第一节岩石圈的物质组成

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条痕是矿物粉末的颜色 。
黄铁矿是金黄色,但其条痕却 是黑绿色。
硫磺为柠檬黄或黄棕色,其条 痕却为白色。
自然金
黄铁矿
★ 金和黄铁矿的颜色都是淡黄色,但金的条痕色为淡黄色,
而黄铁矿的条痕色则为黑色。
硬度(hardness)
莫氏硬度
矿物抵抗刻划和 机械压力的能力。


滑石
莫氏硬度表示矿
物的相对软硬程
地壳元素分布的不均一性
元素在整个地球的分布是不均匀的,在地壳也是一样。地壳元素的分布 不论在空间上及时间上都是不均一的,这与地壳乃至于地幔物质分异的整个 过程联系起来。
1. 空间上分布的不均一性
垂向分布(陆壳):上下地壳元素丰度的不均匀性,上地壳(0--8~ 12km)主要为偏酸性火成岩、沉积岩;下地壳(8~12km--莫霍面)主 要为麻粒岩、玄武岩。
见于岩浆岩中
6.5~7 3
3.2~3.4 2.7
玻璃 玻璃
白色或 灰色
白色~ 灰色
橄榄绿
无色、白 色
见于岩 浆岩 中, 有 时用 作宝石
易有擦 痕, 在 稀盐 酸中 会冒泡,常发莹光
( 三 ) 常 见 造 岩 矿 物
三、岩石——矿物的集合体
(一)岩浆岩(igneous rock)
又称火成岩,是地下深处的岩浆侵入地壳 或喷出地表冷凝而成的岩石。
2. 时间上地壳元素分布的不均一性 随着地质历史的发展,元素的活动与分布有着明显的规律性。 地史早期:一些稳定元素在地史早期富集成矿。如Au矿主要产在前
寒武纪;Fe矿主要产在前寒武纪元古代(前寒武纪变质铁矿占世界铁 矿储量60%)。
地史晚期:一些活泼的不稳定元素在地史晚期富集成矿。如Sn、 Nb、Ta和W等元素,W成矿作用高峰期在中生代(燕山期)。
岩浆岩分类简表
产 状
岩石类型
超基性岩
基性岩
中性岩
酸性岩



SiO2含量 颜色
< 45%
45% ~ 52% 52% ~ 65%
> 65%
深(黑、绿、深灰)→ 浅(红、浅灰、黄)



橄榄石、辉石 基性斜长石、 中性斜长石、 正长石、酸性

、角闪石 角闪石
角闪石
斜长石、石英


物 基性斜长石、 橄榄石、角闪 黑云母、正长 黑云母、角闪
1.沉积物与沉积作用
机械(碎屑)沉积(物)
风化碎屑物,搬运沉积过程中常发生重力分选,形 成不同粒级的沉积物,如砾、砂、粉砂、粘土等。
化学沉积(物)
水中溶解质或胶体物质沉积,发生化学沉积分异, 顺序为:氧化物→磷酸盐→硅酸盐→碳酸盐→硫酸盐→囟 化物。
生物沉积(物) 各种生物遗体或其分泌物的沉积。


黑云母
石、黑云母 石、石英

火山锥 喷
块状、气孔状
玻璃质

熔岩流
块状、气孔状、 隐晶质、

熔岩板
杏仁状、流纹状
斑状
岩床

浅 成
岩盘
块状
等粒斑状

岩墙

深 岩基 成 岩株
块状
等粒
少见 少见 少见 橄榄石
浮岩、黑曜岩
玄武岩
安山岩
流纹岩
辉绿岩
闪长玢岩
花岗斑岩
辉长岩
闪长岩
花岗岩
几种岩浆岩
玄 武 岩
浮石和黑耀岩都是喷出岩
第二章 岩石圈
第一节 岩石圈的物质组成
(P47——61)
一、地壳的化学元素组成
丰度——化学元素在任何宇宙或地球化学 系统中(如地球、大气圈、水圈、岩石圈) 的平均含量。
克拉克值——元素在地壳中的相对平均重 量的百分比。
含量最丰富的八种元素: O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg
太阳系、地球、地壳元素丰度比较
浅成侵入岩产状
岩浆切穿岩层冷凝形成岩墙(dike); 岩浆顺着岩层侵入冷凝形成岩床(sill)。
深成侵入岩产状
巨大的岩浆侵入并在地下冷凝 形成的巨大岩块成为岩基 (batholith)。
下图,约塞米蒂国家公 园内的山脉,是花岗岩 质岩基的一部分。
岩浆岩的结构
是指所含矿物的结晶程度、晶粒的大小、 晶粒的相对大小、晶体外形及矿物质间结 合的关系。
6.沉积岩的主要类型
按其成因和组成成分,分为: 碎屑岩(clastic rock) 化学岩(chemical rock) 生物岩(organic rock)
几种碎屑岩
圆砾岩



