地殼的物質(zhì)組成

旅游地質(zhì)學第二章

地殼的物質(zhì)組成2.1組成地殼的化學元素第一節(jié)組成地殼的化學元素

目前已知的化學元素有108種，天然存在的為92種，以及300多種同位素。其中絕大多數(shù)元素都在地殼中有所分布。地殼正是由這些化學元素自然形成礦物并組合成巖石構(gòu)成的。

克拉克值（地殼元素豐度）——地殼中化學元素平均重量百分比。2.1組成地殼的化學元素從表中可以看出，地殼中的各種化學元素分布是極不均勻的：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、Mn。這十種元素就占了地殼總量的99％，而其他元素的總和還不到總量的1％。地殼中的化學元素絕大部分是以礦物的形式存在的，再由礦物有規(guī)律地組合而成各種巖石。地質(zhì)學就是通過對礦物巖石的分析、鑒定來認識地殼的物質(zhì)組成。2.2組成地殼的礦物（概述）第二節(jié)組成地殼的礦物

一、概述礦物——是通過地質(zhì)作用自然形成的具有一定化學成分和物理特性的單質(zhì)或化合物。

單質(zhì)礦物——是由單獨一種自然元素組成的。如：石墨（C）、金（Au）。

多數(shù)礦物是由幾種元素化合而成的。如：黃鐵礦（FeS2）、方解石（CaCO3）、石英（SiO2）。2.2組成地殼的礦物（形狀）固態(tài)礦物（絕大多數(shù)礦物是以固體形態(tài)出現(xiàn)的）

其中大多數(shù)為晶質(zhì)體，少數(shù)為非晶質(zhì)體。

晶質(zhì)體——內(nèi)部質(zhì)點（原子、離子、分子）呈有規(guī)律的排列，在適宜的條件下可形成規(guī)則的幾何外形。晶體又分為顯晶質(zhì)體和隱晶質(zhì)體。

非晶質(zhì)體——內(nèi)部質(zhì)點沒有規(guī)律，不是有規(guī)則的幾何外形。又分為玻璃質(zhì)體（火山作用形成的）和膠質(zhì)體（沉淀作用形成的）。二、礦物的形狀和主要物理性質(zhì)

（一）礦物的形狀礦物的形狀是指礦物的外貌特征，是礦物成分、晶體構(gòu)造和生成環(huán)境等綜合影響的結(jié)果。2.2組成地殼的礦物（形狀）礦物的形狀是鑒定礦物的重要特征之一，而且還可以了解礦物的生成環(huán)境。1.礦物單體的形狀礦物單體的形狀是指礦物單個晶體的形狀，主要有以下形狀：①一向延伸型晶體：柱狀、針狀、纖維狀等。如：石英、綠柱石、電氣石、石棉等。②二向延展型晶體：板狀、片狀等。如：云母、重晶石等。③三向等長型晶體：粒狀。如：石榴子石、黃鐵礦等。2.2組成地殼的礦物（形狀）2.礦物集合體的形狀自然界中絕大多數(shù)礦物是以集合體的形態(tài)出現(xiàn)，指的是同種礦物的不規(guī)則連生體。柱狀、針狀、纖維狀集合體板狀、片狀集合體粒狀集合體②隱晶和膠態(tài)集合體①顯晶質(zhì)集合體

分泌體：如：瑪瑙結(jié)核體：如：鮞狀、豆狀、腎狀赤鐵礦鐘乳狀體：如：方解石鐘乳、葡萄狀致密塊狀和土狀塊體：蛋白石、高嶺土等2.2組成地殼的礦物（物理性質(zhì)）（二）礦物的主要物理性質(zhì)1.礦物的光學性質(zhì)

