王-第二章地质学基础.

第二章地质学基础内容提要矿物的概念矿物的物理性质及常见种类鉴定岩石的概念岩浆岩、沉积岩和变质岩的鉴定特征（包括主要矿物成分、结构、构造）三大类岩石的常见类型岩石与土壤的关系土壤固体成份中绝大部分是矿物质（占总质量的95%），它是岩石通过风化而形成的。因而，学习土壤学必须先认识形成土壤矿物质的岩石。第一节矿物狭义：指地壳（岩石圈）中的化学元素在各种地质作用下形成的并在一定条件下相对稳定的自然体。广义：包括地壳矿物、地幔矿物、陨石矿物、宇宙矿物和人造矿物。地球结构矿物的概念•概念：地质学上把引起地壳的物质组成、地表形态和地球内部构造发生改变的作用称为地质作用。把引起地质作用的力量称为地质营力。•类型（能量）内力地质作用：能量主要来源于地球本身，主要发生在地球内部地质作用内力地质作用•能量来源：地球本身，发生在地球内部；•概念：能促使整个地壳物质成分、地球内部构造、地表形态发生变化的作用；•主要表现形式：地壳运动、岩浆活动、地震、变质作用等外力地质作用•能量来源：太阳能和日月引力能（外部能量；•概念：由太阳能和日月引力能作用，并通过大气、水、生物因素等所引起的地质作用；•主要表现形式：风化作用、（流水、风、地下水、冰川、海洋、湖泊等）剥蚀作用、搬运作用、沉积作用、硬结成岩作用等地质作用内动力地质作用：地壳运动岩浆作用变质作用地震作用外动力地质作用：风化作用剥蚀作用搬运作用沉积作用硬结成岩作用火山喷发沿断层内力地质作用1）绝大部分是结晶质的单质或化合物（3000多种），极少数是以非结晶质的形式存在；（eg：黄铁矿、石英、钾长石等（结晶质）；蛋白石、褐铁矿（胶态））2）具有比较固定的化学成分和晶体构造（可用化学表达式表示）3）表现出一定的几何外形和物理化学性质矿物的特性1）人造金刚石？2）花岗岩？3）煤？4）水和空气？下列物质是矿物吗？为什么？矿物的分类单质矿物化合物矿物原生矿物（岩浆矿物）次生矿物（表生矿物、变质矿物）深色矿物浅色矿物矿物成因组成颜色（原生矿物）晶体晶体矿物非晶体矿物矿物的物理性质（鉴定依据）形状颜色与条痕光泽与透明度硬度解理及断口比重其它物理性质物理性质化学性质特殊化学反应晶体矿物颜色条痕硬度比重晶体形状晶体表面光泽解理情况颜色条痕硬度比重块体形状块体表面光泽非晶体矿物1.颜色：是认识矿物最基本的要素深色矿物和浅色矿物自色：矿物本身所固有的颜色，是由矿物的成分（色素离子）和构造决定。他色：由于矿物混入了杂质或气泡而造成。假色：由于矿物内部裂缝、解理面及表面的氧化膜引起的光波的干涉而产生的颜色。一、矿物的物理性质因此，要正确确定矿物的颜色，必须观察矿物的新鲜断面。但有时由于矿物混入了杂质，即使是新鲜面也不是真正的颜色，为了避免他色、假色，可引入条痕。2.条痕──矿物粉末的颜色。在未上釉的瓷板上刻划矿物，板上留下粉末的痕迹即矿物的条痕。作用：消除假色，减弱他色，保存自色。测定条痕只适合深色矿物，只适合硬度比瓷板小的。硬度比瓷板大的矿物，如何鉴定？3.光泽──矿物表面对可见光波的反射特征（1）金属光泽：如黄铁矿、黄铜矿等。（2）半金属光泽：如磁铁矿、赤铁矿。（3）非金属光泽：包括玻璃光泽、珍珠光泽、脂肪光泽。常见的矿物光泽：(1)金属光泽：表面象金属器皿一样光亮。(2)玻璃光泽：象玻璃表面一样光泽（方解石）。(3)珍珠光泽：象珍珠表面一样光泽（云母）。(4)脂肪光泽：光线呈散射现象，有油状的感觉（石英断口）。注：光泽是指矿物的晶面或解理面来说的！！4.硬度──矿物抵抗外力磨擦或刻划的能力。硬度大小通常是与摩氏硬度计中不同硬度的矿物相互刻划进行比较而确定。摩氏硬度表硬度１-10分别是：滑石（1）石膏（2）方解石（3）萤石（4）磷灰石（5）正长石（6）石英（7）黄玉（8）刚玉（9）金刚石（10）注：摩氏硬度计仅是硬度的一种等级，它只表明硬度的相对大小，不表示其绝对值的高低，根据力学数据,石英的硬度是滑石的3500倍，而金刚石的硬度是石英的1150倍。