第2章地球的物质组成

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1、l克拉克值克拉克值l矿物矿物l岩石岩石l地球地壳中的主要元素地球地壳中的主要元素l地球中的主要元素地球中的主要元素l矿物的主要物理性质矿物的主要物理性质l岩石的结构、构造岩石的结构、构造第二章第二章 地球的物质组成地球的物质组成地球是一个特殊的物理化学体系地球是一个特殊的物理化学体系 元素矿物岩石元素矿物岩石一、地球中的元素全球的质量近六十万亿亿吨全球的质量近六十万亿亿吨5.9765.97610102727g gl几乎都集中在固体地球内几乎都集中在固体地球内l以岩石和金属的形态出现以岩石和金属的形态出现, ,其平均密其平均密度为度为5.52g/cm5.52g/cm3 3。l大气、水和生物体的总

2、质量不足大气、水和生物体的总质量不足0.1%0.1%。美国化学家克拉克美国化学家克拉克(F.W.Clarke,1847-1931)l根据大陆地壳中(地下16Km以内)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(平均质量百分数)，即元素的丰度。 地质学上把元素在地壳中的平均质量百分含量称为元素的克拉克值。 而某一地区某种化学元素的质量百分比称为该元素的丰度值。地壳主要元素的平均质量百分比地壳主要元素的平均质量百分比氧氧 硅硅 铝铝 铁铁 钙钙 O O SiSi AlAl FeFe CaCa 4646.05.05 27.8827.88 8.

3、138.13 5.175.17 3.653.65 钠钠 钾钾 镁镁 钛钛 氢氢 NaNa K K MgMg TiTi H H 2.782.78 2.582.58 2.062.06 0.620.62 0.140.14 地壳中其它重要元素地壳中其它重要元素l 10-5 : Cu -5.5, Pb -1.25, Zn-7, l Co- 2.5, Ni -7.5l10-6 (g/t) : W -1.5, Sn -2, U -2.7, l Mo -1.5l10-7 : Sb -2l10-8 : Ag- 7, Au -4l10-9 : Pt - 5整个地球的物质整个地球的物质（按重量计算）各元素的丰度（按

4、重量计算）各元素的丰度l铁近34.6%，氧为29.5%l硅为15.2%，镁为12.7%l镍为2.4%， 硫为1.9%，l钙和铝为2.2%l其它所有元素共占1.5% l地核：大部分以金属状态存在的地核：大部分以金属状态存在的 铁和镍铁和镍l地壳和地幔：大部分是氧和硅、地壳和地幔：大部分是氧和硅、铝铝l水水 圈：以氧和氢为主圈：以氧和氢为主l生物圈：主要为碳、氢、氧和氮生物圈：主要为碳、氢、氧和氮l大气圈：主要为氮、氧大气圈：主要为氮、氧二、自然界中的矿物矿物：天然形成的、具有矿物：天然形成的、具有一定化学成分、内部结构一定化学成分、内部结构，并表现出一定的外部形，并表现出一定的外部形态和物理、化

5、学特征的元态和物理、化学特征的元素单质和无机化合物。素单质和无机化合物。矿矿 物物l矿物一般都有自己固有的形态，但在自矿物一般都有自己固有的形态，但在自然界产出时常不完整然界产出时常不完整l只有部分矿物如水晶、金刚石、黄铁矿只有部分矿物如水晶、金刚石、黄铁矿、方解石、黑云母、石棉等少数矿物易、方解石、黑云母、石棉等少数矿物易形成其固有的形态特征形成其固有的形态特征l矿物也有较大的形体，可以用肉眼及简矿物也有较大的形体，可以用肉眼及简 单的试验方法辨认单的试验方法辨认石榴子石石榴子石-硬石膏硬石膏-辉锑矿辉锑矿-黄铁矿黄铁矿孔雀石孔雀石方解石方解石固体矿物按结晶程度分类固体矿物按结晶程度分类晶质

