工程地质室内实验指导书

工程地质室内实验指导书目录实验一主要造岩矿物的肉眼鉴定………………………………1实验二常见岩浆岩的肉眼鉴定………………………………10实验三常见沉积岩的肉眼鉴定………………………………实验四常见变质岩的肉眼鉴定………………………………实验五常见岩石的综合肉眼鉴定……………………………实验一主要造岩矿物的肉眼鉴定一、实验的目的与要求岩石是由一种或多种矿物的天然集合体，认识造岩矿物的目的在于认识水工建设和水资源工程中常见的各种岩石，并为分析这些岩石的工程性质打下基础。本次实验要求如下：1、通过对造岩矿物的标本的观察，认识常见造岩矿物的形态，光学性质，力学性质，碳酸盐矿物的“盐酸反应”等主要特征。2、学习根据造岩矿物的形态和物理特性，用肉眼鉴定常见造岩矿物的实际技能和描述矿物的基本方法。二、实验的准备工作实验前要仔细复习教材第1章第1节“造岩矿物”三、实验用品42件造岩矿物标本1盒21件矿物比色标本1盒10件矿物光泽标本1盒5件矿物解理标本1盒5件矿物断口标本1盒四、实验原理矿物是由地质作用形成的，具有一定的物理性质和成分的自然元素或化合物。由于其化学成分内部构造和形成时地质环境的不同，造成不同的矿物具有不同的物理性质和化学性质，呈现不同的特征。矿物的特征表现在形态，颜色，条痕，透明度，硬度，光泽，解理，断口等其它多个方面。每一种矿物或某一类矿物都是具有自己独特的足以区别于其他矿物或其它类矿物的特征。矿物的这种独特特征具有鉴别矿物的重大意义，称鉴定特征。只要矿物具有这种鉴定特征，就可以依据这种特征鉴别矿物，从而给矿物定名。如：黑云母呈片状，具有一组完全解理，区别于角闪石等；赤铁矿具有樱桃红色条痕；方解石具有菱形六面体的形状，三组完全解理等。有些矿物的名称已在很大程度上描述和体现了矿物的典型特征。如：石榴子石常结晶呈四角三八面体，外形象石榴籽一样、孔雀石具有孔雀绿色，重晶石的比重大；磁铁矿具有磁性等。这都有助于我们把握矿物的特征。这样，用肉眼鉴定矿物的过程，就是一个寻找矿物鉴定特征的过程。矿物呈现的典型特征愈多，观察分析的愈仔细，鉴定的结果就越准确。五、实验内容(一)矿物特性观察1、矿物形态的观察(1)矿物单体形态的观察六方双锥(或六方柱)——石英(水晶)。菱形十二面体(或四角三八面体)——石榴子石。菱面体—方解石；长柱体—普通辉石。柱状—普通角闪石；短柱体—普通辉石。板状—(板状)石膏，长石；片状—云母。(2)矿物集合体形态的观察晶簇状—石英(水晶)；粒状—橄榄石；致密状—黄铜矿；鳞片状—绿泥石，滑石；纤维状—(纤维)石膏；放射状—红柱石；结核状—鱼子状(或豆状，肾状)赤铁矿；土状—高岭土，蒙脱土。(3)晶面条纹观察黄铁矿(三个方面的晶面条纹相互垂直)斜长石(晶纹相互平等)石英(水晶)(柱面上常见有横条纹)2、矿物的光学性质观察(1)矿物的颜色，观察21种矿物比色标本。自色：是矿物本身所固有的颜色，是由于矿物的化学成分中含有的色素离子所决定的。主要色素离子引起的几种矿物的颜色如下表：离子Ni2+Fe2+Fe2+Fe3+Mn4+Mn2+Ti4+Cu2+Fe3+Co2+颜色绿瓶绿黑黑玫瑰褐红色蓝绿褐红玫瑰蓝矿物举例镍华绿泥石磁铁矿软锰矿菱锰矿榍石蓝铜矿孔雀石褐铁矿赤铁矿钴华钴石他色：是矿物中含有带色的杂质或气泡等引起的颜色，与矿物成分无关。他色易变，随含杂质不而不同，无鉴定意义。例如：水晶应为无色透明，但当含少量氧化锰杂质时呈紫色(紫水晶)，含钛多时为淡红色(蔷薇水晶)；含碳时呈褐色至深黑色(烟水晶或墨水晶)等等。假色：是矿物表面因有氧化薄膜或因内部有裂隙等原因，引起光线发生干涉而产生的颜色。如斑铜矿表面风化后呈暗紫色；方解石内部有细裂隙面时呈现“晕色”等。对于这种情况，只要打出矿物的新鲜面，就可以恢复其自色。作为鉴定矿物最重要的是自色。描述矿物的颜色，通常采用比较法和比拟法。