地概地球的物质组成.ppt
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1、第三章第三章 地球的物质组成地球的物质组成 1 一、地球中的元素 二、自然界中的矿物 三、矿物晶体结构 矿物的DNA 四、岩石的科学与情趣2地球中的元素一3全球的质量近六十万亿亿吨全球的质量近六十万亿亿吨5.9761027gl几乎都集中在平均半径为6371km的固体地球内l以岩石和金属的形态出现l其平均密度为5.52g/cm3 (即1立方厘米5.52克)l大气、水和生物体的总质量不足0.1%,4总计或平均总计或平均大气大气海洋海洋冰川冰川大陆地壳大陆地壳大洋地壳大洋地壳地幔地幔地核地核59765.5171.410.02317.937.7140681881密度密度/g.cm-3质量质量/1024
2、g0.0050.001231.030.92.72.94.5310.725物质复杂多样物质复杂多样l地球上多种多样的物质,都是从基本粒子聚变而成氢开始的l然后是四个氢合成一个氦,氦再进一步合成其它元素l约在150亿年前的大爆炸以后50 100万年时,从轻元素到重元素,现今所有的元素就已逐渐形成67l宇宙中的元素是通过热核聚变反应,经历了从简单到复杂的形成演化过程的。8两千多年前中国李耳两千多年前中国李耳“道生一,一生二,二生三,三生万物”的哲学思想9美国化学家克拉美国化学家克拉克克(F.W.Clarke,1847-1931)(F.W.Clarke,1847-1931)l根据大陆地壳中的5159个
3、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),即元素的丰度元素的丰度l后人为了纪念这个创举,将它命名为克克拉克值拉克值。10地壳中各元素的丰度地壳中各元素的丰度l氧(45.2%),硅(27.2%)l铝(8%),铁(5.8%),钙(5.06%)l镁(2.77%),钠(2.32%),钾(1.68%)l钛(0.68%),氢(0.14%),锰(0.10%),磷(0.10%)l其它所有元素(0.95%)11地壳中其它重要元素地壳中其它重要元素l 10-5 :Cu 5.5,Pb 1.25,Zn 7,Co 2.5,Ni 7.5l10-6 :W 1
4、.5,Sn 2,U 2.7,Mo 1.5,As 1.8l10-7 :Sb 2l10-8 :Ag 7,Au 4l10-9 :Pt 512整个地球的物质整个地球的物质(按重量计算)各元素的丰度(按重量计算)各元素的丰度l34.6%是铁,29.5%为氧l15.2%为硅,12.7%为镁l2.4%为镍,1.9%为硫,2.2%为钙和铝l其它所有元素共占1.5%13地核地核:大部分以金属状态存在大部分以金属状态存在 的铁和镍的铁和镍l地壳和地幔地壳和地幔 :大部分是氧和硅:大部分是氧和硅 镁、铁、铝也较多镁、铁、铝也较多l水圈水圈 :以氧和氢为主:以氧和氢为主l生物圈生物圈 :主要为碳、氢、氧和氮:主要为碳
5、、氢、氧和氮l大气圈、水圈和生物体中的所有大气圈、水圈和生物体中的所有元素的质量和地球的总质量相比,元素的质量和地球的总质量相比,不及千分之一不及千分之一141516二、自然界中的矿物l把天然产出的、具有一定把天然产出的、具有一定化学成分和物理特征的元化学成分和物理特征的元素和化合物称为素和化合物称为 矿物矿物l把矿物的集合体(混合物)把矿物的集合体(混合物)称为称为 岩石岩石1718玉玉(jade)l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l而是矿物的集合体,即岩石一类l大多为透闪石(Ca2Mg5Si4O112(OH)2)或阳起石(Ca2(Mg,Fe)5Si4O112(
6、OH)2)一类,成纤维状,非常细微19羊脂白玉羊脂白玉 黄玉黄玉翡翠jadeite硬玉和辉石的混合体硬玉和辉石的混合体红宝石绿柱石绿柱石祖母绿祖母绿刚玉刚玉21绿柱石22刚玉23矿矿 物物l 矿物也有较大的形体,可以用肉眼及简单的试验方法辨认l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l只有部分矿物如水晶、金刚石、黄铁矿、方解石、黑云母、石棉等少数矿物易形成其固有的形态特征24矿物肉眼鉴定方法矿物肉眼鉴定方法l颜色:矿物吸收可见光后呈现的色调。l条痕色:矿物粉末的颜色。l透明度:可见光透过矿物的程度。l光泽:矿物表面反射光波的能力。l硬度:矿物抵抗外力刻划的能力。l比重:l磁性:l解
7、理:矿物受力后沿一定方向规则裂开的性质。2627 图图39 矿物集合体的几种形态矿物集合体的几种形态1粒状粒状 2片状片状 3晶蔟晶蔟 4鲕状鲕状 5钟乳状钟乳状28方解石的三组菱面体解理方解石的三组菱面体解理2930摩氏硬度计摩氏硬度计滑石方解萤磷长滑石方解萤磷长石英黄玉刚金刚石英黄玉刚金刚31三、矿物晶体结构 矿物的DNAl绝大部分矿物都是结晶体l德国物理家冯劳埃(M.Von Laue,1879-1960)用X光观测晶体,发现不管晶体的外形如何,内部的原子、离子、分子都是有序的排列l这种质点的有序排列,就好像生物的基因物质脱氧核糖核酸(DNA)一样3233矿物的各种特征矿物的各种特征不仅与
8、它的不仅与它的化学成分化学成分相相关,更受到它关,更受到它晶体构造晶体构造的控制的控制3435矿物种数矿物种数l 从20世纪初的两千多种l 20世纪90年代的五千多种36矿物分类矿物分类l自自然然元元素素矿矿物物:如金,金刚石、石墨、硫磺,还有铜、银、汞等l卤化物矿物:卤化物矿物:如石盐、钾盐、萤石等l硫硫化化物物矿矿物物:如黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉钼矿、雄黄等l氧氧化化物物和和氢氢氧氧化化物物矿矿物物:如赤铁矿、磁铁矿、铬铁矿、锡石、铝土矿、软锰矿、硬锰矿、沥青铀矿、石英等。l含氧酸盐矿物:含氧酸盐矿物:最重要的是下面三种:l 硫酸盐矿物:硫酸盐矿物:有石膏、芒硝、重晶石等l 碳酸
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