,地質學研究地球的物質組成、內部構造、外部特征以及各圈層之間相互作用和時空演變歷史的學科。,地質學基礎,教學基本要求：掌握一些基本概念以及礦物的基本性質。,第三章元素和礦物,課程安排：第一篇動力地質作用的物質基礎地球和地殼（第二、三、八章）第二篇內動力地質作用（第四、六、七章）第三篇外動力地質作用（第五、九、十、十一、十二、十三、十四、十五章）第四篇礦產資源、環境與地質災害（第十六、十七、十八章）,第三章元素和礦物,講授內容：元素礦物,元素,地殼由巖石組成；巖石由礦物組成；礦物由元素組成.元素是構成地球的最基本物質,由同種原子所組成.元素：由同種原子組成的物質統稱元素宇宙中的元素是通過熱核聚變反應，經歷了從簡單到復雜的形成演化過程的。,元素,元素的形成,地球上多種多樣的物質，都是從基本粒子聚變而成氫開始的然后是四個氫合成一個氦，氦再進一步合成其它元素約在150億年前的大爆炸以后50100億年時，從輕元素到重元素，現今所有的元素就已逐漸形成,元素,同位素:是中子數不同（原子量不同）的同種元素的變種.同種元素的同位素，物化性質基本相同.總共有300余種。可分放射性和穩定兩種同位素.放射性同位素:主要有U238,U235,U234,Th232,Rb87,K40等。放射性同位素主要用來測定火成巖石（巖漿巖）的絕對年齡;穩定同位素：主要O16,O17,O18,C12,C13,S32,S33,S36,H1（H），H2（D），H3（T）。穩定同位素主要用來確定物質環境與來源.如水圈,大氣圈,生物圈,月球,隕石等,元素,美國化學家克拉克(F.W.Clarke,1847-1931),根據大陸地殼中的5159個巖石、礦物、土壤和天然水的樣品分析數據，于1889年第一次算出元素在地殼中的平均含量數值(平均重量百分比)，即元素的豐度后人為了紀念這個創舉，將它命名為克拉克值。,克拉克值,八大元素,地殼中主要元素的豐度（克拉克值）,氧(46.6%）鉀(2.59%)硅(27.7%)鎂(2%)鋁(8%)鈦(0.44%)鐵(5%)氫(0.14%)鈣(3.63%)錳(0.10%)鈉(2.8%)磷(0.09%)其它所有元素(0.95%),元素,地核：,大氣圈、水圈和生物體中的所有元素的質量和地球的總質量相比，不及千分之一,各圈層主要元素,大部分以金屬狀態存在的鐵和鎳,大部分是氧和硅。鎂、鐵和鋁也較多,地殼和地幔：,水圈：,以氫和氧為主,生物圈：,氮、氧、碳、氫,礦物,礦物的概念,礦物的集合體稱為巖石巖石是混合物,請注意分清巖石和礦物,一定地質作用形成的、具有一定化學成分和內部結構的以及一定物理和化學性質的自然元素單質或化合物。,礦物,人造礦物不屬地質學范疇具一定化學成分（每種礦物有較穩定的化學成分）。絕大多數礦物是固態，極個別液態（g）,礦物,食糖是礦物嗎？食鹽是礦物嗎？,食糖雖然有一定的化學成分和物理性質（如透明、硬度小、溶于水、味甜），但在自然條件下不能形成。故不是礦物食鹽，具有相對固定的化學成分即（NaCl）和相對均一的物理性質（如透明、硬度小、立方形晶形，溶于水、味咸），在自然條件下可以形成食鹽。故是礦物。,這些并非礦物,煤炭,花崗巖,石油,礦物,黃鐵礦晶體,礦物,晶體內部質點（原子、離子）在三維空間周期性重復排列（即有序排列）的固體。非晶體內部質點排列無序。晶體礦物具有晶體結構的礦物。,晶體與非晶體,同質多象與類質同象同質多象相同化學成分的物質在不同的地質條件（P、T）下，可以形成不同的晶體結構，從而成為不同的礦物。如石墨、金剛石、化學成分都是C，物理性質則完全不同；,石墨與金剛石,金剛石/石墨外觀:無色透明、正八面體/深灰色，細鱗片狀固體光澤：經加工后發出奪目光彩/略帶金屬光澤硬度：硬度目前是發現最大的/較軟導電性：無/良好導熱性：良好（因為熔點低）好潤滑性：無/有,類質同象礦物晶體結構中的某種原子或離子可以部分地被性質相似的它種原子或離子替代而不改變晶體結構。其物理性質差異一般不大。如鉀長石和鈉長石,同質多象與類質同象,礦物肉眼鑒定,主要是依據礦物的晶體形態光學性質力學性質其它一些物理性質,自色：礦物自身的固有顏色（具重要的鑒定意義）,礦物光學特征顏色,他色:由礦物內部的氣液包裹體或帶色的機械混入物而引起的一種顏色。