第三章 元素和矿物ppt课件

地质学研究地球的物质组成 内部构造 外部特征以及各圈层之间相互作用和时空演变历史的学科 地质学基础 教学基本要求 掌握一些基本概念以及矿物的基本性质 第三章元素和矿物 课程安排 第一篇动力地质作用的物质基础 地球和地壳 第二 三 八章 第二篇内动力地质作用 第四 六 七章 第三篇外动力地质作用 第五 九 十 十一 十二 十三 十四 十五章 第四篇矿产资源 环境与地质灾害 第十六 十七 十八章 第三章元素和矿物 讲授内容 元素矿物 元素 地壳由岩石组成 岩石由矿物组成 矿物由元素组成 元素是构成地球的最基本物质 由同种原子所组成 元素 由同种原子组成的物质统称元素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 元素 元素的形成 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 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 元素 同位素 是中子数不同 原子量不同 的同种元素的变种 同种元素的同位素 物化性质基本相同 总共有300余种 可分放射性和稳定两种同位素 放射性同位素 主要有U238 U235 U234 Th232 Rb87 K40等 放射性同位素主要用来测定火成岩石 岩浆岩 的绝对年龄 稳定同位素 主要O16 O17 O18 C12 C13 S32 S33 S36 H1 H H2 D H3 T 稳定同位素主要用来确定物质环境与来源 如水圈 大气圈 生物圈 月球 陨石等 元素 美国化学家克拉克 F W Clarke 1847 1931 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 克拉克值 八大元素 地壳中主要元素的丰度 克拉克值 氧 46 6 钾 2 59 硅 27 7 镁 2 铝 8 钛 0 44 铁 5 氢 0 14 钙 3 63 锰 0 10 钠 2 8 磷 0 09 其它所有元素 0 95 元素 地核 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 各圈层主要元素 大部分以金属状态存在的铁和镍 大部分是氧和硅 镁 铁和铝也较多 地壳和地幔 水圈 以氢和氧为主 生物圈 氮 氧 碳 氢 矿物 矿物的概念 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 一定地质作用形成的 具有一定化学成分和内部结构的以及一定物理和化学性质的自然元素单质或化合物 矿物 人造矿物不属地质学范畴 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 g 矿物 食糖是矿物吗 食盐是矿物吗 食糖虽然有一定的化学成分和物理性质 如透明 硬度小 溶于水 味甜 但在自然条件下不能形成 故不是矿物食盐 具有相对固定的化学成分即 NaCl 和相对均一的物理性质 如透明 硬度小 立方形晶形 溶于水 味咸 在自然条件下可以形成食盐 故是矿物 这些并非矿物 煤炭 花岗岩 石油 矿物 黄铁矿晶体 矿物 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 晶体与非晶体 同质多象与类质同象同质多象 相同化学成分的物质在不同的地质条件 P T 下 可以形成不同的晶体结构 从而成为不同的矿物 如石墨 金刚石 化学成分都是C 物理性质则完全不同 石墨与金刚石 金刚石 石墨外观 无色透明 正八面体 深灰色 细鳞片状固体光泽 经加工后发出夺目光彩 略带金属光泽硬度 硬度目前是发现最大的 较软导电性 无 良好导热性 良好 因为熔点低 好润滑性 无 有 类质同象 矿物晶体结构中的某种原子或离子可以部分地被性质相似的它种原子或离子替代而不改变晶体结构 其物理性质差异一般不大 如钾长石和钠长石 同质多象与类质同象 矿物肉眼鉴定 主要是依据矿物的 晶体形态 光学性质 力学性质 其它一些物理性质 自色 矿物自身的固有颜色 具重要的鉴定意义 矿物光学特征 