1、1 元素和化合物2 矿物3 岩石4 地球内部各圈层的物质组成5 元素的迁移、富集和矿石,地球的物质组成,1 元素和化合物2 矿物3 岩石4 地球内部各圈层的物质组成5 元素的迁移、富集和矿石,地球的物质组成,1 元素和化合物,宇宙大爆炸，基本粒子氢氦其他元素。 元素丰度某个对象中的元素的质量百分比，又称克拉克值。,1 元素和化合物,整个地球中元素丰度前十位的是Fe，O，Mg，Si，Ni，S，Ca，Al，Co，Na。 地壳中丰度大于1%的8种元素依次是氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁，它们的丰度之和为98%。 地壳中元素丰度前十位的是O，Si，Al，Fe，Ca，Na，K，Mg，Ti，H。,1 元素
2、和化合物,根据元素的地球化学行为， 可将元素分为五类： 造岩元素，是指地壳中丰度前十位的元素，是组成地壳岩石的主要元素，又称主量元素、常量元素，也称亲氧元素。 造岩元素中氧以阴离子形式存在，其他元素以阳离子形式存在，组成含氧盐和氧化物，含氧盐中的硅酸盐是地壳的主要化合物形式。,1 元素和化合物,金属成矿元素，是指S、Cl、F等以阴离子形式存在的元素和Cu、Pb、Zn等以阳离子形式存在的金属元素，是组成金属矿物的主要元素。它们常常组成硫化物或硫盐，因此也称亲硫元素。有时也组成单质或金属互化物。人类利用的金属元素大多数是从这些金属矿物中提炼的，另一些金属元素属于造岩元素，主要从它们的氧化物或含氧盐
3、中提炼。金属元素又可进一步分为贵金属元素、黑色金属元素、有色金属元素、稀有元素、稀土元素等。,1 元素和化合物,亲生物元素，是组成水圈、大气圈、生物圈的元素，主要指C、H、O、N、P、B，它们的化合物形式主要是水、气体、有机物和生命物质。 此外，K、S、Ca、Na、Mg、Si、S、Al、Fe、Zn、Se、Pb、Cd、Hg、F等约二十多种元素也具有亲生物性，对生命过程有影响。,1 元素和化合物,放射性元素，是具有放射性的一类特殊的元素。 在元素周期表中，Po和排在Po后面的元素都是放射性元素，排在Po前面的元素中有十几种同位素具有放射性。其中常用于地质测年的有14C、40K、87Rb、147Sm
4、、187Re、238U等。,1 元素和化合物,微量元素，指地壳中丰度很低的元素。不易形成独立矿物，多以类质同象的形式存在于矿物中。 （微量元素的另一种含义是指在某种物质中含量很少的元素。）,1 元素和化合物2 矿物3 岩石4 地球内部各圈层的物质组成5 元素的迁移、富集和矿石,地球的物质组成,2 矿物,地壳中元素的主要存在形式是矿物。 矿物是自然界中存在的单质或化合物，多数为无机晶质固体，少数为非晶质固体或胶体，煤、石油、天然气、琥珀等少数有机物可认为是特殊矿物。地壳中的矿物有3000多种，主要的造岩矿物只有十几种，主要的矿石矿物也只有几十种。,2 矿 物,矿物的性质有形态、颜色、透明度、光泽
5、、硬度、密度、解理、断口、磁性、发光性、化学性质、热学性质、放射性等。 形态 矿物晶体的形态有：各向等长的粒状；两向延长的板状、片状；一向延长的柱状、针状、纤维状。 矿物集合体的形态有：晶簇、蜂窝状、葡萄状、鲕状等。,晶体内部的质点排列，氯化钠,晶体内部质点排列与矿物的形态,矿物的形态：各向等长，粒状，石榴子石,矿物的形态：两向延长，片状，云母,矿物的形态：一向延长，柱状，石英（水晶）,矿物的形态：一向延长，纤维状，石棉,2 矿物颜色,矿物的颜色丰富多彩。一种矿物可能具有不同的颜色，但是有些矿物具有一种或少数几种比较固定的常见的颜色，可以作为鉴定特征之一。例如，正长石常为肉红色，斜长石常为灰白
6、色。对宝石矿物而言，颜色是重要的评价因素之一。,不同颜色的钻石,颜色的色调,矿物的颜色,祖母绿,矿物的颜色电气石,2 矿物的条痕色,条痕色是指矿物在较硬的材料上留下的划痕的颜色，即矿物的粉末在衬底上的颜色。对金属矿物而言，条痕色比颜色更固定，可作为鉴定特征之一。 例如，金和黄铁矿的颜色都是浅黄色，但是在白色瓷板上金的条痕色是浅黄色，而黄铁矿的条痕色为黑色。再如，根据金在黑色硅质岩上的条痕色的差异，可以估计金的纯度。,2 矿物的光泽,光泽是当物体表面发生光的反射时表现出的一种特征。常见矿物的光泽有金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、玻璃光泽、蜡状光泽、树脂光泽、丝绢光泽、油脂光泽、土状光泽等。,金属
