03-第4章-元素矿物-2小时.ppt

1、第四章 地球及各圈层的物质组成,第一节 地壳的物质组成-元素和矿物 第二节 地壳的物质组成-沉积岩 第三节 地壳的物质组成-岩浆岩 第四节 地壳的物质组成-变质岩,地球是一个特殊的物理化学系统，它不仅表层有水圈和氮-氧型的大气圈、由于生命的长期作用发育有生物圈，还有分异良好的内部圈层岩石圈、地幔和地核。从而决定了地球及各圈层特有的物质运动与元素行为特征。 本讲涉及的地球组成以地球的内部圈层物质为主，因为内部圈层的物质主要以固相存在，又称其又被称为固体地球部分。 固体地球的组成通常分三种物质层次来进行研究，它们是元素(化学成分)矿物和岩石。,要掌握的主要名词术语,元素（element） 地壳元素

2、丰度（ elements abundance）(克拉克值) 主量(常量)元素(invariable element) 微量元素（trace element） 矿物（mineral） 光泽（luster） 解理（cleavage） 硬度（hardness）条痕（streak）,第一节 地壳的物质组成-元素和矿物,一、元素,元素丰度:是指研究体系中被研究元素的相对含量,用重量百分比表示. 克拉克Clark值：元素在地壳中的重量百分比，又称地壳元素的丰度.,元素的地球化学分类 主量元素 微量元素 硫(硒、碲)和卤族元素 金属成矿元素 亲生物元素和亲气元素 放射性元素,主量元素 主量元素也称为常量元素

3、或造岩元素，是岩石中含量大于1%的元素，如地壳中大于1%的8种元素（OSiAlFeCaNaKMg）是地壳中的主量元素。 除氧以外的7种主量元素在地壳中都以阳离子的形式存在，它们与氧结合形成氧化物(或氧的化合物)，是构成三大类岩石的主体，Ti、H(P)在地壳中的重量百分比不足1%，但在各类岩石中频繁出现，故也称为造岩元素。,微量元素 地壳(岩石)中含量低于0.1%的元素，一般来说不易形成自己的独立矿物，而以类质同象的形式存在于其它元素组成的矿物中，这类元素被称为微量元素。 如：钾(K)、钠(Na)的克拉克值都是2.5%，属主要元素，在自然界可形成多种独立矿物；与钾、钠同属第一主族的铷、铯，由于在

4、地壳中的含量低，难以形成自己的独立矿物，主要呈分散状态存在于钾、钠的矿物中，铷(Rb)、铯(Cs)就是微量元素。,硫(硒、碲)和卤族元素 在绝大多数情况下，地壳中硫(硒、碲)和卤族元素都以阴离子形式存在。硫在热液阶段能与多种金属元素结合生成硫化物矿物，是形成金属矿床的物质基础。当硫含量不充分时，碲、硒常以类质同象的方式存在于硫化物矿物中。 氯、氟等卤族元素形成阴离子的能力比氧、硫更强；只是因为丰度较氧、硫低得多，限制了它们形成独立矿物的能力。当不能形成独立矿物时，它们以类质同象方式进入氧化物或含氧盐矿物中。,金属成矿元素 金属成矿元素按其晶体化学和地球化学习性、珍稀程度分为：贵金属元素、金属元

5、素、过渡元素、稀有元素、稀土元素。 贵金属元素 Ag、Au、Hg等在地壳中主要以单质矿物，硫化物形式存在，由于含量低，成矿方式多样，但矿物易分选，元素化学稳定性高。 金属元素 Pb、Zn、Cu、Bi等，在地壳中主要以硫化物形式存在。主要通过热液作用成矿，硫(硒、碲)的富集对成矿有重要意义。,亲生物元素和亲气元素 主要有C、H、O、N和P、B，它们是组成水圈、大气圈和生物圈的主要化学成分，在地壳表层的各种自然过程中起着相当重要的作用。,放射性元素 现代地壳中存在的放射性元素有67种。如10Be,14C, 40K, 87Rb, 147Sm。自84号元素钋(Po)起，元素(同位素)的原子质量都等于或

