地球的物质组成资料.课件.ppt

1、第三章第三章 地球的物质组成地球的物质组成岩石王国岩石王国矿物世界矿物世界地球中的元素地球中的元素元素元素矿物矿物岩石岩石地壳地壳金属金属地核、地幔地核、地幔 地球是一个物质世界，近地球是一个物质世界，近6060万亿亿吨的物质几乎都万亿亿吨的物质几乎都集中在固体地球里面，并主要以集中在固体地球里面，并主要以岩石和金属岩石和金属的形式出现。的形式出现。其中地核和地幔主要由金属组成，地壳主要由俗称石头其中地核和地幔主要由金属组成，地壳主要由俗称石头的岩石（如石灰岩、花岗岩、砂岩等）组成。的岩石（如石灰岩、花岗岩、砂岩等）组成。 岩石岩石又是由各式各样的矿物集合而成（如石灰岩是又是由各式各样的矿物集

2、合而成（如石灰岩是方解石、白云石等矿物的集合体；花岗岩是石英、长石、方解石、白云石等矿物的集合体；花岗岩是石英、长石、黑云母等矿物的集合体）。黑云母等矿物的集合体）。 矿物和金属矿物和金属则是由化学元素结合而成的，有的矿物则是由化学元素结合而成的，有的矿物为元素单质（如金刚石是碳的单质）；有的为元素的化为元素单质（如金刚石是碳的单质）；有的为元素的化合物（石英是氧和硅的化合物）。合物（石英是氧和硅的化合物）。 在地球演变的进程中，各种岩石、矿物和元素在地球演变的进程中，各种岩石、矿物和元素始终进行着成分、能量的交换和状态的变化，原有始终进行着成分、能量的交换和状态的变化，原有的岩石和矿物不断遭

3、到破坏，新的岩石和矿物不断的岩石和矿物不断遭到破坏，新的岩石和矿物不断形成，尽管其过程是极其缓慢的，但却时刻都在不形成，尽管其过程是极其缓慢的，但却时刻都在不停地进行着，从而可造成某些元素或矿物的分散和停地进行着，从而可造成某些元素或矿物的分散和富集作用，形成有价值的矿产资源。人们把在当前富集作用，形成有价值的矿产资源。人们把在当前技术条件下可以利用的岩石统称为矿石，而把不能技术条件下可以利用的岩石统称为矿石，而把不能利用的称为岩石。从发展的眼光看，自然界所有的利用的称为岩石。从发展的眼光看，自然界所有的岩石都将可能成为矿石。岩石都将可能成为矿石。 第一节第一节 地球中的元素地球中的元素元素概

4、念元素概念v 元素元素：具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子称：具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子称为元素。为元素。v 原子原子：元素由带正电荷的质子、呈电中性的中子和带负：元素由带正电荷的质子、呈电中性的中子和带负电荷的电子等基本粒子构成。质子居于中心并可能与中电荷的电子等基本粒子构成。质子居于中心并可能与中子一起构成原子核，电子围绕原子核作高速运动而形成子一起构成原子核，电子围绕原子核作高速运动而形成不显电性的原子。原子的结构和质量分配与太阳系十分不显电性的原子。原子的结构和质量分配与太阳系十分相象，电子绕原子核运动占据了比原子核大上亿倍的空相象，电子绕原子核运动占据了比原子核大

5、上亿倍的空间，但原子核却集中了原子几乎全部的质量。间，但原子核却集中了原子几乎全部的质量。v同位素：同位素：同一元素具有相同的质子数，但其中同一元素具有相同的质子数，但其中子数是可变的，当中子数增加时，原子质量会子数是可变的，当中子数增加时，原子质量会相应增加，而原子核的电荷数和电子数不会改相应增加，而原子核的电荷数和电子数不会改变。这样，质子数相同但中子数不同的原子在变。这样，质子数相同但中子数不同的原子在元素周期表中会处于同一位置，人们把这类原元素周期表中会处于同一位置，人们把这类原子互称为同位素（如子互称为同位素（如1 11 1H H、2 21 1H H、3 31 1H H和和23423

6、49292U U、2352359292U U、2382389292U U）。）。u 主量元素：主量元素： 主量元素有时也称为主量元素有时也称为常量元素常量元素。是指那。是指那些在岩石中含量大于些在岩石中含量大于1 1（或（或0.10.1）的元素，的元素，在地壳中大于在地壳中大于1 1的八种元素都是主量元素，的八种元素都是主量元素，除氧以外的除氧以外的7 7种元素在地壳中都以阳离子形种元素在地壳中都以阳离子形式存在，它们与氧结合形成的氧化物（或氧式存在，它们与氧结合形成的氧化物（或氧的化合物），是构成三大类岩石的主体，因的化合物），是构成三大类岩石的主体，因此又常被称为此又常被称为造岩元素造岩元

7、素。u 微量元素：微量元素： 在地壳（岩石）中含量低于在地壳（岩石）中含量低于0.10.1的的元素。一般来说不易形成自己的独立矿物，多以类元素。一般来说不易形成自己的独立矿物，多以类质同象的形式存在于其他元素组成的矿物中，这样质同象的形式存在于其他元素组成的矿物中，这样的元素被称为微量元素。的元素被称为微量元素。 如钾、钠的克拉克值都是如钾、钠的克拉克值都是2.5%2.5%，属主要元素，属主要元素，在自然界可形成多种独立矿物。与钾、钠同属一主在自然界可形成多种独立矿物。与钾、钠同属一主族的族的铷（铷（RbRb) )、铯（、铯（CsCs）由于在地壳中的含量低，由于在地壳中的含量低，在各种地质体中

