经典课件：地球中的元素及矿物
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10-7 : Sb 2 10-8 : Ag 7, Au 4 10-9 : Pt 5
.
8
构成地壳物质的基本单元就是
化学元素。地壳物质中包括了元素 周期表中的绝大部分元素，但其含 量极不均匀。其中氧、硅、铝、铁、 钙、镁、钠、钾八种元素占了地壳 物质重量的98%以上。
.
9
整个地球的物质
（按重量计算）各元素的丰度
磁铁矿
赤铁矿
石英（SiO2）
含氧酸盐矿物： 最重要的是下面三种： 硫酸盐矿物： 有石膏、芒硝、重晶石等 碳酸盐矿物： 如方解石、孔雀石、白云石 硅酸盐矿物： 约占已知矿物种数的1/4
.
38
硫酸盐矿物
.
39
碳酸盐矿物
.
40
白云石
.
41
硅酸盐矿物
.
42
硅酸盐矿物
.
43
硅酸盐矿物
氧离子和硅离子结合的基础上，再与金属离子 结合而成硅酸盐矿物
③ 绝大多数具有一定的内部结构和构造，以 及一定的外部形态。如石盐内部质点呈有规律的 空间排列。
④ 具有一定的物理性质和化学性质。 ⑤ 绝大多数矿物呈固态出现，但仅少数以液态 （自然汞）或气态产出（天然气）。 ⑥ 矿物一般多数为无机矿物，有机矿物很少。
煤炭
花岗岩
石油
哪种是矿物？
黄铁矿晶体（FeS2）
.
16
水晶——石英
.
17
紫水晶——石英
.
18
天然矿物——自然铜
.
19
红宝石(刚玉)
Al2O3
水 晶
石英
SiO2
.
20
矿物范围的界定
◈ 人造矿物不属地质学范畴 （已知矿物 3 3００多种）
◈ 具一定化学成分（每种矿物有较稳定 的化学成分）。
◈ 绝大多数矿物是固态，极个别液态 （Ｈg）
◈ 固体矿物分为晶体和非晶体。
根据大陆地壳中的5159个岩石、矿物、 土壤和天然水的样品分析数据，于1889 年第一次算出元素在地壳中的平均含量 数值(平均重量百分比)，即元素的丰度
后人为了纪念这个创举，将它命名为克 拉克值。
.
5
元素在地壳中的分布
.
6
地壳中各元素的丰度
① 氧(45.2%） ② 硅(27.2%) ③ 铝(8%) ④ 铁 (5.8%) ⑤ 钙(5.06%) ⑥ 镁(2.77%)
.
25
Al2O3
Fe2O3
矿物种数
随着人类认识自然界的能力提高, 发现的矿物种类增多
从20世纪初的 2000多种 20世纪90年代的 3300多种
.
27
晶体与非晶体
晶体——内部质点（原子、离子）在三 维空间周期性重复排列（即有序排列）的固 体。
非晶体 ——内部质点排列无序。 晶体矿物——具有晶体结构的矿物。
晶体：内部质点在三维空间上作规律性重复排列。
.
21
1、矿物的特征
① 矿物可以由一种单质元素组成。如自然金 、自然铜、自然硫、石墨等；绝大多数由几种元 素的化合物，如石盐、石膏、石英等。
② 它有比较固定的化学成分组成。如黄铁矿 是由FeS2、方解石由CaCO3、石英由SiO2、岩盐是 由NaCl组成的。
.
11
自然界物质组成的元素差异
§2.自然界中的矿物
天然产出的、具有一定化学成分和 内部晶体结构以及一定的物理和化学 性质的自然元素单体或化合物。
矿物的集合体 称为 岩石 岩石是混合物
请注意 分清岩石和矿物
.
13
孔
雀 石
Cu2(OH)2CO3
金 刚 石
.
14
——
自 然 金 狗 头 金
.
15
金 刚 石
.
3
地球物质复杂多样
地球上多种多样的物质，都是从基本粒子聚变而 成氢开始的
然后是四个氢合成一个氦（两个质子转化为中子 ），氦再进一步合成其它元素
约在150亿年前的大爆炸以后50 – 100亿年时， 从轻元素到重元素，现今所有的元素就已逐渐形 成
.
4
美国化学家克拉克 (F.W.Clarke,1847-1931)
矿物晶体内部 ------ 格子构造
矿物晶体内部 ------ 格子构造
硅酸盐矿物的晶体结构
ห้องสมุดไป่ตู้
岛状 环状 单链状
双链状
片状
矿物晶体结构 ─ 矿物的DNA
▪ 绝大部分矿物都是晶体 ▪ 德国物理家冯·劳埃(M.Von Laue, 1879-1960)用X
光观测晶体，发现不管晶体的外形如何，内部的原子 、离子、分子都是有序的排列
种类繁多，约占已知矿物种数的1/4，占地壳 总重量的85%
其中最常见的就是各类长石、云母、辉石、角
⑦ 钠(2.32%) ⑧ 钾(1.68%) ⑨ 钛(0.68%) ⑩ 氢(0.14%) ⑪ 锰(0.10%) ⑫ 磷(0.10%)
其它所有元素(0.95%)
.
