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1、普通地質學,第二章 地殼的物質組成,江西應用技術職業(yè)學院 謝文偉 制作,2.1 組成地殼的化學元素,第一節(jié) 組成地殼的化學元素,目前已知的化學元素有108種，天然存在的為92種，以及300多種同位素。其中絕大多數元素都在地殼中有所分布。地殼正是由這些化學元素自然形成礦物并組合成巖石構成的。,克拉克值（地殼元素豐度）地殼中化學元素平均重量百分比。,2.1 組成地殼的化學元素,從表中可以看出，地殼中的各種化學元素分布是極不均勻的：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、Mn。這十種元素就占了地殼總量的99，而其他元素的總和還不到總量的1。,地殼中的化學元素絕大部分是以礦物的形式存在的，再

2、由礦物有規(guī)律地組合而成各種巖石。地質學就是通過對礦物巖石的分析、鑒定來認識地殼的物質組成。,2.2 組成地殼的礦物（概述）,第二節(jié) 組成地殼的礦物,一、概述,礦物是通過地質作用自然形成的具有一定化學成分和物理特性的單質或化合物。,單質礦物是由單獨一種自然元素組成的。如：石墨（C）、金（Au）。,多數礦物是由幾種元素化合而成的。如：黃鐵礦（FeS2）、方解石（CaCO3）、石英（SiO2）。,2.2 組成地殼的礦物（形狀）,固態(tài)礦物（絕大多數礦物是以固體形態(tài)出現的）,其中大多數為晶質體，少數為非晶質體。,晶質體內部質點（原子、離子、分子）呈有規(guī)律的排列，在適宜的條件下可形成規(guī)則的幾何外形。晶體又

3、分為顯晶質體和隱晶質體。,非晶質體內部質點沒有規(guī)律，不是有規(guī)則的幾何外形。又分為玻璃質體（火山作用形成的）和膠質體（沉淀作用形成的）。,二、礦物的形狀和主要物理性質,（一）礦物的形狀,礦物的形狀是指礦物的外貌特征，是礦物成分、晶體構造和生成環(huán)境等綜合影響的結果。,2.2 組成地殼的礦物（形狀）,礦物的形狀是鑒定礦物的重要特征之一，而且還可以了解礦物的生成環(huán)境。,1.礦物單體的形狀,礦物單體的形狀是指礦物單個晶體的形狀，主要有以下形狀：,一向延伸型晶體：柱狀、針狀、纖維狀等。如：石英、綠柱石、電氣石、石棉等。,二向延展型晶體：板狀、片狀等。如： 云母、重晶石等。,三向等長型晶體：粒狀。如：石榴子

4、石、黃鐵礦等。,2.2 組成地殼的礦物（形狀）,2.礦物集合體的形狀,自然界中絕大多數礦物是以集合體的形態(tài)出現，指的是同種礦物的不規(guī)則連生體。,柱狀、針狀、纖維狀集合體 板狀、片狀集合體 粒狀集合體,隱晶和膠態(tài)集合體,顯晶質集合體,分泌體：如：瑪瑙,結核體：如：鮞狀、豆狀 、腎狀赤鐵礦,鐘乳狀體：如：方解石鐘乳、葡萄狀,致密塊狀和土狀塊體：蛋白石、高嶺土等,2.2 組成地殼的礦物（物理性質）,（二）礦物的主要物理性質,1.礦物的光學性質,礦物的光學性質是指礦物對自然光的反射、折射和吸收等所呈現的光學現象。,主要有：顏色、條痕、光澤和透明度。,顏色在礦物的新鮮面上直接觀察到的顏色。,條痕是礦物在

