普通地质学2章地球的物质组成矿物

1、第一节 元素第二节 矿物的概念第三节 矿物的主要性质第四节 常见矿物第二章 矿 物第一节 元 素一、元素和同位素元素：由同种原子组成的物质称为元素（element)。同位素：具有不同原子量的同种元素的变种 称为同位素（isotope)。稳定同位素：O16,17,18 、C12,13、S32,33,36。放射性同位素：U234,235,238 、Th232、Rb87、K40。放射性衰变：放射性同位素放射能量的过程。射线：波长很短的电磁辐射粒子：2质子和2个中子粒子：高速运动的电子U238Pb206Th232Pb208半衰期：某一放射性同位素衰变到它原来数量的一半所需的时间称为半衰期，是一个常数。

2、4.49109年天地球：FeOSiMgNiCa/AlS二、地球中元素的分布特点 各种元素在地球和地壳中的含量相差悬殊。 地球中铁的含量最高，氧、硅、镁的含量其次， 它们共同占元素质量总数的92%，但分布不均。 地壳中最常见的元素有O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、 Na、K、Ti、H等，它们占元素总量的98。1、元素分布的特点45.2%27.2%8%5.8%5.06%2.32%1.68%2.77%8%2、地壳中元素的丰度地壳元素的丰度：国际上将元素在地壳中的平均质量百分数称克拉克值（Clark value），又称地壳元素的丰度（abundance）。克拉克(F.W.Clarke,1889)应用

3、陨石类比法 OSiAlFeCaMgNaKTiH47%28%8.1%5.2%3.7%2.8%2.6%2.1%0.6%0.14%中国黎彤(1976)应用地球物理类比法OSiAlFeCaMgNaKTiH45.2%27.2%8%5.8%5.06%2.32%1.68%2.77%8%OSiAlFeCaMgNaKTiH克拉克(F.W.Clarke,1889)应用陨石类比法 3、地壳中元素的分类 常量元素 Common element岩石中含量大于的元素。地壳中大于的常量元素有种（氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾）。其中种元素与氧结合，形成氧化物，也称造岩元素。造岩元素形成地壳中分布最广的硅酸盐矿物，也称造岩矿

4、物。微量元素 trace element硫和卤族元素金属成矿元素贵金属元素金属元素稀土元素亲生物元素和亲气元素放射性元素1、矿物概念及特点矿物的概念：天然产出的、具有一定化学成分和物理性质的单质或化合物称为矿物。第二节 矿物的概念特点：1、矿物必须是自然产出的；2、大多数是固体；3、具有一定的化学成分；4、固体矿物分为晶质矿物和非晶质矿物。 晶体（Crystalline）：内部质点（原子、离子、分子）呈有规律排列的固体。 非晶体（Amorphous）：内部质点在三维空间不作有规律的排列的固体。硅氧四面体(silica tetrahedron)晶体结构 0 .154nm0 .142nm0 .34

5、nm类质同像：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破坏其晶体结构的现象，称为类质同像(isomorphism)。如：(Mg,Fe)2SiO4 橄榄石。同质多像：相同化学成分的物质在不同的地质条件下可以形成不同的晶体结构，从而成为不同的矿物，这种现象称为同质多像（polymorphism)。如：金刚石和石墨碳自然元素矿物硫化物矿物氧化物矿物氢氧化物类矿物卤化物类矿物含氧盐类矿物（碳酸盐、硫酸盐、钨酸盐、磷酸盐、硅酸盐）2、矿物的种类迄今发现3600余种硅酸盐矿物（silicates）矿物种类最多、晶体结构复杂，构成独特的硅氧四面体。常见的矿物有：橄榄石、普通

6、角闪石、普通辉石、黑云母、白云母、钾长石、斜长石、高岭石、绿泥石、石榴子石等。91%；800种造岩矿物造岩矿物橄榄石辉石闪石黑云母粘土正长石石英矿物的形态矿物的光学性质矿物的力学性质矿物的其它物性第三节 矿物的性质物理性质1、 矿物的形态晶体形态a-石英、b-辉锑矿、c-角闪石、d-云母、e-长石、f-黄铁矿、g-石榴石由于矿物具有一定的化学成分和晶体结构，在适宜的条件下，可形成具有一定外形的几何多面体，这种晶体的形态称晶形。石英晶簇柱状、针状放射状、毛发状单体形态集合体形态一向延伸型石英 、水晶金红石绿柱石硫锑铅矿菊花状红柱石 片状、板状鳞片状二向延伸型单体形态集合体形态白云母片状赤铁矿三向

7、延伸型粒状、块状、土状粒状单体形态集合体形态橄榄石橄榄石 肾状赤铁矿鲕状赤铁矿 树枝状自然金颜色 color 条痕 streak透明度 transparency光泽 luster2、矿物的物理性质（1）矿物的光学性质是矿物对可见光的吸收、反射、折射以及光在矿物中传播的性质。颜色：矿物吸收白光中某种波长的色光后所表现出的互补色。 Although these two examples of hematite look very different they both have the same brownish red streak.赤铁矿hematite条痕（streak）：矿物粉末的颜色。

