《矿物岩石学教程》第一次课
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H，
这10种元素共占地壳总重量的98%。
元素的离子类型
(一) 惰性气体型离子（inert－gas type ion）：
最外层具有8个电子（ns2np6）或2个电子的离子。 + 0 结合 → 氧化物和含氧盐矿物，亲石或亲氧元素。
（二）铜型离子（chalcophile type ion）：
外层具有18个电子（ns2np6nd10）或（18＋2）个电子（ ns2np6nd10（n＋1）s2） 的离子。
+ S 结合→金属硫化物矿物，造矿元素、亲硫或亲铜元素。
（三）过渡型离子（siderophile type ion）：
指外层具有9－17电子（ ns2np6nd1－9 ）的不稳定电子构型的离子。 + O,S
洋壳：位于海洋之下， 约占地壳面积2/3少一 点，其上为 约4km厚的 海水，洋壳缺失上地壳
2006年01月26日消息： 日本“地球号”钻探船起锚将钻探7000m深海，
数千米深处的生命
地壳元素丰度
为纪念克拉克在地壳化学成分研究中的贡献，将地壳元 素的平均重量百分含量称为克拉克值，也称元素丰度
克拉克值前10名元素依次为:
n
该层化学成分以O、Si、 Al为主，并有较多的Na、K 成分。平均化学组成与花岗 岩相近。由于化学组成中以 铝硅酸盐为主，故有人也称 之为硅铝层。
厚度山区常可达40km， 平原地区一般为10km左 右，海洋地区明显变薄，太 平洋中部缺失。
n 玄武岩层： n 地壳的下层，即康拉德不连续面以下的一层。
6、矿物岩石学： 矿物岩石学：矿物学+岩石学
n 为什么要学习矿物岩石学？
n 了解材料种类（性质与用途） n 认知原材料的来源（组成与产地）
祖母绿(ZUMURUD)是一种含铍铝的 硅酸盐，分子式为Be3Al2[Si6O18]，属 于绿柱石家族中最“高贵”的一员。属六方 晶系。因含微量的氧化铬而呈现出晶莹 艳美的绿色。
n 由于地壳和岩石圈中的主要矿物都是氧 化物和含氧盐类矿物，尤其是各种类型的 硅酸盐，因此可以将整个地壳看成是一个 硅酸盐矿物集合体。
n 作业：
n 1、关于地壳的讨论。 n 2、讨论矿床的形成过程
n 3、名词解释 ：地质、地质年代、地层、……相
关至少50个名词。
外部圈层
内部圈层
大气圈
水圈
生物圈
地壳
地幔
地核
内层圈的尺度
地壳：
是指有岩石组成的固体外壳，地球固体圈层的 最外层，岩石圈的重要组成部分，可以用化学方法 将它与地幔区别开来。其底界为莫霍洛维奇不连续 面分为上下两层： 花岗岩层和玄武岩层。
n 花岗岩层：
n 亦称“花岗岩质层”，是地壳上部康拉德 不连续面以上的一层。
第一次课
《矿物岩石学教程》
主讲教师：黄映恒 博士 副教授
《矿物岩石学教程》
无机非金属材料工程专业基础课（选修） 主讲：黄映恒
广西大学材料科学与工程学院 2012年8月
第一章 绪论
n 基本概念
1、矿物（mineral） ： 矿物指由地质作用所形成的天然单质或化合
物。具有相对固定的化学组成，呈固态者还具有 确定的内部结构；约有3000种左右，绝大多数是 固态无机物，液态的（如石油、自然汞）、气态 的（如天然气、二氧化碳和氦）以及固态有机物 （如油页岩、琥珀）仅占数十种
n 结合其他相关知识，使学生不仅能够了解岩石的性 状，也能够分析其性质和形成条件、分析并预测岩 石的可能用途，为生产和生活实践中的有关矿物学 和岩石学问题及其它材料生产和使用问题奠定必要 的基础。
主要内容简介
第一章 绪论
1. 教学目标 2. 主要内容 3. 学习安排 4. 学习方法 5. 考核方式
n 矿物学和岩石学作为材料学科中的基础学 科，它的主要任务之一就是研究地壳中各 种岩石的物质组成、形成过程及其性质。