7
地壳中其它重要元素
10-5 : Cu 5.5, Pb 1.25, Zn 7, Co 2.5, Ni 7.5
10-6 : W 1.5, Sn 2, U 2.7, Mo 1.5, As 1.8
卤化物矿物： 如食盐NaCl、钾盐KCl、萤石 CaF2等
NaCl
CaF2
.
35
矿物分类
硫化物矿物：
如黄铁矿FeS2、黄铜矿CuFeS2、 方铅矿PbS、闪锌矿ZnS、
辉钼矿MoS2、雄黄AsS等
.
36
氧化物和氢氧化物矿物：如赤铁矿Fe203、磁铁 矿Fe3O4、铬铁矿CrO2、锡石SnO2、铝土矿Al(OH)3、 软锰矿MnO2、石英等
第三章 地球中的元素及矿物 §1. 地球中的元素 §2. 地球中的矿物
.
1
§1. 地球中的元素
地球的质量近60万亿亿吨 （5.976×1027g）
几乎都集中在平均半径为6371km的固体地球内 以岩石和金属的形态出现 其平均密度为5.52g/cm3 大气、水和生物体的总质量不足0.1%
.
2
宇宙中的元素是通过热核聚变反 应，经历了从简单到复杂的形成 演化过程的。
这种质点的有序排列，就好像生物的基因物质 ── 脱氧核糖核酸（DNA）一样 X射线衍射鉴定矿物
矿物的各种特征不仅与它的化学成分相关
更受到它晶体构造的控制
.
32
石墨 与 金刚石
正四面体网状立体结构 正六边形
矿物分类
自然元素矿物： 如金Au，金刚石C、石墨C、 铜Cu、银Ag等
自然元素矿物
矿物分类
铁34.6%；氧29.5%；硅15.2%；镁 12.7% 镍2.4%；硫1.9%；钙和铝2.2%
其它所有元素共占1.5%
.
10
• 地核： 大部分以金属状态存在的铁和镍
地壳和地幔 ：大部分是氧和硅。 镁、铁、铝也较多
水圈 ：以氧和氢为主 生物圈 ：主要为碳、氢、氧和氮
大气圈、水圈和生物体中的所有元素的 质量和地球的总质量相比，不及千分之 一
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8
构成地壳物质的基本单元就是
化学元素。地壳物质中包括了元素 周期表中的绝大部分元素，但其含 量极不均匀。其中氧、硅、铝、铁、 钙、镁、钠、钾八种元素占了地壳 物质重量的98%以上。
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9
整个地球的物质
（按重量计算）各元素的丰度
磁铁矿
赤铁矿
石英（SiO2）
含氧酸盐矿物： 最重要的是下面三种： 硫酸盐矿物： 有石膏、芒硝、重晶石等 碳酸盐矿物： 如方解石、孔雀石、白云石 硅酸盐矿物： 约占已知矿物种数的1/4
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硫酸盐矿物
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39
碳酸盐矿物
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40
白云石
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41
硅酸盐矿物
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42
硅酸盐矿物
.
43
硅酸盐矿物
氧离子和硅离子结合的基础上，再与金属离子 结合而成硅酸盐矿物
③ 绝大多数具有一定的内部结构和构造，以 及一定的外部形态。如石盐内部质点呈有规律的 空间排列。
④ 具有一定的物理性质和化学性质。 ⑤ 绝大多数矿物呈固态出现，但仅少数以液态 （自然汞）或气态产出（天然气）。 ⑥ 矿物一般多数为无机矿物，有机矿物很少。
煤炭
花岗岩
石油
哪种是矿物？
黄铁矿晶体（FeS2）
.
16
水晶——石英
.
17
紫水晶——石英
.
18
天然矿物——自然铜
.
19
红宝石(刚玉)
Al2O3
水 晶
石英
SiO2
.
20
矿物范围的界定
◈ 人造矿物不属地质学范畴 （已知矿物 3 3００多种）
◈ 具一定化学成分（每种矿物有较稳定 的化学成分）。
◈ 绝大多数矿物是固态，极个别液态 （Ｈg）
◈ 固体矿物分为晶体和非晶体。
根据大陆地壳中的5159个岩石、矿物、 土壤和天然水的样品分析数据，于1889 年第一次算出元素在地壳中的平均含量 数值(平均重量百分比)，即元素的丰度
后人为了纪念这个创举，将它命名为克 拉克值。
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5
元素在地壳中的分布
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6
地壳中各元素的丰度
① 氧(45.2%） ② 硅(27.2%) ③ 铝(8%) ④ 铁 (5.8%) ⑤ 钙(5.06%) ⑥ 镁(2.77%)
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25
Al2O3
Fe2O3
矿物种数
随着人类认识自然界的能力提高, 发现的矿物种类增多
从20世纪初的 2000多种 20世纪90年代的 3300多种
.
