地球科學(xué)概論課件-2地球的物質(zhì)組成-上

地球科學(xué)概論中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院2012年10月8日第四講地球的物質(zhì)組成（上）1.1.地球的化學(xué)構(gòu)成

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/1.2.地球總（整）體化學(xué)組成克拉克值：全球大陸地殼元素平均含量。1.3.地球總（整）體化學(xué)組成規(guī)律不同元素含量分布極不均勻。含量最高Fe（32％）與最低In（0.007ppm）之間相差8個(gè)數(shù)量級(jí)以上；元素含量隨原子序數(shù)增加而有規(guī)律降低，原子序數(shù)為偶數(shù)元素含量高于相鄰奇數(shù)元素含量；與太陽(yáng)相比，地球明顯經(jīng)歷過(guò)強(qiáng)烈分異與去氣。地球：Fe

O

Si

Mg

Ca

Al

Na太陽(yáng)：H

He

O

Ne

N

C

Si

Mg

Fe2.巖石圈

常見(jiàn)礦物與識(shí)別離子鍵共價(jià)鍵金屬鍵（分子鍵）范德華力2.1.化學(xué)鍵類型2.2.化合物成因：天然

vs.人工合成組成：無(wú)機(jī)

vs.有機(jī)結(jié)構(gòu)：結(jié)晶態(tài)

vs.非晶態(tài)穩(wěn)定性：穩(wěn)定

vs.亞穩(wěn)定

vs.不穩(wěn)定狀態(tài)：固體

vs.液體vs.氣體2.3.礦物定義:常溫常壓條件下，具有確定化學(xué)組成和特定晶體結(jié)構(gòu)的固態(tài)天然無(wú)機(jī)（亞）穩(wěn)定化合物。2.4.礦物化學(xué)分類大類亞類陰離子實(shí)例非硅酸鹽自然元素?zé)o帶電離子Au鹵化物F-,Cl-等石鹽【NaCl】氧化物和氫氧化物O2-OH-赤鐵礦【Fe2O3】、水鎂石【Mg(OH)2】硫化物S2-方鉛礦【PbS】硫酸鹽SO42-重晶石【BaSO4】碳酸鹽CO32-方解石【CaCO3】磷酸鹽PO43-磷釔礦【YPO4】硅酸鹽SiO44-鋯石【ZrSiO4】分類是人們對(duì)自然認(rèn)識(shí)的階段性總結(jié)，是不能不要的約定，又是不要死守的約定。1.自然元素：黃金【Au】與鉑金【Pt】1karat(k)=4.167%Au2.自然元素：金剛石與石墨同質(zhì)多相(polymorphism)：礦物化學(xué)組成相同（近），晶體結(jié)構(gòu)不同現(xiàn)象，這些礦物互為同質(zhì)多相體（多型，polytype）。礦物同質(zhì)多相體之間的轉(zhuǎn)變稱為相變。世界著名金剛石(a)1886年首次在南非發(fā)現(xiàn)Eureka（10.73ct）(b)南非616未切割鉆石(c)世界著名已切割MillenniumStar鉆石（203.04/777ct）1carat(ct)=0.2g(d)Minton金剛石八面體7厘米自然界五光十色金剛石Diamondsareforever!?鉆石恒久遠(yuǎn)，一顆永流傳熱力學(xué)不平衡vs.動(dòng)力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)金剛石磷光金剛石地質(zhì)成因示意圖金剛石人工合成技術(shù)：

CVD(ChemicalVaporDeposition)2.45mm高、1天長(zhǎng)成人工合成微粒與納米金剛石薄膜及其應(yīng)用天然金剛石全球空間分布示意圖

礦床類型：原生vs.次生（砂礦）

應(yīng)用：地質(zhì)壓力計(jì)vs.珠寶首飾（20％）vs.工業(yè)領(lǐng)域（80％）俄羅斯Mir金剛石礦山露天采坑礦物化學(xué)分類大類亞類陰離子實(shí)例非硅酸鹽自然元素?zé)o帶電離子Au鹵化物F-,Cl-等石鹽【NaCl】氧化物和氫氧化物O2-OH-赤鐵礦【Fe2O3】、水鎂石【Mg(OH)2】硫化物S2-方鉛礦【PbS】硫酸鹽SO42-重晶石【BaSO4】碳酸鹽CO32-方解石【CaCO3】磷酸鹽PO43-磷釔礦【YPO4】硅酸鹽SiO44-鋯石【ZrSiO4】3.鹵化物：石鹽【NaCl】4.鹵化物：鉀鹽【KCl】5.鹵化物：螢石

【CaF2】礦物化學(xué)分類大類亞類陰離子實(shí)例非硅酸鹽自然元素?zé)o帶電離子Au鹵化物F-,Cl-等石鹽【NaCl】氧化物和氫氧化物O2-OH-赤鐵礦【Fe2O3】、水鎂石【Mg(OH)2】硫化物S2-方鉛礦【PbS】硫酸鹽SO42-重晶石【BaSO4】碳酸鹽CO32-方解石【CaCO3】磷酸鹽PO43-磷釔礦【YPO4】硅酸鹽SiO44-鋯石【ZrSiO4】6.氧化物：赤鐵礦【Fe2O3】鏡鐵礦前寒武紀(jì)