n 针对无机非金属材料工程专业的性质与特点，通过 本课程的学习，使学生对矿物学和岩石学的基本原 理和基础知识有一概括的了解,掌握十余种常见造 岩矿物的物理化学性质和鉴定特征，熟悉地壳各种 常见岩石的鉴定特征（包括岩石的矿物组成、岩石 的结构、构造特征）及各种物理、化学性质；
绿柱石(祖母绿)
新疆产祖母绿
哥伦比亚祖母绿
特别提示：市售的祖母绿九成为人合成，方 法主要有助熔剂法和水热法两种。
n 学习的内容
n 对象：地球表面物质状态——地壳组成物质 （元素、矿物（物相）、岩石）
n 形成环境——各种地质作用和产状 n 种类与性质——矿物岩石的分类、鉴定和利用
n 无机非金属材料工程专业与矿百度文库岩石学
2、岩石（rock） ：
岩石是天然产出的由一种或多种矿物组成，具有 一定结构构造的集合体，少数包含有生物的遗骸或遗 迹（即化石）。按其成因可分为三大类：沉积岩、岩 浆岩(火成岩)、变质岩。
3、矿物学（mineralogy） ：
研究矿物的化学成分、晶体结构、形态、性质， 以及时间、空间上的分布规律、形成、演化的历史和 用途的学科。是地质学的一个分支。
授课方式
课堂讲授
课外作业
课堂讨论
课堂实习
考核方式
n 考核比例
n 笔试40% n 实验报告20% n 作业20% n 考勤20%
n 笔试
n 开卷方式 n 综合分析题型
第二章
矿物的化学性质
1. 地球概况 2. 地壳中的化学元素 3. 元素的富集方式 4. 矿物化学变化 5. 矿物中的水 6. 矿物化学式 7. 元素的富集方式
n
化学成分以O、Si、Al为主，但比其上的花岗
岩层明显减少；Mg、Fe、Ca等成分则相应增多。其
平均化学组成与地表分布广泛的玄武岩相近，且地
震波在此层的传播也与在玄武岩中相近，故称“玄
武岩层”。但玄武岩是一种喷出岩，在此层中并无
分布。
由于此层的Mg、Fe含量明显高于其上的花岗岩
层，故有人称之为“硅镁层”；但由于Al的含量仍
根据研究内容和侧重点的不同，岩石学又可分为 ：火成岩石学（岩浆岩石学）、沉积岩石学、变质岩 石学、岩石化学、岩石物理学、地幔岩石学、行星岩 石学、构造岩石学、实验岩石学和工业岩石学等。
n 《山海经》 成书于公元前约400年中国战国初期 的，是世界上最早记述岩石的著作。
《山海经》是先秦重要古籍，是一部富于神话传说的最古 老的地理书，全书共计18卷，包括《山经》5卷，《海经》8 卷，《大荒经》5卷。内容包罗万象，主要记述古代地理、动 物、植物、矿产、神话、巫术、宗教等，也包括古史、医药 、民俗、民族等方面的内容。
主要内容简介
第七章
变质作用与变质岩
1. 变质作用
– 影响变质程度的因 素
– 变质作用的方式 – 变质岩组成特征
2. 变质岩类型
– 按化学成分分 – 按变质程度分 – 按变质方式分
3. 变质岩的结构构造
实验课程
1. 矿物的认识 2. 矿物的鉴定 3. 岩石的认识与鉴定
学习安排
授课方式
能力培养 独立观察问题 思考问题 解决问题能力
（2）大新县下雷锰矿：矿床属海相沉积型碳酸锰矿床 ， 锰矿石总储量l3378万吨，其中放电锰矿石储量556万吨， 氧化锰矿石储量1210万吨，碳酸锰矿石储量11612万吨， 是国内目前规模最大的沉积锰矿区。
（3）南丹县大厂锡多金属矿田：远在唐末丹池一带就已开 采丹砂和银，而采锡则始于宋。
n 3、地壳的形成：
超过Mg，也有人把它与花岗岩层共同归入“硅铝
层”。
该层的厚度差别也较大，在大陆一般达30km左
右，海底则较薄，大洋盆底约5－8km。
地壳中的化学元素
克拉克值 8种主要元素占98％以上。
花岗岩层
以O、Si、Al及 K、Na 为主。
玄武岩层 Mg、Fe、Ca增加 K、Na降低
化学元素
陆壳与洋壳
陆壳：约占地壳面积的 1/3多一点，陆壳具有 明显的双层 结构，即存 在上、下地壳。
n 2、矿床的形成
n
地壳中的元素在各种不同的地质作用环境
下，不断地迁移，随之形成各类矿物和岩石，结
果导致元素的分散或富集，元素的富集形成矿石.