8、的浓度亦低，难以形成自已的独立在各种地质体中的浓度亦低，难以形成自已的独立矿物，主要呈分散状态存在于钾、钠的矿物中。矿物，主要呈分散状态存在于钾、钠的矿物中。u 硫（硒和碲）和卤族元素：硫（硒和碲）和卤族元素： 在地壳中，除氧总是以在地壳中，除氧总是以阴离子阴离子的形式存在外，硫（硒、碲）的形式存在外，硫（硒、碲）和囱族元素在绝大多数情况下都以阴离子形式存在。虽然硫在和囱族元素在绝大多数情况下都以阴离子形式存在。虽然硫在特定情况下可形成单质矿物（自然硫特定情况下可形成单质矿物（自然硫S S2 2) ) ，硫仍是地壳中除氧，硫仍是地壳中除氧以外最重要的呈阴离子的元素。以外最重要的呈阴离子的元素。

9、 硫在热液成矿阶段能与多种金属元素结合生成硫在热液成矿阶段能与多种金属元素结合生成硫盐和硫化硫盐和硫化物矿物物矿物。这些矿物是金属矿床的物质基础。若矿物结晶时硫含。这些矿物是金属矿床的物质基础。若矿物结晶时硫含量不充分，硒可以进人矿物中占据硫在晶格中的位置，硫、硒量不充分，硒可以进人矿物中占据硫在晶格中的位置，硫、硒以类质同象的方式在同种矿物中存在。蹄与硫的晶体化学性质以类质同象的方式在同种矿物中存在。蹄与硫的晶体化学性质差别比硒大，故蹄通常不进人硫化物矿物，当硫不足时，它可差别比硒大，故蹄通常不进人硫化物矿物，当硫不足时，它可以结晶成碲化物。以结晶成碲化物。 氯、氟等卤族元素，通过获得一个电

10、子就形成稳定的惰氯、氟等卤族元素，通过获得一个电子就形成稳定的惰性气体型的电层结构，它们形成阴离子的能力甚至比氧、硫性气体型的电层结构，它们形成阴离子的能力甚至比氧、硫更强，只是因为卤族元紊的地壳丰度比氧、硫低得多，限制更强，只是因为卤族元紊的地壳丰度比氧、硫低得多，限制了它们形成独立矿物的能力。了它们形成独立矿物的能力。 卤族元素与阳离子结合形成典型的卤族元素与阳离子结合形成典型的离子健化合物离子健化合物。离子。离子健化合物易溶于水，但气化湿度较高，在干旱条件下，卤化健化合物易溶于水，但气化湿度较高，在干旱条件下，卤化物是比较稳定的。当卤族元素的浓度较低，不能形成独立矿物是比较稳定的。当卤族

11、元素的浓度较低，不能形成独立矿物时，它们进人氧化物，在含氧盐矿物中，常见它们以类质物时，它们进人氧化物，在含氧盐矿物中，常见它们以类质同象方式置换矿物中的氧。同象方式置换矿物中的氧。u 金属成矿元素：金属成矿元素： 在地质体中金属元素多形成在地质体中金属元素多形成金属矿物金属矿物（硫化（硫化物、单质矿物或金属互化物，部分氧化物），在物、单质矿物或金属互化物，部分氧化物），在矿产资源中作为冶炼金属物质的对象。矿产资源中作为冶炼金属物质的对象。 金属成矿元素按其晶体化学和地球化学习性金属成矿元素按其晶体化学和地球化学习性以及珍稀程度可以分为：以及珍稀程度可以分为：贵金属元素、金属元素、贵金属元素、

12、金属元素、过渡元素、稀有元素、稀土元素过渡元素、稀有元素、稀土元素。 贵金属元素：贵金属元素：AgAg、AuAu、HgHg、PtPt等，贵金属元素在等，贵金属元素在地壳中主要以单质矿物、硫化物形式存在，在地地壳中主要以单质矿物、硫化物形式存在，在地质体中含量低成矿方式多样；但矿物易分选，质体中含量低成矿方式多样；但矿物易分选，元素化学稳定性高，成矿物质的经济价值高。元素化学稳定性高，成矿物质的经济价值高。 金属元素：金属元素：PbPb（铅）、（铅）、ZnZn、CuCu等（又称贱金属元等（又称贱金属元素），在地壳中主要以硫化物形式存在。成矿物素），在地壳中主要以硫化物形式存在。成矿物质主要通过热

13、液作用成矿。矿床中成矿元素含量质主要通过热液作用成矿。矿床中成矿元素含量较高，是国民经济生活中广泛应用的矿产资额。较高，是国民经济生活中广泛应用的矿产资额。 过渡元素：过渡元素：CoCo、NiNi、TiTi（钛）、（钛）、V V（钒）、（钒）、CrCr、MnMn等，这等，这些元素在自然界多以氧化物矿物形式存在，部分也可形些元素在自然界多以氧化物矿物形式存在，部分也可形成硫化物。成硫化物。 稀有元素：稀有元素：LiLi、BeBe、NbNb（铌）、（铌）、TaTa（钽）、（钽）、ZrZr（锆）在（锆）在地壳中含量很低，主要形成硅酸盐或氧化物。地壳中含量很低，主要形成硅酸盐或氧化物。 稀土元素：稀土