8、透明度（transparency）：矿物透过可见光的能力。透明的透明刚玉Gold is opaque.Hematite is opaque.金矿石 gold赤铁矿 hematiteMetals like gold and silver, and some minerals containing metals, are opaque - you cannot see though them at all. 不透明的光泽（luster）：矿物表面上反射光的能力。(a)金属光泽：反光很强，有如小刀、金、银的反光。 如：自然铜、方铅矿、磁铁矿。 方铅矿 galena(b)半金属光泽：反光较强，较金属光

9、泽稍弱，类似没有 磨光的金属器皿的反光。 (c)金刚光泽：象金刚石状光亮，如金刚石、锡石、闪锌矿等。(d)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、冰洲石、长石等。 Quartz has a vitreous lustre like this drinking glass.(e)丝绢光泽：纤维状集合体表面具反光象丝绸一样，如云母、石膏等。 (f)油脂光泽：在不平坦的断口上所呈现的光亮象猪板油那样，如石英的断口上就出现这样的光泽。 ef(g)珍珠光泽：片状集合体或片状解理发育时所呈现的光泽，象珍珠一样反光，如云母解理面上的光泽。 (h)土状光泽：光泽暗淡，象土块一样，

10、如高岭石等。 gh（2）矿物的力学性质指矿物受外力作用，如刻划、摩擦、打击、弯曲时显示出来的性质，也就是矿物受力后的反映 。硬度 hardness解理 cleavage断口 fracture硬度(hardness)：矿物抵抗刻划、摩擦、压入的能力。 摩氏相对硬度级(Mohs scale)硬度级12345678910矿物滑石石膏方解石萤石磷灰石正长石石英黄玉刚玉金刚石参照物钢币小刀 锉刀 1. Talc2. Gypsum3. Calcite4. Fluorite5. Apatite6. Orthoclase7. Quartz8. Topaz9. Corundum10. Diamond硬度 har

11、dness指甲Mica (left) has one perfect cleavage plane, and calcite (right) has three cleavage planes.云母 mica方解石 calcite一组解理面三组解理面 Feldspar长石 Calcite方解石 Fluorite萤石三组解理面四组解理面二组解理面断口 fracture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。矿物受打击后所产生的不规则的破裂面。按断口面的形状可分为下述几种：石英 quartz自然铜 copper平坦状断口参差状断口锯齿状断口节理：两侧没有明显

12、位移的破裂（在岩石、岩层中），对应的是断层。节理断层密度：为单位体积的质量，通常表示为克/每立方厘米。比重：为矿物在空气中的重量与在4时同体积的水的重量之比。磁性：能吸引金属铁的特征，如磁铁矿。在室内具体测定比重的方法多采用排水法：先在空气中称一下矿物的重量，然后全部浸入水中再称矿物的重量，用下列公式计算：比重空气中重量/（空气中重量水中重量）轻：比重小于中：比重在重：比重大于4 （3）矿物的其它性质：密度、比重、磁性双折射现象当一束自然光穿过方解石等晶体时，分成两条折射光的现象称为双折射现象。白纸上涂一个黑点，将方解石放在纸上，可观察到两个黑点，旋转方解石，一个黑点不动，另一个黑点旋转。常见

13、矿物的鉴别特征（据陶世龙等，1999）矿物名称化学成分晶形颜色条痕光泽硬度解理其它石墨C片状黑色黑色半金属光泽12一组解理有滑感，易污手金刚石C八面体无色无金刚光泽10无解理萤石CaF2八面体无色，或带色彩无色玻璃光泽4四组解理具荧光黄铁矿FeS2立方体浅黄色绿黑色金属光泽66.5无晶面有生长纹黄铜矿CuFeS2少见黄铜色绿黑色金属光泽34无方铅矿Pbs立方体铅灰色灰黑色金属光泽23三组解理闪锌矿ZnS四面体浅黄至棕色白色至褐色玻璃光泽3.54六组解理石英SiO2六棱柱菱面体无色或乳白色无玻璃光泽7无断口油脂光泽磁铁矿Fe3O4八面体铁黑色黑色半金属光泽5.56无磁性方解石CaCO2菱面体白色无色玻璃光泽3三组解理钾长石KAlSi3O8板状肉红色无色玻璃光泽6两组解理卡氏双晶斜长石(Na,Ca)AlSi3O8板状、板条状白色无色玻璃光泽6两组解理聚片双晶辉石*短柱状绿黑色或黑色灰绿色玻璃光泽5.56两组解理角闪石*长柱状绿黑色或黑色灰绿色玻璃光泽5.56两组解理橄榄石(Mg,Fe)2SiO4不规则粒状橄榄绿色无色玻璃光泽67黑云母*片状或板状棕褐色或黑色灰色玻璃光泽或珍珠光泽23一组解理白云母*片