分布在一定的空间中的一种或几种矿石的集合称
为矿床.
（1）平果县铝土矿矿田：铝土矿矿石储量5940万吨，其 中工业储量3368万吨；伴生镓金属储量5380吨。
n 原材料的来源 n 可使用的材料 n 形成条件及其原理的类比
教学目标
n 材料制造的原材料取自于地壳中的各种岩 石矿物，材料本身就是各种天然矿物和人 造矿物，在制造和使用各种材料的工程活 动中均与地壳中的各类岩石矿物密切相 关，各类岩石矿物的形成过程和环境同样 有助于人类对各类材料制造、使用规律和 现象的认识和理解。
第二章 矿物的化学性质
1. 地球概况 2. 地壳中的化学元素 3. 元素的富集方式 4. 矿物化学变化 5. 矿物中的水 6. 矿物化学式
主要内容简介
第三章 矿物的形态和和物理性质
1. 形态（尺寸、大小、性状）
n 单体形态 n 集合体形态
2. 物理性质
n 力学性质 n 光学性质 n 其它性质
第四章 常见硅酸盐工业原料矿物
除此之外，《山海经》还以流水帐方式记载了一些奇怪 的事件。最有代表性的神话寓言故事包括夸父逐日、女娲补 天、精卫填海、大禹治水、共工撞天、羿（yì ）射九日等。
5、地质
地质泛指地球的性质和特征。主要是指地球的物质组 成、结构、构造、发育历史等，包括地球的圈层分异、物 理性质、化学性质、岩石性质、矿物成分、岩层和岩体的 产出状态、接触关系，地球的构造发育史、生物进化史、 气候变迁史，以及矿产资源的赋存状况和分布规律等。地 质发生变化与时间相关。
1. 硅酸盐矿物 2. 非硅酸盐矿物
主要内容简介
第五章 岩浆作用与岩浆岩
1. 岩浆 2. 岩浆作用 3. 岩浆岩类型 4. 岩浆岩的结构与构造 5. 常见岩浆岩
第六章
外力地质作用与沉积岩
1. 外力地质作用 2. 沉积岩的物质种类与
岩石类型
– 碎屑岩 – 化学岩 – 生物化学岩
3. 沉积岩的结构与构造
许多生产部门，如采矿、选冶、化工、建材、农药农肥、宝石以及 某些尖端科学技术都离不开矿物原料。
4、岩石学（petrology） ：
岩石学研究地壳（earthcrust）及上地幔 （upper mantle）上部的岩石的分布、产状 、矿 物组成、化学成分、结构、构造、分类命名、成因、 演化历史以及它与成矿的关系的地质学分支。研究 范畴还包括：陨石、月岩、人造岩石等。
2.1 地球概况
地球的形状和大小
地球赤道半经（α）：6378137m 地球极半经（с）：6356752m
地球的物理性质
地球5000m深处的岩芯
中国大陆科钻第一井：位于大 别—苏鲁超高压变质带， 2005年3月，实际钻深 5158m，取得了5118.2m的岩 心和气流体样品。
地球的结构
地球的结构
元素周期表
元素的富集方式
1、什么叫“富集”？
例：利用地龙定向富集微量元素的方法。 利用地龙定向富集微量元素的方法,本方法选用活泼的
地龙,并利用地龙原有的药物特性.在饲养过程中,除选用无污 染的基础饲料外,还要定期添加营养饲料.并在营养饲料中拌 入所需要的亚硒酸钠或其它元素溶解液.在地龙吃饲料的过 程中,自然将硒和其它微量元素富集到体内.再将地龙制成对 大骨节病、克山病有疗效的多元素一元化多功能中药.