14、元素：钇钇和锶系元素统称为稀土元素，地壳中稀土和锶系元素统称为稀土元素，地壳中稀土元素含量低，但它们常成组分布。稀土元素较难形成自元素含量低，但它们常成组分布。稀土元素较难形成自己的独立矿物，主要进人钙的矿物，在矿物中类质同象己的独立矿物，主要进人钙的矿物，在矿物中类质同象置换钙。较常见的稀土元素矿物或含稀土元素的矿物都置换钙。较常见的稀土元素矿物或含稀土元素的矿物都是氧化物或含氧盐类矿物。是氧化物或含氧盐类矿物。u 亲生物元素和亲气元素：亲生物元素和亲气元素： 主要主要C C、H H、O O、N N和和P P、B B（硼）。它们是组成（硼）。它们是组成水圈、大气圈和生物圈的主要化学成分，在地

15、壳水圈、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相当重要作用。表层的各种自然过程中起相当重要作用。u 放射性元素：放射性元素： 现代地壳中存在的放射性元素（同位素）有现代地壳中存在的放射性元素（同位素）有6767种。种。一、元素的形成一、元素的形成v根据宇宙大爆炸学说，地球上千姿百态、复杂多样根据宇宙大爆炸学说，地球上千姿百态、复杂多样的物质都是从基本粒子通过聚变形成氢开始的，然的物质都是从基本粒子通过聚变形成氢开始的，然后再由四个氢合成一个氦，氦再进一步合成其它元后再由四个氢合成一个氦，氦再进一步合成其它元素。这样从轻元素到重元素依次核聚变而成。大约素。这样从轻元素到重元素

16、依次核聚变而成。大约在在150150亿前的大爆炸后亿前的大爆炸后5050100100万年时，现今所有的万年时，现今所有的元素就已通过元素就已通过核聚变核聚变而逐渐形成。因此，元素的形而逐渐形成。因此，元素的形成时间远比太阳系形成要早。成时间远比太阳系形成要早。v根据现代物理、化学理论和实验观察结果，太阳根据现代物理、化学理论和实验观察结果，太阳上目前仍在进行着氢合成氦的热核聚变和其它天上目前仍在进行着氢合成氦的热核聚变和其它天体化学现象。体化学现象。v宇宙中的元素通过热核聚变反应，经历了从简单宇宙中的元素通过热核聚变反应，经历了从简单到复杂的形成演化过程。世界万物无不从到复杂的形成演化过程。世

17、界万物无不从“一一（一个氢）（一个氢）” ” 开始。难怪当代不少科学家对两开始。难怪当代不少科学家对两千多年前期）我国著名的思想家、道家的创始人千多年前期）我国著名的思想家、道家的创始人老子老子“道生一，一生二，二生三，三生万物道生一，一生二，二生三，三生万物”的的哲学思想，大为叹服。哲学思想，大为叹服。 元素在地球中的分布元素在地球中的分布其它其它1.91.9其它其它3 3其它其它1.51.5其它其它2 2其它其它2 2其它其它0.80.8其它其它0.040.04氦氦20.920.9氦氦2727硫硫1.91.9钾钾1.681.68钠钠1.11.1钙钙0.30.3氩氩0.940.94氢氢77.

18、277.2氢氢7070该、铝该、铝2.22.2钠钠2.302.30氯氯1.91.9氮氮0.50.5氧氧20.9420.94镍镍2.42.4镁镁2.772.77氢氢10.810.8氢氢6.66.6氮氮78.0878.08镁镁12.712.7钙钙5.065.06氧氧84.684.6碳碳39.439.4硅硅15.215.2铁铁5.85.8氧氧52.452.4氧氧29.529.5铝铝8%8%铁铁34.634.6硅硅27.227.2氧氧45.245.2二、元素在地壳中的分布二、元素在地壳中的分布 目前已知的化学元素有目前已知的化学元素有108108种，在地壳中发现的有种，在地壳中发现的有9292种。化种

19、。化学元素在各个宇宙体和地球的化学系统（如地球、大气圈、学元素在各个宇宙体和地球的化学系统（如地球、大气圈、水圈、岩石圈）中的平均含量称为丰度。水圈、岩石圈）中的平均含量称为丰度。 1919世纪末，美国化学家克拉克（世纪末，美国化学家克拉克（F.W.ClarkeF.W.Clarke，1847-19311847-1931）根据采自欧美地壳根据采自欧美地壳1616kmkm范围内的范围内的51595159个岩石、矿物、土壤、个岩石、矿物、土壤、天然水样品的分析数据，于天然水样品的分析数据，于18891889年首次发表了地壳年首次发表了地壳5050种元素种元素的平均含量，开创了地球化学研究的先河。后人