5、較硬的瓷板上刻劃后所留下的粉末顏色。,條痕色與礦物顏色可以一致（褐鐵礦）也可以不一致（黃鐵礦），是鑒定礦物的重要依據之一。,2.2 組成地殼的礦物（物理性質）,透明度指礦物透過可見光的程度。（以0.03mm厚度為標準，通常在礦物碎片邊緣觀察。）,透明：水晶、冰洲石 一般分為三級 半透明：閃鋅礦、辰砂 不透明：黃鐵礦、磷鐵礦,光澤是指礦物表面對可見光的反射能力。,分為： 金屬光澤：方鉛礦、黃銅礦 半金屬光澤：磁鐵礦、黑鎢礦 金剛光澤：金剛石、鋅閃礦 玻璃光澤：石英、長石、方解石 非金屬光澤：油脂光澤、珍珠光澤（云母）、絲絹光澤（絹云母）、蠟狀光澤（葉臘石）、土狀光澤（高嶺石）等,2.2 組成地殼

6、的礦物（物理性質）,2.礦物的力學性質,指礦物抵抗外力作用（刻劃、打擊、壓拉等）所表現出來的性質。包括礦物的解理、斷口、硬度。,解理礦物受外力作用后，沿一定方向裂開的性質。裂開的光滑平面叫解理面。分為五段：,e.極不完全解理（無解理）：石英、石榴石,a.極完全解理：云母（一組）,b.完全解理：螢石（四組）、方解石（三組）、方鉛礦（三組）,c.中等解理：輝石（二組）、角閃石（二組）,d.不完全解理：磷灰石、綠柱石,2.2 組成地殼的礦物（物理性質）,斷口礦物受外力作用后，沿任意方向裂成凹凸不平的破裂面。常見的有：,a.貝殼狀斷口：石英 b.鋸齒狀斷口：自然銅 c.參差不齊斷口：黃鐵礦 d.土狀斷

7、口：高嶺土,一般解理發(fā)育的礦物無斷口，斷口發(fā)育的礦物無解理。,硬度指礦物抵抗摩擦或刻劃的強度，是鑒定礦物的重要依據之一。,礦物學上的硬度一般指的是相對硬度摩式硬度。1824年由奧地利礦物學家摩氏（Mohs）設立的，故又稱為摩氏硬度計。,摩氏硬度計以選出的10種硬度不同的礦物，按硬度小到硬度大排序，作為測定比較其他礦物硬度的標準：,2.2 組成地殼的礦物（物理性質）,影視：摩氏硬度計,2.2 組成地殼的礦物（物理性質）,1.滑石 2.石膏 3.方解石 4.螢石 5.磷灰石 6.長石 7.石英 8.黃玉 9.剛玉 10.金剛石,為方便記憶，特編成順口溜：滑石方、螢磷長、石英、黃玉、剛金剛。,在實際

8、工作中，常用隨身工具進行比較確定：手指甲（硬度為2.5）、小刀或玻璃硬度為5.5。,3.礦物的相對密度指礦物的重量與4時同體積水的重量之比。習慣稱為比重。,在肉眼鑒定礦物時，一般憑經驗用手掂量大致估計。分為三段：,輕礦物：相對密度2.5以下；如食鹽、石膏,中等密度礦物：相對密度2.54；如正長石、角閃石,重礦物：相對密度4以上；如黃鐵礦、方鉛礦,2.2 組成地殼的礦物（常見礦物）,斜長石 39%,鉀長石12%,石英12%,輝石11%,角閃石5%,云母 5%,稀土礦物4.6%,橄欖石3%,方解石1.5%,白云石 0.9%,磁鐵礦（鈦鐵礦） 1.5,其他礦物 4.5%,三、常見礦物,地殼中發(fā)現的礦

