河北工程大学普通地质学转换成word第三章

普通地质学主讲人：周俊杰河北工程大学勘查教研室第三章地壳的物质组成第一节矿物第二节岩石的概念及其分类第三节岩浆作用与岩浆岩第四节外动力地质作用与沉积岩第五节变质作用与变质岩第三章地壳的物质组成-2-第一节矿物一、地壳的化学组成二、矿物的概念三、晶体与非晶质体四、矿物的形态和主要物理性质五、常见矿物一、地壳的化学组成地壳物质中包括了元素周期表中的绝大部分元素，但其含量极不均匀。其中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H等10种元素占99.96%化学元素在地壳中的相对平均含量，称地壳元素丰度。1889年美国化学家弗兰克·威格尔斯沃斯·克拉克将来自不同大陆岩石的许多分析数据分别求得平均值，并得出陆壳中元素的丰度。为表彰他的卓越贡献，国际地质学会将地壳元素丰度命名为克拉克值。丰度通常用重量百分数（%）表示。称为“重量克拉克值”。后人为了纪念克拉克，将元素在地壳中的重量百分比称为克拉克值（又称地壳元素的丰度）。二、矿物的概念矿物：地壳中的各种化学元素，在各种地质作用下形成的具有固定化学成分和物理性质的均质物体。第三章地壳的物质组成-3-1.在各种地质作用下形成的2.具有一定的内部结构3.具有相对固定化学成分和物理性质4.组成岩石的基本单位矿物可以是单质也可以是化合物组成单质矿物：由同一种元素的原子自相结合而成的矿物。如自然铜。化合物：由两种或两种以上元素组成的矿物。卤化物矿物：如石盐、钾盐、萤石等硫化物矿物：黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、雄黄等氧化物和氢氧化物矿物：如赤铁矿、磁铁矿、石英等。硫酸盐矿物：石膏、芒硝、重晶石等碳酸盐矿物：如方解石、孔雀石硅酸盐矿物：如云母、长石、角闪石、辉石、橄榄石等卤化物矿物：金属阳离子与卤素元素（氟、氯、溴、碘、）阴离子相互化合的化合物。卤素化合物矿物种数约在120种左右，其中主要是氟化物和氯化物，而溴化物和碘化物则极为少见食盐（NaCl）萤石（CaF2）硫化物矿物：为金属元素与硫，碲，砷，锑，铋的化合物。阴离子主要是S，少数Se和Te。黄铁矿（FeS2）闪锌矿ZnS氧化物和氢氧化物矿物：金属阳离子和某些非金属阳离子(如Si等)与O2-或(OH)-化合而成的矿物。赤铁矿（Fe2O3）石英（SiO2）褐铁矿（Fe2O3·nH2O）铝土矿（Al23O3·nH2O）硫酸盐矿物：是金属元素阳离子和硫酸根化合而成的盐类。当硫以最高的价态S6+与四个O2-结合成[SO4]2-，再与金属元素阳离子即形成硫酸盐。在硫酸盐矿物中，与硫酸根化合的金属阳离子有二十余种。其中最主要的是Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Ba2+等。目前已知的硫酸盐矿物种数又170余种。其中的石膏、硬石膏、重晶石、芒硝等均为具有工业意义的矿床。石膏（CaSO4·2H2O）重晶石（Ba[SO4]）碳酸盐矿物：碳酸盐是金属元素阳离子(主要是Ca2+、Mg2+，其次Na+、Fe2+)和碳酸根([CO3]2-)相化合而成的盐类。方解石（CaCO3）方解石（CaCO3）无色透明称冰洲石白云石（CaMg[CO3]2）硅酸盐矿物：由金属阳离子与硅酸根化合而成的含氧酸盐矿物。正长石（K[AISi3O3]）斜长石Na[AlSi3O8]—Ca[Al2Si2O8]类质同象系列三、晶体与非晶质概念固体矿物按其内部质点的结构不同可分为晶质矿物和非晶质矿物。晶体：是内部质点（原子、离子）按一定规则有序排列的固体。绝大部分矿物都是晶质体。第三章地壳的物质组成-4-不同晶质体，其质点的种类不同，质点的排列方式和间距不同，因而具有不同的晶体结构。如食盐的晶体格架是按立方体规律排列。非晶质体：是其内部质点排列无序的固体。四、矿物的形态和主要物理性质1、矿物的形态单体的形态：柱状、针状、板状、片状、等轴状、粒状。集合体的形态：柱状、针状、纤维状、放射状、板状、片状、鳞片状、粒状、晶簇状、鲕状，豆状、钟乳状、结核状。