礦物的光學性質(zhì)是指礦物對自然光的反射、折射和吸收等所呈現(xiàn)的光學現(xiàn)象。主要有：顏色、條痕、光澤和透明度。①顏色——在礦物的新鮮面上直接觀察到的顏色。②條痕——是礦物在較硬的瓷板上刻劃后所留下的粉末顏色。條痕色與礦物顏色可以一致（褐鐵礦）也可以不一致（黃鐵礦），是鑒定礦物的重要依據(jù)之一。2.2組成地殼的礦物（物理性質(zhì)）③透明度——指礦物透過可見光的程度。（以0.03mm厚度為標準，通常在礦物碎片邊緣觀察。）

透明：水晶、冰洲石一般分為三級半透明：閃鋅礦、辰砂

不透明：黃鐵礦、磷鐵礦④光澤——是指礦物表面對可見光的反射能力。分為：

金屬光澤：方鉛礦、黃銅礦半金屬光澤：磁鐵礦、黑鎢礦

金剛光澤：金剛石、鋅閃礦玻璃光澤：石英、長石、方解石

非金屬光澤：油脂光澤、珍珠光澤（云母）、絲絹光澤（絹云母）、蠟狀光澤（葉臘石）、土狀光澤（高嶺石）等2.2組成地殼的礦物（物理性質(zhì)）2.礦物的力學性質(zhì)

指礦物抵抗外力作用（刻劃、打擊、壓拉等）所表現(xiàn)出來的性質(zhì)。包括礦物的解理、斷口、硬度。①解理——礦物受外力作用后，沿一定方向裂開的性質(zhì)。裂開的光滑平面叫解理面。分為五段：e.極不完全解理（無解理）：石英、石榴石a.極完全解理：云母（一組）b.完全解理：螢石（四組）、方解石（三組）、方鉛礦（三組）c.中等解理：輝石（二組）、角閃石（二組）d.不完全解理：磷灰石、綠柱石2.2組成地殼的礦物（物理性質(zhì)）②斷口——礦物受外力作用后，沿任意方向裂成凹凸不平的破裂面。常見的有：a.貝殼狀斷口：石英b.鋸齒狀斷口：自然銅c.參差不齊斷口：黃鐵礦d.土狀斷口：高嶺土一般解理發(fā)育的礦物無斷口，斷口發(fā)育的礦物無解理。

③硬度——指礦物抵抗摩擦或刻劃的強度，是鑒定礦物的重要依據(jù)之一。礦物學上的硬度一般指的是相對硬度——摩式硬度。1824年由奧地利礦物學家摩氏（Mohs）設(shè)立的，故又稱為摩氏硬度計。

摩氏硬度計——以選出的10種硬度不同的礦物，按硬度小到硬度大排序，作為測定比較其他礦物硬度的標準：2.2組成地殼的礦物（物理性質(zhì)）影視：摩氏硬度計2.2組成地殼的礦物（物理性質(zhì)）1.滑石

2.石膏

3.方解石

4.螢石

5.磷灰石6.長石

7.石英

8.黃玉

9.剛玉

10.金剛石

為方便記憶，特編成順口溜：滑石方、螢磷長、石英、黃玉、剛金剛。在實際工作中，常用隨身工具進行比較確定：手指甲（硬度為2.5）、小刀或玻璃硬度為5.5。3.礦物的相對密度——指礦物的重量與4℃時同體積水的重量之比。習慣稱為比重。在肉眼鑒定礦物時，一般憑經(jīng)驗用手掂量大致估計。分為三段：①輕礦物：相對密度2.5以下；如食鹽、石膏②中等密度礦物：相對密度2.5－4；如正長石、角閃石③重礦物：相對密度4以上；如黃鐵礦、方鉛礦2.2組成地殼的礦物（常見礦物）⑴斜長石

