地球的內(nèi)部構造

地球內(nèi)部具有層圈構造，包括地殼、地幔和地核等三個主要層圈。 對于地球內(nèi)部，目前人們能夠直接獲得資料進行觀察的深度是很小的，最深的鉆孔也沒超過 15km。分圈的依據(jù)主要是利用地震波（縱波與橫波）在地內(nèi)傳播速度的變化，從而間接地分析了解地內(nèi)物質(zhì)分布情況。

圖1 地球內(nèi)部構造

地質(zhì)作用的概念

地球自形成以來，一直處于變化之中，今天所看到的地球，只是它的全部運動和發(fā)展過程中的一個階段。這種由于自然動力引起的地殼的物質(zhì)成分、構造和地面形態(tài)發(fā)生運動、變化和發(fā)展的各種作用，稱為地質(zhì)作用。按地質(zhì)作用動力能的主要來源和發(fā)生作用的主要部位，將地質(zhì)作用分為兩大類：內(nèi)動力地質(zhì)作用和外動力地質(zhì)作用。

內(nèi)動力地質(zhì)作用的能量來源于地球本身，主要有地球自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)能、重力作用所形成的重力能，以及放射性元素蛻變產(chǎn)生的熱能等。地內(nèi)能促使地殼物質(zhì)成分、地殼內(nèi)部構造、地表形態(tài)發(fā)生變化的地質(zhì)作用稱為內(nèi)動力地質(zhì)作用（簡稱內(nèi)力作用或內(nèi)生作用）。包括地殼運動、巖漿活動、變質(zhì)作用和地震。

外動力地質(zhì)作用是由地球以外的能源，也就是由太陽輻射能和日月引力能所產(chǎn)生的動力（如風、地面流水、地下水、冰川、湖泊和海洋等），在地殼表部進行的各種地質(zhì)作用叫做外動力地質(zhì)作用（簡稱外力作用或表生作用）。外動力地質(zhì)作用有風化作用、剝蝕作用、搬運作用、沉積作用和成巖作用等。

礦物的概念

礦物是地殼以及上地幔中的化學元素經(jīng)過各種地質(zhì)作用所形成的并在一定條件下相對穩(wěn)定的自然產(chǎn)物（天然元素或化合物）。

礦物可以是單一化學元素組成的單質(zhì)礦物，也可以是由兩種以上化學元素組成的化合物。絕大多數(shù)礦物是固體狀態(tài)，表現(xiàn)出一定的幾何形態(tài)和物理、化學性質(zhì)；它們中間的另一部分則以非晶質(zhì)的液體（水、自然汞、石油等）、氣體（碳酸氣、硫化氫等）或膠體狀態(tài)存在，因而在其幾何形態(tài)、物理性質(zhì)與其成分、結構之間不像結晶質(zhì)礦物那樣存在依賴關系。固體礦物按其內(nèi)部構造可分為結晶質(zhì)礦物和非晶質(zhì)礦物。結晶質(zhì)礦物：組成礦物的質(zhì)點（原子或離子）按一定的方式作規(guī)則排列具有一定的結晶構造。（巖鹽、金剛石、石墨晶體結構）。非晶質(zhì)礦物：組成礦物的內(nèi)部質(zhì)點的排列形式雜亂無章。

造巖礦物：

構成巖石成分的礦物稱作造巖礦物，也就是能夠形成巖石的礦物稱為造巖礦物。目前發(fā)現(xiàn)的礦物有3000多種，而組成巖石的礦物約50余種，其中，最主要的造巖礦物不過20多種，如石英、長石、云母、方解石等。

圖2 石英晶體

圖3 鉀長石

圖4 白云母

圖5 方解石（下圖為特純的，稱為冰洲石）

礦物的物理性質(zhì)

礦物的物理性質(zhì)決定其化學成分和內(nèi)部構造，同時它也受形成環(huán)境的影響。因而它是礦物鑒定和研究其成因的基本依據(jù) 。礦物的物理性質(zhì)包括光學、力學、磁學等方面，我們所要了解的主要是人們?nèi)庋劭梢苑直娴哪切┬再|(zhì)。

礦物的光學性質(zhì)

礦物的光學性質(zhì)是指礦物對可見自然光的反射、吸收和折射等反映出來的性質(zhì)，包括顏色、條痕、光澤和透明度。

顏色：礦物的顏色是鑒定礦物的最大特征之一，分為自色和他色和假色：

自色：礦物本身固有的顏色叫自色，是礦物中含有色素離子而引起的，如赤鐵礦（Fe2O3）由三價鐵Fe3+而顯示出來的紅色；

圖6 豆狀赤鐵礦

他色：由于外來的帶色雜質(zhì)而引起的顏色，如無色透明的水晶里，含鐵質(zhì)時呈玫瑰色；含有機質(zhì)時呈黑色；

假色：由礦物表面的氧化膜以及裂縫面上由光線干涉所表現(xiàn)出來的虹彩，就稱為假色。

光澤就是礦物表面對光線照射的反射能力。

(1)金屬光澤：反光很強，如自然銅和金、磁鐵礦、黃鐵礦等。(2)半金屬光澤：反光較強，較金屬光澤稍弱，有點類似沒有磨光的金屬器皿的反光，如辰砂、黑鎢礦。(3)金剛光澤：象金剛石狀光亮，如金剛石、錫石等。(4)玻璃光澤：反光較弱，像玻璃一樣反光。自然界多數(shù)礦物是玻璃光澤，如水晶、正長石，冰洲石等。(5)絲絹光澤：纖維狀集合體表面像絲綢一樣的反光，如云母、石膏等。(6)油脂光澤：在不平坦的斷口上所呈現(xiàn)的光亮象豬板油那樣，如石英的斷口上就出現(xiàn)這樣的光澤。(7)松脂光澤：光亮象松香，松樹油，如閃鋅礦。(8)珍珠光澤：片狀集合體或片狀解理發(fā)育時所呈現(xiàn)的光澤，象珍珠一樣反光，如云母解理面上的光澤。(9)土狀光澤：光澤暗淡，像土塊一樣，如高嶺石等。

