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1、29地质工程学科研究生学位课(地质学新进展)教案及讲义第二章地球物质观[教学目的]①使学生掌握地球物质科学的基本概念和主要内容；②使学生了解地球的圈层结构及其最新研究成果；③使学生了解地球的物理和化学性质及其研究意义；④使学生树立“地球是一个极不均一且高度活动的动态系统”的概念。[教学重点]①地球的物质组成，常见矿物和岩石的基本特征及其鉴别标志；②地球的圈层结构及其形成与演化；③地球的物理和化学性质，地球物理勘探与地球化学勘探；④地球岩石圈变形的能量来源。[教学步骤]课内安排10个学时，其中讲授4个学
2、时，实习（标本鉴定与描述）4个学时（要求在课外再加4学时实习），课堂讨论2个学时。要求课外阅读相关文献资料，进一步加深对课堂所学内容的理解。[参考文献]陶世龙，万天丰，程捷.地球科学概论.北京：地质出版社.1999乐昌硕等.岩石学.北京：地质出版社.1989翟淳等.岩石学简明教程.北京：地质出版社.1987戈定夷等.矿物学简明教程.北京：地质出版社.1989曾融生.固体地球物理学.北京：科学出版社.1984地球物质科学是进年来提出的一门综合性边缘学科，它是在矿物学，岩石学，矿物物理学，岩石力学，地球化
3、学和地球物理学等学科基础上发展起来的。它正在把地球科学家联合起来，运用现代物理学和化学的理论和实验技术，从物质的角度去研究地球，以便对重大的地球演化和动力学问题作出回答。29地质工程学科研究生学位课(地质学新进展)教案及讲义一、地球的物质组成宇宙是由物质组成的，元素，矿物，岩石是地球物质的三种基本存在形式。1.元素化学元素在任何宇宙或地球化学系统中（如地球、大气圈、水圈、岩石圈）的平均含量称为丰度。通常把各元素在地壳中含量的百分比称为克拉克值，用重量百分数表示称为重量克拉克值，用原子百分数表示称为原子
4、克拉克值。克拉克（1847-1931）是美国地质学家和化学家，经过40年对5159个岩石样品的化学分析，于1924年发表了第一份地壳元素丰度资料。其后几十年中，对地壳元素丰度几经修改补充。丰度和克拉克值通常用ppm或g/t表示。克拉克值的研究结果显示出元素分布和分配存在以下规律：①地壳中元素分布具有明显的不均匀性。地壳中分布量大和分布量小的元素之间的克拉克值差别很大。按克拉克值递减的顺序排列，其次序为：O,Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mg,H,Ti,C,Cl......。前三种元素的总量占地壳元
5、素的84.55%；前9种占99.18%；前13种占99.67%，其余80多种元素只占地壳总量的0.33%。下面这句话有助于记忆丰度最大的前8种元素的顺序：“OnlySillyArtistsInCollegeStudyPastMidnight”(oxygen,silicon,aluminum,iron,calcium,sodium,potassium,magnesium)唯艺院之痴者乃读以待旦。②元素丰度随原子序数增加而降低分布量大的元素一般接近周期表的开始，随着原子序数的增大，克拉克值一般越来越小。③
6、地壳中偶数元素与奇数元素的分布量不同地壳中偶数元素的分布量高于奇数元素，并且相邻元素之间偶数元素的分布量一般高于奇数元素，稀土元素无例外地符合这一规则。④元素在时间和空间上分配不均匀其突出表现在一些成矿元素呈条带状分布，相对密集。例如，太平洋内带（Kz褶皱带）主要密集亲铜元素，如Cu、Pb、Zn、Ag、Bi（铋）、Sb（锑）、Au等；太平洋外带（Mz褶皱带）主要密集亲石元素，如W、Sn、Li、Be（铍）、TR（稀土）、Nb（铌）、Ta（钽）等。29地质工程学科研究生学位课(地质学新进展)教案及讲义不同
7、地史时期成矿元素的变化规律是：前寒武纪主要成矿元素有Pt、Fe、Ni、Co、Au、U以及亲铁元素，占这些元素储量的一半以上；古生代主要成矿元素为U、Co、Ni、Pb及Pb族，其次为W、Sn、Mo、Hg等；中生代主要成矿元素是W、S、Au、Sb等;新生代则以Hg、Mo、Cu、Pb、Sb为主。中、新生带成矿元素为亲石元素。2.矿物地壳中的化学元素少数以自然元素（天然单质）产出，大部分以化合物形式出现。由地质作用形成的天然单质或化合物就是组成岩石和矿石的基本单元----矿物。矿物具有相对固定的化学成分，绝大
8、部分固态矿物具有在一定物化条件下稳定的内部结构和构造，因而不同矿物有不同的物理性质。已发现矿物有3000余种，被利用的只有200余种；60年代以来，已能合成百余种“人造矿物”。1）矿物的物理性质（鉴别特征）①形态单晶：晶体生长不受空间限制集合体：受限制②颜色，光泽，条痕颜色：自色、它色、假色条痕：矿物粉末的颜色，可消除假色，减弱它色光泽：金属、半金属、非金属（金刚、玻璃）、油脂光泽、珍珠光泽、丝绢光泽、土状光泽、沥青光泽③硬度标准摩氏硬度计：滑石，石膏，
