重量75%.如K(Mg,Fe)3[SiO3AlO10](OH,F)2 ,黑云母

水,石油,天然气不是矿物(非固体)；煤也不是(排列无序)；花岗岩不是矿物(岩石)。

特征5 矿物具有同质多象和类质同象现象。

同质多象Polymorphism定义: 化学成分相同、但质点的排

列方式不同（结构不同）的现象。将形成不同的矿物。

如：C 金刚石（高压）-石墨（常压)。

类质同象Isomorphism定义:矿物结构中某种原子或离子部分被它种原子或离子取代，但不破坏其晶体结构的现象。如镁橄榄石→铁橄榄石。

7. 五类矿物Five types of mineral

1 自然元素:金,自然铜,石墨,金刚石

2 硫化物:FeS2 黄铁矿

3 卤(氟与氯)化物: CaF2 萤石, NaCl 石盐

4 氧化物:SiO2 石英, Al2O3 刚玉

氢氧化物:Mg(OH)2 水镁石

5 含氧盐(复杂分子团矿物). 主要包括四种:

硫酸盐:CaSO4 硬石膏

磷酸盐: Ce,La)[PO4] 独居石

碳酸盐:CaCO3 方解石, MgCO3 白云石

硅酸盐:KAl2[Si3AlO10](OH)2 白云母

8.岩石Rock:由一种以上矿物集成的固体.

按形成方式，岩石可分三大类：

火成岩Ignious rock: 占地壳岩石体积64.7%;

沉积岩Sedimentary rock: 占地壳岩石体积7.9%，地表面积75%;

变质岩Metamorphic rock:占地壳岩石体积27.4%.