第一节地壳的组成物质.

第一节地壳的组成物质第二节构造运动与地质构造第三节大地构造学说第四节火山与地震第五节地壳的演变第一节地壳的组成物质•一、化学成分与矿物•二、岩浆岩•三、沉积岩•四、变质岩一、化学成分与矿物全球的质量近六十万亿亿吨5.976×1027g•几乎都集中在平均半径为6371km的固体地球内•以岩石和金属的形态出现•其平均密度为5.52g/cm3(即1立方厘米5.52克)•大气、水和生物体的总质量不足0.1%，（一）化学成分美国化学家克拉克(F.W.Clarke,1847-1931)•根据大陆地壳中的5159个岩石、矿物、土壤和天然水的样品分析数据，于1889年第一次算出元素在地壳中的平均含量数值(平均重量百分比)，即元素的丰度•后人为了纪念这个创举，将它命名为克拉克值。地壳中各元素的丰度•氧(45.2%）,硅(27.2%)•铝(8%),铁(5.8%),钙(5.06%)•镁(2.77%),钠(2.32%),钾(1.68%)•钛(0.68%),氢(0.14%),锰(0.10%),磷(0.10%)•其它所有元素(0.95%)地壳中其它重要元素•10-5:Cu5.5,Pb1.25,Zn7,Co2.5,Ni7.5•10-6:W1.5,Sn2,U2.7,Mo1.5,As1.8•10-7:Sb2•10-8:Ag7,Au4•10-9:Pt5（二）矿物2.1矿物概述（1）日常生活中接触到的矿物（2）矿物的定义：矿物是单个元素或若干元素在一定地质条件下形成的具有特定理化性质的化合物，是构成岩石的基本单元。（3）把矿物的集合体称为岩石•古人常分不清岩石和矿物玉•古人不知道它是什么成分，经过现代技术手段测定，才知道玉不是矿物•而是矿物的集合体，即岩石一类•大多为透闪石(Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2)或阳起石(Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2）一类，成纤维状，非常细微•2.2矿物的物理性质•2.2.1矿物一般都有自己固有的形态，但在自然界产出时常不完整•矿物的形态主要受本身的内部结构和形成时外在环境的制约，可分为矿物单体形态和矿物集合体形态。•绝大多数矿物均以集合体形式出现。根据组成集合体矿物的延伸类型，可分为•A、一向延伸组成矿物的单体，其一向延伸者，根据单体的粗细可分为柱状集合体和针状集合体。B、二向延展二向延展者，根据单体的厚薄大小可分为板状集合体、片状集合体和鳞片状集合体。C、三向等长呈三向等长类型者则组成粒状集合体。还有一些特殊的集合体类型：放射状，树枝状，纤维状，晶簇，晶腺，结核，鲕状和豆状集合体，钟乳状，葡萄状和肾状，束禾状，鸡冠状、花瓣状。柱状集合体针状集合体板状集合体片状集合体粒状集合体球状集合体树状集合体花瓣状集合体肾状集合体•2.2.2矿物光学性质——是矿物对光线的吸收、反射和折射所表现出来的物理现象，包括颜色、条痕、透明度、光泽。A、颜色•矿物的颜色——是矿物对可见光中不同波长光波选择性吸收和反射的物理性能的表征。分为自色、他色和假色。•a、自色——矿物自身固有的颜色，由矿物成分中所含色素离子和内部构造决定。•b、他色——矿物中混入某些杂质表现出的颜色。•c、假色——矿物内部裂纹、表面氧化膜等引起的光线干涉干扰作用的呈色现象。B、条痕矿物在无釉瓷板上摩擦所留下的痕迹颜色，即不透明矿物粉末的颜色。•例如磁铁矿和某些赤铁矿，直观上看两者都呈黑色，但它们的条痕却不同。磁铁矿者黑色，赤铁矿樱桃红色。再如金、黄铁矿和黄铜矿均为黄色，前者条痕依然为黄色，后两者系绿黑色。条痕对鉴别不透明矿物较有效，能够辨别自色，减弱他色，消除假色。•C、透明度——矿物透过光线的程度。根据矿物透过光线的能力，可分为三级。•透明：矿物象玻璃那样能透过光线，如水晶，冰洲石均是透明矿物；半透明：矿物只有边缘薄的地方才能透过少量的光线，如闪锌矿，辰砂等；不透明：矿物一点光线也透不过去，如黄铁矿、磁铁矿等。•D、光泽——矿物的透明程度常与矿物的光泽有关，一般玻璃光泽、油脂光泽、金刚光泽的矿物都是透明至半透明的矿物；金属光泽和半金属光泽的矿物都是不透明矿物。