20、为了纪念克的平均含量，开创了地球化学研究的先河。后人为了纪念克拉克的这一创举，便把元素的地壳丰度称为拉克的这一创举，便把元素的地壳丰度称为克拉克值克拉克值，其中，其中把用重量百分数表示的称为把用重量百分数表示的称为重量克拉克值重量克拉克值，用原子百分数表，用原子百分数表示的称为示的称为原子克拉克值原子克拉克值。继克拉克之后，许多学者对克拉克。继克拉克之后，许多学者对克拉克值作了进一步研究、补充和修改。值作了进一步研究、补充和修改。克拉克值研究表明，地壳中元素分布有如下规律：克拉克值研究表明，地壳中元素分布有如下规律： 不同元素的克拉克值相差悬殊不同元素的克拉克值相差悬殊。O O、SiSi、Al

21、Al、FeFe、CaCa、MgMg、NaNa、K K等等8 8种元素（称为八大元素）占地壳总重量种元素（称为八大元素）占地壳总重量的的98%98%以上，其余的以上，其余的8080多种元素不足多种元素不足2%2%。 地壳元素的克拉克值大致随其原子序数的增加而递减地壳元素的克拉克值大致随其原子序数的增加而递减 地壳中偶数元素的分布量高于奇数元素地壳中偶数元素的分布量高于奇数元素，且序数相邻，且序数相邻的元素之间偶数元素的分布量一般高于奇数元素的元素之间偶数元素的分布量一般高于奇数元素 地壳元素在时间和空间上的分配存在不均匀性地壳元素在时间和空间上的分配存在不均匀性。某些。某些元素在某个地质历史时期

22、的某些地带相对富集。元素在某个地质历史时期的某些地带相对富集。第二节、矿第二节、矿 物物 世世 界界v 当你漫步于高山峻岭、田野荒原或是都市皇城、乡村小院当你漫步于高山峻岭、田野荒原或是都市皇城、乡村小院时，仔细观察，你会发现那些山石、土石、基石、观赏石时，仔细观察，你会发现那些山石、土石、基石、观赏石等无一不是由千姿百态、五颜六色的颗粒所组成的，这些等无一不是由千姿百态、五颜六色的颗粒所组成的，这些颗粒就是矿物。它是由一种或多种元素在自然条件下形成颗粒就是矿物。它是由一种或多种元素在自然条件下形成的。除少数呈气态（硫化氢）和液态（水银）外，绝大多的。除少数呈气态（硫化氢）和液态（水银）外，绝

23、大多数呈固态。固态矿物往往各异的形态、颜色、光泽、透明数呈固态。固态矿物往往各异的形态、颜色、光泽、透明度、比重、硬度和其它物理、化学性质，因而构成了姿态度、比重、硬度和其它物理、化学性质，因而构成了姿态万千、色彩斑斓、绚丽璀璨、奥妙无限的矿物世界。万千、色彩斑斓、绚丽璀璨、奥妙无限的矿物世界。v 目前，已知的矿物多达目前，已知的矿物多达33003300余种余种，并且不断有新的矿物发，并且不断有新的矿物发现。这些矿物是人类乃至整个生物界赖以生存的物质基础，现。这些矿物是人类乃至整个生物界赖以生存的物质基础，没有矿物，就没有人类，更没有人类的现代文明。没有矿物，就没有人类，更没有人类的现代文明。

24、一、矿物定义一、矿物定义 所谓所谓矿物矿物是指地壳中由一种或多种元素在各种地质作用下是指地壳中由一种或多种元素在各种地质作用下所形成的天然无机化合物或元素单质，它们大多具有比较所形成的天然无机化合物或元素单质，它们大多具有比较固定的化学成分、内部构造、形态特征和物理性质。固定的化学成分、内部构造、形态特征和物理性质。 由一种元素组成的矿物称为由一种元素组成的矿物称为单质矿物单质矿物或自然元素矿物，如或自然元素矿物，如自然金（自然金（AuAu）、）、金刚石（金刚石（C C）等；由两种或两种以上元素等；由两种或两种以上元素组成的矿物称为组成的矿物称为化合物矿物化合物矿物，如岩盐（，如岩盐（NaCl

25、NaCl）、）、方解石方解石（CaCOCaCO3 3）、）、石英（石英（SiOSiO2 2）等。某些人工合成的矿物称为等。某些人工合成的矿物称为人人造矿物造矿物，虽然它们与自然矿物类似，并不是真正意义上的，虽然它们与自然矿物类似，并不是真正意义上的矿物，故常在其名称前冠以矿物，故常在其名称前冠以“人造人造”或或“合成合成”二字，如二字，如人造金刚石等，以示与真正矿物的区别。人造金刚石等，以示与真正矿物的区别。l 固态矿物按其内部构造可分为固态矿物按其内部构造可分为晶质矿物晶质矿物和和非晶质矿物非晶质矿物，当组成矿物的原子、离子或分子等内部质点呈有序规当组成矿物的原子、离子或分子等内部质点呈有序