单体的形态：柱状石英针状硅灰石板状正长石片状云母等轴状石榴子石粒状橄榄石粒状黄铁矿集合体的形态：柱状方解石柱状硫锡铅矿针状钙沸石针状硅灰石纤维状石棉纤维状石膏放射状红柱石（菊花石）放射状阳起石板状正长石板状斜长石鳞片状蛭石片状云晶族状石膏晶族状石英鲕状赤铁矿豆状赤铁矿肾状赤铁矿孔雀石肾状集合体石钟乳结核粒状磁铁矿粒状橄榄石2、矿物的物理性质→1）矿物的光学性质—颜色矿物的颜色可以分为自色、他色、假色三种。自色矿物自身固有的颜色，是由矿物的化学成分与内部结构所决定的。他色矿物内部带色的机械混入物而引起的一种颜色。假色表面的氧化膜（如斑铜矿）、干涉色（晕色，如方解石）与矿物的化学成分与内部结构无关。石英（无色）雄黄(橘红色）辰砂（红）蓝铜矿（蓝）→1）矿物的光学性质—条痕色矿物的条痕色是矿物粉末的颜色，即矿物在条痕板擦划后留下粉末的颜色。赤铁矿条痕樱红色铬铅矿为黄色辉钼矿为灰色石墨为黑色→1）矿物的光学性质—光泽矿物的光泽指矿物表面反射可见光的能力。矿物表面反射可见光由强到弱，其光泽可分为：金属光泽辉锑矿半金属光泽磁铁矿金刚光泽金刚石玻璃光泽石英当反射光受矿物表面平坦程度、集合体的集合方式等因素影响时。产生多次折射、散射，矿物表面将产生不同于上述四类的变异光泽。常见的有：油脂光泽白钨矿树脂光泽砷铝矿(松脂）丝绢光泽石膏土状光泽高岭土→1）矿物的光学性质—透明度矿物的透明度指矿物透过可见光波的程度。一般分为透明矿物、半透明矿物和不透明矿物三种。→2）矿物的力学性质—硬度矿物的硬度：是指矿物抵抗外力作用(如刻划、压入、研磨等)的机械强度。确定矿物的硬度一般采用两种计量标准，摩氏硬度和维氏硬度。第三章地壳的物质组成-5-摩氏硬度亦称相对硬度。通过矿物的相互刻划、比较来确定矿物的相对硬度，并将10种标准硬度的矿物按硬度相对大小排列为10个等级，它们从1级到10级分别为：①滑石，②石膏；③方解石；④萤石；⑤磷灰石；⑥正长石；⑦石英；⑧黄玉；⑨刚玉；⑩金刚石。维氏硬度亦称绝对硬度。它是压入硬度，是采用显微硬度仪测得的矿物硬度。摩氏硬度计中10种矿物的维氏硬度是①滑石3，②石膏24；③方解石84；④萤石200，⑤磷灰石394，⑥正长石684；⑦石英1090；⑧黄玉1689；⑨刚玉2401、⑩金刚石6500。软矿物（指甲能刻划）；中等硬度矿物（硬度介于指甲与小刀之间）；硬矿物（小刀不能刻划）。在实际工作中可以利用指甲、小刀、石英的硬度来确定其相对硬度，指甲的硬度为2．5，小钢刀的硬度为5．5，石英的硬度为7。→2）矿物的力学性质—解理矿物的解理：是指矿物在外力打击之下，总是沿一定方向裂开成光滑平面的性质。裂开的光滑平面称为解理面。对某一矿物而言，裂开的方向是固定的，可以是一个方向，也可以是几个方向。如为一个方向，称矿物有一组解理；如为二个方向，称矿物有二组解理……根据矿物解理产生的难易程度与解理面的光滑程度，可以把解理分为五级：极完全解理—云母完全解理—方解石中等解理—斜长石不完全解理—磷灰石极不完全解理—石英→2）矿物的力学性质—断口矿物的断口指矿物在外力作用下在任意方向产生不平整断面的性质。断口与解理互为消长关系，即解理发育的矿物难于出现断口，易现断口的矿物解理不发育。…矿物断口常见的形状有：平坦状断口高岭石(土状)贝壳状断口玛瑙锯齿状断口自然铜参差状断口黄铁矿→3）矿物的其它性质矿物的密度：肉眼鉴定矿物时，可以将矿物按相对密度分为三级；轻的，相对密度在2.5以下，用手掂之，感到很轻；中等的，相对密度在2.5—4之间，用手掂之，感到重量中等或一般；重的，相对密度大于4.0，用手掂之、感到很重。磁性：是某些矿物的鉴定特征。如磁铁矿、磁黄铁矿能被普通磁铁所吸引。五、常见矿物简介1、岩浆岩中常见造岩矿物正长石K（AlSi3O8）：单晶体常为柱状或板柱状。常为肉红色，有时具有较浅的色调。玻璃光泽。硬度6。有两组方向相互垂直的解理。相对密度2.5—2.6。斜长石（钠长石Na[AlSi3O8]，钙长石Ca[Al2Si2O8]）：第三章地壳的物质组成-6-晶形呈板状或板条状(图2一18)。