地球科学概论ppt课件-2.地球的物质组成-上

地球科学概论中国科学技术大学地球与空间科学学院2012年10月8日地球科学概论中国科学技术大学地球与空间科学学院第四讲地球的物质组成（上）第四讲地球的物质组成（上）21.1.地球的化学构成

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/1.1.地球的化学构成

http://www.chemso1.2.地球总（整）体化学组成克拉克值：全球大陆地壳元素平均含量。1.2.地球总（整）体化学组成克拉克值：全球大陆地壳元素平1.3.地球总（整）体化学组成规律不同元素含量分布极不均匀。含量最高Fe（32％）与最低In（0.007ppm）之间相差8个数量级以上；元素含量随原子序数增加而有规律降低，原子序数为偶数元素含量高于相邻奇数元素含量；与太阳相比，地球明显经历过强烈分异与去气。地球：Fe

O

Si

Mg

Ca

Al

Na太阳：H

He

O

Ne

N

C

Si

Mg

Fe1.3.地球总（整）体化学组成规律不同元素含量分布极不均匀2.岩石圈

常见矿物与识别2.岩石圈

常见矿物与识别离子键共价键金属键（分子键）范德华力2.1.化学键类型离子键2.1.化学键类型2.2.化合物成因：天然

vs.人工合成组成：无机

vs.有机结构：结晶态

vs.非晶态稳定性：稳定

vs.亚稳定

vs.不稳定状态：固体

vs.液体vs.气体2.2.化合物成因：天然vs.人工合成2.3.矿物定义:常温常压条件下，具有确定化学组成和特定晶体结构的固态天然无机（亚）稳定化合物。2.3.矿物定义:常温常压条件下，具有确定化学组成和特定2.4.矿物化学分类大类亚类阴离子实例非硅酸盐自然元素无带电离子Au卤化物F-,Cl-等石盐【NaCl】氧化物和氢氧化物O2-OH-赤铁矿【Fe2O3】、水镁石【Mg(OH)2】硫化物S2-方铅矿【PbS】硫酸盐SO42-重晶石【BaSO4】碳酸盐CO32-方解石【CaCO3】磷酸盐PO43-磷钇矿【YPO4】硅酸盐SiO44-锆石【ZrSiO4】分类是人们对自然认识的阶段性总结，是不能不要的约定，又是不要死守的约定。2.4.矿物化学分类大类亚类阴离子实例自然元素无带电离1.自然元素：黄金【Au】与铂金【Pt】1karat(k)=4.167%Au1.自然元素：黄金【Au】与铂金【Pt】1karat(k2.自然元素：金刚石与石墨2.自然元素：金刚石与石墨同质多相(polymorphism)：矿物化学组成相同（近），晶体结构不同现象，这些矿物互为同质多相体（多型，polytype）。矿物同质多相体之间的转变称为相变。同质多相(polymorphism)：矿物化学组成相同（近世界著名金刚石(a)1886年首次在南非发现Eureka（10.73ct）(b)南非616未切割钻石(c)世界著名已切割MillenniumStar钻石（203.04/777ct）1carat(ct)=0.2g(d)Minton金刚石八面体7厘米世界著名金刚石(a)1886年首次在南非(b)南非616自然界五光十色金刚石Diamondsareforever!?钻石恒久远，一颗永流传热力学不平衡vs.动力学亚稳态金刚石磷光自然界五光十色金刚石Diamondsarefor金刚石地质成因示意图金刚石地质成因示意图金刚石人工合成技术：