,假色：由于礦物表面氧化或解理面引起的光線干涉作用而形成的礦物顏色。,有些礦物的顏色與條痕一致，如金的顏色和條痕都是金黃色;而有些礦物的顏色同條痕不相同,如赤鐵礦不管外表是暗紅色還是鐵黑色，但它的條痕總是櫻紅色;,礦物光學特征條痕,礦物的條痕實際上就是礦物粉末的顏色,一般,從瓷板上劃出的線條顏色來確定。,礦物光學特征條痕,光澤，就是光線照射到礦物表面上反射光的能力由強到弱可以把光澤分為四級：(1)金屬光澤：反光很強，如同金、銀的反光，例如自然銅、方鉛礦、磁鐵礦等。,礦物光學特征光澤,光澤，就是光線照射到礦物表面上反射光的能力由強到弱可以把光澤分為四級：(2)半金屬光澤：反光較強，較金屬光澤稍弱，類似沒有磨光的金屬器皿的反光，如辰砂、黑鎢礦,礦物光學特征光澤,光澤，就是光線照射到礦物表面上反射光的能力由強到弱可以把光澤分為四級：(3)金剛光澤：象金剛石狀光亮，如金剛石、錫石、淺色閃鋅礦等。,礦物光學特征光澤,光澤，就是光線照射到礦物表面上反射光的能力由強到弱可以把光澤分為四級：(4)玻璃光澤：反光較弱，象玻璃一樣反光。自然界多數礦物是玻璃光澤，如水晶、正長石等,礦物光學特征光澤,礦物的光澤,金剛光澤,半金屬光澤,玻璃光澤,金屬光澤,礦物光澤,土狀光澤,油脂光澤,絲絹光澤,珍珠光澤,礦物透過光線的程度,可分為三級。透明：礦物象玻璃那樣能透過光線，如水晶，冰洲石均是透明礦物；,礦物的透明度,透明礦物,礦物透過光線的程度,可分為三級。半透明：只有邊緣薄處才能透過少量的光線如閃鋅礦，辰砂等；,礦物的透明度,半透明礦物,礦物透過光線的程度,可分為三級。不透明：礦物一點光線也透不過去，如黃鐵礦、磁鐵礦等。,礦物的透明度,不透明礦物,透明礦物,不透明礦物,半透明礦物,礦物的透明度,礦物的透明程度常與礦物的光澤有關，一般玻璃光澤、油脂光澤、金剛光澤的礦物都是透明至半透明的礦物；金屬光澤和半金屬光澤的礦物都是不透明礦物。,礦物的透明度,礦物的硬度礦物的解理礦物的斷口礦物的彈性礦物的撓性礦物的延展性,礦物的力學性質,摩氏硬度計,礦物的硬度,德國FriedrichMohs于1812年提出,野外缺少摩氏標準礦物時，可用其它簡便工具進行測試:指甲的硬度約為2-2.5銅鑰匙的硬度約為3小鋼刀的硬度約為5-5.5玻璃的硬度約為5.5-6,礦物的硬度用“刻劃能力”來衡量，取決于原子和離子結合在一起的化學鍵的強度。,礦物被敲打后，沿一定方向規則破裂的性質，叫做解理。這種破裂面就稱為解理面。解理面一般非常平滑而有光澤。不同礦物或同一礦物的不同方向上，解理發育的程度是不一樣的。礦物的解理只有一個方向，稱一組解理；礦物的解理有兩個方向，稱二組解理；礦物甚至有三個或四個方向的解理，稱多組解理。,解理,礦物的解理,一組解理,二組解理,礦物的解理,礦物的解理,三組解理,礦物的解理,多組解理,極完全解理：在外力作用下裂成薄片，節理面平滑(云母)完全解理：在外力作用下裂成平面，節理面平滑(方解石)中等解理：在外力作用下可以裂成平面，節理面不太平滑(角閃石)不完全解理：在外力作用下不易裂成平面，節理面不平坦(橄欖石)極不完全解理：在外力作用下極難裂成平面，并無節理(石英),解理,解理,角閃石,橄欖石,礦物斷口,貝殼狀斷口,礦物受打擊后所產生的不規則的破裂面。,貝殼狀斷口：礦物破裂后具有彎曲的凸面或凹面和同心狀構造，很象貝殼，如石英的斷口,平坦狀斷口：斷口面雖然粗糙，但比較平整，如高嶺石的斷口；參差狀斷口：斷口面粗糙極不平整，許多礦物具有此種斷口，如電氣石；,鋸齒狀斷口：斷口面狼牙鋸齒，突起尖銳，如自然金屬礦物的斷口,礦物的其它物理性質,輕4,比重磁性,磁鐵礦是典型的磁性礦物,相對密度,礦物分類,自然元素礦物：如金，金剛石、石墨、銅、銀等鹵化物礦物：如石鹽（NaCl）、螢石（CaF2）等硫化物礦物：如黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、辰砂、雄黃等,自然元素礦物,硫化物礦物,硫化物礦物,含氧酸鹽礦物：最重要的是下面三種：硫酸鹽礦物：有石膏、芒硝、重晶石等碳酸鹽礦物：如方解石、孔雀石、白云石硅酸鹽礦物：約占已知礦物種數的1/4,硅酸鹽礦物,碳酸鹽礦物,硫酸鹽