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1、第一节 元素 第二节 矿物的概念 第三节 矿物的主要性质 第四节 常见矿物,第二章 矿 物,第一节 元 素,一、元素和同位素,元素：由同种原子组成的物质称为元素（element)。,同位素：具有不同原子量的同种元素的变种 称为同位素（isotope)。,稳定同位素：O16,17,18 、C12,13、S32,33,36。,放射性同位素：U234,235,238 、Th232、Rb87、K40。,放射性衰变：放射性同位素放射能量的过程。,射线：波长很短的电磁辐射,粒子：2质子和2个中子,粒子：高速运动的电子,U238Pb206,Th232Pb208,半衰期：某一放射性同位素衰变到它原来数量的一半
2、 所需的时间称为半衰期，是一个常数。,4.49109年,24.1天,地球：FeOSiMgNiCa/AlS,二、地球中元素的分布特点, 各种元素在地球和地壳中的含量相差悬殊。 地球中铁的含量最高，氧、硅、镁的含量其次， 它们共同占元素质量总数的92%，但分布不均。 地壳中最常见的元素有O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、 Na、K、Ti、H等，它们占元素总量的98。,1、元素分布的特点,45.2%,27.2%,8%,5.8%,5.06%,2.32%,1.68%,2.77%,0.68%,0.14%,2、地壳中元素的丰度,地壳元素的丰度：国际上将元素在地壳中的平均质量百分数称克拉克值（Clark va
3、lue），又称地壳元素的丰度（abundance）。,克拉克 (F.W.Clarke,1889) 应用陨石类比法,OSiAlFeCaMgNaKTiH,47%,28%,8.1%,5.2%,3.7%,2.8%,2.6%,2.1%,0.6%,0.14%,中国黎彤 (1976)应用地 球物理类比法,OSiAlFeCaMgNaKTiH,45.2%,27.2%,8%,5.8%,5.06%,2.32%,1.68%,2.77%,0.68%,0.14%,OSiAlFeCaMgNaKTiH,克拉克 (F.W.Clarke,1889) 应用陨石类比法,3、地壳中元素的分类,常量元素 Common element 岩
4、石中含量大于的元素。 地壳中大于的常量元素有种（氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾）。 其中种元素与氧结合，形成氧化物，也称造岩元素。 造岩元素形成地壳中分布最广的硅酸盐矿物，也称造岩矿物。,微量元素 trace element 硫和卤族元素 金属成矿元素 贵金属元素 金属元素 稀土元素 亲生物元素和亲气元素 放射性元素,1、矿物概念及特点,矿物的概念：天然产出的、具有一定化学成分和物理性质的单质或化合物称为矿物。,第二节 矿物的概念,特点：,1、矿物必须是自然产出的； 2、大多数是固体； 3、具有一定的化学成分； 4、固体矿物分为晶质矿物和非晶质矿物。, 晶体（Crystalline）：内部质点
5、（原子、离子、分子）呈有规律排列的固体。, 非晶体（Amorphous）：内部质点在三维空间不作有规律的排列的固体。,硅氧四面体(silica tetrahedron)晶体结构,0 .154nm,0 .142nm,0 .34nm,类质同像：矿物晶体结构中的某种原子或离子可以部分地被性质相似的它种原子或离子替代而不破坏其晶体结构的现象，称为类质同像(isomorphism)。如：(Mg,Fe)2SiO4 橄榄石。,同质多像：相同化学成分的物质在不同的地质条件下可以形成不同的晶体结构，从而成为不同的矿物，这种现象称为同质多像（polymorphism)。如：金刚石和石墨碳,自然元素矿物 硫化物矿物
6、 氧化物矿物 氢氧化物类矿物 卤化物类矿物 含氧盐类矿物（碳酸盐、硫酸盐、钨酸盐、磷酸盐、硅酸盐）,2、矿物的种类迄今发现3600余种,硅酸盐矿物（silicates） 矿物种类最多、晶体结构复杂，构成独特的硅氧四面体。 常见的矿物有：橄榄石、普通角闪石、普通辉石、黑云母、白云母、钾长石、斜长石、高岭石、绿泥石、石榴子石等。,91%；800种造岩矿物,造岩矿物,橄榄石,辉石,闪石,黑云母,粘土,正长石,石英,矿物的形态 矿物的光学性质 矿物的力学性质 矿物的其它物性,第三节 矿物的性质,物理性质,1、 矿物的形态晶体形态,a-石英、b-辉锑矿、c-角闪石、d-云母、e-长石、f-黄铁矿、g-石
7、榴石,由于矿物具有一定的化学成分和晶体结构，在适宜的条件下，可形成具有一定外形的几何多面体，这种晶体的形态称晶形。,石英晶簇,柱状、针状,放射状、毛发状,单体形态,集合体形态,一向延伸型,石英 、水晶,金红石,绿柱石,硫锑铅矿,菊花状红柱石,片状、板状,鳞片状,二向延伸型,单体形态,集合体形态,白云母,片状赤铁矿,三向延伸型,粒状、块状、土状,粒状,单体形态,集合体形态,橄榄石,橄榄石,肾状赤铁矿,鲕状赤铁矿,树枝状自然金,颜色 color 条痕 streak 透明度 transparency 光泽 luster,2、矿物的物理性质 （1）矿物的光学性质,是矿物对可见光的吸收、反射、折射以及光
