講05 地殼的無機組成.ppt

1 第一節(jié)地殼的化學(xué)成分 一 地殼的元素豐度地殼大部分由各種巖石組成 而巖石可由一種或幾種礦物組成 礦物則由一種或幾種元素構(gòu)成 因此元素是組成地殼的基本物質(zhì) 元素在地殼中的平均含量稱為豐度 為了了解地殼中各種元素的分布特征 1924年美國學(xué)者克拉克曾采集大量來自世界各地的不同巖石標(biāo)本 分析得出地殼中各種元素的平均重量百分比 為了表彰克拉克所做出的巨大貢獻(xiàn) 我們將元素在地殼中的重量百分比稱其為 克拉克值 第四章 地殼的無機組成 2 第一節(jié)地殼的化學(xué)成分 二 地殼元素豐度的特征地殼中各元素的豐度 從該表中可以看出以下特點 1 地殼中元素豐度的差異從表中可以看出 O Si Al Na Fe Ca Mg和K8種元素的平均含量占地殼總重量的97 52 其它元素不到3 2 上 下地殼元素豐度的差異硅鋁層以氧 硅 鋁為主 鈣 鈉 鉀也較多 而硅鎂層雖仍以氧 硅為主 但鎂 鐵含量則相對較高 第四章 地殼的無機組成 見表 3 第二節(jié)礦物與巖石 一 礦物一 概述1 礦物的定義 礦物是指在一定的地質(zhì)和物化條件下形成的相對穩(wěn)定的自然元素和化合物 2 礦物的分類 1 按礦物的形態(tài)分為 氣體 液體和固體 重點固體 2 按礦物在構(gòu)成巖石及形成礦床的作用分為 造巖礦物 石 和造礦礦物 礦 3 按礦物的化學(xué)成分分為 自然元素 化合物 4 按固體礦物是否結(jié)晶分為 晶體礦物和非晶體礦物二 礦物的化學(xué)成分和化學(xué)式一 化學(xué)成分按礦物化學(xué)成分的組成特點 可將組成礦物的元素分為單質(zhì)元素和化合物 第四章 地殼的無機組成 4 第二節(jié)礦物與巖石 1 單質(zhì)元素 礦物由一種元素構(gòu)成 該類礦物在自然界較少 常見的為自然金 An 金剛石 C 等 2 化合物 礦物由兩種或兩種以上的元素化合而成 自然界絕大多數(shù)礦物均為化合物 例如石鹽 NaCl 石英 SiO2 3 類質(zhì)同象礦物成分的微小變化會影響礦物的顏色 密度 硬度發(fā)生相應(yīng)改變 引起礦物成分變化的原因除了吸附 混入外 最為主要的是類質(zhì)同象置換 類質(zhì)同象 礦物在結(jié)晶過程中 晶體中的某一質(zhì)點 離子 原子 被化學(xué)性質(zhì)類似的其它質(zhì)點替代 而不改變原有晶體結(jié)構(gòu) 只改變礦物的物化性質(zhì)的現(xiàn)象 第四章 地殼的無機組成 見圖 見圖 見圖 見圖 見圖 5 第二節(jié)礦物與巖石 類質(zhì)同象的類型 根據(jù)原有質(zhì)點被替換的數(shù)量 類質(zhì)同象可分為兩類 完全類質(zhì)同象 A B兩種質(zhì)點可任意置換 不完全類質(zhì)同象 A B兩質(zhì)點的置換數(shù)量被限制在一定的范圍內(nèi) 類質(zhì)同象的形成條件 主要為離子類型相同或相近 離子半徑相近 離子電價相同等 二 礦物的化學(xué)式礦物的化學(xué)式是指用化學(xué)元素符號表示礦物化學(xué)成分的方式 分為實驗式和結(jié)構(gòu)式等數(shù)種 1 實驗式 表示礦物中化學(xué)成分種類和數(shù)量比的化學(xué)式 例如方解石的實驗式為CaO Co2 2 結(jié)構(gòu)式 晶體化學(xué)式 表示礦物中化學(xué)成分種類和數(shù)量關(guān)系以及原子結(jié)構(gòu)關(guān)系的化學(xué)式 目前普遍采用 