颜色 他色 由矿物内部的气液包裹体或带色的机械混入物而引起的一种颜色 假色 由于矿物表面氧化或解理面引起的光线干涉作用而形成的矿物颜色 有些矿物的颜色与条痕一致 如金的颜色和条痕都是金黄色 而有些矿物的颜色同条痕不相同 如赤铁矿不管外表是暗红色还是铁黑色 但它的条痕总是樱红色 矿物光学特征 条痕 矿物的条痕实际上就是矿物粉末的颜色 一般 从瓷板上划出的线条颜色来确定 矿物光学特征 条痕 光泽 就是光线照射到矿物表面上反射光的能力由强到弱可以把光泽分为四级 1 金属光泽 反光很强 如同金 银的反光 例如自然铜 方铅矿 磁铁矿等 矿物光学特征 光泽 光泽 就是光线照射到矿物表面上反射光的能力由强到弱可以把光泽分为四级 2 半金属光泽 反光较强 较金属光泽稍弱 类似没有磨光的金属器皿的反光 如辰砂 黑钨矿 矿物光学特征 光泽 光泽 就是光线照射到矿物表面上反射光的能力由强到弱可以把光泽分为四级 3 金刚光泽 象金刚石状光亮 如金刚石 锡石 浅色闪锌矿等 矿物光学特征 光泽 光泽 就是光线照射到矿物表面上反射光的能力由强到弱可以把光泽分为四级 4 玻璃光泽 反光较弱 象玻璃一样反光 自然界多数矿物是玻璃光泽 如水晶 正长石等 矿物光学特征 光泽 矿物的光泽 金刚光泽 半金属光泽 玻璃光泽 金属光泽 矿物光泽 土状光泽 油脂光泽 丝绢光泽 珍珠光泽 矿物透过光线的程度 可分为三级 透明 矿物象玻璃那样能透过光线 如水晶 冰洲石均是透明矿物 矿物的透明度 透明矿物 矿物透过光线的程度 可分为三级 半透明 只有边缘薄处才能透过少量的光线如闪锌矿 辰砂等 矿物的透明度 半透明矿物 矿物透过光线的程度 可分为三级 不透明 矿物一点光线也透不过去 如黄铁矿 磁铁矿等 矿物的透明度 不透明矿物 透明矿物 不透明矿物 半透明矿物 矿物的透明度 矿物的透明程度常与矿物的光泽有关 一般玻璃光泽 油脂光泽 金刚光泽的矿物都是透明至半透明的矿物 金属光泽和半金属光泽的矿物都是不透明矿物 矿物的透明度 矿物的硬度矿物的解理矿物的断口矿物的弹性矿物的挠性矿物的延展性 矿物的力学性质 摩氏硬度计 矿物的硬度 德国FriedrichMohs于1812年提出 野外缺少摩氏标准矿物时 可用其它简便工具进行测试 指甲的硬度约为2 2 5铜钥匙的硬度约为3小钢刀的硬度约为5 5 5玻璃的硬度约为5 5 6 矿物的硬度用 刻划能力 来衡量 取决于原子和离子结合在一起的化学键的强度 矿物被敲打后 沿一定方向规则破裂的性质 叫做解理 这种破裂面就称为解理面 解理面一般非常平滑而有光泽 不同矿物或同一矿物的不同方向上 解理发育的程度是不一样的 矿物的解理只有一个方向 称一组解理 矿物的解理有两个方向 称二组解理 矿物甚至有三个或四个方向的解理 称多组解理 解理 矿物的解理 一组解理 二组解理 矿物的解理 矿物的解理 三组解理 矿物的解理 多组解理 极完全解理 在外力作用下裂成薄片 节理面平滑 云母 完全解理 在外力作用下裂成平面 节理面平滑 方解石 中等解理 在外力作用下可以裂成平面 节理面不太平滑 角闪石 不完全解理 在外力作用下不易裂成平面 节理面不平坦 橄榄石 极不完全解理 在外力作用下极难裂成平面 并无节理 石英 解理 解理 角闪石 橄榄石 矿物断口 贝壳状断口 矿物受打击后所产生的不规则的破裂面 贝壳状断口 矿物破裂后具有弯曲的凸面或凹面和同心状构造 很象贝壳 如石英的断口 平坦状断口 断口面虽然粗糙 但比较平整 如高岭石的断口 参差状断口 断口面粗糙极不平整 许多矿物具有此种断口 如电气石 锯齿状断口 断口面狼牙锯齿 突起尖锐 如自然金属矿物的断口 矿物的其它物理性质 轻4 比重磁性 磁铁矿是典型的磁性矿物 相对密度 矿物分类 自然元素矿物 如金 金刚石 石墨 铜 银等卤化物矿物 如石盐 NaCl 萤石 CaF2 等硫化物矿物 如黄铁矿 方铅矿 闪锌矿 辰砂 雄黄等 自然元素矿物 硫化物矿物 硫化物矿物 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 硅酸盐矿物 碳酸盐矿物 硫酸盐矿物 氧化物和氢氧化物矿物 如赤铁矿 磁铁矿铬铁矿 锡石 铝土矿 软锰矿 硬锰