CVD(ChemicalVaporDeposition)2.45mm高、1天长成金刚石人工合成技术：

CVD(ChemicalVapor人工合成微粒与纳米金刚石薄膜及其应用人工合成微粒与纳米金刚石薄膜及其应用天然金刚石全球空间分布示意图

矿床类型：原生vs.次生（砂矿）

应用：地质压力计vs.珠宝首饰（20％）vs.工业领域（80％）天然金刚石全球空间分布示意图

矿床类型：原生vs.次生（俄罗斯Mir金刚石矿山露天采坑俄罗斯Mir金刚石矿山露天采坑矿物化学分类大类亚类阴离子实例非硅酸盐自然元素无带电离子Au卤化物F-,Cl-等石盐【NaCl】氧化物和氢氧化物O2-OH-赤铁矿【Fe2O3】、水镁石【Mg(OH)2】硫化物S2-方铅矿【PbS】硫酸盐SO42-重晶石【BaSO4】碳酸盐CO32-方解石【CaCO3】磷酸盐PO43-磷钇矿【YPO4】硅酸盐SiO44-锆石【ZrSiO4】矿物化学分类大类亚类阴离子实例自然元素无带电离子Au卤化3.卤化物：石盐【NaCl】3.卤化物：石盐【NaCl】4.卤化物：钾盐【KCl】4.卤化物：钾盐【KCl】5.卤化物：萤石

【CaF2】5.卤化物：萤石

【CaF2】矿物化学分类大类亚类阴离子实例非硅酸盐自然元素无带电离子Au卤化物F-,Cl-等石盐【NaCl】氧化物和氢氧化物O2-OH-赤铁矿【Fe2O3】、水镁石【Mg(OH)2】硫化物S2-方铅矿【PbS】硫酸盐SO42-重晶石【BaSO4】碳酸盐CO32-方解石【CaCO3】磷酸盐PO43-磷钇矿【YPO4】硅酸盐SiO44-锆石【ZrSiO4】矿物化学分类大类亚类阴离子实例自然元素无带电离子Au卤化6.氧化物：赤铁矿【Fe2O3】镜铁矿6.氧化物：赤铁矿【Fe2O3】镜铁矿前寒武纪

条带状

（硅）铁建造（BIF）

时控特征前寒武纪

条带状

（硅）铁建造（BIF）

时控特征BIF成因实验模拟BIF成因实验模拟火星BlueBerry（Fe2O3）发现与确证火星BlueBerry（Fe2O3）发现与确证7.氧化物：刚玉【Al2O3】(b)蓝宝石(a)红宝石7.氧化物：刚玉【Al2O3】(b)蓝宝石(a)红宝类质同相(isomorphism)：离子电位【

＝Z（离子电价）/r（离子半径）】相同（近）的离子彼此代换而不改变矿物晶体结构的现象，这些矿物互为类质同相体。类质同相(isomorphism)：离子电位【＝Z（离子8.氧化物：金红石【TiO2】8.氧化物：金红石【TiO2】金红石Zr地质温度计