27
晶体与非晶体
晶体——内部质点（原子、离子）在三 维空间周期性重复排列（即有序排列）的固 体。
非晶体 ——内部质点排列无序。 晶体矿物——具有晶体结构的矿物。
晶体：内部质点在三维空间上作规律性重复排列。
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21
1、矿物的特征
① 矿物可以由一种单质元素组成。如自然金 、自然铜、自然硫、石墨等；绝大多数由几种元 素的化合物，如石盐、石膏、石英等。
② 它有比较固定的化学成分组成。如黄铁矿 是由FeS2、方解石由CaCO3、石英由SiO2、岩盐是 由NaCl组成的。
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11
自然界物质组成的元素差异
§2.自然界中的矿物
天然产出的、具有一定化学成分和 内部晶体结构以及一定的物理和化学 性质的自然元素单体或化合物。
矿物的集合体 称为 岩石 岩石是混合物
请注意 分清岩石和矿物
.
13
孔
雀 石
Cu2(OH)2CO3
金 刚 石
.
14
——
自 然 金 狗 头 金
.
15
金 刚 石
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3
地球物质复杂多样
地球上多种多样的物质，都是从基本粒子聚变而 成氢开始的
然后是四个氢合成一个氦（两个质子转化为中子 ），氦再进一步合成其它元素
约在150亿年前的大爆炸以后50 – 100亿年时， 从轻元素到重元素，现今所有的元素就已逐渐形 成
.
4
美国化学家克拉克 (F.W.Clarke,1847-1931)
矿物晶体内部 ------ 格子构造
矿物晶体内部 ------ 格子构造
硅酸盐矿物的晶体结构
ห้องสมุดไป่ตู้
岛状 环状 单链状
双链状
片状
矿物晶体结构 ─ 矿物的DNA
▪ 绝大部分矿物都是晶体 ▪ 德国物理家冯·劳埃(M.Von Laue, 1879-1960)用X
光观测晶体，发现不管晶体的外形如何，内部的原子 、离子、分子都是有序的排列
种类繁多，约占已知矿物种数的1/4，占地壳 总重量的85%
其中最常见的就是各类长石、云母、辉石、角
⑦ 钠(2.32%) ⑧ 钾(1.68%) ⑨ 钛(0.68%) ⑩ 氢(0.14%) ⑪ 锰(0.10%) ⑫ 磷(0.10%)
其它所有元素(0.95%)
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7
地壳中其它重要元素
10-5 : Cu 5.5, Pb 1.25, Zn 7, Co 2.5, Ni 7.5
10-6 : W 1.5, Sn 2, U 2.7, Mo 1.5, As 1.8
卤化物矿物： 如食盐NaCl、钾盐KCl、萤石 CaF2等
NaCl
CaF2
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35
矿物分类
硫化物矿物：
如黄铁矿FeS2、黄铜矿CuFeS2、 方铅矿PbS、闪锌矿ZnS、
辉钼矿MoS2、雄黄AsS等
.
36
氧化物和氢氧化物矿物：如赤铁矿Fe203、磁铁 矿Fe3O4、铬铁矿CrO2、锡石SnO2、铝土矿Al(OH)3、 软锰矿MnO2、石英等
第三章 地球中的元素及矿物 §1. 地球中的元素 §2. 地球中的矿物
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1
§1. 地球中的元素
地球的质量近60万亿亿吨 （5.976×1027g）
几乎都集中在平均半径为6371km的固体地球内 以岩石和金属的形态出现 其平均密度为5.52g/cm3 大气、水和生物体的总质量不足0.1%
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2
宇宙中的元素是通过热核聚变反 应，经历了从简单到复杂的形成 演化过程的。
这种质点的有序排列，就好像生物的基因物质 ── 脱氧核糖核酸（DNA）一样 X射线衍射鉴定矿物
矿物的各种特征不仅与它的化学成分相关
更受到它晶体构造的控制
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32
石墨 与 金刚石
正四面体网状立体结构 正六边形
矿物分类
自然元素矿物： 如金Au，金刚石C、石墨C、 铜Cu、银Ag等
自然元素矿物
矿物分类
铁34.6%；氧29.5%；硅15.2%；镁 12.7% 镍2.4%；硫1.9%；钙和铝2.2%
其它所有元素共占1.5%
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• 地核： 大部分以金属状态存在的铁和镍
地壳和地幔 ：大部分是氧和硅。 镁、铁、铝也较多
水圈 ：以氧和氢为主 生物圈 ：主要为碳、氢、氧和氮
大气圈、水圈和生物体中的所有元素的 质量和地球的总质量相比，不及千分之 一