9、物有三千多種，但是常見礦物只有幾十種，主要礦物不過十幾種：,2.2 組成地殼的礦物（常見礦物）,1.石英SiO2 具有規(guī)則的幾何外形的晶體，其中無色透明者通常稱為水晶；晶形呈六方柱狀，柱面有橫紋；顏色很多，常見者為無色、乳白色；石英常呈斑狀或塊狀；硬度7；相對密度2.67；晶面上呈玻璃光澤；無解理，斷口呈貝殼狀，斷口上呈油脂光澤。石英用途很廣，可做玻璃原材料，制做石英器皿；顏色鮮艷和純凈無缺陷的水晶可做寶石和光學材料；具壓電性的晶體可用做無線電通訊器材。,2.正長石 KAlSi3O8 晶體呈短柱狀，通常為粒狀或塊狀；顏色常為肉紅、褐黃色；硬度6；相對密度2.5；玻璃光澤；兩組解理?？芍谱鞔捎裕?/p>

10、并可提制鉀肥。,常見礦物的特征：,2.2 組成地殼的礦物（常見礦物）,3.斜長石 斜長石是鈉長石（NaAlSi3O8）與鈣長石（CaAl2Si2O8）混合組成的系列礦物的總稱；晶形呈柱狀、厚板狀，常為粒狀或塊狀；顏色多呈灰白色，有時微帶淺棕、淺藍及淺紅色；硬度66.5；相對密度2.612.76；玻璃光澤；兩組解理。也可用作陶瓷原料。,4.白云母 KAl2AlSi3O10(OH，F)2 晶體呈假六方柱狀；無色或白色，常帶淺綠、淺黃及、淺灰色；硬度23；相對密度2.763.2；片狀解理完全，可以順著解理面剝成很薄的薄片；薄片具彈性；呈鱗片狀者叫絹云母。白云母具有良好絕緣性，可用于電器工業(yè)中。,5.

11、黑云母 K(Mg，Fe)3AlSi3O10 (OH，F)2 晶體呈假六方柱狀；黑色、褐色；珍珠光澤，解理面上有珍珠彩暈；其它物理性質與白云母類同。,2.2 組成地殼的礦物（常見礦物）,6.普通角閃石 Ca2Na(Mg,Fe)4(Al,Fe) (Si,Ai)2O6 晶體呈柱狀；深綠色或黑色；硬度56；相對密度3.13.3；玻璃光澤；有兩組解理，橫切面上兩組解理的交角為124與56。,7.普通輝石（Ca,Na）（Mg,Fe2+,Al,Fe3+）（Si,Ai)2O6 晶體呈短柱狀、粒狀；黑色、深黑棕色；硬度56；相對密度3.23.6；玻璃光澤；兩組解理，橫切面上兩組解理的交角為93與87。,8.橄欖

12、石 (Mg，Fe)2SiO4 晶體呈粒狀；橄欖綠色、淺綠黃色；硬度6.57；相對密度3.33.5；性脆；玻璃光澤。,2.2 組成地殼的礦物（常見礦物）,9.石榴子石 A3B2SiO43 其中A代表Mg2+、Ca2+；B代表Al3+、Fe3+。常見的石榴子石有： 鈣鐵石榴子石 Ca3Fe2SiO43 褐紅色、黑色； 鈣鋁石榴子石 Ca3Al2SiO43 淺黃、淺綠、黃褐色。 石榴子石的晶體常為菱形十二面體、四角三八面體；多為粒狀或塊狀集合體；硬度6.77.5；相對密度3.54.3；油脂光澤和玻璃光澤。紅色石榴子石可琢磨成寶石。,10.方解石 CaCO3 晶體呈菱面體及復三方復三角面體等；常呈粒狀

13、、塊狀集合體；無色或乳白色；硬度3；相對密度2.62.8；玻璃光澤；性脆；具有菱面體解理。方解石與鹽酸作用時，反應激烈（劇烈起泡），放出CO2氣體。無色、透明無裂痕的完好方解石叫冰洲石，是重要的光學材料。,2.2 組成地殼的礦物（常見礦物）,11.白云石 CaMgCO32 與稀冷鹽酸作用反應較緩慢（起泡不劇烈），可與方解石區(qū)別。用作建筑材料；在冶金工業(yè)中用作熔劑；還可用作提煉金屬鎂的原料。,12.高嶺石 Al4(Si4O10)(OH)8 晶體呈極細小的片狀微粒；常組成致密塊狀、土狀集合體，土狀集合體又叫高嶺土；硬度1；相對密度2.6；鱗片和薄片無色，致密塊狀者為白色、淺黃色或淺褐色；土狀光澤，