比较法：是用颜色较为典型的矿物作为对比的基础，常用的比色矿物如下：辰砂(红色)土状褐铁矿(黄褐色)毒砂(锡白色)铬酸铅矿(橙色)雄黄(黄色)方铅矿(铅灰色)孔雀石(绿色)镜铁矿(钢灰色)蓝铜矿(蓝色)磁铁矿(铁黑色)铜蓝(靛青色)自然铜(铜红色)紫水晶(紫色)黄铜矿(铜黄色)褐铁矿(褐色)黄金(金黄色)比拟法：则是以日常生活中一些实物的颜色进行描述。如玫瑰红、樱桃红、橄榄绿、苹果绿、稻草黄等。(2)矿物的条痕观察方解石，斜长石，角闪石，橄榄石的条痕观察对比黄铁矿，黄铜矿，赤铁矿等矿物的条痕与颜色之间的关系。透明矿物的条痕都是近于白色，鉴定意义不大。条痕常常作为鉴定不透明矿物的特征。因条痕颜色更为固定，所以是鉴定矿物的可靠依据。条痕可以消除假色，减弱他色，从而充分显示出自色特征。有些矿物的颜色与条痕相同，如磁铁矿的颜色的条痕都呈黑色。有些矿物则二者有显著差别，如黄铁矿的颜色为黄铜色，而条痕则为深绿色。(3)矿物的透明度观察下列矿物碎片边缘的透明程度：石英(水晶)—透明冰洲石—透明。石膏—半透明；闪锌矿—半透明；黄铁矿—不透明；石墨—不透明。(4)矿物的光泽观察10件矿物硬度标本，要求掌握10件矿物的光泽。3、矿物的力学性质(1)矿物的硬度：观察10件矿物硬度标本掌握摩氏硬度计中的十种矿物。学会摩氏硬度计测定未知矿物硬度的方法。摩氏硬度计测定矿物的相对硬度：取摩氏硬度计中一种标准矿物，用其棱角刻划被鉴定矿物上的一个新鲜而较完整的平面，擦去粉未，若在面上留下刻痕，则说明鉴定的矿物硬度小于选用标准矿物的硬度。反之，若未在面上留下刻痕，则说明被鉴定的矿物硬度大于或等于选用标准矿物的硬度。经过多次刻划比较，直到确定被鉴定矿物的硬度介于两个相邻硬度标准矿物之间或接近二者之一时，即已测知被鉴定的矿物的硬度。如云母不能被石膏(硬度2)刻动，而能被方解石(硬度3)刻动，故其硬度介于2-3，用2.5表示。若被鉴定矿物上难于找出平整的面，而标准矿物上有较好的平面时，也可以用被鉴定矿物的棱角去刻划标准矿物上的平面。用摩氏硬度计确定手指甲，铜片，普通玻璃片，及钢刀刃的相对硬度范围。指甲(2-2.5)，铜片(3-3.5)，普通玻璃片(5-5.5)，钢刀刃(6-6.5)。(2)矿物的解理，断口：观察5件矿物解理标本，指出云母和方解石各有几组解理。观察5件矿物断口标本，断口是矿物受外力作用后不依结晶方向发生断裂而形成的断面。是鉴定矿物物标志之一。4、矿物的其它特性观察：云母薄片具有弹性；绿泥石薄片具有挠性；磁铁矿具有磁性；滑石具有滑感；石盐具有咸味；蒙脱土遇水膨胀、崩解；碳酸盐类矿物遇稀盐酸发生“盐酸反应”。碳酸盐类矿物，如方解石(CaCO3)、白云石(CaMg［CO3］2)，与稀盐酸(HCl)发生作用，产生化学反应，逸出二氧化碳(CO2)，形成所谓的“泡沸”，以方解石为例，其反应式为：CaCO3＋2HCl→CaCl2＋H2O＋CO2↑↑一般方解石遇盐酸后“泡沸”强烈，而白云石则需要用小刀刻成粉末后再滴盐酸，才可见微弱的“泡沸”现象。(二)矿物的肉眼鉴定方法：无论是在实验室内，还是在野外地质工作中，我们都需要准确地认识矿物和鉴定矿物。目前鉴定矿物的方法很多，但最基本的是肉眼鉴定。造岩矿物的肉眼鉴定法实质是凭借肉眼和一些简单的工具(小刀、放大镜、条痕板、摩氏硬度计等)，来分辨矿物的外表特征(有时也配合一些简易的化学方法)，从而对矿物进行鉴定。这种方法虽然简便，但可借以正确地鉴别许多常见的矿物。矿物的肉眼鉴定法，通常情况下，可参照下列步骤进行：1、首先观察矿物的光泽。确定它是金属光泽，还是非金属光泽，借以确定是金属矿物还是非金属。(岩石中经常见的大都是非金属光泽的矿物)2、然后试验矿物的硬度。确定它的硬度是大于还是小于指甲的硬度，是大于还是小于小刀的硬度。3、再观察矿物的颜色。如已确定被鉴定的矿物硬度大于小刀，为金属光泽，而且呈黄铜色，那么秀容易确定它是黄铁矿而非黄铜矿，然后再检查一下其它特征就可以确定下来。如果被鉴定的矿物硬度小于小刀而大于指甲，并属于玻璃光泽，而决不会是石英，长石(硬度都大于小刀)，也不可能是辉石，角闪石(呈黑色)。