透明度：礦物透光能力的大小叫做礦物的透明度。

礦物的透明度分為三級：1）透明，如石英、冰洲石、白云母；2）半透明，礦物邊緣能透光，如辰砂，閃鋅礦；3）不透明，如磁鐵礦、自然金、石墨。

礦物的力學性質(zhì)

礦物的力學性質(zhì)是指礦物在外力作用下（如敲打、刻劃、彎曲、拉伸、壓力等）表現(xiàn)出來的各種特性，包括硬度、解理、斷口、韌性等。

硬度：礦物的硬度是礦物抵抗外力刻劃、摩擦、壓入的能力，通常采用摩氏硬度。當缺少摩氏標準礦物時，可用其它簡便工具進行測試。如指甲的硬度約為2-2.5，銅鑰匙為3，小鋼刀為5-5.5，玻璃為6。

圖7 礦物硬度表

解理：礦物被敲打后，沿一定方向產(chǎn)生規(guī)則破裂的性質(zhì)，叫做解理。這種破裂面就稱為解理面。有些礦物的解理只有一個方向，成薄片狀，如云母；有些礦物的解理有兩個方向，成塊狀；有些礦物甚至有三個方向（圖5的方解石）和四個方向的解理。

圖 8 白云母的單向解理（極完全解理） 圖 8 白云母的單向解理（極完全解理）

圖9 方解石的三向解理

斷口：礦物受打擊后產(chǎn)生的不規(guī)則的破裂面叫做斷口。按斷口面的形狀可分為下述幾種：

貝殼狀斷口：礦物破裂后具有彎曲的凸面或凹面和同心狀構造，很象貝殼，如石英的斷口；平坦狀斷口：斷口面雖然粗糙，但比較平整，如高嶺土的斷口；參差狀斷口：斷口面粗糙極不平整，許多礦物具有此種斷口，如電氣石；鋸齒狀斷口：斷口面狼牙鋸齒，突起尖銳，如自然金屬礦物的斷口。

圖10 部分礦物的斷口

礦物的形態(tài)

礦物形態(tài)是指固體礦物的外表形態(tài)。其成因是由礦物的內(nèi)部結構和化學成分決定的，同時也受生成環(huán)境的影響。礦物形態(tài)是礦物成因研究和肉眼鑒定的重要依據(jù)。礦物形態(tài)包括單體形態(tài)和集合體形態(tài)。

圖 11 礦物的針狀、柱狀、片狀、粒狀單體形態(tài)

圖12 礦物顯晶集合體

圖13 礦物顯晶集合體

圖14 晶簇

圖15 隱晶和膠態(tài)集合體

圖16 鐘乳狀集合體

此外，還有結核體、鮞粒及豆狀集合體等等。

巖漿巖中主要的造巖礦物有：長石、石英、云母、角閃石、輝石、橄欖石等硅酸鹽礦物，大約有20多種。

圖17 石英

圖18 長石

圖19 橄欖石

圖20 普通輝石

圖21 角閃石

圖22 黑云母

沉積巖中的主要造巖礦物：沉積巖的常見礦物僅20多種，按成因類型可分為：1、碎屑礦物：也稱原生礦物，使原巖分化后抗風化能力強，殘存下來的礦物，如石英、長石、白云母等。2、粘土礦物：化學風化作用形成的新礦物，高嶺石、蒙脫石等。3、化學沉積物：從真溶液或膠體溶液中沉淀出來的或由生物化學沉積作用形成的礦物，如方解石、白云石、石膏、巖鹽。4、有機質(zhì)及生物遺體：貝殼、石油、泥炭。

變質(zhì)巖中的主要造巖礦物：組成變質(zhì)巖的礦物，一部分是與巖漿巖或沉積巖所共有的，如石英、長石、云母、角閃石、方解石等。另一部分是變質(zhì)作用后產(chǎn)生的特有的變質(zhì)礦物，如紅柱石、硅線石、藍晶石、硅灰石、剛玉、綠泥石、綠簾石、絹云母、滑石、葉蠟石、蛇紋石、石榴子石、石墨等。這些礦物具有變質(zhì)分帶指示作用，如綠泥石、絹云母多出現(xiàn)在淺變質(zhì)帶，藍晶石代表中變質(zhì)帶，而硅線石則存在于深變質(zhì)帶中。這類礦物稱為標準變質(zhì)礦物。

圖23 紅柱石（別名菊花石）

圖24 剛玉（藍寶石）

圖25 石墨

圖26 鈣鋁榴石

圖27 滑石

圖28 蛇紋石