該化學(xué)式的書寫規(guī)律見書P45頁 第四章 地殼的無機組成 6 第二節(jié)礦物與巖石 三 巖石巖石是各種地質(zhì)作用形成并在一定地質(zhì)和物化條件下穩(wěn)定的一種或幾種礦物組成的集合體 巖石按成因可分為三類 1 巖漿巖 由于巖漿作用 巖石圈中 下部及軟流圈中的高溫熔融物質(zhì)侵入地下淺處或噴出地表 冷凝后形成的巖石 2 沉積巖 由外動力地質(zhì)作用及部分火山作用形成的沉積物經(jīng)成巖作用后形成的巖石 3 變質(zhì)巖 因地質(zhì)環(huán)境的改變 原先存在的巖石在固態(tài)情況下發(fā)生改造而形成的一種新巖石 由于形成原因與條件的不同 上述三種巖石的礦物組合特征 結(jié)構(gòu) 構(gòu)造等特征也不相同 在一定的條件下 它們由可以相互轉(zhuǎn)化 關(guān)于各類巖石的特點 將在地質(zhì)作用 第四章 地殼的無機組成 7 第三節(jié)礦物的形態(tài) 自然界產(chǎn)出的礦物大多數(shù)是固體礦物 固體礦物中絕大多數(shù)是晶體礦物 通常非晶體礦物無一定的形態(tài) 而晶體礦物則具有一定的形態(tài) 一 晶體與非晶體的概念1 晶體礦物 內(nèi)部質(zhì)點 原子 離子或分子 呈有規(guī)律的重復(fù)排列礦物稱之為晶體礦物 2 非晶體礦物 內(nèi)部質(zhì)點 原子 離子或分子 呈無規(guī)律的排列礦物稱之為晶體礦物 3 空間格子 將晶體結(jié)構(gòu)中的相當(dāng)點抽象出來 這些相當(dāng)點就構(gòu)成了在三維空間無限延伸的幾何圖形 這個幾何圖形稱之為空間格子 4 平行六面體與晶體的對稱 第四章 地殼的無機組成 見圖 見圖 8 第三節(jié)礦物的形態(tài) 平行六面體是指空間格子中最小的重復(fù)單位 由于晶格常數(shù)的不同 平行六面體的形狀也不同 晶體的外部形狀是其內(nèi)部結(jié)構(gòu) 平行六面體形狀 的反映 在晶體的外形上常有相同的晶面 晶棱和頂角重復(fù)出現(xiàn)的現(xiàn)象稱為晶體的對稱性 其對稱要素為 1 對稱面 假象的平面 它可以將晶體分為互成鏡象反映的兩個部分 對稱面用符號P表示 2 對稱軸 假象的一根通過晶體中心的直線 當(dāng)晶體圍繞該直線旋轉(zhuǎn)一定角度時 晶體上相同部分重復(fù)出現(xiàn) 此直線稱為對稱軸 對稱軸用L表示 相同部位出現(xiàn)的次數(shù)標(biāo)在L的右上角 L3 3 對稱中心 晶體中假象的一個點 通過此點所聯(lián)直線 在等距離兩端可以找到晶體上相同的對應(yīng)點 用C表示 對稱中心只能有一個或沒有 根據(jù)晶體的對稱特點將其劃分為三個晶族 七個晶系 P47表 4 2 第四章 地殼的無機組成 見圖 見圖 9 第三節(jié)礦物的形態(tài) 5 晶體與非晶體礦物的特點1 晶體礦物的特點 1 具有規(guī)則的幾何多面體外形 2 硬度 熱導(dǎo)率 折射率等物理及光學(xué)性質(zhì)各向異性 等軸晶系除外 例如鉆石的研磨 WHY 2 非晶體的特點 1 2 同晶體相反 3 非晶體可向晶體轉(zhuǎn)變 例如蛋白石SiO2 nH2O SiO2 二 晶體礦物單體形態(tài)一 理想晶體形態(tài)晶體由晶面 晶棱和頂角三個基本單元組成 在理想條件下 晶體常生長成某種規(guī)則的幾何多面體形態(tài)稱為理想晶體形態(tài) 理想晶體形態(tài)分為單形和聚形兩類 第四章 地殼的無機組成 10 第三節(jié)礦物的形態(tài) 1 單形 晶體由同形等大的晶面構(gòu)成的形態(tài) 