•2.2.3矿物的力学性质——是指矿物受外力作用，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。研究矿物的力学性质主要需掌握的是矿物的硬度、解理、断口、密度和比重。•A、硬度•硬度——矿物受到刻划、研磨等作用时所表现出来的机械强度，称硬度。•德国莫氏(F.Mohs)选择了常见的10种矿物，将硬度由小到大排列，分为10级，这就是习称的莫氏硬度计。•应该指出，莫氏硬度计中标准矿物等级只表示其硬度的相对大小，且各级硬度之间的差异亦是不均等的乃至悬殊很大。例如，按力学测试，石英硬度是滑石的3500倍，而金刚石硬度为石墨的400万倍。•野外鉴定矿物时，如找不到标准矿物，可利用一些代用品测试，如指甲(硬度2-2.5)，铜钥匙(约3)，小钢刀(约5.5-6)。•B、解理——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。•根据晶体在外力的作用下裂成光滑的解理面的难易程度，可以把解理分成下列五级：1)极完全解理——矿物晶体极易裂成薄片，解里面光滑平整，如云母。其他如石墨、辉钥矿等也有极完全解理。2)完全解理——晶体可裂成规则的解理块或薄板。解理面光滑，很难发生断口，如方解石、方铅矿、岩盐等。3)中等解理——晶体裂成的碎块上既有解理又有断口，解理面常具小阶梯状，或某一方向有不太平滑的解理，如长石、角闪石等。4)不完全解理——晶体破裂时很难发现平坦解理面，常为不规则断口，如锡石、磷灰石等。5)无解理——矿物碎块上都是断口，如黄铁矿、黄铜矿等。•C、断口——矿物在受力后，并不是沿着一定结晶方向断开而是沿任意方向破裂，并呈各种凹凸不平的断面，这种断面称为断口。•按断口面的形状可分为下述几种：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；平坦状断口：断口面虽然粗糙，但比较平整，如高岭石的断口；参差状断口：断口面粗糙极不平整，许多矿物具有此种断口，如电气石；锯齿状断口：断口面狼牙锯齿，突起尖锐，如自然金属矿物的断口；•解理完善程度与断口发育程度是互为消长的，解理极完全则无断口，反之断口发育，则无解理或者解理极不完全。水晶上的贝壳状断口•D、比重——矿物在空气中的重量与4ºC时同体积水重量之比，称为比重。各种矿物比重由小于1(如石蜡)到大至23(如铂族矿物)。矿物可以分为四级：轻矿物——比重2.5，此种矿物有石墨(比重2.23)，石盐(2.1-2.2)；中等比重矿物——比重2.5-4，例如黄玉(3.4-3-6)；重矿物——比重4-7，如黄铁矿(4.9-5.2)；极重矿物——比重7，方铅矿和黑钨矿(6.7-7.5)属之。对极重矿物来说，比重是鉴定的重要标志。•2.2.4矿物的有些特殊性质，如发光性、磁性、压电性、放射性、特殊的味道等仅存在于少数矿物中。这些性质除了可用于鉴定矿物之外，在工业上也具有相当价值。•发光性当矿物受到外面因素的作用，如紫外线、阴极射线照射是，能显示多种色彩叫做荧光。而当光源移走后，被照射的矿物还继续发光，就称为磷光。•磁性矿物的磁性是指矿物能被磁铁吸引或排斥，如磁铁矿、自然铋等。磁性可作为重要的鉴定特征，还可用作磁石，以及冶金业的选矿和找矿。试验矿物的磁性，一般用磁铁或磁针来进行。•压电性当不导电的矿物晶体，受到定向压力作用时，能在晶体表面产生电荷的性质，就是压电性。石英手表就是利用石英的压电性质。•放射性含铀、钍、镭等放射性元素的矿物，因这些元素的蜕变作用，放出α，β，γ射线，这种性质称为放射性。当矿物具有放射性时，可用盖氏计算器测量。（三）主要造岩矿物与常见矿物•自然界目前已发现3000多种矿物，被利用的只有200来种。“人造矿物”百余种。硅酸盐矿物含氧盐类矿物其他矿物种类1/31/31/3重量（占地壳）75%17%8%•造岩矿物--组成地壳岩石的主要矿物；••造矿矿物--形成有用矿产的矿物(矿石中有用组分)3.3.1主要造岩矿物：包括石英、钾长石、斜长石、云母、角闪石、辉石和橄榄石石英（SiO2):发育单晶并形成晶簇，或为致密块状粒状集合体，无节理，晶面具玻璃光泽。