7、光泽,赤铁矿,金刚光泽钻石,玻璃光泽红、蓝宝石海蓝宝石,玻璃光泽 翡翠油脂光泽 软玉,蜡状光泽 蛇纹石玉,2 矿物的透明度,矿物的透明度一般可分为透明、半透明、不透明三级。 对宝石矿物而言，透明度是重要的评价因素之一。,2 矿物硬度,矿物的硬度有绝对硬度和相对硬度之分。绝对硬度是用仪器定量检测的。相对硬度也称摩氏硬度，是将矿物的硬度分为10度，用10种常见矿物作标准，其他矿物的硬度通过与这10种矿物相比较而定。 滑石 石膏方解石萤石磷灰石 正长石 水晶黄玉 刚玉金刚石10 通常也可以与指甲、小刀、玻璃相比较而大致确定矿物的硬度范围。指甲2.5小刀5.5 玻璃,2 矿物的密度,矿物的密度一般可分
8、为密度小、密度中等、密度大三级。大多数矿物为密度中等，金属矿物的密度较大。在准确鉴定矿物时，例如鉴定宝石时，可以用天平准确测量密度，作为鉴定的重要特征之一。,2 矿物的解理与断口,解理是指矿物晶体受力时沿某些固定的面裂开的性质。按解理面的平滑程度分为极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理、极不完全解理。解理面的组数和交角也是解理的特征。 断口是指矿物不沿解理面裂开时的破裂面。断口的特征有助于鉴定矿物，如石英的贝壳状断口。,矿物的解理：一组极完全解理，云母,矿物的解理：三组完全解理，方解石,矿物的解理：二组中等解理，长石,矿物的解理：极不完全解理，贝壳状断口，石英,2 矿物的磁性和发光性,大
9、多数矿物无磁性，磁铁矿具有明显的磁性，赤铁矿和黄铁矿具有弱的磁性。某些矿物在紫外线照射下发出荧光，如白钨矿。,2 矿物的化学性质,是指矿物在遇到酸、碱等化学物质时表现出的性质。例如，方解石遇盐酸时剧烈起泡；白云石遇盐酸几乎不反应，加热方可见缓慢起泡。,2 矿物-常见矿物,按是否构成地壳岩石的主要矿物成分分为造岩矿物和非造岩矿物。按是否可利用分为矿石矿物和非矿石矿物。按化学组成分为单质矿物、硫化物矿物、卤化物矿物、氧化物矿物、硅酸盐矿物、碳酸盐矿物、硫酸盐矿物等。,2 矿物-常见的造岩矿物,正长石、斜长石、石英、黑云母、白云母、金云母、普通角闪石、普通辉石、橄榄石、方解石、白云石、高岭石、石榴石
10、、蛇纹石、绿泥石、阳起石、磷灰石等。,2 矿物-常见的矿石矿物,磁铁矿、赤铁矿、镜铁矿、褐铁矿、黄铜矿、辉铜矿、蓝铜矿、孔雀石、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿、黑钨矿、白钨矿、锡石、硬锰矿、辉锑矿、辰砂、黄铁矿、雄黄、雌黄、石膏、滑石等。,2 矿物-宝石,宝石是具有瑰丽、稀罕、耐久三个基本特征的矿物（宝石）或岩石（玉石）。常见的宝石矿物：金刚石（钻石）、刚玉（红宝石、蓝宝石）、绿柱石（祖母绿、海蓝宝石）、电气石（碧玺）、黄玉（托帕石）、石英（水晶）、石榴石、橄榄石、硬玉岩（翡翠）、透闪石岩（软玉）、蛇纹岩（岫玉）、蛋白石（欧泊）、玛瑙等。,1 元素和化合物2 矿物3 岩石4 地球内部各圈层的物质组成5
11、 元素的迁移、富集和矿石,地球的物质组成,3 岩石,岩石是矿物的集合体。 组成地壳的岩石分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。,3 岩石-岩浆岩,岩浆岩是由岩浆冷凝结晶形成的岩石。占地壳体积的大部分。,3 岩石,岩浆岩按产状分为侵入岩和火山熔岩二个系列，按二氧化硅的含量分为酸性岩、中性岩、基性岩、超基性岩四个系列。主要岩石类型有： 酸性岩中性岩基性岩超基性岩侵 入 岩 花岗岩闪长岩辉长岩橄榄岩火山熔岩 流纹岩安山岩玄武岩苦橄岩,3岩石,岩浆岩的矿物成分主要有： 正长石、石英、斜长石、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等。矿物的含量随二氧化硅含量的变化而变化。,3岩石,沉积岩 沉积岩是地表先成的各类岩石（