26、规则排列时，称为则排列时，称为晶质矿物晶质矿物（如方解石）。当内部质点（如方解石）。当内部质点呈无序排列时称为呈无序排列时称为非晶质矿物非晶质矿物（蛋白石）。非晶质矿（蛋白石）。非晶质矿物可以由胶体化学沉积作用形成（如蛋白石物可以由胶体化学沉积作用形成（如蛋白石），），也可也可以由岩浆喷发快速冷凝作用形成（如燧石）。这些非以由岩浆喷发快速冷凝作用形成（如燧石）。这些非晶质矿物在自然界中经过漫长的地质历史时间可逐渐晶质矿物在自然界中经过漫长的地质历史时间可逐渐转化为晶质矿物，这种作用称为转化为晶质矿物，这种作用称为“脱玻化脱玻化”作用。作用。 只有具备以下只有具备以下5 5个条件的物质才能称为矿

27、物：个条件的物质才能称为矿物：1 1）矿物是各种地质作用形成的天然化合物或）矿物是各种地质作用形成的天然化合物或单质单质，比如火山作用。它们可以是固态，比如火山作用。它们可以是固态( (如石英、如石英、金刚石金刚石) )、液态、液态( (如自然汞如自然汞) )、气态（如火山喷气中、气态（如火山喷气中的水蒸气）或胶态的水蒸气）或胶态( (如蛋白石如蛋白石) )。2 2）矿物具有一定的化学成分。）矿物具有一定的化学成分。如金刚石成分如金刚石成分为单质碳为单质碳(C)(C)，石英为二氧化硅，石英为二氧化硅(SiO2)(SiO2)，但天然矿，但天然矿物成分并不是完全纯的，常含有少量杂质。物成分并不是完

28、全纯的，常含有少量杂质。3）矿物还具有一定的晶体结构，它们的原子呈规律矿物还具有一定的晶体结构，它们的原子呈规律的排列。的排列。如石英的晶体排列是硅离子的四个角顶各如石英的晶体排列是硅离子的四个角顶各连着一个氧离子形成四面体，这些四面体彼此以角连着一个氧离子形成四面体，这些四面体彼此以角顶相连在三维空间形成架状结构。顶相连在三维空间形成架状结构。如果有充分的生长空间，如果有充分的生长空间，固态矿物都有一定的形固态矿物都有一定的形态态。如金刚石形成八面体状，石英常形成柱状，柱。如金刚石形成八面体状，石英常形成柱状，柱面上常有横纹。当没有生长空间时，它们的固有形面上常有横纹。当没有生长空间时，它们

29、的固有形态就不能表现出来。态就不能表现出来。4 4）矿物具有较为稳定的物理性质。）矿物具有较为稳定的物理性质。如方如方铅矿呈钢灰色，很亮的金属光泽，不透明，铅矿呈钢灰色，很亮的金属光泽，不透明，它的粉末（条痕）为黑色，较软（可被小它的粉末（条痕）为黑色，较软（可被小刀划动），可裂成互为直角的三组平滑的刀划动），可裂成互为直角的三组平滑的解理面解理面( (完全解理完全解理) )，很重，很重( (比重为比重为7.4-7.4-7.6)7.6)。5 5）矿物是组成矿石和岩石的基本单位。）矿物是组成矿石和岩石的基本单位。二、矿物的化学性质二、矿物的化学性质 化学结构：化学结构：矿物中的元素以离子键、共价

30、键、矿物中的元素以离子键、共价键、金属键、分子键相连结，按尽量紧密原则作规金属键、分子键相连结，按尽量紧密原则作规律性重复排列。由于阴离子较大，所以实际上律性重复排列。由于阴离子较大，所以实际上是阴离子按尽量紧密原则排列，阳离子按电价是阴离子按尽量紧密原则排列，阳离子按电价相等原则有规律地分布于阴离子的空隙之中。相等原则有规律地分布于阴离子的空隙之中。晶体中离子排列的格式称为晶体格架或晶体中离子排列的格式称为晶体格架或晶体构晶体构造造。如石盐的晶体格价为立方体。如石盐的晶体格价为立方体。类质同象：类质同象： 矿物的化学成分具有相对稳定性，但由于形成矿物的化学成分具有相对稳定性，但由于形成作用的

31、复杂多变和杂质的介入，可使矿物成分在作用的复杂多变和杂质的介入，可使矿物成分在一一定范围内发生改变定范围内发生改变。矿物在结晶过程中，电价和半。矿物在结晶过程中，电价和半径相近的离子可以同时进入晶体格架相互替代，但径相近的离子可以同时进入晶体格架相互替代，但矿物的矿物的形态和理化性质未发生根本改变形态和理化性质未发生根本改变。 如如闪锌矿闪锌矿（ZnSZnS）中的中的ZnZn2+2+可以部分地被可以部分地被FeFe2+2+（不超过不超过26%26%）替代，这种化学成分稍有改变但晶）替代，这种化学成分稍有改变但晶体格架保持不变的现象称为类质同象，类质同象矿体格架保持不变的现象称为类质同象，类质同

32、象矿物仍属同一种矿物。物仍属同一种矿物。l 同质多象：同质多象： 同种化学成分的物质，在不同的自然物理同种化学成分的物质，在不同的自然物理化学条件下可以形成形态和物理化学性质完全化学条件下可以形成形态和物理化学性质完全不同的矿物。不同的矿物。 如如碳（碳（C C）在地壳深部高温高压条件下形成在地壳深部高温高压条件下形成金刚石金刚石，在温压较低的变质作用中形成，在温压较低的变质作用中形成石墨石墨。这种化学成分相同但内部结构迥然不同的现象这种化学成分相同但内部结构迥然不同的现象称为同质多象。称为同质多象。三、三、形态形态 矿物的形态形态是指矿物单体矿物单体、 矿物规则连生体矿物规则连生体及同种矿物