39%⑵鉀長石12%⑶石英12%⑷輝石11%⑸角閃石5%⑹云母

5%⑺稀土礦物4.6%⑻橄欖石3%⑼方解石1.5%⑽白云石

0.9%⑾磁鐵礦（＋鈦鐵礦）

1.5％其他礦物

4.5%三、常見礦物

地殼中發(fā)現(xiàn)的礦物有三千多種，但是常見礦物只有幾十種，主要礦物不過十幾種：2.2組成地殼的礦物（常見礦物）

1.石英SiO2

具有規(guī)則的幾何外形的晶體，其中無色透明者通常稱為水晶；晶形呈六方柱狀，柱面有橫紋；顏色很多，常見者為無色、乳白色；石英常呈斑狀或塊狀；硬度7；相對密度2.67；晶面上呈玻璃光澤；無解理，斷口呈貝殼狀，斷口上呈油脂光澤。石英用途很廣，可做玻璃原材料，制做石英器皿；顏色鮮艷和純凈無缺陷的水晶可做寶石和光學材料；具壓電性的晶體可用做無線電通訊器材。

2.正長石

KAlSi3O8

晶體呈短柱狀，通常為粒狀或塊狀；顏色常為肉紅、褐黃色；硬度6；相對密度2.5；玻璃光澤；兩組解理。可制作瓷釉，并可提制鉀肥。常見礦物的特征：2.2組成地殼的礦物（常見礦物）

3.斜長石斜長石是鈉長石（NaAlSi3O8）與鈣長石（CaAl2Si2O8）混合組成的系列礦物的總稱；晶形呈柱狀、厚板狀，常為粒狀或塊狀；顏色多呈灰白色，有時微帶淺棕、淺藍及淺紅色；硬度6－6.5；相對密度2.61－2.76；玻璃光澤；兩組解理。也可用作陶瓷原料。

4.白云母

KAl2[AlSi3O10](OH，F(xiàn))2

晶體呈假六方柱狀；無色或白色，常帶淺綠、淺黃及、淺灰色；硬度2－3；相對密度2.76－3.2；片狀解理完全，可以順著解理面剝成很薄的薄片；薄片具彈性；呈鱗片狀者叫絹云母。白云母具有良好絕緣性，可用于電器工業(yè)中。

5.黑云母

K(Mg，F(xiàn)e)3[AlSi3O10](OH，F(xiàn))2

晶體呈假六方柱狀；黑色、褐色；珍珠光澤，解理面上有珍珠彩暈；其它物理性質(zhì)與白云母類同。2.2組成地殼的礦物（常見礦物）

6.普通角閃石

Ca2Na(Mg,Fe)4(Al,Fe)[(Si,Ai)2O6]晶體呈柱狀；深綠色或黑色；硬度5－6；相對密度3.1－3.3；玻璃光澤；有兩組解理，橫切面上兩組解理的交角為124°與56°。

7.普通輝石（Ca,Na）（Mg,Fe2+,Al,Fe3+）[（Si,Ai)2O6]晶體呈短柱狀、粒狀；黑色、深黑棕色；硬度5－6；相對密度3.2－3.6；玻璃光澤；兩組解理，橫切面上兩組解理的交角為93°與87°。

8.橄欖石

(Mg，F(xiàn)e)2SiO4

晶體呈粒狀；橄欖綠色、淺綠黃色；硬度6.5－7；相對密度3.3－3.5；性脆；玻璃光澤。2.2組成地殼的礦物（常見礦物）

9.石榴子石

A3B2[SiO4]3

其中A代表Mg2+、Ca2+；B代表Al3+、Fe3+。常見的石榴子石有：鈣鐵石榴子石Ca3Fe2[SiO4]3

褐紅色、黑色；鈣鋁石榴子石Ca3Al2[SiO4]3

淺黃、淺綠、黃褐色。石榴子石的晶體常為菱形十二面體、四角三八面體；多為粒狀或塊狀集合體；硬度6.7－7.5；相對密度3.5－4.3；油脂光澤和玻璃光澤。紅色石榴子石可琢磨成寶石。