4、进一步观察矿物的形态和其它物理性质。针对有限的几种可能性，逐步地缩小范围，认真观察，仔细分析最终鉴定出矿物，定出矿物名称。在鉴定矿物时要结合各类矿物的共同特点，一般说来，具有金属光泽而呈铁黑色多为金属氧化物。如磁铁矿、赤铁矿，软锰矿及硬锰矿等；具有金属光泽而呈铜黄、铅灰等金属色的，则多是金属硫化物类，如黄铜矿、黄铁矿、方铅矿，辉锑矿等。含氧盐类及卤化物类矿物，一般呈玻璃光泽，浅色、透明或半透明。如果大于小刀或近于小刀，可能是硅酸盐类矿物(云母、滑石除外)；如果硬度小于小刀，能与稀盐酸作用，则应是碳酸盐类矿物，不与稀盐酸作用，则可能是硫酸盐，磷酸盐等其它含氧盐类矿物。有了这样的轮廓，逐步地缩小鉴定范围，找出矿物的典型特征，就能正确的定出矿物的名称。采用肉眼鉴定法鉴定造岩矿物，应对常见的矿物标本认真观察，仔细分析，相互比较，反复练习，对一些“相似矿物”间的差异，更应悉心思考，从而对矿物特征建立比较牢固的感性认识。肉眼鉴定矿物是有一定限制的。因为矿物颗粒太小，或超出肉眼鉴定的能力范围时，必须采用其它更详细的方法鉴定和研究。(三)鉴定和描述主要造岩矿物观察和描述42件造岩矿物标本，参照24种主要造岩矿物鉴定特征表(表2)，结合标本，在教师指导下自行学习。在独立的观察基础上，总结出各矿物的鉴定特征。六、实验报告及作业：1、主要造岩矿物肉眼鉴定实验报告2、肉眼鉴定常见造岩矿物时主要依据哪些特性？3、说明下列造岩矿物的鉴定特征：正长石—斜长石—石英角闪石—辉石—黑云母方解石—白云石—石膏主要造岩矿物鉴定表(表2)次序矿物名称形状颜色光泽透明度解理、断口硬度比重化学性质及其他分布1石英SiO2完整晶形为六棱柱或双锥体，但呈粒状者居多纯者无色，乳白色，含杂质时呈紫红、烟色玻璃光泽，断口为油脂光泽透明贝壳状断口72.6化学性稳定，不易风化呈单晶、晶簇及脉状产出或产于岩浆岩、沉积岩和变质岩中，特别是酸性岩浆岩中最多2正长石KAlSi3O8柱状或薄板状、粒状肉红、浅玫瑰或近于白色玻璃光泽半透明或不透明完全、两组正交解理62.5~2.7易风化成高岭石花岗岩、正长岩、片麻岩、伟晶岩等岩浆岩中最多3斜长石(Na,Ca)AlSi3O8外形为板状、柱状、粒状白色或灰白色玻璃光泽半透明或不透明完全、两组解理斜交，断口平坦62.5~2.7风化后成高岭石含Na多者只产于酸性或中性岩浆岩中，含Ca多者只产于中性或基性岩浆岩中4普通角闪石(Ca2,Na)(Mg¨，Fe¨)4(Al,Fe…)［(Si,Al)4O11］2［OH］2长柱或纤维状，断面六边形深绿暗黑色玻璃光泽半透明或不透明两组解理交角近56°5.5~63.2受水热作用后，可变成绿泥石或蛇纹石多产于中性岩浆岩中，如闪长岩、安山岩，也可单独组成超基性的角闪岩5普通辉石(Na,Ca)(Mg,Fe,Al)［(Si,Al)2O8］短柱状，断面呈八边形，在岩石中常呈粒状深黑、褐黑、紫黑及棕黑色玻璃光泽半透明或不透明具有两组完全或中等解理，两组交角近直角5~63.4~3.6受水热作用后，可变成绿泥石或蛇纹石多产于基性岩浆岩中，如辉长岩、玄武岩，也能单独组成超基性辉岩6橄榄石(Mg,Fe)2［SiO4］常呈粒状集合体橄榄绿、淡黄绿油脂光泽或玻璃光泽透明或不透明通常无解理，贝壳状断口6.5~73.21~4.14溶于硫酸时急剧分解析出SiO2胶体只产于基性岩浆中，也可单独组成橄榄岩7黑云母K(Mg,Fe),(OH)2·AlSi3O10片状黑色珍珠透明一组极完全解理2.5~32.3具有弹性在水化作用下会失去弹性并变为蛭石广泛公布在岩浆岩和变质岩中8白云母Kal2(OH)2·AlSi3O10片状无色，有时呈灰白、淡黄、淡红等色玻璃或珍珠光泽透明一组极完全解理2.5~32.3具有弹性广泛分布在岩浆岩和变质岩中9方解石CaCO2菱面体白色、灰白色，含Fe时呈褐红色，含Mn时呈棕黑色玻璃透明或半透明三组完全解理32.0~2.8遇稀盐酸剧烈起泡广泛存在石灰岩中，大