33、集同种矿物集合体合体的外貌特征外貌特征。 影响因素： 内因：矿物的化学成分和内部结构 外因：矿物形成时的环境条件 研究意义： 1）鉴定矿物 2）推测矿物形成时的物理化学条件，指导找矿。 矿物单体的形态矿物单体的形态 ，包括整个单包括整个单晶体的晶体的外貌外貌及及晶面花纹晶面花纹特征特征。 一一、晶体习性晶体习性 概念概念: 晶体习性晶体习性（crystal habit，结晶习性结晶习性或晶习晶习）： 矿物晶体在一一定定的外界条件外界条件下，常常趋向于形成某种特定某种特定的习见形态习见形态。 晶习晶习的含义含义有二： 1）主要强调强调矿物晶体矿物晶体的总体外貌总体外貌特特征征，即主要考虑晶体在晶

34、体在三维空间相对三维空间相对发育发育的情况情况和形态形态； 2）有时又具体指晶体常见晶体常见的单形单形的种类种类。 2类型类型 依据晶体在晶体在三维空间三维空间的发育程度发育程度，晶体晶体习性习性大致分为三种基本类型三种基本类型： （1）一向延长型一向延长型一向一向： 晶体晶体沿一个方向一个方向 特别发育特别发育，呈柱状柱状、针状针状和纤维状纤维状等。 （2）二向延展型二向延展型二向二向： 晶体晶体沿两个方向两个方向 相对更发育相对更发育，呈板状板状、片状片状、鳞片状鳞片状和叶片叶片状状等。 （3）三向等长型三向等长型三向三向： 晶体晶体沿三个方向三个方向 发育大致相等发育大致相等，呈粒状粒状

35、或等轴状等轴状。 此外，尚有此外，尚有短柱状短柱状、板柱状板柱状、板条板条状状和和厚板状厚板状等过渡类型。等过渡类型。 注意：注意： 晶体习性晶体习性是晶体的是晶体的成分和结构成分和结构，及，及生长环境的生长环境的物理化学条件物理化学条件（包括温度、（包括温度、压力、组分浓度及介质的压力、组分浓度及介质的PHPH值和值和EhEh值等）和值等）和空间条件空间条件的综合体现。的综合体现。 具体规律为：化学化学成分简单成分简单，结构对称程度高的晶体，一般，结构对称程度高的晶体，一般呈等呈等轴状轴状。晶体常沿其内部结构中晶体常沿其内部结构中化学键强化学键强的的 方向发育方向发育，如，如具链状结构的矿物

36、呈柱状、针状晶习，而层状结构的具链状结构的矿物呈柱状、针状晶习，而层状结构的矿物则呈片、鳞片状习性。矿物则呈片、鳞片状习性。晶体上发育的晶体上发育的晶面晶面对应于晶格中对应于晶格中面网密度较大的面面网密度较大的面网网。外部因素外部因素是通过直接或间接地是通过直接或间接地改变改变不同晶面间的不同晶面间的相相对生长速度对生长速度而影响晶体习性的。而影响晶体习性的。 二二、晶面花纹晶面花纹 由于受复杂的外界条件外界条件和空间空间的影响，实际晶体往往长成歪晶歪晶，且晶面上常具某些规则规则的花纹花纹：晶面条纹晶面条纹、蚀像蚀像、生长丘生长丘等。 1晶面条纹晶面条纹 由于不同单形的由于不同单形的细窄晶面反

37、复相聚细窄晶面反复相聚、交替生长而在晶面上出现的一系列交替生长而在晶面上出现的一系列直线状直线状平行条纹平行条纹，也称，也称聚形条纹聚形条纹。这是晶体的一。这是晶体的一种阶梯状生长现象，只见于晶面上，故又种阶梯状生长现象，只见于晶面上，故又称称生长条纹生长条纹。 特征特征：晶面条纹晶面条纹 粗细、宽窄不均匀，可见其呈宽窄不粗细、宽窄不均匀，可见其呈宽窄不一的阶梯状。一的阶梯状。 在晶体上的分布必然在晶体上的分布必然符合晶体本身符合晶体本身固有的对称性固有的对称性。 只出现在晶体的表面只出现在晶体的表面 晶面上，晶面上，且随晶面的消失而消失；在且随晶面的消失而消失；在晶体内部晶体内部及及解理解理

38、面上面上则则不能见到不能见到。 2蚀像蚀像蚀像蚀像 晶体形成后，晶面晶面因受溶蚀溶蚀而留下的一定形状一定形状的凹坑凹坑(即蚀坑蚀坑)。 特点特点： 同一晶体同一晶体上同一单形同一单形的晶面晶面上的蚀像相同蚀像相同； 即蚀像蚀像本身的形状形状和取向符合晶体取向符合晶体固有的对称特性对称特性。 3生长丘生长丘生长丘生长丘 晶体晶体生长过程中生长过程中形成的、略凸出于略凸出于 晶面晶面之上的丘状体丘状体。 如： -石英石英的菱面体菱面体 晶面上晶面上 的生长丘生长丘最发育。 1110 矿物集合体矿物集合体：同种矿物同种矿物的多个单体多个单体聚集聚集在一起的整体整体。 矿物集合体矿物集合体的形态取决于