晶簇•长石是钾、钠、钙、钡等碱金属或碱土金属的铝硅酸盐矿物，晶体结构属架状结构。•其主要成份为SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、CaO等。长石族矿物在地壳中分布最广，约占地壳总量重量的50%。钾长石钠长石•云母：晶体构造呈层状，故有一向极完全的解理，易剥成具弹性的光滑透明薄片；珍珠光泽，硬度2—3，成分复杂多样。•常见的有黑云母（富含铁镁，黑色）和白云母（含铁镁少，白色）两种。在酸性岩浆岩、砂岩和变质岩中常见。黑云母白云母•角闪石：成分复杂多变，常见的一种为普通角闪石Ca2Na（Mg·Fe2+）4（Al，Fe3+）［（Si，Al）4O11］［OH］2，呈长柱状或条状，暗绿至黑色，硬度5.5—6，比重3.1—3.3，二向完全解理呈彼此斜交，性脆；在中性和酸性岩浆岩和某些变质岩中常见。普通角闪石•辉石：成分与角闪石近似，但含铁镁较多而不含羟离子。其中常见的为普通辉石，呈短柱状，二向中等解理呈彼此正交，绿黑色，硬度5—6，比重3.2—3.6；常与角闪石、橄榄石、某些斜长石等共生，•在基性和超基性岩浆岩中常见。普通辉石蔷薇辉石•橄榄石：成分为（Mg·Fe）2SiO4，粒状，橄榄绿色，玻璃光泽，硬度6.5—7，性脆；为超基性岩和基性岩的主要组成矿物。古时候称橄榄石为“太阳的宝石”，人们相信橄榄石所具有的力量像太阳一样大，可以驱除邪恶，降伏妖术。橄榄石颜色艳丽悦目，为人们所喜爱，给人以心情舒畅和幸福的感觉，故被誉为“幸福之石”。镁橄榄石•上述造岩矿物又可归纳为两种类型：•一为长英质（或浅色）矿物，包括石英、长石和白云母，其色浅，比重较轻，含铁镁少；•一为铁镁质（或深色）矿物，包括橄榄石、辉石、角闪石和黑云母，其色深，比重较大，富含铁镁而得名。两者共占地壳重量的80％多。•3.3.2其他常见矿物有黄铁矿赤铁矿磁铁矿黄铜矿辉锑矿萤石方解石闪锌矿石膏•二、岩石•岩石是天然产出的具一定结构构造的矿物集合体，是构成地壳和上地幔的物质基础。•按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。•按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。1.岩浆岩是由高温熔融的岩浆在地表或地下冷凝所形成的岩石，也称岩浆岩；2.沉积岩是在地表条件下由风化作用、生物作用和火山作用的产物经水、空气和冰川等外力的搬运、沉积和成岩固结而形成的岩石；3.变质岩是由先成的岩浆岩、沉积岩或变质岩，由于其所处地质环境的改变经变质作用而形成的岩石。•地壳深处和上地幔的上部主要由岩浆岩和变质岩组成。从地表向下16公里范围内岩浆岩和变质岩的体积占95%。地壳表面以沉积岩为主，它们约占大陆面积的75%，洋底几乎全部为沉积物所覆盖。•2.1岩浆岩•1）岩浆（magma）是指地球深部产生的一种炽热的、粘度较大的硅酸盐熔融体。岩浆可以在上地幔或地壳深处运移，或喷出地表，它的主要成分是硅酸盐，还含有大量的挥发组分及成矿金属。岩浆温度范围为800-1200℃之间。•在地壳深部处于高温高压状态的岩浆，由于温度和压力的变化便会发生运动。(2)岩浆活动方式（岩浆岩的产状）：•岩浆的侵入作用——岩浆上升到一定位置，由于上覆岩层的外压力大于岩浆的内压力，使之停滞在地壳中冷凝，结晶，称岩浆的侵入作用。由此作用形成的岩石称侵入岩。其在地壳深处(地表以下3-6Km处)和浅处(地表以下0-3km或近地表)形成的岩石分别称深成岩和浅成岩。•喷出作用或火山活动——岩浆冲破上覆岩层喷出地表，即喷出作用或火山活功(挥发成分大部逸失)，这种作用形成的岩石称喷出岩，又称火山岩。(3)从活动形式上讲，岩浆岩——又可以被认为是地下深处的岩浆侵人地壳、喷出地表冷凝而形成的岩石。•2.1.2岩浆岩分类原则•岩浆岩的种类很多，不同学者从不同角度和标准提出许多分类方案。现有的岩浆岩分类多半以岩石本身具有的特征为依据，它们主要是：(1)岩石的产出方式根据其产出环境分为深成岩，浅