颜色常为白色、灰白色。玻璃光泽。有两组近于垂直的完全解理。摩氏硬度6～6．5。相对密度2．6—2．76，随钙长石含量增高而变大。白云母KA12[AlSi3O10](OH,F)2单晶体为短柱状及板状，横切面常为六边形。集合体为鳞片状。薄片为无色透明。具珍珠光泽。硬度2.5—3。有平行片状方向的极好解理，易撕成薄片，具弹性。相对密度2.77—2.88。黑云母K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2单晶体为短柱状、板状，横切面常为六边形，集合体为鳞片状。棕褐色或黑色，随含Fe量增高而变暗。其它光学与力学性质同白云母相似。相对密度2.7—3.3。普通辉石（Ca，Mg，Fe，Al）2[(Si，Al)2O6]单晶体为短柱状，横切面呈近正八边形（图2-7），集合体为粒状。绿黑色或黑色。玻璃光泽。硬度5.5—6。有平行柱状方向的两组的解理，其交角为87°。相对密度3.2—3.4。普通角闪石（Ca，Na）2-3(Mg,Fe,Al)5[Si6(Si,Al)2O22](OH,F)2单晶体较常见，为长柱状。横切面呈六边形，经常还以针状形式出现。绿黑色或黑色。玻璃光泽。硬度5—6。有平行柱状的两组解理，交角为56°。相对密度3.02—3.45，随着含Fe量增高而加大。石英SiO2：常发育成单晶并形成晶簇，或成致密块状或粒状集合体。纯净的石英无色透明，称为水晶。石英因含杂质可呈各种色调。晶面为玻璃光泽，断口为油脂光泽，无解理。硬度7贝壳状断口。相对密度2.65。橄榄石（Mg，Fe）2[SiO4]常为粒状集合体。浅黄绿到橄榄绿色，随含铁量增高而加深。玻璃光泽。硬度6-7。解理不好。相对密度3.2—4.4，随含铁量增高而增大。磷灰石Ca5[PO4]3常为六方柱状之单晶，集合体为块状、粒状、肾状及结核状等。纯净磷灰石为无色或白色，但少见。一般呈黄绿色。可以出现蓝色、紫色及玫瑰红色等。玻璃光泽。硬度5。断口参差状。断面为油脂光泽。相对密度2.9-3.2。用含钼酸铵的硝酸溶液滴在磷灰石上，有黄色沉淀（磷钼酸铵）析出，是鉴别磷灰石的重要方法。萤石CaF2常能形成块状、粒状集合体，或立方体及八面体单晶。颜色多样，有紫红、蓝、绿和无色等透明。玻璃光泽。硬度4。解理好。易沿解理面破裂成八面体小块。相对密度3.18。方铅矿PbS单晶常为立方体，通常成致密块状或粒状集合体。颜色铅灰，条痕为灰黑色。金属光泽。硬度2—3。有三组解理，沿解理面易破裂成立方体。相对密度7.4—7.6。第三章地壳的物质组成-7-闪锌矿ZnS常为致密块状或粒状集合体。颜色自浅黄到棕黑色不等（因含Fe量增高而变深），条痕为白色到褐色。光泽自松脂光泽到半金属光泽。透明至半透明。硬度3.5—4。解理好。相对密度3.9—4.1（随含铁量的增加而降低）。2.变质岩中常见造岩矿物石墨C常为鳞片状集合体，有时为块状或土状。颜色与条痕均为黑色，可污手。半金属光泽。有一组极好解理，易劈开成薄片。硬度1—2，指甲可刻划。有滑感。相对密度为2.2。石榴子石X3Y2[SiO4]3石榴子石常形成等轴状单晶体。集合体成粒状和块状。浅黄白、深褐到黑色（一般随含铁量增高而加深）。玻璃光泽。硬度6—7.5。无解理。断口为贝壳状或参差状。相对密度4左右。红柱石Al2[SiO4]O单晶体呈柱状，横切面近于正方形，集合体呈放射状，俗称菊花石，常为灰白色及肉红色。玻璃光泽。硬度6.5—7.5。有平行柱状方向的解理相对密度3.13—3.16。蓝晶石Al2[SiO4]O单晶体常呈长板状或刀片状。常为蓝灰色。玻璃光泽，解理面上有珍珠光泽。有平行长轴方向的解理。硬度5.5—7。平行伸长方向的硬度小，垂直伸长方向的硬度大。相对密度3.53—3.65。绿泥石（Mg,A1,Fe）6[(Si,Al)4O14](OH)8常呈磷片状集合体。绿色。深浅随含铁量增减而不同。解理面上为珍珠光泽。有平行片状方向的解理。硬度2—3。相对密度2.6—3.3。薄片具挠性。滑石Mg3[Si4O10](OH)8单晶体为片状，通常