14、潮濕后具可塑性，但無膨脹性。可用作陶瓷原料、耐火材料和造紙工業(yè)等；優(yōu)質高嶺土可制金屬陶瓷，用于導彈、火箭工業(yè)。,13.黃鐵礦 FeS2 晶體呈立方體或五角十二面體；常呈塊狀集合體；淺銅黃色；條痕綠黑色；硬度66.5；相對密度4.95.2；金屬光澤。黃鐵礦是制造硫酸和硫磺的主要原料。,2.2 組成地殼的礦物（常見礦物）,14.褐鐵礦 Fe2O3nH2O 通常為土狀、塊狀、結核狀等；顏色為黃褐色；條痕也是黃褐色；硬度5.5；相對密度55.3；半金屬或土狀光澤。褐鐵礦是重要的煉鐵原料。,15.赤鐵礦 Fe2O3 常見者為致密塊狀、腎狀、土狀等；鋼灰色、鐵黑色、紅或褐色；條痕呈櫻紅色；硬度5.5；相對

15、密度55.3；半金屬或土狀光澤。赤鐵礦是重要的煉鐵原料。,16.磁鐵礦 Fe3O4 晶體常呈八面體和菱形十二面體，通常為粒狀或塊狀集合體；顏色為鐵黑色；條痕亦為鐵黑色；硬度6；相對密度5.2；具強磁性；半金屬光澤。磁鐵礦是重要的煉鐵原料。,17.黃銅礦 CuFeS2 常見者為致密塊狀集合體等；黃銅色；條痕為黑綠色；硬度3-4；相對密度4.14.3；金屬光澤。黃銅礦是煉銅的主要原料。,以上十七種礦物都是常見的礦物。,2.3 組成地殼的巖石（結構構造）,第三節(jié) 組成地殼的巖石,巖石是由礦物按照一定規(guī)律組合起來的集合體。,地殼是由各種不同的巖石組成，按照巖石的形成原因不同分為：巖漿巖、沉積巖、變質巖

16、。,一、巖石的結構與構造,不同的巖石具有不同的化學成份、礦物組成、顏色、結構、構造，是區(qū)別巖石類型的重要依據。,1.巖石的結構,指巖石中礦物之間的相互關系的反映，如等粒結構、斑狀結構、顯晶質結構等。,2、巖石的構造,指巖石中由于物質組成的差異或結構的差異所反映出的外觀的總體特征。如氣孔狀構造、杏仁狀構造、層狀構造等。,2.3 組成地殼的巖石（巖漿巖）,二、巖漿巖（火成巖）,1.巖漿是地殼深部或上地幔產生的高溫、熾熱、粘稠、含有揮發(fā)份的硅酸鹽熔融體。,2.巖漿巖由巖漿冷卻凝固形成的巖石。故又稱為火成巖。,花崗巖,流紋巖,玄武巖,輝長巖,2.3 組成地殼的巖石（沉積巖、變質巖）,四、變質巖,地殼中原來已經存在的各種巖石，在溫度、壓力和化學活動性流體的作用下，使原來的巖石在結構、構造或物質成分上發(fā)生變化而形成的新巖石。,是在地表及地表附近不太深的地方，由母巖經過風化、剝蝕、搬運、沉積、成巖等外力地質作用所形成的層狀巖石。,三、沉積巖,礫巖,砂巖,灰?guī)r,板巖,片巖,大理巖,混合巖,2.3 組成地殼的巖石（巖石的分布）,地殼中各類巖石含量不同，主要是巖漿巖（含變質的巖漿巖）占90%，沉積