这10种元素共占地壳总重量的98%。
元素的离子类型
(一) 惰性气体型离子（inert－gas type ion）：
最外层具有8个电子（ns2np6）或2个电子的离子。 + 0 结合 → 氧化物和含氧盐矿物，亲石或亲氧元素。
（二）铜型离子（chalcophile type ion）：
外层具有18个电子（ns2np6nd10）或（18＋2）个电子（ ns2np6nd10（n＋1）s2） 的离子。
+ S 结合→金属硫化物矿物，造矿元素、亲硫或亲铜元素。
（三）过渡型离子（siderophile type ion）：
指外层具有9－17电子（ ns2np6nd1－9 ）的不稳定电子构型的离子。 + O,S
洋壳：位于海洋之下， 约占地壳面积2/3少一 点，其上为 约4km厚的 海水，洋壳缺失上地壳
2006年01月26日消息： 日本“地球号”钻探船起锚将钻探7000m深海，
数千米深处的生命
地壳元素丰度
为纪念克拉克在地壳化学成分研究中的贡献，将地壳元 素的平均重量百分含量称为克拉克值，也称元素丰度
克拉克值前10名元素依次为:
n
该层化学成分以O、Si、 Al为主，并有较多的Na、K 成分。平均化学组成与花岗 岩相近。由于化学组成中以 铝硅酸盐为主，故有人也称 之为硅铝层。
厚度山区常可达40km， 平原地区一般为10km左 右，海洋地区明显变薄，太 平洋中部缺失。
n 玄武岩层： n 地壳的下层，即康拉德不连续面以下的一层。
6、矿物岩石学： 矿物岩石学：矿物学+岩石学
n 为什么要学习矿物岩石学？
n 了解材料种类（性质与用途） n 认知原材料的来源（组成与产地）
祖母绿(ZUMURUD)是一种含铍铝的 硅酸盐，分子式为Be3Al2[Si6O18]，属 于绿柱石家族中最“高贵”的一员。属六方 晶系。因含微量的氧化铬而呈现出晶莹 艳美的绿色。
n 由于地壳和岩石圈中的主要矿物都是氧 化物和含氧盐类矿物，尤其是各种类型的 硅酸盐，因此可以将整个地壳看成是一个 硅酸盐矿物集合体。
n 作业：
n 1、关于地壳的讨论。 n 2、讨论矿床的形成过程
n 3、名词解释 ：地质、地质年代、地层、……相
关至少50个名词。
外部圈层
内部圈层
大气圈
水圈
生物圈
地壳
地幔
地核
内层圈的尺度
地壳：
是指有岩石组成的固体外壳，地球固体圈层的 最外层，岩石圈的重要组成部分，可以用化学方法 将它与地幔区别开来。其底界为莫霍洛维奇不连续 面分为上下两层： 花岗岩层和玄武岩层。
n 花岗岩层：
n 亦称“花岗岩质层”，是地壳上部康拉德 不连续面以上的一层。
第一次课
《矿物岩石学教程》
主讲教师：黄映恒 博士 副教授
《矿物岩石学教程》
无机非金属材料工程专业基础课（选修） 主讲：黄映恒
广西大学材料科学与工程学院 2012年8月
第一章 绪论
n 基本概念
1、矿物（mineral） ： 矿物指由地质作用所形成的天然单质或化合
物。具有相对固定的化学组成，呈固态者还具有 确定的内部结构；约有3000种左右，绝大多数是 固态无机物，液态的（如石油、自然汞）、气态 的（如天然气、二氧化碳和氦）以及固态有机物 （如油页岩、琥珀）仅占数十种
n 结合其他相关知识，使学生不仅能够了解岩石的性 状，也能够分析其性质和形成条件、分析并预测岩 石的可能用途，为生产和生活实践中的有关矿物学 和岩石学问题及其它材料生产和使用问题奠定必要 的基础。
主要内容简介
第一章 绪论
1. 教学目标 2. 主要内容 3. 学习安排 4. 学习方法 5. 考核方式
n 矿物学和岩石学作为材料学科中的基础学 科，它的主要任务之一就是研究地壳中各 种岩石的物质组成、形成过程及其性质。
n 针对无机非金属材料工程专业的性质与特点，通过 本课程的学习，使学生对矿物学和岩石学的基本原 理和基础知识有一概括的了解,掌握十余种常见造 岩矿物的物理化学性质和鉴定特征，熟悉地壳各种 常见岩石的鉴定特征（包括岩石的矿物组成、岩石 的结构、构造特征）及各种物理、化学性质；
