chap3地球的物质组成

1、,第三章 地球的物质组成,本章主要内容：,地球中的元素 自然界中的矿物,据 Press et al., 2003,整个地球,地壳,一、地球中的元素,组成地球的物质（按质量计）主要为铁、氧、硅、镁 等92种元素 地壳的元素组成以氧、硅、铝、铁、镁为主（占92）,生物圈以氧、碳、氢为主 水圈主要由氧、氢组成,二、自然界中的矿物,矿物：天然产出的、无机的、具有确定化学成分的结晶物质。,一种天然产出的物质要被称为“矿物”，它必须：,是固体 （石油和天然气不是矿物）,具有有序的内部结构,是无机物（煤不是矿物）,为什么要关心矿物?,铝: 饮料罐 石英 : 窗玻璃 铜: 电线 滑石: 爽身粉 金、银: 首饰

2、 硅: 计算机芯片 ,我们所使用的产品几乎 都源于矿物,二、自然界中的矿物,1、矿物的晶体结构,组成矿物的原子/离子的空间排列型式 矿物的各种特征，不仅与其化学成分有关，更受其晶体结构的控制,氯离子,钠离子,石盐（NaCl)的晶体结构,石盐晶体,二、自然界中的矿物,碳原子,强键,金刚石（C）的晶体结构,金刚石,二、自然界中的矿物,石墨（C）的晶体结构,石墨,碳原子,强键,弱键,二、自然界中的矿物,同一矿物、同一晶体结构可以有不同的晶体外部相态,石英(SiO2)晶体,二、自然界中的矿物,同一矿物、同一晶体结构可以有不同的晶体外部相态,黄铁矿(FeS2)晶体,（立方体）,（五角十二面体）,岩浆冷却

3、形成晶体 在固态条件下重结晶 从溶液中沉淀,2、矿物是如何形成的？,二、自然界中的矿物,结晶作用,Hematite and Magnetite occur together with red chert,岩浆冷却形成晶体 在固态条件下重结晶 从溶液中沉淀,2、矿物是如何形成的？,二、自然界中的矿物,结晶作用,Hematite and Magnetite occur together with red chert,岩浆冷却形成晶体 在固态条件下重结晶 从溶液中沉淀,2、矿物是如何形成的？,二、自然界中的矿物,结晶作用,Hematite and Magnetite occur together w

4、ith red chert,3、矿物的物理性质,二、自然界中的矿物,肉眼鉴定矿物的主要依据,晶体形态 （Crystal shape） 颜色 （Color） 条痕 （Streak） 光泽 （Luster） 硬度 （Hardness） 解理 （Cleavage）,二、自然界中的矿物,3、矿物的物理性质,晶体形态,矿物一般都有自己固有的形态， 但在自然界产出时多不完整 少数矿物易以其特征的形态产出,石英,石榴石,黄铁矿,金刚石,3、矿物的物理性质,二、自然界中的矿物,颜色,除少数无色透明者外，矿物一般 都有自己的颜色 含有杂质时本来的颜色会被改变 少数矿物易以其特征的颜色产出,橄榄石,方铅矿,正长石

5、,3、矿物的物理性质,二、自然界中的矿物,条痕,矿物在白色无釉磁板上划痕的颜色（矿物粉末的颜色） 可消除杂质等因素的干扰：比颜色更为可靠的鉴定标志,赤铁矿,3、矿物的物理性质,二、自然界中的矿物,光泽,矿物表面对光线的反射质量与强度 例如： 玻璃光泽 金属光泽 丝绢光泽,石 英,石 绵,黄铁矿,3、矿物的物理性质,二、自然界中的矿物,硬度,矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的程度 相当可靠的鉴定标志 用摩氏硬度计（用作硬度标准的10种矿物）测定,滑石硬度最小 (硬度为1)、 金刚石硬度最大（硬度为10）,应用举例： 将欲测定的矿物与萤石相刻划，若彼此无损伤，则硬度相等，即所测矿物的硬度为4；若此矿物

6、能刻划萤石，但不能刻划磷灰石，相反却为磷灰石所刻划，则其硬度应在45之间，因此可定为4.5。,经切割的钻石 （金刚石，硬度10）,经切割的黄玉 （硬度8）,红宝石（刚玉，硬度9）,3、矿物的物理性质,二、自然界中的矿物,解理,矿物趋于沿一定方向产生破裂面的性质 受晶体结构中的薄弱面控制,云母片状,方解石偏菱面体,二、自然界中的矿物,4、矿物的类型,按化学成分和主要阴离子/阴离子组合分为5大类,自然元素矿物 卤化物矿物 硫化物矿物 氧化物和氢氧化物矿物 含氧酸盐矿物,根据化学式可以直接知道该矿物属于哪一类 具相同阴离子的矿物趋于具有相似的性质 具相同阴离子的矿物趋于共生于相同的地质环境,二、自然

7、界中的矿物,自然元素矿物,金（Au）、金刚石（C）、 硫（S）、石墨（C）,金刚石（C）,硫（S）,金（Au）,二、自然界中的矿物,卤化物矿物,萤石（CaF2）、石盐（NaCl）、 钾盐（KCl）,萤石（CaF2）,石盐（NaCl）,二、自然界中的矿物,硫化物矿物,黄铁矿（FeS2）、黄铜矿（CuFeS2）、 方铅矿（PbS2）,黄铁矿（FeS2）,方铅矿（PbS2）,二、自然界中的矿物,氧化物和氢氧化物矿物,赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、 软锰矿（MnO2）、铝土矿（Al2O3nH2O） 褐铁矿（ Fe2O3 nH2O）,含氧酸盐矿物,硫酸盐矿物：石膏、芒硝、重晶石 碳酸盐矿物

8、: 方解石（CaCO3）、白云石 CaMg(CO3)2、菱锰矿(MnCO3) 硅酸盐矿物 ：种类繁多,方解石,白云石,菱锰矿,二、自然界中的矿物,5、重要的矿物,在目前已知的5000 余种矿物中，只有几十种是常见的。其中最常见的 5 类构成了地壳的90以上，这些矿物都是硅酸盐矿物。,二、自然界中的矿物,5、重要的矿物,硅酸盐矿物晶体结构的基本单元是硅氧四面体：,1个硅原子和4个氧原子结合构成硅氧四面体，带4个负电荷：,硅氧四面体可与金属阳离子结合，或彼此连接形成多种晶体结构再与金属阳离子结合，或自行结合（形成石英）。,链状,硅酸盐矿物的晶体结构,环状,架状,层状,正长石,微斜长石,斜长石,石英,普通辉石,闪石,黑云母,白云母,一些岩石完全由一种矿物构成 石灰岩 (方解石),大多数