39、其单体单体的形态形态及集合集合方式方式，也即决定于矿物的内部结构内部结构和生成环境生成环境。 一一、显晶集合体显晶集合体显晶集合体显晶集合体 显晶集合体显晶集合体：肉眼肉眼或借助于放大镜放大镜 即能分辨出矿物各单体分辨出矿物各单体的集合体集合体。 根据单体单体的晶体习性晶体习性及集合方式集合方式，显晶集合体显晶集合体的形态形态常见有： 柱状柱状（columnar）、针状针状（acicular）、 板状板状（tabular）、片状片状（schistic）、 鳞片状鳞片状（scaly）、叶片状叶片状（foliated） 和粒状粒状（granular）等。 常见的特殊形态常见的特殊形态的集合体集合体

40、： 1）纤维状集合体纤维状集合体： 由一系列细长针细长针状状或纤维状纤维状的矿物单体平行密集排列平行密集排列而成。 2）放射状集合放射状集合体体： 由长柱状长柱状、针状针状、片状片状或板板状状的许多单体许多单体围绕某一中心成放放射状排列射状排列而成。 3 3）晶簇晶簇： 在岩石的空在岩石的空洞或裂隙中，丛洞或裂隙中，丛生于同一基底，生于同一基底，另一端朝向自由另一端朝向自由空间发育而具完空间发育而具完好晶形的簇状单好晶形的簇状单晶体群。晶体群。 此外，尚有束状集合体束状集合体、毛发状集合体毛发状集合体、树枝状树枝状集合体集合体等。 二二、隐晶及胶态集合体隐晶及胶态集合体 隐晶集合体隐晶集合体：

41、只有在显微镜显微镜下才可分辨可分辨 矿物单体矿物单体的集合体。 胶态集合体胶态集合体： 显微镜显微镜下也不能辨别不能辨别出 单体的界线，其实际上并不存在单体。 隐晶隐晶及胶态集合体胶态集合体可由溶液直接结晶溶液直接结晶 或胶体作用胶体作用形成。 常见的隐晶隐晶及胶态集胶态集合体合体按形成方式形成方式及外貌外貌特征特征，主要有： 1）分泌体分泌体： 在球状球状或不规则形状不规则形状的岩石空洞岩石空洞中，由胶体胶体或晶质物质自洞壁晶质物质自洞壁逐渐向向中心层层沉淀充填中心层层沉淀充填而成。 特征特征： 外形外形常呈卵圆形卵圆形，具同心层状同心层状构造构造，中心中心常有空腔空腔，有时其中还见有晶簇晶

42、簇。 各层各层在成分成分和颜色颜色上往往有所有所 差异差异。 分泌体分泌体分泌体分泌体： 晶腺晶腺：平均直径平均直径1cm。 杏仁体杏仁体：平均直径平均直径1cm，充填于火山熔岩气孔火山熔岩气孔中的次生矿物次生矿物所构成的杏杏仁般白色扁球形集合体仁般白色扁球形集合体。 2）结核结核： 由隐晶质隐晶质或胶胶凝物质围绕凝物质围绕某一中心中心（如砂粒砂粒、生物碎片生物碎片或气泡气泡等），自内向外自内向外逐渐生长逐渐生长而成。 特征特征： 形状有形状有球状、瘤状、透镜状和不规则状球状、瘤状、透镜状和不规则状等，直等，直径一般径一般1cm1cm。 内部内部常具常具同心层状同心层状、放射纤维状放射纤维状或

43、或致密状致密状构造。构造。 一般多见于一般多见于沉积岩沉积岩中，常形成于海洋、湖沼中。中，常形成于海洋、湖沼中。 常见常见FeFe质、质、P P质、质、CaCa质、质、MnMn质和质和SiSi质质等结核。等结核。 3）鲕状鲕状及豆状集合体豆状集合体： 由胶体物质胶体物质围绕悬浮状态围绕悬浮状态的细砂细砂粒粒、矿物碎片矿物碎片、有机质碎屑有机质碎屑或气泡气泡等层层凝聚层层凝聚而成并沉积于水底沉积于水底。 特征特征： 外形外形呈圆球形圆球形、卵圆形卵圆形。 具同心层状内部构造同心层状内部构造。 鲕状集合体鲕状集合体鲕状集合体鲕状集合体： 50%球粒球粒的 直径直径2mm，形状形状、大小如鱼卵大小如

44、鱼卵。 豆状集合体豆状集合体豆状豆状： 球粒大小似豌豆球粒大小似豌豆， 直径直径一般为几几mm 。 4）钟乳状集合体钟乳状集合体： 在岩石的洞穴洞穴或裂隙裂隙中，由真溶液真溶液蒸发蒸发或胶体凝聚胶体凝聚，在同一基底同一基底上向外逐层堆向外逐层堆积积而成。 特征特征： 外形外形呈圆锥形圆锥形、圆柱形圆柱形、圆丘形圆丘形、 半球形半球形和半椭球形半椭球形等，通常具体地分为钟乳状钟乳状、葡萄状葡萄状和肾状肾状 钟乳状钟乳状、 葡萄状葡萄状和肾状肾状等。 内部内部具同心层状同心层状、放射状放射状、致密状致密状 或结晶粒状构造结晶粒状构造。此外，描述描述矿物集合体矿物集合体时，常用其他术语其他术语： 块