野外工作：指甲（2.5）、铜板（3.0）、小刀或玻璃（5.5-6.0）钢锉（7.0）等代用品5.解理和断口矿物受外力作用后，沿一定方向平行裂开的性能为解理。裂开后形成的光滑面称解理面。注：结晶质的矿物才具有解理，非结晶质的矿物不具解理。如果矿物受力后不沿一定的方向裂开，而是不规则破碎，那么破碎后形成的面叫断口。(1)极完全解理：解理面大而完整光滑，无断口出现（云母）(2)完全解理：常裂成规则小块，解理面光滑，断口少见（方解石）(3)中等解理：很少出现大的光滑平面（长石、辉石）(4)不完全解理：解理面少见（磷灰石）(5)极不完全解理：无解理，只有断口（石英）解理按其完善程度可分：贝壳状断口：具有同心圆纹，似贝壳（石英）锯齿状断口：尖锐锯齿形态（纤维石膏）参差状断口：参差不平形态（黄铁矿）土状断口：粒状松软状态（高岭石）平坦状断口：平坦状态（蛇纹石）断口按其形态可分：注：矿物解理的完善程度是与断口的发育程度互为消长的，解理完全者常常无断口，断口发育者解理不完善。6.透明度：矿物允许可见光透过的程度透明：半透明：不透明：7.相对密度（比重）单矿物在空气中的重量与同体积水在4°C时重量之比。比重大小决定于组成矿物的元素的原子量和构造的紧密程度。矿物的比重差别很大（从1到23，一般在2.5-4之间）。轻矿物：小于2.5，中等矿物：2.5-4之间重矿物：大于4只有当两种矿物的比重有很大差异时，才能作为鉴定特征。8.其他物理性质（1）磁性（2）发光性（3）放射性（4）感觉性质此外，尚有脆性、延展性、弹性等，对某些矿物亦有特殊的鉴定意义。晶体石英：六方柱状晶体，常呈晶簇，晶面为玻璃光泽，硬度为7，常透明。并由于混入各种杂质而常呈紫、黑、玫瑰等色。无色透明的称水晶。块体石英：是在有限空间中形成的，一般在岩石中都是块体石英。一般是乳白色，硬度与晶体石英一样，脂肪光泽。成土作用：石英是自然界中较难风化的矿物。一般不进行化学风，风化后形成碎屑，因而母质中含石英多且颗粒粗的，易水土流失或崩塌。1.石英（SiO2，氧化物）二、常见造岩矿物晶体石英水晶是一种宝石。中国最大的石英晶体产于江苏，重3.5吨。南非盛产水晶非晶体石英（玛瑙）二氧化硅胶体沉淀而成。非晶体石英（蛋白石）蛋白石是天然的硬化的二氧化硅胶凝体，含5-10%的水分。内部具球粒结构，集合体多呈葡萄状、钟乳状。底色呈黑色、乳白色、浅黄色、桔红色等。半透明至微透明2.正长石和斜长石（含K、Na、Ca的铝硅酸盐类矿物）长石类矿物是最主要的造岩矿物，可占地壳重量的50％。自然界中有三种类型：钾长石、钠长石和钙长石）正长石：因二组解理成90度而得名，成分以钾长石为主或含有少量的钠长石）斜长石：因二组解理成86度而得名，是钠长石和钙长石的混合物。与成土作用的关系：长石类矿物在地表水和二氧化碳的作用下，容易变成蒙脱石、高岭石、铝土矿，是土壤物质的主要来源。正长石斜长石晶体形状颜色光泽硬度产状短、粗柱体，粒状肉红色为主解理面有玻璃或珍珠光泽6.0酸性岩浆岩(与石英、黑云母共生)片状、条状或长柱状灰白色为主解理面有玻璃或珍珠光泽6-6.5基性、中性岩浆岩(与辉石、角闪石共生)正长石和斜长石两者鉴定对比3.白云母和黑云母（铝硅酸盐矿物）云母的最主要特征是一组极完全解理和珍珠光泽。此外，白云母和黑云母区别之处主要是颜色。由于黑云母含有Fe、Mg，所以变成黑色。成土作用：云母容易沿着表面呈薄片状崩解。白云母化学分解非常困难，在高温多雨化学分解强烈的热带地方，白云母也往往呈细薄片状混杂在土壤中，对于改善土壤物理性质有一定作用。黑云母易化学分解，在风化过程中形成的粘土矿物（如水云母、绿泥石）4.角闪石和辉石（含Ca、Mg、Fe的硅酸盐矿物），是两种深色矿物，化学成分、物理性质很相近，在自然界中也是极难区别的两种矿物。角闪石辉石角闪石和辉石的差异性质种类晶形劈开角颜色岩石中的特征角闪石长柱状124°墨绿色长条状、纤维状、针状，伴生矿物为正长石，斜长石或辉石。