砂 岩
化学岩
加利福尼亚莫瑙湖边的石“塔”是一块块石灰华。 石灰华是从含有矿物质的水溶液中结晶形成的。
生物岩
叠层石是由30亿年前生活在浅海中的一簇单细胞 生物形成的。现在澳大利亚附近的海洋中仍生长 着类似的生物。
2.物理性质
颜色(color) 条痕(streak) 硬度(hardness) 光泽(luster) 解理和断口(cleavage、fracture)
颜色(color)
矿物对可见光的吸收作用引起的,有自色、假色、他色之 分。
蓝铜矿总是蓝色;孔雀石总是绿色; 但石英却有多种色彩。
条痕(streak)
按结晶程度可: 显晶质结构、隐晶质结构、玻璃质结构
按晶粒的相对大小可分为: 等粒结构、不等粒结构、斑状结构
显晶质结构 等粒结构
隐晶质结构
玻璃质结构
不等粒结构
斑状结构
岩浆岩的构造
是指岩石中不同矿物和其他组成部分的排 列与填充方式所反映出来的岩石的外貌特 征。
岩浆岩的常见构造有: 块状构造、气孔构造、杏仁状构造、流纹 构造、斑杂构造 等
流纹构造
块状构造
斑杂构造
气孔构造
玄武岩中的气孔构造
岩浆岩的分类
按岩浆岩产状,分为: 侵入岩(intrusive rock)、喷出岩(extrusive rock)
按SiO2含量,分为:
超基性岩, SiO2含量<45%; 基性岩, SiO2含量45%——52%; 中性岩, SiO2含量52%——65%; 酸性岩, SiO2含量>65%。
世界部分大陆(北美、南非、印度)不同地史时期成矿元素变化规 律:
前寒武纪: Pt、Fe、Ni、Co、Au、U(占这些元素探明储量50%以 上);
古生代: U、Pb、Co、Ni、Pt,其次为W、Sn、Mo、Pb、Zn、Hg 等;
中生代: W、Sn、Ag、Sb等; 新生代: Hg、Mo、Cu、Pb、Zn等。
碎屑结构的岩石可分为碎屑和胶结物质两 部分。
5.沉积岩的构造
是指各个组成部分的空间分布、排列方式等。
层理构造
组成成分、颜色、结构等沿垂直方向的变化,分为: 水平层理、波状层理、交错层理。
层面构造
层面上保留的自然作用产生的痕迹,如雨痕、波痕、 泥裂等。
生物遗迹构造
古代生物的遗体或遗迹,称为化石。
8 能够在石英上划出痕迹。
9 能够在黄玉上划出痕迹。
是已知的最硬矿物,可以在所有 10 其他物体上划出痕迹。
光泽(luster)
矿物的新鲜表面对光线的反射作用。 方铅矿带有金属光泽;孔雀石具有丝绢光泽。
解理和断口(cleavage,fracture)
用以描述矿物受力后的破裂方式。受力后,沿一定方向规 则裂开形成光滑面的,称为解理,光滑面称为解理面;破 裂面参差不齐称为断口。
记Ri=上地壳元素丰度/下地壳元素丰度, Ri≈1的元素有 Ca、Si、Zr、 Nd、Pb等;Ri<1的有Mg、Cu、V、Fe、Ni、Cr、Ag、Co、Sr等; Ri>1的有Cl、C、Cs、K、Rb、U、Th、Bi、Tl、Nb等。Ri值反映 了地壳物质在分异调整过程中的宏观趋势。
横向分布:大陆地壳和大洋地壳的不均一性
描述断口的术语:贝壳状、锯齿状、
土状等。
正长石的正交解理,云母的一向
极完全解理。
解理
单向解理 三向解理
双向解理 多向解理
矿物 / 分子式
长石 (K,Na,Ca) (AlSi3O8)
石英 SiO2
云母 K(Mg,Fe)3Al SiO10(OH)2
角闪石 NaCa2(Mg,Fe,Al)5 (Si,Al)8O22(OH)2
石膏 方解石
度。
萤石
磷灰石
长石
石英
黄玉
金刚砂
金刚石
Mohs hardness scale
等级
实验方法
是已知的最软矿物。用指甲能很 1 容易划成薄片。
2 指甲可以轻易刻划。 3 指甲划不出痕迹,但硬币可以。
4 小刀可轻易划出痕迹。 5 小刀可以划出痕迹。
6 小刀划不出痕迹,但玻璃可以。 7 能够在钢和硬玻璃上划出痕迹。
辉石 Ca(Mg,Fe,Al)
(AlSi)2O6 橄榄石
(Mg,Fe)2SiO4 方解石 CaCO3
硬度 6 7
密度 光泽
( g/cm3)
2.6
玻璃
玻璃
2.6
油脂
条痕 无色、
白色
白色
颜色
其他特征
地球上最丰富的矿物,
肉红色、 浅黄色、
占地壳的比例超过
灰白色 60%。解理正交者为钾
长石,斜交者为钠长石
无色、白 色,不纯 时有各 种颜色