45、状块状集合体集合体：凭肉眼肉眼或放大镜不能辨别颗粒放大镜不能辨别颗粒界限界限的矿物致密块体致密块体。 土状土状集合体集合体：矿物呈细粉末状较疏松细粉末状较疏松地聚集聚集成块成块。 粉末状集合体粉末状集合体：矿物呈粉末状粉末状分散附在其他其他矿物矿物或岩石岩石的表面表面。 被膜状被膜状集合体集合体： 矿物成薄膜状覆盖薄膜状覆盖于其他矿其他矿物物或岩石岩石的表面表面。一向延长型：一向延长型：返返回回二向延展型：二向延展型：返回返回三向等长型：三向等长型：返回返回晶面条纹之一：晶面条纹之一：下一页下一页晶面条纹之二：晶面条纹之二：返回返回蚀像：蚀像：返回返回返回返回显晶集合体：显晶集合体：下一页下一

46、页显晶集合体：显晶集合体：下一页下一页显晶集合体：显晶集合体：返回返回分泌体：分泌体：返回返回鲕状集合体：鲕状集合体：返回返回豆状集合体：豆状集合体：返回返回钟乳状：钟乳状： 返回返回葡萄状葡萄状肾状肾状 返回返回块状集合体：块状集合体： 返回返回土状集合体：土状集合体： 返回返回被膜状集合体：被膜状集合体： 下一页下一页 方解石方铅矿橄榄石辉 石角闪石斜长石正长石石 英云 母黄铜矿赤铁矿褐铁矿磁铁矿白云石高岭土红柱石绿铜矿的形成(影片 00:0048)黄铜矿的形成(影片00:01:49)灰铜矿的形成(影片00:01:03) 岩石是组成地壳和上地幔固体部分的主要物质，岩石是组成地壳和上地幔固体

47、部分的主要物质，由地质作用形成。已命名的多达由地质作用形成。已命名的多达10001000余种。岩石余种。岩石与矿产、工程地质、地貌、构造以及地球演化有与矿产、工程地质、地貌、构造以及地球演化有着密切关系。岩浆岩和变质岩统称结晶岩着密切关系。岩浆岩和变质岩统称结晶岩 陆地表面的陆地表面的75%75%和几乎全部洋底为沉积岩。地壳和几乎全部洋底为沉积岩。地壳的的64.7%64.7%为岩浆岩、为岩浆岩、27.4%27.4%为变质岩、为变质岩、7.9%7.9%为沉积为沉积岩岩岩石概述(影片00:02:25)1 1、岩浆岩、岩浆岩-概述概述v 定义：定义：由岩浆冷凝形成的岩石称为岩浆岩，也称火成岩由岩浆冷

48、凝形成的岩石称为岩浆岩，也称火成岩v 元素组成：元素组成：O O、SiSi、AlAl、FeFe、MgMg、CaCa、NaNa、K K、TiTi等八种占等八种占岩浆岩总量的岩浆岩总量的98%98%。称为造岩元素。称为造岩元素v 化学成分：化学成分：SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3、FeOFeO、MgOMgO、CaOCaO、NaNa2 2O O、K K2 2O O、H H2 2O O等等9 9种占种占9898v 矿物组成：矿物组成：长石、石英、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石、长石、石英、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石、霞石、白榴石、磁铁矿、磷灰石等十余种占霞石

49、、白榴石、磁铁矿、磷灰石等十余种占99%99%。称为造岩。称为造岩矿物矿物v根据岩浆岩中矿物的含量和在岩石分类命名中的作根据岩浆岩中矿物的含量和在岩石分类命名中的作用可将造岩矿物分为用可将造岩矿物分为主要矿物主要矿物（含量大于（含量大于10%10%，是划，是划分大类的依据）、分大类的依据）、次要矿物次要矿物（含量小于（含量小于10%10%，确定岩，确定岩石种属的依据）、石种属的依据）、副矿物副矿物（含量小于（含量小于1%1%，偶尔可达，偶尔可达5%5%，在分类中不起作用，但可用于研究岩浆岩的形，在分类中不起作用，但可用于研究岩浆岩的形成条件）成条件）v根据造岩矿物的化学成分可分为根据造岩矿物的

50、化学成分可分为铁镁质矿物铁镁质矿物（暗色（暗色矿物）和矿物）和硅铝质矿物硅铝质矿物（浅色矿物）（浅色矿物）一、一、 岩岩 浆浆 岩岩 的的 化化 学学 成成 分分1. 1. 造造 岩岩 元元 素：素： O, O, SiSi, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti , Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti 等，等， 其其 总总 和和 约约 占占 岩岩 浆浆 岩岩 总总 重重 量量 的的 99.25%99.25% 氧氧 的的 含含 量量 最最 高高, , 占占 岩岩 浆浆 岩岩 重重 量量 的的46.59%, 46.59%, 占占 体体 积积 的的 94.2% 94.2