8、在矿物中传播的性质。,颜色：矿物吸收白光中某种波长的色光后所表现出的互补色。,Although these two examples of hematite look very different they both have the same brownish red streak.,赤铁矿hematite,条痕（streak）：矿物粉末的颜色。,透明度（transparency）：矿物透过可见光的能力。,透明的,透明刚玉,Gold is opaque.,Hematite is opaque.,金矿石 gold,赤铁矿 hematite,Metals like gold and silver
9、, and some minerals containing metals, are opaque - you cannot see though them at all.,不透明的,光泽（luster）：矿物表面上反射光的能力。,(a)金属光泽：反光很强，有如小刀、金、银的反光。 如：自然铜、方铅矿、磁铁矿。,方铅矿 galena,(b)半金属光泽：反光较强，较金属光泽稍弱，类似没有 磨光的金属器皿的反光。,(c)金刚光泽：象金刚石状光亮，如金刚石、锡石、闪锌矿等。,(d)玻璃光泽：反光较弱，象玻璃一样反光。自然界多数矿物是玻璃光泽，如水晶、冰洲石、长石等。,Quartz has a vit
10、reous lustre like this drinking glass.,(e)丝绢光泽：纤维状集合体表面具反光象丝绸一样， 如云母、石膏等。,(f)油脂光泽：在不平坦的断口上所呈现的光亮象猪板油那样，如石英的断口上就出现这样的光泽。,e,f,(g)珍珠光泽：片状集合体或片状解理发育时所呈现的光泽，象珍珠一样反光，如云母解理面上的光泽。,(h)土状光泽：光泽暗淡，象土块一样，如高岭石等。,g,h,（2）矿物的力学性质,指矿物受外力作用，如刻划、摩擦、打击、弯曲时显示出来的性质，也就是矿物受力后的反映 。 硬度 hardness 解理 cleavage 断口 fracture,硬度(hard
11、ness)：矿物抵抗刻划、摩擦、压入的能力。,摩氏相对硬度级(Mohs scale),钢币,1. Talc,2. Gypsum,3. Calcite,4. Fluorite,5. Apatite,6. Orthoclase,7. Quartz,8. Topaz,9. Corundum,10. Diamond,硬度 hardness,指甲,解理cleavage,矿物被敲打后，沿一定方向规则破裂的性质，叫做解理。这种破裂面就称为解理面。,Mica (left) has one perfect cleavage plane, and calcite (right) has three cleavag
12、e planes.,云母 mica,方解石 calcite,一组解理面,三组解理面,Feldspar长石 Calcite方解石 Fluorite萤石,三组解理面,四组解理面,二组解理面,断口 fracture,贝壳状断口：矿物破裂后具有弯曲的凸面或凹面和同心状构造，很象贝壳，如石英的断口。,矿物受打击后所产生的不规则的破裂面。按断口面的形状可分为下述几种：,石英 quartz,自然铜 copper,平坦状断口,参差状断口,锯齿状断口,节理：两侧没有明显位移的破裂（在岩石、岩层中），对应的是断层。,节理,断层,密度：为单位体积的质量，通常表示为克/每立方厘米。 比重：为矿物在空气中的重量与在4时
13、同体积的水的重量之比。 磁性：能吸引金属铁的特征，如磁铁矿。,在室内具体测定比重的方法多采用排水法：先在空气中称一下矿物的重量，然后全部浸入水中再称矿物的重量，用下列公式计算：,比重空气中重量/（空气中重量水中重量）,轻：比重小于2.5 中：比重在2.5-4 重：比重大于4,（3）矿物的其它性质：密度、比重、磁性,双折射现象,当一束自然光穿过方解石等晶体时，分成两条折射光的现象称为双折射现象。,白纸上涂一个黑点，将方解石放在纸上，可观察到两个黑点，旋转方解石，一个黑点不动，另一个黑点旋转。,常见矿物的鉴别特征（据陶世龙等，1999）,CuFeS2,KAlSi3O8,(Na,Ca)AlSi3O8,(Mg,Fe)2SiO4,1、地壳中元素的分布。 2、矿物的特点及种类。 常见的地壳造岩矿物是硅酸盐岩中的石英、钾长 石、斜长石、云母、普通辉石、普通角闪石、橄榄 石等。 3、矿物的性质： 晶形 颜色 光泽 透明度 硬度 解理/断口,本章小结,重要术语 Key Terms,矿物、晶体与非晶体、类质同像、同质多像 晶形、颜色、条痕、光泽、透明度、解理、断口、硬度 熟记摩氏相对硬度级,思考题 Discussion Questions,矿物是如何形成的？ 肉眼鉴定矿物需要掌握哪些性质？ 3. 哪类是地壳中含量最多的矿物，包括哪些常见 矿物？,