Ti(1.75)Zr(2.33)金红石Zr地质温度计

Ti(1.75)Zr(9.复合氧化物：磁铁矿【Fe2+Fe3+2O4】9.复合氧化物：磁铁矿【Fe2+Fe3+2O4】10.氢氧化物：水镁石【Mg(OH)2】10.氢氧化物：水镁石【Mg(OH)2】11.氢氧化物：铝土矿【Al2O(OH)4】11.氢氧化物：铝土矿【Al2O(OH)4】12.氢氧化物：针铁矿【FeO(OH)】12.氢氧化物：针铁矿【FeO(OH)】褐铁矿【赤铁矿＋针铁矿混合物（铁锈）】褐铁矿【赤铁矿＋针铁矿混合物（铁锈）】矿物化学分类大类亚类阴离子实例非硅酸盐自然元素无带电离子Au卤化物F-,Cl-等石盐【NaCl】氧化物和氢氧化物O2-OH-赤铁矿【Fe2O3】、水镁石【Mg(OH)2】硫化物S2-方铅矿【PbS】硫酸盐SO42-重晶石【BaSO4】碳酸盐CO32-方解石【CaCO3】磷酸盐PO43-磷钇矿【YPO4】硅酸盐SiO44-锆石【ZrSiO4】矿物化学分类大类亚类阴离子实例自然元素无带电离子Au卤化13.硫化物：方铅矿【PbS】13.硫化物：方铅矿【PbS】14.硫化物：闪锌矿【ZnS】14.硫化物：闪锌矿【ZnS】15.硫化物：雄黄【AsS】15.硫化物：雄黄【AsS】16.硫化物：雌黄【As2S3】16.硫化物：雌黄【As2S3】17.硫化物：辰（朱、硃、丹）砂【HgS】17.硫化物：辰（朱、硃、丹）砂【HgS】18.复合硫化物：黄铜矿【CuFeS2】18.复合硫化物：黄铜矿【CuFeS2】19.复合硫化物：黄铁矿【FeS0S2-】(b)黄铁矿晶簇与晶纹(a)黄铁矿单晶19.复合硫化物：黄铁矿【FeS0S2-】(b)黄铁矿矿物化学分类大类亚类阴离子实例非硅酸盐自然元素无带电离子Au卤化物F-,Cl-等石盐【NaCl】氧化物和氢氧化物O2-OH-赤铁矿【Fe2O3】、水镁石【Mg(OH)2】硫化物S2-方铅矿【PbS】硫酸盐SO42-重晶石【BaSO4】碳酸盐CO32-方解石【CaCO3】磷酸盐PO43-磷钇矿【YPO4】硅酸盐SiO44-锆石【ZrSiO4】矿物化学分类大类亚类阴离子实例自然元素无带电离子Au卤化20.硫酸盐：重晶石【BaSO4】20.硫酸盐：重晶石【BaSO4】21.硫酸盐：石膏【CaSO4

2H2O】(b)纤维状石膏(a)板状石膏(c)石膏巨晶21.硫酸盐：石膏【CaSO42H2O】(b)纤维状22.硫酸盐：硬石膏【CaSO4】22.硫酸盐：硬石膏【CaSO4】矿物化学分类大类亚类阴离子实例非硅酸盐自然元素无带电离子Au卤化物F-,Cl-等石盐【NaCl】氧化物和氢氧化物O2-OH-赤铁矿【Fe2O3】、水镁石【Mg(OH)2】硫化物S2-方铅矿【PbS】硫酸盐SO42-重晶石【BaSO4】碳酸盐CO32-方解石【CaCO3】磷酸盐PO43-磷钇矿【YPO4】硅酸盐SiO44-锆石【ZrSiO4】矿物化学分类大类亚类阴离子实例自然元素无带电离子Au卤化23.碳酸盐：方解石【CaCO3】(a)(b)冰洲石23.碳酸盐：方解石【CaCO3】(a)(b)冰洲石24.碳酸盐：文石【CaCO3】24.碳酸盐：文石【CaCO3】生物与非生物成因文石判别生物与非生物成因文石判别25.复合碳酸盐：白云石【CaMg(CO3)2】

Ca(1.75)<Mg(2.33)25.复合碳酸盐：白云石【CaMg(CO3)2】

C26.复合碳酸盐：孔雀石【Cu2(CO3)(OH)2】同心韵律生长环带结构26.复合碳酸盐：孔雀石【Cu2(CO3)(OH)2】同矿物化学分类大类亚类阴离子实例非硅酸盐自然元素无带电离子Au卤化物F-,Cl-等石盐【NaCl】氧化物和氢氧化物O2-OH-赤铁矿【Fe2O3】、水镁石【Mg(OH)2】硫化物S2-方铅矿【PbS】硫酸盐SO42-重晶石【BaSO4】碳酸盐CO32-方解石【CaCO3】磷酸盐PO43-磷钇矿【YPO4】硅酸盐SiO44-锆石【ZrSiO4】矿物化学分类大类亚类阴离子实例自然元素无带电离子Au卤化27.磷酸盐：磷钇矿【YPO4】27.磷酸盐：磷钇矿【YPO4】28.复合磷酸盐：磷灰石族

【Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)】28.复合磷酸盐：磷灰石族

【Ca5(PO4)3(OH,