10.方解石

Ca[CO3]晶體呈菱面體及復(fù)三方復(fù)三角面體等；常呈粒狀、塊狀集合體；無色或乳白色；硬度3；相對密度2.6－2.8；玻璃光澤；性脆；具有菱面體解理。方解石與鹽酸作用時，反應(yīng)激烈（劇烈起泡），放出CO2氣體。無色、透明無裂痕的完好方解石叫冰洲石，是重要的光學材料。2.2組成地殼的礦物（常見礦物）

11.白云石

CaMg[CO3]2

與稀冷鹽酸作用反應(yīng)較緩慢（起泡不劇烈），可與方解石區(qū)別。用作建筑材料；在冶金工業(yè)中用作熔劑；還可用作提煉金屬鎂的原料。

12.高嶺石

[Al4(Si4O10)(OH)8]晶體呈極細小的片狀微粒；常組成致密塊狀、土狀集合體，土狀集合體又叫高嶺土；硬度1；相對密度2.6；鱗片和薄片無色，致密塊狀者為白色、淺黃色或淺褐色；土狀光澤，潮濕后具可塑性，但無膨脹性。可用作陶瓷原料、耐火材料和造紙工業(yè)等；優(yōu)質(zhì)高嶺土可制金屬陶瓷，用于導彈、火箭工業(yè)。

13.黃鐵礦FeS2

晶體呈立方體或五角十二面體；常呈塊狀集合體；淺銅黃色；條痕綠黑色；硬度6－6.5；相對密度4.9－5.2；金屬光澤。黃鐵礦是制造硫酸和硫磺的主要原料。2.2組成地殼的礦物（常見礦物）

14.褐鐵礦

Fe2O3·nH2O通常為土狀、塊狀、結(jié)核狀等；顏色為黃褐色；條痕也是黃褐色；硬度5.5；相對密度5－5.3；半金屬或土狀光澤。褐鐵礦是重要的煉鐵原料。

15.赤鐵礦Fe2O3

常見者為致密塊狀、腎狀、土狀等；鋼灰色、鐵黑色、紅或褐色；條痕呈櫻紅色；硬度5.5；相對密度5－5.3；半金屬或土狀光澤。赤鐵礦是重要的煉鐵原料。

16.磁鐵礦

Fe3O4

晶體常呈八面體和菱形十二面體，通常為粒狀或塊狀集合體；顏色為鐵黑色；條痕亦為鐵黑色；硬度6；相對密度5.2；具強磁性；半金屬光澤。磁鐵礦是重要的煉鐵原料。

17.黃銅礦

CuFeS2

常見者為致密塊狀集合體等；黃銅色；條痕為黑綠色；硬度3-4；相對密度4.1－4.3；金屬光澤。黃銅礦是煉銅的主要原料。以上十七種礦物都是常見的礦物。

2.3組成地殼的巖石（結(jié)構(gòu)構(gòu)造）第三節(jié)組成地殼的巖石巖石——是由礦物按照一定規(guī)律組合起來的集合體。地殼是由各種不同的巖石組成，按照巖石的形成原因不同分為：巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖。一、巖石的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造不同的巖石具有不同的化學成份、礦物組成、顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，是區(qū)別巖石類型的重要依據(jù)。1.巖石的結(jié)構(gòu)

——指巖石中礦物之間的相互關(guān)系的反映，如等粒結(jié)構(gòu)、斑狀結(jié)構(gòu)、顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)等。2、巖石的構(gòu)造

——指巖石中由于物質(zhì)組成的差異或結(jié)構(gòu)的差異所反映出的外觀的總體特征。如氣孔狀構(gòu)造、杏仁狀構(gòu)造、層狀構(gòu)造等。2.3組成地殼的巖石（巖漿巖）

二、巖漿巖（火成巖）

1.巖漿——是地殼深部或上地幔產(chǎn)生的高溫、熾熱、粘稠、含有揮發(fā)份的硅酸鹽熔融體。2.巖漿