第2章地球的物質組成

克拉克值礦物巖石地球地殼中的主要元素地球中的主要元素礦物的主要物理性質巖石的結構、構造第二章地球的物質組成地球是一個特殊的物理化學體系元素－礦物－巖石一、地球中的元素全球的質量近六十萬億億噸5.976×1027g幾乎都集中在固體地球內以巖石和金屬的形態(tài)出現(xiàn),其平均密度為5.52g/cm3。大氣、水和生物體的總質量不足0.1%。美國化學家克拉克(F.W.Clarke,1847-1931)根據(jù)大陸地殼中(地下16Km以內)的5159個巖石、礦物、土壤和天然水的樣品分析數(shù)據(jù)，于1889年第一次算出元素在地殼中的平均含量數(shù)值(平均質量百分數(shù))，即元素的豐度。

地質學上把元素在地殼中的平均質量百分含量稱為元素的克拉克值。

而某一地區(qū)某種化學元素的質量百分比稱為該元素的豐度值。地殼主要元素的平均質量百分比地殼中其它重要元素

10-5:Cu-5.5,Pb-1.25,Zn-7,Co-2.5,Ni-7.510-6(g/t):W-1.5,Sn-2,U-2.7,Mo-1.510-7:Sb-210-8:Ag-7,Au-410-9:Pt-5整個地球的物質

（按重量計算）各元素的豐度鐵近34.6%，氧為29.5%硅為15.2%，鎂為12.7%鎳為2.4%，硫為1.9%，鈣和鋁為2.2%其它所有元素共占1.5%地核：大部分以金屬狀態(tài)存在的

鐵和鎳地殼和地幔：大部分是氧和硅、鋁水圈：以氧和氫為主生物圈：主要為碳、氫、氧和氮大氣圈：主要為氮、氧二、自然界中的礦物礦物：天然形成的、具有一定化學成分、內部結構，并表現(xiàn)出一定的外部形態(tài)和物理、化學特征的元素單質和無機化合物。礦物礦物一般都有自己固有的形態(tài)，但在自然界產(chǎn)出時常不完整只有部分礦物如水晶、金剛石、黃鐵礦、方解石、黑云母、石棉等少數(shù)礦物易形成其固有的形態(tài)特征礦物也有較大的形體，可以用肉眼及簡單的試驗方法辨認石榴子石-硬石膏-輝銻礦-黃鐵礦孔雀石方解石固體礦物按結晶程度分類晶質礦物非晶質礦物絕大部分礦物都是結晶體晶質礦物具有空間格子結構——組成礦物的質點（原子、離子或分子）呈有規(guī)律的排列。非晶質礦物的內部質點無規(guī)律排列，沒有固定的形態(tài)。（一）礦物晶體結構

德國物理家馮·勞埃(M.VonLaue,1879-1960)用X光觀測晶體，發(fā)現(xiàn)不論晶體的外形如何，內部的原子、離子、分子都是有序的排列金礦物的各種特征不僅與它的化學成分相關更受到晶體構造的控制（二）礦物的分類自然元素礦物：如金，金剛石、石墨、硫磺、銅、銀、汞等鹵化物礦物（F、Cl、Br、I化合物）：石鹽、鉀鹽、螢石等硫化物礦物：黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝銻礦、雄黃等氧化物和氫氧化物礦物：如赤鐵礦、磁鐵礦、鉻鐵礦、錫石、鋁土礦、軟錳礦、硬錳礦、瀝青鈾礦、石英等。含氧酸鹽礦物：最重要的是下面三種：硫酸鹽礦物：石膏、芒硝、重晶石等碳酸鹽礦物：方解石、孔雀石硅酸鹽礦物：自然鉑（Pt）（自然元素礦物）鉀鹽（KCl）（鹵化物）黃鐵礦（FeS2）硫化物錫石（SnO2）氧化物石膏（Ca(H2O)2［SO4］）（硫酸鹽）方解石（CaCO3）（碳酸鹽）硅酸鹽礦物氧離子和硅離子結合的基礎上，再與金屬離子結合而成硅酸鹽礦物硅酸鹽礦物的晶體結構硅酸鹽的架狀結構（長石結構）層狀結構（白云母結構）