12、母岩）经过风化剥蚀搬运和沉积而形成的新的岩石。 成层性和含有化石是沉积岩的显著特征。沉积岩仅占地壳体积的0.5%，但是占了地球表面积的75%。,3 岩石,沉积岩按成因分为陆源碎屑岩、火山碎屑岩、化学与生物化学沉积岩三个系列。主要岩石类型有：陆源碎屑岩 砾岩砂岩粉砂岩泥岩火山碎屑岩集块岩火山角砾岩凝灰岩化学与生物 石灰岩 白云岩硅质岩磷质岩 铁质岩化学沉积岩煤石油天然气岩盐,火山碎屑岩也具有成层性,泥裂和雨痕,泥裂和鸟的足迹印痕,3 岩石,变质岩 变质岩是地壳中先成的各类岩石（原岩）在周围温度压力发生变化时岩石的成分和结构随之变化而形成的新的岩石。变质岩是在原岩不发生整体熔融的情况下被改造而形成
13、的，这一点区别于岩浆岩。,3岩石,变质岩按成因分为区域变质岩、接触变质岩、动力变质岩三个系列。主要岩石类型有：区域变质岩板岩千枚岩片岩片麻岩 大理岩石英岩接触变质岩矽卡岩大理岩角岩动力变质岩碎裂岩断层角砾岩糜棱岩,1 元素和化合物2 矿物3 岩石4 地球内部各圈层的物质组成5 元素的迁移、富集和矿石,地球的物质组成,上地壳（A1 ），陆壳以花岗岩为主，洋壳以深海沉积物为主。 下地壳（A2 ），陆壳以麻粒岩为主，洋壳以玄武岩为主。 上地幔盖层（B1），又称岩石圈地幔，地幔岩（橄榄石、辉石） 。地幔岩的组成相当于3份橄榄岩和1份玄武岩。在B1层中的局部高压、超高压环境，如板块俯冲带，除地幔岩外还有
14、榴辉岩（石榴石、绿辉石）。,4地球内部各圈层的物质组成,上地幔低速层（B2），又称软流圈地幔，部分熔融状态，地幔岩发生熔离作用，分异出玄武岩上升到地壳中，剩余部分的组成相当于橄榄岩。上地幔均匀层（B3），橄榄石、尖晶石。 地幔过渡层（C），尖晶石、方镁石、方铁矿、斯石英。 下地幔（D），氧化物、具钙钛矿结构的硅酸盐矿物。,4 地球内部各圈层的物质组成,外地核（E），液态的铁、镍、硫、硅、氧。 地核过渡层（F），二硫化铁，液态。 内地核（G），固态的铁、镍。,4地球内部各圈层的物质组成,1 元素和化合物2 矿物3 岩石4 地球内部各圈层的物质组成5 元素的迁移、富集和矿石,地球的物质组成,5 元
15、素的迁移、富集和矿石,地壳中的元素在不断地迁移，迁移的过程导致元素的分散或富集。 元素的富集形成矿石。分布在一定的空间中的一种或几种矿石的集合称为矿床。 矿石是满足开采加工的经济、技术和环境条件的可利用的岩石，或者岩石中的元素或矿物可利用，或者岩石本身可利用。,5 元素的迁移、富集和矿石,大多数矿石由多种矿物组成，其中可利用的称为矿石矿物，不可利用的称为脉石矿物。例如热液型铅锌矿石中的方铅矿和闪锌矿是矿石矿物，从中提取元素铅和锌，方解石和石英是脉石矿物。 矿石可分为金属矿石和非金属矿石两大类。 金属矿石中含有可利用的金属元素，例如铁矿石。 非金属矿石中含有可利用的非金属元素，例如萤石中的氟；或
16、可利用的矿物，例如石墨；或矿石本身可利用，例如大理岩。,5 元素的迁移、富集和矿石,主要的金属矿石：各种铁矿石、各种铜矿石、铅锌矿石、铝土矿、钨矿石、锡矿石、钼矿石、锰矿石、镍矿石、铬矿石、钛矿石、金矿石、银矿石等。 主要的非金属矿石：石灰岩、白云岩、萤石、高岭土、膨润土、石英矿石、云母矿石、硅灰石矿石、硅线石矿石、石墨矿石、花岗岩、辉石岩、大理岩、岩盐、石膏矿石、各种宝石矿石等。,5 元素的迁移、富集和矿石,丰富不等于富集。例如，铝比铁丰富，但铝比铁更分散，铁更易富集成矿。钾与钠的丰度相差无几，但钾富集成矿的程度差得多。 自然过程的总趋势是分散，因为分散是趋于无序、使体系内能减小、趋于稳定的过程。而富集是有条件的，是不稳定的。因此矿产资源是有限的，应该珍惜。,5 元素的迁移、富集和矿石,开采和使用矿产资源是一个人为的分散过程，一旦分散就很难利用了。采矿也使某些物质迁移到环境中，造成污染。 污染就是在一定的空间中某种物质的数量超过了限度。 采矿还会对周围的生态环境造成破坏。 对于矿产资源枯竭和采矿的环境问题应重视，但不必悲观。,