绿柱石(祖母绿)
新疆产祖母绿
哥伦比亚祖母绿
特别提示：市售的祖母绿九成为人合成，方 法主要有助熔剂法和水热法两种。
n 学习的内容
n 对象：地球表面物质状态——地壳组成物质 （元素、矿物（物相）、岩石）
n 形成环境——各种地质作用和产状 n 种类与性质——矿物岩石的分类、鉴定和利用
n 无机非金属材料工程专业与矿百度文库岩石学
2、岩石（rock） ：
岩石是天然产出的由一种或多种矿物组成，具有 一定结构构造的集合体，少数包含有生物的遗骸或遗 迹（即化石）。按其成因可分为三大类：沉积岩、岩 浆岩(火成岩)、变质岩。
3、矿物学（mineralogy） ：
研究矿物的化学成分、晶体结构、形态、性质， 以及时间、空间上的分布规律、形成、演化的历史和 用途的学科。是地质学的一个分支。
授课方式
课堂讲授
课外作业
课堂讨论
课堂实习
考核方式
n 考核比例
n 笔试40% n 实验报告20% n 作业20% n 考勤20%
n 笔试
n 开卷方式 n 综合分析题型
第二章
矿物的化学性质
1. 地球概况 2. 地壳中的化学元素 3. 元素的富集方式 4. 矿物化学变化 5. 矿物中的水 6. 矿物化学式 7. 元素的富集方式
n
化学成分以O、Si、Al为主，但比其上的花岗
岩层明显减少；Mg、Fe、Ca等成分则相应增多。其
平均化学组成与地表分布广泛的玄武岩相近，且地
震波在此层的传播也与在玄武岩中相近，故称“玄
武岩层”。但玄武岩是一种喷出岩，在此层中并无
分布。
由于此层的Mg、Fe含量明显高于其上的花岗岩
层，故有人称之为“硅镁层”；但由于Al的含量仍
根据研究内容和侧重点的不同，岩石学又可分为 ：火成岩石学（岩浆岩石学）、沉积岩石学、变质岩 石学、岩石化学、岩石物理学、地幔岩石学、行星岩 石学、构造岩石学、实验岩石学和工业岩石学等。
n 《山海经》 成书于公元前约400年中国战国初期 的，是世界上最早记述岩石的著作。
《山海经》是先秦重要古籍，是一部富于神话传说的最古 老的地理书，全书共计18卷，包括《山经》5卷，《海经》8 卷，《大荒经》5卷。内容包罗万象，主要记述古代地理、动 物、植物、矿产、神话、巫术、宗教等，也包括古史、医药 、民俗、民族等方面的内容。
主要内容简介
第七章
变质作用与变质岩
1. 变质作用
– 影响变质程度的因 素
– 变质作用的方式 – 变质岩组成特征
2. 变质岩类型
– 按化学成分分 – 按变质程度分 – 按变质方式分
3. 变质岩的结构构造
实验课程
1. 矿物的认识 2. 矿物的鉴定 3. 岩石的认识与鉴定
学习安排
授课方式
能力培养 独立观察问题 思考问题 解决问题能力
（2）大新县下雷锰矿：矿床属海相沉积型碳酸锰矿床 ， 锰矿石总储量l3378万吨，其中放电锰矿石储量556万吨， 氧化锰矿石储量1210万吨，碳酸锰矿石储量11612万吨， 是国内目前规模最大的沉积锰矿区。
（3）南丹县大厂锡多金属矿田：远在唐末丹池一带就已开 采丹砂和银，而采锡则始于宋。
n 3、地壳的形成：
超过Mg，也有人把它与花岗岩层共同归入“硅铝
层”。
该层的厚度差别也较大，在大陆一般达30km左
右，海底则较薄，大洋盆底约5－8km。
地壳中的化学元素
克拉克值 8种主要元素占98％以上。
花岗岩层
以O、Si、Al及 K、Na 为主。
玄武岩层 Mg、Fe、Ca增加 K、Na降低
化学元素
陆壳与洋壳
陆壳：约占地壳面积的 1/3多一点，陆壳具有 明显的双层 结构，即存 在上、下地壳。
n 2、矿床的形成
n
地壳中的元素在各种不同的地质作用环境
下，不断地迁移，随之形成各类矿物和岩石，结
果导致元素的分散或富集，元素的富集形成矿石.
