地球的內(nèi)部構(gòu)造

地球內(nèi)部具有層圈構(gòu)造，包括地殼、地幔和地核等三個(gè)主要層圈。 對(duì)于地球內(nèi)部，目前人們能夠直接獲得資料進(jìn)行觀察的深度是很小的，最深的鉆孔也沒(méi)超過(guò) 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(gòu)造

地質(zhì)作用的概念

地球自形成以來(lái)，一直處于變化之中，今天所看到的地球，只是它的全部運(yùn)動(dòng)和發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)階段。這種由于自然動(dòng)力引起的地殼的物質(zhì)成分、構(gòu)造和地面形態(tài)發(fā)生運(yùn)動(dòng)、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(dòng)力能的主要來(lái)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(dòng)力地質(zhì)作用和外動(dòng)力地質(zhì)作用。

內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用的能量來(lái)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(gòu)造、地表形態(tài)發(fā)生變化的地質(zhì)作用稱為內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用（簡(jiǎn)稱內(nèi)力作用或內(nèi)生作用）。包括地殼運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、變質(zhì)作用和地震。

外動(dòng)力地質(zhì)作用是由地球以外的能源，也就是由太陽(yáng)輻射能和日月引力能所產(chǎn)生的動(dòng)力（如風(fēng)、地面流水、地下水、冰川、湖泊和海洋等），在地殼表部進(jìn)行的各種地質(zhì)作用叫做外動(dòng)力地質(zhì)作用（簡(jiǎn)稱外力作用或表生作用）。外動(dòng)力地質(zhì)作用有風(fēng)化作用、剝蝕作用、搬運(yùn)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(xué)元素經(jīng)過(guò)各種地質(zhì)作用所形成的并在一定條件下相對(duì)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(xué)元素組成的單質(zhì)礦物，也可以是由兩種以上化學(xué)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(xué)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(jié)構(gòu)之間不像結(jié)晶質(zhì)礦物那樣存在依賴關(guān)系。固體礦物按其內(nèi)部構(gòu)造可分為結(jié)晶質(zhì)礦物和非晶質(zhì)礦物。結(jié)晶質(zhì)礦物：組成礦物的質(zhì)點(diǎn)（原子或離子）按一定的方式作規(guī)則排列具有一定的結(jié)晶構(gòu)造。（巖鹽、金剛石、石墨晶體結(jié)構(gòu)）。非晶質(zhì)礦物：組成礦物的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的排列形式雜亂無(wú)章。

造巖礦物：

構(gòu)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(guò)20多種，如石英、長(zhǎng)石、云母、方解石等。

圖2 石英晶體

圖3 鉀長(zhǎng)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(xué)成分和內(nèi)部構(gòu)造，同時(shí)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(xué)、力學(xué)、磁學(xué)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(xué)性質(zhì)

礦物的光學(xué)性質(zhì)是指礦物對(duì)可見(jiàn)自然光的反射、吸收和折射等反映出來(lái)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(jià)鐵Fe3+而顯示出來(lái)的紅色；

圖6 豆?fàn)畛噼F礦

他色：由于外來(lái)的帶色雜質(zhì)而引起的顏色，如無(wú)色透明的水晶里，含鐵質(zhì)時(shí)呈玫瑰色；含有機(jī)質(zhì)時(shí)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(lái)的虹彩，就稱為假色。

光澤就是礦物表面對(duì)光線照射的反射能力。

(1)金屬光澤：反光很強(qiáng)，如自然銅和金、磁鐵礦、黃鐵礦等。(2)半金屬光澤：反光較強(qiáng)，較金屬光澤稍弱，有點(diǎn)類似沒(méi)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(zhǎng)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(shù)油，如閃鋅礦。(8)珍珠光澤：片狀集合體或片狀解理發(fā)育時(shí)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(jí)：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(xué)性質(zhì)

礦物的力學(xué)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(lái)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(dāng)缺少摩氏標(biāo)準(zhǔn)礦物時(shí)，可用其它簡(jiǎn)便工具進(jìn)行測(cè)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(gè)方向，成薄片狀，如云母；有些礦物的解理有兩個(gè)方向，成塊狀；有些礦物甚至有三個(gè)方向（圖5的方解石）和四個(gè)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(gòu)造，很象貝殼，如石英的斷口；平坦?fàn)顢嗫冢簲嗫诿骐m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(jié)構(gòu)和化學(xué)成分決定的，同時(shí)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(jié)核體、鮞粒及豆?fàn)罴象w等等。

巖漿巖中主要的造巖礦物有：長(zhǎng)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(zhǎng)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(jiàn)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(fēng)化能力強(qiáng)，殘存下來(lái)的礦物，如石英、長(zhǎng)石、白云母等。2、粘土礦物：化學(xué)風(fēng)化作用形成的新礦物，高嶺石、蒙脫石等。3、化學(xué)沉積物：從真溶液或膠體溶液中沉淀出來(lái)的或由生物化學(xué)沉積作用形成的礦物，如方解石、白云石、石膏、巖鹽。4、有機(jī)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(zhǎng)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(lán)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(lán)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(biāo)準(zhǔn)變質(zhì)礦物。

圖23 紅柱石（別名菊花石）

圖24 剛玉（藍(lán)寶石）

圖25 石墨

圖26 鈣鋁榴石

圖27 滑石

圖28 蛇紋石