第三章地球的物质组

第一节地球(地壳) 中的矿物

一 矿物质的形和物理性质

由内部结晶习性决定了矿物的晶形和对称性;由化学键决定了矿物的硬度、光泽和导电性质;有矿物的化学成分、结合的紧密度界定了矿物颜色和比重等。

(一)矿物的形态;由矿物晶和结晶程度决定。

(二) 矿物的相对密度

(三) 矿物的硬度、解理和断口

(四) 矿物的其它力学性质

矿物的脆性和延展性　矿物受外力作用容易破碎的性质为脆性。延展性是矿物在锥击或引拉下，容易形成薄片或细丝的性质。

矿物的弹性和挠性　弹性指矿物受外力作用发生弯曲变形，但外力作用取消后能恢复原状的性质。挠性指矿物受外力作用发生弯曲变形，但当外力取消后不能恢复原状的性质。

(五) 矿物的光学性质

矿物的光学性质主要有颜色、条痕和光泽。

矿物的颜色　由矿物的成分和内部结构决定。

矿物的条痕　是矿物在(比自身更加)坚硬的物体表面刻划时留下的划痕颜色，实际上是该矿物自身粉末的颜色。

矿物的光泽　是矿物对可见光的反射能力。

矿物的透明度　指矿物对光吸收性的强弱。

矿物的导电性

二、矿物的分类

(一) 单质及其类似物

(二) 硫化物及其类似化合物

(三) 氧的化合物(含硅酸盐的氧化物)

(四)

第二节 地壳中的岩石

岩石是一定地质作用下形成的物质的稳定形式。将它们分为沉积

岩、岩浆岩和变质岩三大岩类。

一、 沉积岩

沉积岩根据物质来源、沉积物搬运和沉积作用方式可以分为陆源碎屑岩和化学、生物化学沉积岩两大类。

陆源碎屑岩 指沉积物来自大陆物理侵蚀作用，经由水‘风’冰川、泥石流、重力流等搬运到沉积盆地沉积成岩。

陆源碎屑岩根据颗粒大小可分为砾岩(>2mm)、砂岩(2～0.05mm)、粉砂岩(0.05～0.005mm)、泥岩(<0.005mm)。

对于碎屑岩而言，有两个方面的特征最为重要：一是结构，二是构造。碎屑岩的结构是指组成它的碎屑颗粒的特征。包括粒度、分选性、磨圆度、胶结方式和颗粒表面特征。

火山碎屑岩 是火山爆发的碎屑物质经过搬运在盆地中沉积下来，经成岩固结或熔结而成的岩石。

化学及生物化学沉积岩 其物质来源是风化或真溶液或胶体或胶体溶液搬运到盆地内，或者其本身就来自盆地内部，通过物理化学或生物化学方式沉积下来并经成岩作用转化为岩石。

二、岩浆岩与变质岩

(一)岩浆岩

岩浆岩是由岩浆上升冷凝后结晶而成的岩石。两个成因系列：侵入岩和火山岩。

(二)变质岩

在固态下发生矿物组成、化学成分和结构构造的变化，统称为变质岩。经历变质作用后形成的岩石称变质岩。

岩浆岩和变质岩都是内生地质作用的产物，但两者的形成机制和特征有很大的不同。他们之间的主要区别是从流体相(岩浆)结晶转变成固相(岩石)的降温过程产物;后者主要经历了温度和压力的变化，是从一种固相直接转变为另一种固相的结晶过程。

第三节 地球的化学组成

一、 地壳的物质组成

(一) 地壳的元素丰度

元素分度(element*s abundance)是指研究体系中被研究元素的相对含量用重量百分比表示。地壳元素丰度又称为克拉克值。

(二) 大陆地壳的元素丰度特征

(1) 不同元素的克拉克值差异极大。丰度值最大的元素O (47%) 是丰度值最小元素Rn(7×10-16) 的1017倍; 丰度值最大的三种元素(O，Si，Al)之和达82.85%;丰度值最大的九种元素之和(O，Si，Al，Fe，Ca，Na，K，Mg，H)达98.13%。

(2) 元素的原子丰度随元素原子序数增大而降低。

(3) 偶数原子序数的元素比相邻的奇数原子序数的元素丰度值高。

(4) 惰性元素丰度偏低。

(三) 大洋地壳元素丰度特征

二、地幔的物质组成

地幔体积约占地球体积的82.26%，地幔的质量约占地球总质量的67.0%，在很大程度上影响了地球物质的总组成。

三、地核的物质组成

地核中最主要的元素是Fe和Ni，所以地核常被称为铁镍核

四、元素的地球化学分类

元素的地球化学分类方案较多，如哥尔德斯密特的元素地球化学分类，将元素分为亲石元素、亲铜元素、亲铁元素和亲气元素四个类别。

主量元素　主量元素有时也称为常量元素，是指那些在岩石中(≠ 地壳中) 含量大于1% (或0.1%) 的元素，在地壳中大于1%的8种元素都是主量元素，除氧以外的7种元素在地壳中都以阳离子形式存在，它们与氧结合形成的氧化物(或氧的化合物)，是构成三大类岩石的主体，因此常被称为造岩元素。

地壳中质量百分比最大的10个元素的顺序是：O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>Mg>Ti>H。若按元素的原子克拉克值(原子个数)，则原子个数最多的元素是：O>Si>H>Al>Na>Mg>Ca>Fe>K>Ti。

微量元素　在地壳(岩石) 中含量低于0.1%的元素

硫(硒、碲) 和卤族元素　硫(硒、碲) 和卤族元素在绝大多数情况下都以阴离子形式存在。

金属成矿元素 金属成矿元素按其晶体化学和地球化学习性以及珍稀程度可以分为：贵金属元素、金属元素、过渡元素、稀有元素、稀土元素。贵金属元素包括Ag、Au、Hg、Pt等，主要以单质矿物、硫化物形式存在。

亲生物元素和亲气元素　主要有C、H、O、N 和P、B，它们是组成水圈、大气圈和生物圈的主要化学成分。

放射性元素