硅酸鹽礦物種類繁多，約占已知礦物種數(shù)的1/4，占地殼總重量的85%最常見的是長石、云母、輝石、角閃石、橄欖石等幾種。它們廣泛分布在地殼與地幔內。黃玉（島狀硅酸鹽）薔薇輝石（鏈狀硅酸鹽）蛇紋石（層狀硅酸鹽）奧長石（架狀硅酸鹽）（三）礦物的肉眼鑒定礦物都具有一定的化學成分和內部結構，從而具有一定的形態(tài)及物理、化學性質。礦物的形態(tài)礦物的物理性質

光學性質：顏色、條痕、光澤、透明度

力學性質：硬度、解理、斷口

其它性質：比重、密度、磁性、電性、撓性、脆性等1、礦物的形態(tài)指礦物的單體（晶體）及集合體的形狀。晶體形態(tài)是其成分、內部結構的外在反映。

具有一定成分和內部結構的礦物具有一定的晶體形態(tài)特征

晶質礦物在有利的條件下能生長成規(guī)則的幾何多面體。

這種幾何多面體稱晶體。

包圍晶體的平面稱晶面。

兩個晶面的交線叫晶棱。錫石（SnO2）氧化物礦物單體形態(tài):一向延伸（柱狀、針狀）：石英、角閃石二向延展（板狀、片狀）：長石、云母三向等長（等軸狀）：黃鐵礦、石榴石常見礦物單體形態(tài)常見礦物集合體形態(tài)如粒狀集合體、柱狀集合體、晶簇（水晶）、纖維狀、放射狀等片狀、鱗片狀等非晶質的如：分泌體（瑪瑙），鐘乳狀（孔雀石）、鮞狀、豆狀、腎狀、鐘乳狀等晶體形態(tài)的變化自形：按礦物自有規(guī)律成長的礦物形態(tài)它形：沒按自有規(guī)律生長的礦物形態(tài)雙晶礦物集合體的形態(tài)晶體不同截面的形態(tài)石榴子石-硬石膏-輝銻礦-黃鐵礦石英晶簇

2、礦物的光學性質礦物的顏色礦物的條痕礦物的透明度礦物的光澤礦物的顏色礦物的顏色是礦物對白光中不同波長光波吸收的結果，所呈的顏色為被吸收光的補色。如果對各種波長的光波普遍而均勻的吸收，則隨吸收程度不同而呈黑、灰、白色。如對各種波長的光波有選擇性的吸收，則呈現(xiàn)各種較鮮艷的顏色，如紅、藍、綠、橙等。礦物的條痕礦物的條痕是礦物粉末的顏色，一般是指礦物在白色瓷板上劃擦時所留下的粉末的顏色。礦物的條痕比其本身的顏色固定，是鑒定礦物的可靠特征。如赤鐵礦的表面顏色有紅色、鋼灰色、鐵黑色等，但其條痕總是櫻桃紅色的。礦物的透明度礦物的透明度就是指礦物透過可見光波的能力，一般以1mm厚的礦物的透光程度為標準，可將礦物的透明度可分為透明（石英、方解石等）,半透明（辰砂、閃鋅礦）,不透明（黃鐵礦、石墨等）。礦物的光澤

礦物表面對可見光的反射能力。根據(jù)礦物反射能力的大小可將礦物光澤分為：金屬光澤：呈金屬新鮮面的光澤，光亮耀眼，不透明，如方鉛礦半金屬光澤：呈較暗的金屬光澤，如磁鐵礦金剛光澤：呈金剛石的光澤，如金剛石、白鎢礦玻璃光澤：呈玻璃樣的光澤，如水晶油脂光澤：具玻璃光澤的礦物，因反射表面不平，使部分光散射而呈油脂狀光澤，如石英絲絹光澤，土狀光澤光澤透明度條痕金屬光澤不透明黑色半金屬光澤半透明深彩色金剛光澤半透明、透明淺彩色玻璃光澤透明無色、白色礦物的光澤常與條痕、透明度相互有關3、礦物的力學性質礦物的硬度礦物的解理與斷口摩氏硬度計硬度等級12345