分布在一定的空间中的一种或几种矿石的集合称
为矿床.
（1）平果县铝土矿矿田：铝土矿矿石储量5940万吨，其 中工业储量3368万吨；伴生镓金属储量5380吨。
n 原材料的来源 n 可使用的材料 n 形成条件及其原理的类比
教学目标
n 材料制造的原材料取自于地壳中的各种岩 石矿物，材料本身就是各种天然矿物和人 造矿物，在制造和使用各种材料的工程活 动中均与地壳中的各类岩石矿物密切相 关，各类岩石矿物的形成过程和环境同样 有助于人类对各类材料制造、使用规律和 现象的认识和理解。
第二章 矿物的化学性质
1. 地球概况 2. 地壳中的化学元素 3. 元素的富集方式 4. 矿物化学变化 5. 矿物中的水 6. 矿物化学式
主要内容简介
第三章 矿物的形态和和物理性质
1. 形态（尺寸、大小、性状）
n 单体形态 n 集合体形态
2. 物理性质
n 力学性质 n 光学性质 n 其它性质
第四章 常见硅酸盐工业原料矿物
除此之外，《山海经》还以流水帐方式记载了一些奇怪 的事件。最有代表性的神话寓言故事包括夸父逐日、女娲补 天、精卫填海、大禹治水、共工撞天、羿（yì ）射九日等。
5、地质
地质泛指地球的性质和特征。主要是指地球的物质组 成、结构、构造、发育历史等，包括地球的圈层分异、物 理性质、化学性质、岩石性质、矿物成分、岩层和岩体的 产出状态、接触关系，地球的构造发育史、生物进化史、 气候变迁史，以及矿产资源的赋存状况和分布规律等。地 质发生变化与时间相关。
1. 硅酸盐矿物 2. 非硅酸盐矿物
主要内容简介
第五章 岩浆作用与岩浆岩
1. 岩浆 2. 岩浆作用 3. 岩浆岩类型 4. 岩浆岩的结构与构造 5. 常见岩浆岩
第六章
外力地质作用与沉积岩
1. 外力地质作用 2. 沉积岩的物质种类与
岩石类型
– 碎屑岩 – 化学岩 – 生物化学岩
3. 沉积岩的结构与构造
许多生产部门，如采矿、选冶、化工、建材、农药农肥、宝石以及 某些尖端科学技术都离不开矿物原料。
4、岩石学（petrology） ：
岩石学研究地壳（earthcrust）及上地幔 （upper mantle）上部的岩石的分布、产状 、矿 物组成、化学成分、结构、构造、分类命名、成因、 演化历史以及它与成矿的关系的地质学分支。研究 范畴还包括：陨石、月岩、人造岩石等。
2.1 地球概况
地球的形状和大小
地球赤道半经（α）：6378137m 地球极半经（с）：6356752m
地球的物理性质
地球5000m深处的岩芯
中国大陆科钻第一井：位于大 别—苏鲁超高压变质带， 2005年3月，实际钻深 5158m，取得了5118.2m的岩 心和气流体样品。
地球的结构
地球的结构
元素周期表
元素的富集方式
1、什么叫“富集”？
例：利用地龙定向富集微量元素的方法。 利用地龙定向富集微量元素的方法,本方法选用活泼的
地龙,并利用地龙原有的药物特性.在饲养过程中,除选用无污 染的基础饲料外,还要定期添加营养饲料.并在营养饲料中拌 入所需要的亚硒酸钠或其它元素溶解液.在地龙吃饲料的过 程中,自然将硒和其它微量元素富集到体内.再将地龙制成对 大骨节病、克山病有疗效的多元素一元化多功能中药.