辉石短柱状87°黑色墨绿色晶粒状，伴生矿物为斜长石或角闪石。成土作用：角闪石和辉石是较易风化的矿物，风化后生成含Fe粘土、碳酸盐、氧化铁、SiO2,使土壤呈红棕色。5.橄榄石一般为橄榄绿色、有时为淡褐、淡灰红及灰绿等色，也有无色的，条痕白色或淡黄色。玻璃光泽的粒状晶体硬度6.5-7，比重3.3-3.6，极不完全解理，断口贝壳状。分布：橄榄石分布在含硅酸较少的岩浆岩中，如辉长岩、辉绿岩、玄武岩等超基性中，其伴生矿物为辉石和斜长石。风化：橄榄石富含亚铁离子，同时多有细的裂缝，所以易风化变成无色或淡绿色的蛇纹石等。注意：橄榄石不与石英共生？？以上1-5介绍的是常见的原生矿物6.方解石(CaCO3)方解石呈三向完全解理，白色为主，有时有淡黄色、粉红色等，它的三向解理成菱面体，硬度３。方解石和1:3稀HCl有气泡反应（此可作为野外鉴定矿物的简便方法）。7、白云石（CaCO3，MgCO3）晶体常为弯曲的马鞍状、粒状或致密块状，颜色灰白有时微带黄褐等色，玻璃光泽，硬度3.5-4，三组菱面体解理完全。白云石遇稀盐酸反应微弱，其粉末加盐酸起泡沫反应，这是与方解石的重要区别之一。两者区别：方解石是由CaCO3溶液沉积而成，是石灰岩和大理岩的主要造岩矿物，可溶于含二氧化碳的水中；白云石主要在含盐浓度大的海中沉积而成，是白云岩的主要造岩矿物；成土作用风化过程中两者所含不纯物质，如铁铝硅酸岩等残留下来，称为土壤的物质组成，碳酸盐溶解流失赤铁矿（Fe2O3）赤铁矿呈半金属光泽，常呈鲕状、豆状等集合体，色赤红，条痕樱红色，无解理。8、三种含铁矿物褐铁矿（2Fe2O3•3H2O）是一种铁矿，也为半金属泽，常呈钟乳状集合体，表面多孔磁铁矿（Fe3O4）晶体呈八面体，普通多呈致密粒状、块状的集合体，铁黑色，条痕黑色，半金属光泽，硬度5.5-6，比重4.9-5.2，无解理，具磁性。成土作用:氧化条件下----(土壤中以氢氧化物的形式存在)还原条件下-----(Fe2+形式,可溶性盐)高岭石致密的土状集合体，白色，土状光泽，易吸水。我国南方红壤、黄壤中较多。9、粘土矿物以上6-9介绍的是常见的表生矿物（次生）蒙脱石致密块状，白色或浅灰色，吸水性强，我国西北半干旱地区的栗钙土中含量最多，东北黑钙土含量次之。水云母由云母类矿物风化而成，吸水性弱，我国大多数土壤中都含有水云母，尤以内蒙古高原西部的漠境或半漠境土壤中较多。几种宝石的矿物名称及产地红宝石：刚玉(Al2O3),因含Cr（铬）杂质呈现红色。蓝宝石：刚玉(Al2O3),因含Ti（钛）杂质呈现蓝色。世界著名的红、蓝宝石产地在缅甸和巴基斯坦。软玉：是透长石为主的矿物集合体。硬玉：又称翡翠，是钠和铝的硅酸盐密集体。蓝宝石第二节岩浆岩概念：在各种地质作用下形成的，由一种或多种矿物以一定的规律结合组成的矿物集合体。岩石一般可分成三类（产状及成因）：岩浆岩：地壳和上地幔中岩浆流动或喷出地表冷却结晶而成的岩石。变质岩：先成岩石受地球力和地热作用发生重新排列，结晶增大等变质作用而形成的新一类岩石。沉积岩：岩石在地表经风化、破碎，搬运沉积下来，又经成岩作用而形成的一类新的岩石。一、岩石的概念和分类岩浆岩地壳和上地幔中岩浆的分布规律陆地地壳以酸性岩浆为主,因而,地表的岩桨岩多数为酸性岩。酸性岩浆较粘稠，喷出地表呈锥形火山。如日本富士山地形景观。长白山岩石绳海底地壳以基性岩浆为主基性岩浆粘稠度低，喷出地表后呈现岩被、岩流等。如中国长白山地形景观。岩浆岩是地壳深处岩浆冷却结晶而形成的，岩浆可在不同位置冷却，因而分为深成岩、浅成岩（侵入岩）和喷出岩三类。深成岩：岩浆在地表3~5km以下冷却结晶而形成的岩浆岩叫深成岩。浅成岩：岩浆在地表下，但在3~5km以上冷却而形成的岩石叫浅成岩。喷出岩：岩浆喷出地表（火山爆发）冷却而形成的岩石叫喷出岩。岩浆岩二、岩浆岩形成及产状岩浆岩的产状：指岩浆冷凝后所形成的岩体的形态、大小和围岩的关系，以及它形成时所处的构造环境而言。根据