678910代表礦物

滑石

石膏

方解石

螢石

磷灰石

正長石

石英

黃玉

剛玉

金剛石礦物的硬度在野外實踐中，常把礦物的硬度粗略的劃分為小于指甲（2.5）、指甲與小刀(5.5)之間及大于小刀。礦物的解理與斷口礦物的解理與斷口都是礦物在外力作用下，發(fā)生破裂的性質。解理

礦物晶體在外力作用下嚴格沿著一定結晶方向破裂，并能裂成光滑平面的性質稱為解理。這些光滑平面稱為解理面。

解理等級出現(xiàn)的難易平滑程度極完全易最平滑完全易平滑中等不易中等不完全難差極不完全最難、不出現(xiàn)最差如云母和石墨的片狀極完全解理，方解石的菱形完全解理，輝石和角閃石的兩組中等解理。白云母方解石的三組菱面體解理

（完全解理）晶面與解理面的區(qū)別晶面解理面1、為晶體生長的最外面的一層平面，受打擊立即消失；2、一般較暗淡；3、可出現(xiàn)生長紋；4、一般不太平整，常有凸凹不平的痕跡。1、為晶體內部構造上連接力弱的方向，受打擊后可連續(xù)出現(xiàn)相互平行的平面；2、一般較光亮；3、不出面晶面紋；4、比較平整。黃鐵礦（FeS2）硫化物斷口：礦物晶體在外力作用下沿任意方向破裂，呈各種凹凸不平的斷面，這樣的斷面叫斷口。如石英的貝殼狀斷口。三、地球上的巖石

礦物總是集合成為巖石而產(chǎn)出的巖石：自然狀態(tài)下形成的，由一種或幾種礦物、有規(guī)律組合而成的礦物集合體巖石是混合物巖石的成因水成論－魏爾納(A.G.Werner,1750-1815)火成論－赫頓（J.Hutton,,1726～1797）地球上的巖石：沉積巖主要來自地表的沉積物（很多沉積于水中），也稱水成巖巖漿巖是巖漿冷凝的產(chǎn)物，也叫火成巖變質巖是原巖在固體狀態(tài)下、經(jīng)過一定的溫度與壓力的作用，有時還有新的成分加入，使其內部物質組成或結構發(fā)生了不同程度的變化按巖石成因來進行科學分類美國西南部三疊系紅色砂巖傾斜巖層沉積巖中常見的礦物石英、白云母、鉀長石、斜長石粘土礦物、方解石、白云石、石膏、硬石膏、赤鐵礦、褐鐵礦、蛋白石、海綠石等巖屑巖漿巖中常見礦物

橄欖石（Mg,Fe)2SiO4

輝石（Ca,Mg,Fe,Al)2[(Si,Al)2O6]

角閃石(Ca,Na)2-3(Mg,Fe,Al)5[(Si,Al)4O11](OH)2

黑云母K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH,F)2

斜長石Na(AlSi3O8)——Ca(Al2Si2O8)

鉀長石K(AlSi3O8)

石英SiO2變質巖中常見的礦物石榴子石、紅柱石、藍晶石、矽線石、硅灰石、滑石、陽起石、藍閃石、透輝石、葉蠟石、石墨、蛇紋石、綠簾石、綠泥石等礦物的有規(guī)律組和巖石的結構：組成巖石的礦物（或巖屑）的結晶程度、顆粒大小、形狀及其相互關系。巖石的構造：巖石中的礦物（或巖屑）顆粒在空間上的分布和排列方式特點。四、寶石與玉寶石:凡礦物顏色鮮艷美觀,折光率高,光澤強,透明度好,硬度高(一般在5以上),化學性穩(wěn)定者.狹義的寶石:金剛石、紅、藍寶石鉆石：金剛石紅寶石：紅色透明的剛玉晶體藍寶石：藍色透明的剛玉晶體祖母綠、海藍寶石：翠綠色半透明－透明的綠柱石藍牙烏：石榴子石剛玉祖母綠(綠柱石)海藍寶石玉古人不知道它是什么成分，經(jīng)過現(xiàn)代技術手段測定，才知道玉不是礦物而是礦物的集合體，即巖石一類大多為透閃石或陽起石類，成纖維狀，非常細微玉

商周兩代最盛。商王后婦好的墓中挖出玉器755件。武王滅商，“得佩玉億有八萬”