如立方體等 晶體的單形共有47種 常見的有14種 見P49 50 表4 3 2 聚形 由兩種或兩種以上的晶面構(gòu)成的晶體形態(tài) 見右圖 立方體與八面體聚合 二 實際晶體形態(tài)晶體在生長過程中 因各種原因的影響 造成不同程度偏離其理想形態(tài)形成歪晶等 三 晶體的習(xí)性晶體在一定條件下趨向于形成某一習(xí)慣性形態(tài)的習(xí)性稱為晶體的習(xí)性 根據(jù)晶體在三度空間的相對比例 可將礦物的晶習(xí)分為三類 1 三相等長a b c 石榴石 黃鐵礦等粒狀礦物 2 二向延長a b c 重晶石 云母等板狀片狀礦物 3 一向延長a b c 紅柱石 石棉等針狀柱狀礦物 第四章 地殼的無機組成 11 第三節(jié)礦物的形態(tài) 三 礦物集合體的形態(tài)礦物集合體是指許多同種礦物組成在一起所構(gòu)成的形態(tài) 根據(jù)礦物顆?？杀嬲J(rèn)程度分為顯晶集合體 肉眼可辯 隱晶集合體 顯微鏡可辯 和膠狀集合體 顯微鏡不可辯 三類 1 顯晶集合體1 規(guī)則集合體 礦物晶體按一定規(guī)律連生在一起而形成的集合體 常見以下三種 穿插雙晶 兩個單體相互穿插 如螢石的穿插雙晶 接觸雙晶 兩單體以簡單的面相接觸 如石膏的燕尾雙晶 聚片雙晶 多個晶體按一定規(guī)律 彼此平行排列重復(fù)連生在一起而成 如斜長石的聚片雙晶 2 不規(guī)則集合體 礦物的晶體排列無一定的規(guī)律性 一般以晶體的習(xí)性來描述不規(guī)則集合體的形態(tài) 第四章 地殼的無機組成 見圖 見圖 見圖 12 第三節(jié)礦物的形態(tài) 粒狀集合體 單體呈粒狀 如橄欖石 板狀集合體 單體呈板狀 如重晶石 片狀集合體 單體呈片狀 如云母 柱狀集合體 單體呈柱狀 如輝銻礦 放射狀集合體 單體呈放射狀 如紅柱石 纖維狀集合體 單體呈纖維狀 如石棉 晶簇 叢生于同一基底 另一端自由生長 并有良好晶形的一群晶體 如石英晶簇 二 隱晶質(zhì) 膠狀集合體1 分泌體 在巖石空洞或裂隙中 溶液中的物質(zhì)由洞壁向中心逐層沉淀而成的不規(guī)則礦物集合體 常見的為瑪瑙等 第四章 地殼的無機組成 見圖 見圖 見圖 見圖 見圖 見圖 見圖 見圖 13 第三節(jié)礦物的形態(tài) 2 結(jié)核體 由隱晶質(zhì)或膠態(tài)非晶質(zhì)物質(zhì)圍繞某一核心 砂粒 氣泡 有內(nèi)向外逐漸生長而成的礦物集合體 內(nèi)部常具有同心層狀 放射狀或致密塊狀構(gòu)造 根據(jù)大小可分為 鮞狀d5mm 3 鐘乳狀結(jié)核體 在同一基底上 由真溶液蒸發(fā)或膠體凝聚逐層堆積而成的集合體 常見的為鐘乳狀 葡萄狀 腎狀等 思考題 1 何謂豐度 克拉克值 地殼主要由哪幾種元素組成 2 何謂類質(zhì)同象 類質(zhì)同象的形成條件有哪些 3 做圖說明立方體的對稱要素及表示方法 4 舉例說明顯晶質(zhì)不規(guī)則集合體的形態(tài)有幾種 第四章 地殼的無機組成 見圖 見圖 14 插圖1克拉克值表 15 插圖2自然金 16 插圖3金剛石 17 插圖4石鹽 18 插圖5石英 19 插圖6 20 插圖7空間格子及組成要素 2行列 1結(jié)點 3面網(wǎng) 4平行六面體 21 插圖8晶格常數(shù) a b c 棱長 結(jié)點間距 a b c棱間夾角 22 插圖9石鹽晶體的對稱面 共計9個P記為9P 23 插圖10石鹽晶體的對稱軸 共計4個L3 6個L2 3個L4 一個對稱中心C C 24 插圖10辰砂 正長石穿插雙晶 25 插圖12接觸雙晶 方解石 26 插