條帶狀

（硅）鐵建造（BIF）

時(shí)控特征BIF成因?qū)嶒?yàn)?zāi)M火星BlueBerry（Fe2O3）發(fā)現(xiàn)與確證7.氧化物：剛玉【Al2O3】(b)藍(lán)寶石(a)紅寶石類質(zhì)同相(isomorphism)：離子電位【

＝Z（離子電價(jià)）/r（離子半徑）】相同（近）的離子彼此代換而不改變礦物晶體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，這些礦物互為類質(zhì)同相體。8.氧化物：金紅石【TiO2】金紅石Zr地質(zhì)溫度計(jì)

Ti(1.75)Zr(2.33)9.復(fù)合氧化物：磁鐵礦【Fe2+Fe3+2O4】10.氫氧化物：水鎂石【Mg(OH)2】11.氫氧化物：鋁土礦【Al2O(OH)4】12.氫氧化物：針鐵礦【FeO(OH)】褐鐵礦【赤鐵礦＋針鐵礦混合物（鐵銹）】礦物化學(xué)分類大類亞類陰離子實(shí)例非硅酸鹽自然元素?zé)o帶電離子Au鹵化物F-,Cl-等石鹽【NaCl】氧化物和氫氧化物O2-OH-赤鐵礦【Fe2O3】、水鎂石【Mg(OH)2】硫化物S2-方鉛礦【PbS】硫酸鹽SO42-重晶石【BaSO4】碳酸鹽CO32-方解石【CaCO3】磷酸鹽PO43-磷釔礦【YPO4】硅酸鹽SiO44-鋯石【ZrSiO4】13.硫化物：方鉛礦【PbS】14.硫化物：閃鋅礦【ZnS】15.硫化物：雄黃【AsS】16.硫化物：雌黃【As2S3】17.硫化物：辰（朱、硃、丹）砂【HgS】18.復(fù)合硫化物：黃銅礦【CuFeS2】19.復(fù)合硫化物：黃鐵礦【FeS0S2-】(b)黃鐵礦晶簇與晶紋(a)黃鐵礦單晶礦物化學(xué)分類大類亞類陰離子實(shí)例非硅酸鹽自然元素?zé)o帶電離子Au鹵化物F-,Cl-等石鹽【NaCl】氧化物和氫氧化物O2-OH-赤鐵礦【Fe2O3】、水鎂石【Mg(OH)2】硫化物S2-方鉛礦【PbS】硫酸鹽SO42-重晶石【BaSO4】碳酸鹽CO32-方解石【CaCO3】磷酸鹽PO43-磷釔礦【YPO4】硅酸鹽SiO44-鋯石【ZrSiO4】20.硫酸鹽：重晶石【BaSO4】21.硫酸鹽：石膏【CaSO4

2H2O】(b)纖維狀石膏(a)板狀石膏(c)石膏巨晶22.硫酸鹽：硬石膏【CaSO4】礦物化學(xué)分類大類亞類陰離子實(shí)例非硅酸鹽自然元素?zé)o帶電離子Au鹵化物F-,Cl-等石鹽【NaCl】氧化物和氫氧化物O2-OH-赤鐵礦【Fe2O3】、水鎂石【Mg(OH)2】硫化物S2-方鉛礦【PbS】硫酸鹽SO42-重晶石【BaSO4】碳酸鹽CO32-方解石【CaCO3】磷酸鹽PO43-磷釔礦【YPO4】硅酸鹽SiO44-鋯石【ZrSiO4】23.碳酸鹽：方解石【CaCO3】(a)(b)冰洲石24.碳酸鹽：文石【CaCO3】生物與非生物成因文石判別25.復(fù)合碳酸鹽：白云石【CaMg(CO3)2】

Ca(1.75)<Mg(2.33)26.復(fù)合碳酸鹽：孔雀石【Cu2(CO3)(OH)2】同心韻律生長(zhǎng)環(huán)帶結(jié)構(gòu)礦物化學(xué)分類大類亞類陰離子實(shí)例非硅酸鹽自然元素?zé)o帶電離子Au鹵化物F-,Cl-等石鹽【NaCl】氧化物和氫氧化物O2-OH-赤鐵礦【Fe2O3】、水鎂石【Mg(OH)2】硫化物S2-方鉛礦【PbS】硫酸鹽SO42-重晶石【BaSO4】碳酸鹽CO32-方解石【CaCO3】磷酸鹽PO43-磷釔礦【YPO4】硅酸鹽SiO44-鋯石【ZrSiO4】27.磷酸鹽：磷釔礦【YPO4】28.復(fù)合磷酸鹽：磷灰石族

【Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)】礦物化學(xué)分類大類亞類陰離子實(shí)例非硅酸鹽(28)自然元素?zé)o