6、大于209，这些原子核都有放射性，都是放射性同位素。,酸性岩浆和基性岩浆成分对比,基性岩浆,酸性岩浆,大陆地壳和大洋地壳的化学组成是不同的，这一特征可以从它们不同的岩石组成来认识：大洋地壳主体为基性岩；大陆地壳主体为酸性岩。,(大洋地壳),(大陆地壳),地壳元素丰度的不均匀性,总量分布不均匀：O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K,等8种元素占了地壳总重的97.52% 空间分布不均匀： 硅铝层以O, Si, Al为主，Ca,Na,K也比较多； 硅镁层中Ca,Na,K含量减少，Mg, Fe增加,二 矿物,矿物：由地质作用形成的天然单质或化合物， 具有相对固定的化学成分和物理性质,矿物在

7、一定的地质条件下相对稳定，而当外界条件改变到一定程度时，原有矿物会发生变化。比如: 金刚石(高温高压)与石墨(高温)的相互转化,矿物的形态和结晶类型,绝大多数矿物为无机物呈固态。液态、气态 和 有机矿物甚少(煤,石油,沥青 )。 在固态矿物中，绝大多数为结晶质，少数是非晶质(蛋白石，沥青 )。固体结晶质矿物具有一定的晶体结构和化学成分。,一些固态的矿物,金刚石(八面体),六边形状生长的石墨,一些固态的矿物,电气石,橄榄石,一些固态的矿物,矿物的鉴定特征,形态 颜色，条痕 光泽 硬度 解理，断口,形态,形态morphology 单个晶体形态: 一向伸长型, 二向伸长型和三向伸长型. 结晶矿物集合

8、体形态: 纤维状, 放射状, 片状, 粒状集合体和晶簇. 非晶质矿物形态: 球状，豆状，瘤状，葡萄状，肾状，土状.,一向伸长的晶体石英 绿柱石,两向伸长晶体 云母,三向伸长晶体方铅矿和莹石,晶质矿物集合体形态,纤维状石膏集合体,晶质矿物集合体形态,放射状 石膏 (Australia),非晶质矿物集合体,肾状赤铁矿 (Australia),土状孔雀石集合体,颜色和条痕,颜色和条痕 颜色color是矿物对不同波长可见光吸收不同的反映。 对各种波长可见光的不同程度的均匀吸收，则显示黑色、灰色； 矿物选择吸收某些波长的可见光，则显示出各种不同的颜色。 条痕streak：矿物粉末的颜色,光泽,光泽lus

9、ter：矿物新鲜面对可见光的反射、折射或吸收能力的综合反映。 金属光泽、半金属光泽、非金属光泽 非金属光泽又分： 玻璃光泽、珍珠光泽、丝绢光泽,金属光泽矿物,赤铁矿 黄铁矿,半金属光泽矿物,闪锌矿,非金属光泽矿物,金刚光泽 玻璃光泽,硬度,硬度hardness: 矿物表面抵抗外来机械作用的能力。 摩氏硬度计：一个世纪以前，摩斯曾选定了10种软硬不同的常见的矿物作为标准，组成相对硬度系列，这就是摩氏硬度计。,摩氏硬度计,解理和断口,解理cleavage: 矿物晶体受力后沿一定方向的平面破裂的性能。 解理面：矿物裂开的面。 极完全解理, 完全解理, 中等解理, 不完全解理和极不完全解理 断口：矿物

10、受力后形成凹凸不平的破裂面。,具有完全解理的矿物,云母,具有完全解理的矿物,方解石,具有断口的矿物石英,矿物的分类,自然元素 硫化物：黄铜矿、黄铁矿 氧化物和氢氧化物（200多种）：磁铁矿和铁矿 卤化物：食盐、萤石 含氧盐（占2/3）：包括硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等，硅酸盐占地壳质量的75-80%。橄榄石、辉石、角闪石、钾长石、斜长石、云母 有机化合物,自然元素矿物,自然金,自然铜,西澳金币铸造局,硫化物矿物,方铅矿 闪锌矿,氧化物和氢氧化物矿物,赤铁矿 磁铁矿,卤化物矿物,石盐,含氧盐类矿物,硅酸盐类 (橄榄石),碳酸盐类,硫酸盐类 石膏,第4章 地球及各圈层的物质组成 第一节 地壳的物质组成-元素和矿物 一、名词解释 地壳元素的丰度（