4 地球的物质组成-矿物

具有断口的矿物－石英
矿物的鉴定特征
• 矿物的辨别：除光学（颜色、光泽、透明 度）、电学、磁学、力学（密度、比重等） 等物理性质外，还可用鼻子闻是否有气味、 用牙齿咬确定是否含砂，用舌头舔确定是 否有粘性等
矿物的分类
• • • • • 自然元素：金、银、汞、金刚石、石墨 硫化物：黄铜矿、黄铁矿 氧化物和氢氧化物（200多种）：磁铁矿、褐铁矿 卤化物：石盐、萤石 含氧盐（占2/3）：包括硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、 磷酸盐等，硅酸盐矿物占地壳质量的75-80%。橄榄 石、辉石、角闪石、钾长石、斜长石、云母 • 有机化合物
非金属光泽矿物
金刚光泽 玻璃光泽
半金属光泽矿物
闪锌矿
硬 度
• 硬度hardness：矿物表面抵抗外来机械作 用的能力 • 摩氏硬度：一个世纪以前，摩斯曾选定了 10种软硬不同的常见的矿物作为标准，组 成相对硬度系列，这就是摩氏硬度计。 • 指甲（2.5）&小刀（5.5）
摩氏硬度计
等级 1度 2度 3度 4度 5度 标准矿物 滑 石 石 膏 方解石 萤 石 磷灰石 等级 6度 7度 8度 9度 10度 标准矿物 正长石 石 英 黄 玉 刚 玉 金刚石
克拉克值 Clarke value
克拉克值：地壳元素的平均重量百分含量， 也称元素丰度（element abundance） 克拉克值前10名元素依次为: O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H 共占地壳总重量的98%
地幔、地核的化学组成
地幔：基性元素Mg,Fe和重稀土元素(HREE)增加； 酸性元素Si,Al,K,Na和轻稀土元素(LREE)减少
地球中含量大于10%的元素：Fe、O、Si、Mg
含量大于1%的元素：Ni、S、Ca、Al
含量高于0.1%的元素：Na、Cr、Co、P、Mn —— 以上元素总量超过 99% ，可代表地球的整体化 学组成
地壳的化学组成
• 总量分布不均匀：O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg等8种 元素占了地壳总重的97.52% • 空间分布不均匀： – 硅铝层以O, Si, Al为主，Ca, Na, K也比较多； – 硅镁层中Mg, Fe增加，Ca, Na, K含量减少 • 随时间的变化
下节内容：5 地球的物质组成——岩石
石英簇状集合体 aggregate
显晶质矿物 集合体形态 纤维状石膏 集合体
隐晶/非晶质矿物集合体
肾状赤铁矿 土状孔雀石集合体
颜色和条痕
– 颜色color:是矿物对不同波长可见光吸收 不同的反映
①对各种波长可见光的不同程度的均匀吸收， 则显示黑色、灰色；②矿物选择吸收某些波长 的可见光，则显示出各种不同的颜色。
形 态morphology
矿物单体的形态：由矿物晶形和结晶程度决定， 包括：一向伸长型, 二向伸长型和三向伸长型 矿物的晶形则与矿物的晶体结构有关，是晶体结构 最小单位（晶格）重复生长的结果 矿物的结晶程度主要受矿物生长时的物化条件控制
一向伸长晶体
二向伸长晶体 石英 绿柱石
云母
三向伸 长晶体
方铅矿 和萤石
主量元素--O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Ti>H
微量元素—含量<0.1%
硫和卤族元素—S, F, Cl, Br, I
金属成矿元素—Au,Ag,Hg, Pb,Zn,Cu,Ni,Cr,Mn,W,Sn,Mo
亲生物元素(C, H, O, N, P, B)和亲气元素
放射性元素-- <209的十余种及84号元素以上
矿物集合体形态
«显晶质集合体:
规则集合体(双晶)
不规则集合体(粒状、板状、片状、柱状、放射状、纤维状、 晶簇)
«隐晶质或胶态集合体:
结核体(鲕状:小于2mm、豆状:2-5mm、结核:大于5mm)
分泌体：常具同心层状构造，如玛瑙
特殊形态的集合体：钟乳状、葡萄状、肾状集合体、土状...