6、矿物晶质矿物非晶质矿物非晶质矿物绝大部分矿物都是结晶体绝大部分矿物都是结晶体晶质矿物具有空间格子结构组成矿物的质点（原子、离子或分子）呈有规律的排列。非晶质矿物的内部质点无规律排列，没有固定的形态。（一）矿物晶体结构l德国物理家冯劳埃(M.Von Laue, 1879-1960)用X光观测晶体，发现不论晶体的外形如何，内部的原子、离子、分子都是有序的排列金金矿物的各种特征矿物的各种特征不仅与它的化学成分相关更受到晶体构造的控制（二）矿物的分类（二）矿物的分类l自然元素矿物：自然元素矿物： 如金，金刚石、石墨、硫磺如金，金刚石、石墨、硫磺 、铜、银、汞等、铜、银、汞等l卤化物矿物（卤化物矿物（F

7、 F、ClCl、BrBr、I I化合物）：化合物）：石盐石盐、钾盐、萤石等、钾盐、萤石等l硫化物矿物：硫化物矿物：黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉锑矿、雄黄等锌矿、辉锑矿、雄黄等l氧化物和氢氧化物矿物：氧化物和氢氧化物矿物： 如赤铁矿、磁铁如赤铁矿、磁铁矿、铬铁矿、锡石、铝土矿、软锰矿、硬锰矿、铬铁矿、锡石、铝土矿、软锰矿、硬锰矿、沥青铀矿、石英等。矿、沥青铀矿、石英等。l含氧酸盐矿物：含氧酸盐矿物： 最重要的是下面三种：最重要的是下面三种：l 硫酸盐矿物：硫酸盐矿物： 石膏、芒硝、重晶石等石膏、芒硝、重晶石等l 碳酸盐矿物：碳酸盐矿物： 方解石、孔雀石方解石、孔雀

8、石l 硅酸盐矿物：硅酸盐矿物：自然铂（自然铂（Pt）（自然元素矿物）（自然元素矿物）钾盐（KCl）（卤化物）黄铁矿（FeS2）硫化物锡石（SnO2）氧化物石膏石膏（Ca(H2O)2SO4）（硫酸盐）（硫酸盐）方解石（方解石（CaCO3）（碳酸盐）（碳酸盐）硅酸盐矿物硅酸盐矿物l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硅酸盐矿物的晶体结构硅酸盐的架状结构（长石结构）层状结构（白云母结构）l 硅酸盐矿物种类繁多，约占已知矿物种数的1/4，占地壳总重量的85% l 最常见的是长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石等几种。它们广泛分布在地壳与地幔内。黄玉黄玉（岛状硅酸盐）（岛状硅酸盐）蔷薇

9、辉石蔷薇辉石（链状硅酸盐）（链状硅酸盐）蛇纹石（层状硅酸盐）奥长石（架状硅酸盐）奥长石（架状硅酸盐）（三）矿物的肉眼鉴定（三）矿物的肉眼鉴定矿物都具有一定的化学成分和内部结构，从而具有一定的形态及物理、化学性质 。 l矿物的形态矿物的形态l矿物的物理性质矿物的物理性质 光学性质：光学性质： 颜色、条痕、光泽、颜色、条痕、光泽、 透明度透明度 力学性质：力学性质：硬度、解理、断口硬度、解理、断口 其它性质：其它性质：比重、密度、磁性、比重、密度、磁性、 电性、挠性、脆性等电性、挠性、脆性等1 1、矿物、矿物的形态的形态l指矿物的单体（晶体）及集合体的指矿物的单体（晶体）及集合体的形状。形状。 晶

10、体形态是其成分、内部结构的外晶体形态是其成分、内部结构的外在反映。在反映。 具有一定成分和内部结构的矿物具具有一定成分和内部结构的矿物具有一定的晶体形态特征有一定的晶体形态特征 晶质矿物在有利的条件下晶质矿物在有利的条件下能生长成规则的几何多面体。能生长成规则的几何多面体。 这种几何多面体称这种几何多面体称晶体。 包围晶体的平面称包围晶体的平面称晶面。 两个晶面的交线叫两个晶面的交线叫晶棱。锡石（SnO2）氧化物矿物单体形态矿物单体形态:l一向延伸（柱状、针状）：石英、角闪石一向延伸（柱状、针状）：石英、角闪石l二向延展（板状、片状）：长石、云母二向延展（板状、片状）：长石、云母l三向等长（等