石榴子石、红柱石、硅灰石、蛇纹石、透闪石、 绿泥石、绢云母、石墨、滑石等。
2.变质岩的结构
岩石组分的形状、大小 、相互关系等反映变 质岩的构造方式,侧重于矿物个体的性质和特点。
变晶结构:变质过程中矿物重结晶所形成的结构; 变余结构:变质岩中残留的原岩的结构; 碎裂结构:在动力作用下发生的破裂、碎片化等; 交代结构:原岩中的矿物被取代、消失,同时形
洋壳:厚5-16km,它们的化学成分与地幔物质相似, 以镁、铁硅酸盐为主,主要成矿元素为Cr、Fe、Ni、Pt 等亲铁元素。
陆壳:厚30-50km,它们的化学成分由铝、钾硅酸盐组 成,主要成矿元素为亲氧及亲硫元素W、Sn、Mo、Cu、 Pb、Zn、Ag等。
陆壳内:板块之间、区域之间、地质体之间、岩石之间、 矿物之间元素分布也具不均一性。
花岗岩是侵入岩
(二)沉积岩(sedimentary rock)
又称水成岩,在地表条件下,母岩(岩浆岩、变 质岩,早已形成的沉积岩)风化剥蚀的产物经搬 运、沉积和固结成岩作用而形成的岩石。
1.沉积物与沉积作用 2.沉积物的成岩作用 3.沉积岩的化学成分和矿物 4.沉积岩的结构 5.沉积岩的构造 6.沉积岩的主要类型
1.岩浆岩化学成分和矿物组成
2.岩浆岩的产状 3.岩浆岩的结构 4.岩浆岩的构造
SiO2、Al2O3、FeO、MgO等10 种氧化物为主,其中SiO2含 量最大。
5.岩浆岩的分类
岩浆岩的产状
是指由岩浆凝固结成的岩体的形状、大小 及其与周围岩石接触的关系。
可分为侵入岩产状和喷出岩产状
浅成侵入岩产状—岩床、岩墙、岩盘 侵入岩产状 深成侵入岩产状 —岩基、岩株(stock)
Fra Baidu bibliotek
3.沉积岩化学成分与矿物
化学成分与花岗岩相似,但含量有差异。 沉积岩矿物按成因分为三类:
碎屑矿物:石英、长石、白云母等; 粘土矿物:硅铝酸盐风化后的产物,如高 岭石、伊利石、水云母等。 化学和生物成因的矿物:方解石、白云石、 石膏等。
4.沉积岩的结构
从发生学上分析,沉积岩的结构可分为: 碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结 构。
二、矿物
矿物——由地质作用形成的具有一定化学成分和物 理性质的单质或化合物。
实验室条件下,可以化合成数十万种化合物,但自 然界中却只有3000多种矿物。
(一)矿物的分类
按晶体化学原则可分为五大类: 自然元素、硫化物、囟化物、氧化物及氢氧物、含氧盐 (P49)
(二)矿物的外形和物理性质
1.外形
晶系: 晶形:粒状、柱状、片状、纤维状等 集合体:粒状、片状、鲕状、放射状、纤维状等
2.沉积物的成岩作用
松散沉积物在一定物理的、化学的、生物化学 作用下,变成坚硬岩石的过程。 压固作用(compaction) 胶结作用(cementation) 重结晶作用(re-crystallization)
胶结物质:硅质(SiO2)、钙质(CaCO3)、 铁质(Fe2O3)、粘土质、火山灰等。
太阳系: H>He>O>Ne>N>C>Si>Mg>Fe>S;
地球: Fe>O>Mg>Si>Ni>S>Ca>Al>Co>Na;
地壳: O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Ti>H。
与太阳系或宇宙相比,地壳和 地球都明显地贫H、He、Ne、N等 气体元素;而地壳与整个地球相比, 则明显贫Fe和Mg,同时富集Al、 K和Na。
第二丰富的矿物,许多 变种是宝石(紫晶、猫 眼、雨花石、玛瑙、碧 玉、缟玛瑙),在制造 玻璃中用到
玻璃 白色~ 2.5~3 2.8~3.4 珍珠 灰色
有黑云母、金云母、 白云母
5~6
3.0~3.4
玻璃 丝绢
白色~ 灰色
暗绿色~ 见于岩浆岩和变质岩 棕色、黑 中

5~6
3.2~3.4
玻璃
绿灰色
暗绿色~ 黑色
(三)变质岩(metamorphic rock)
固态原岩因温度、压力及化学活动性 流体的作用而引起岩石的结构、构造、矿 物成分发生改变的作用称为变质作用,所 形成的新岩石称为变质岩。 1.变质岩的矿物成分 2.变质岩的结构 3.变质岩的构造 4.主要变质岩
1.变质岩的矿物成分
原岩成分 变质矿物
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