正长石 卡氏双晶 carlsbad twins/ twin crystals
一些常见的固Fra Baidu bibliotek矿物
磁铁矿
普通角闪石
矿物的鉴定特征
• • • • • 形态 颜色&条痕 光泽 硬度 解理&断口
形 态morphology
• 矿物在一定的地质条件下相对稳定，而当外界 条件改变到一定程度时，原有矿物会发生变化。 • 绝大多数矿物为无机物，呈固态。液态、气态 和有机矿物甚少。 • 在固态矿物中，绝大多数为结晶质，少数是非 晶质。固体结晶质矿物具有一定的晶体结构和 化学成分。
第一篇预习摘要
• • • • • 总结概括（视角） 重点提炼 文献索引（格式） 文本编辑（段落、字体、标点—统一） 检查完善
上节内容回顾
地球的圈层结构： 外部圈层 内部圈层
上节内容回顾
地球的圈层结构
外部圈层：大气圈（分层、大气环流）、水 圈（循环、外动力中的作用）、生物圈（ 形成、演化）& 圈层之间的关系 内部圈层
元素的地球化学分类
地球化学角度： • 主量元素major element（常量元素）：在岩
石中(≠地壳中)含量大于1%(或0.1%)的元素，在地壳中大于 1%的8种元素（ O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg ）
• 微量元素trace element（痕量元素）：岩石和
沉积物中含量低于1％或0.1％的元素，以及在矿床中含量 很低不具独立开采价值（部分可以综合利用）的伴生元素 统称为微量元素。在地壳的各种分异作用中，它们对环境 的变化比常量元素更敏感
滑石方萤磷 正石黄刚金
解理和断口
• 解理cleavage：矿物晶体受力后沿一定方向 的平面破裂的性能。矿物裂开的面称为解 理面。按照解理程度，可分为： 极完全解理、完全解理、 中等解理、 不完 全解理和极不完全解理 • 断口fracture：矿物受力后形成凹凸不平的 破裂面。
云母的极完全解理
方解石的完全解理
自然元素矿物
自然金
自然铜
硫化物矿物
方铅矿 PbS 闪锌矿ZnS
氧化物矿物
赤铁矿 Fe2O3 磁铁矿Fe3O4
卤化物矿物
石盐NaCl
含氧盐类矿物
碳酸盐类-方解石 硅酸盐类-橄榄石
硫酸盐类-石膏
本节小结
掌握：
地球物质组成三个层次：元素，矿物，岩石 （概念、分类）
矿物鉴定：颜色（条痕）、硬度、解理、光 泽 矿物的自然分类 摩氏硬度计、克拉克值
矿 物 Mineral
矿 物
由地质作用形成的天然单质或化合物， 具有相对固定的化学成分和物理性质
一些常见的固态矿物
金刚石
C
石墨
一些常见的固态矿物
SiO2
石英
一些常见的固态矿物
Al2O3
刚玉
一些常见的固态矿物
钠铝硅酸盐：NaAI(Si2 O6)
硬玉
一些常见的固态矿物
方解石（冰洲石）
黑云母
元素——矿物——岩石 Element - Mineral - Rock
本节提纲
• 元素（克拉克值） • 矿物（鉴定特征、分类）
元 素 element
地球的化学组成：（化学）元素
元素：自然界中由一种原子构成的 基本的金属或非金属物质，截止 2010年共有118种元素（94种自然）
地球的化学组成
– 条痕streak：矿物粉末的颜色(比颜色更加 固定、可靠)
在小瓷板上鉴定条痕
光 泽
• 光泽 luster ：矿物新鲜面对可见光的反射、 折射或吸收能力的综合反映 – 金属光泽、半金属光泽、非金属光泽 – 非金属光泽又分：玻璃光泽、珍珠光泽、 丝绢光泽、油脂光泽、土状光泽等
金属光泽矿物
赤铁矿 黄铁矿
(稀土元素rare earth element：镧系16种。 7LREE+9HREE)
地核：主要为Fe, Ni 地球化学元素分布的不均一性： 圈层内部、圈层之间、演化
元素的地球化学分类
哥尔德· 施密特元素地球化学分类：
• 亲石元素：多组成氧化物或含氧盐（特别是硅酸盐），形成 大部分造岩矿物，主要集中在岩石圈 • 亲铁元素：主要集中在地球深部的铁镍核中 • 亲铜元素：多形成硫化物 • 亲气元素：呈原子或分子状态集中在地球的大气圈 • 亲生物元素：富集于生物圈
上节内容回顾
地球的圈层结构
外部圈层：大气圈（分层、大气环流）、水 圈（循环、外动力中的作用）、生物圈（ 形成、演化）& 圈层之间的关系 内部圈层：岩石圈（三层结构、大陆&大洋地 壳）、软流圈（位置、物态、作用）、地 幔圈、地核圈（物态、密度）
四、 地球的物质组成 ——矿物
地球的物质组成
三个层次：