帮您了解各种矿物及岩石

第二章矿物NativeCopperCrystalsPhotographbyPeterL.Kresan矿物是在各种地质作用下形成的具有相对固定化学成分和物理性质的均质物体，是组成岩石的基本单位。绝大部分矿物具有晶体结构，只有一小部分矿物属于胶体矿体。矿物包括地球内层及宇宙空间所形成的自然产物。如组成陨石、月球岩石和其它天体的矿体，称为陨石矿物或宇宙矿物。自然界大约有3000种，但最常见的只有五六十种，构成岩石主要成分的只不过二三十种。组成岩石主要成分的矿物称造岩矿物，共占地壳重量的99%。各种矿物都有一定的外表特征——形态和物理性质，可以作为鉴别矿物的依据。地质地貌学·上·第二章第一节矿物的基本特性一、矿物的内部结构和晶体形态（一）晶质体和非晶质体所谓晶质体，就是化学元素的离子、离子团或原子按一定规则重复排列而成的固体。矿物的结晶过程实质上就是在一定介质、一定温度、一定压力等条件下，物质质点有规律排列的过程。凡内部质点呈不规则排列的物体都是非晶质体，如天然沥青、胶体矿物等。这样矿物在任何条件下都不能表现为规则的几何外形。地质地貌学·上·第二章石榴子石菱形十二面体，直径约6mm（二）晶形在一定条件下（如晶体生长较快，生长能力较强，生长顺序较早，或有允许晶体生长的空间——晶洞、裂缝等），矿物可以形成良好的晶体。乳石英短柱状晶形，直径约5cm(据克里斯·佩伦特著，谷祖纲、李桂兰译)地质地貌学·上·第二章3、三向等长-粒状石榴子石晶体，粒径2.6cm（三）结晶习性在相同条件下形成的同种晶体经常所具有的形态，称为结晶习性。大体可以分为三种类型；2、二向延展-板状黑云母晶体1、一向延长-柱状石英晶体，长6cm地质地貌学·上·第二章PhotoZWKPhotoZWK二、矿物的化学成分（一）矿物的化学组成类型大致可分为以下几种类型：1、单质矿物2、化合物（1）成分相对固定的化合物简单化合物——例如，岩盐NaCl、方铅矿PbS、石英SiO2以及刚玉Al2O3等。络合物——如方解石CaCO3、硬石膏CaSO4等等。复化物——如铬铁矿FeCr2O4和白云石CaMg（CO3）2。地质地貌学·上·第二章（2）成分可变的化合物这种化合物主要是由类质同像引起的。所谓类质同像是指在结晶格架中，性质相近的离子可以互相顶替的现象。类质同像中离子置换又有两种情况：在一定限度内进行离子置换，称为不完全类质同像。两种组分可以以任何比例进行离子置换，形成一个连续的类质同像系列，称为完全类质同像。地质地貌学·上·第二章3、含水化合物一般指含有H2O和OH－、OH+、H3O+离子的化合物而言。又可分为吸附水和结构水两类。吸附水是渗入到矿物或矿物集合体中的普通水，呈H2O分子状态，含量不固定，不参加晶格构造。这种水可以气泡水；也可以是液态的，或者包围矿物的颗粒形成薄膜水，或者填充在矿物裂隙及矿物粉末孔隙中形成毛细管水，或者胶体水，如蛋白石即为一种含不固定胶体水的矿物，化学式为SiO2·nH2O。在常压下，当温度达到100—110℃或更高一点时，吸附水就可以从矿物中全部逸出。地质地貌学·上·第二章结构水是参加矿物晶格构造的水，其中一类叫结晶水，这种水以H2O分子形式并按一定比例和其他成分组成矿物晶格，如石膏（CaSO4·2H2O）含2个结晶水。另一类是介于结晶水和吸附水之间过渡性质的水，如:粘土矿物之一胶岭石Mg3(OH)4[Si4O8(OH)2]·nH2O是具有层状格架的矿物，水分可以进入层间，使层状格架间距加大；又可排出水分，使格架间距缩小，因此胶岭石具有吸水体积膨胀的特性。这种水就是层间水。地质地貌学·上·第二章还有一类是狭义的结构水，这种水是以OH-、H+、H3O+离子形式参予矿物晶格，如高岭石Al4[Si4O10](OH)8等，这种水大约在600～1000℃，才能使晶格破坏。（二）矿物的同质多像同一化学成分的物质，在不同的外界条件（温度、压力、介质）下，可以结晶成两种或两种以上的不同构造的晶体，构成结晶形态和物理性质不同的矿物，这种现象称同质多像。碳（C）的同质多像体——石墨与金刚石（根据RaymondSiever）地质地貌学·上·第二章（三）胶体矿物地壳中分布最广的除去各种晶体矿物外，还胶体矿物。胶体矿物实际上胶体溶液失去了大部分水分而成的胶凝体，一般呈鲕状、肾状、葡萄状、结核状、钟乳状和皮壳状等。二氧化硅胶体沉积——玛瑙二氧化硅胶体沉积——蛋白石地质地貌学·上·第二章PhotoZWKPhotoZWK三、矿物的集合体形态和物理性质（一）矿物的集合体形态1、粒状集合体由粒状矿物所组成的集合体，如雪花石膏花岗岩是由石英、长石、云母等晶粒组成的集合体。橄榄石粒状集合体，粒径约2mm地质地貌学·上·第二章PhotoZWK2、片状、鳞片状、针状、纤维状、放射状集合体如石墨、云母等常形成片状、鳞片状集合体，石棉、石膏等形成纤维集合体，还有些矿物常形成针状、柱状、放射状集合体。辉锑矿的针状集合体云母片岩的片状集合体地质地貌学·上·第二章PhotoZWKPhotoZWK石棉的纤维状集合体，标本长边7.6cm蓝闪石的放射状集合体，标本长边8.5cm地质地貌学·上·第二章PhotoZWKPhotoZWK3、致密块状体由极细粒矿物或隐晶矿物所成的集合体，表面致密均匀，肉眼不能分辨晶粒彼此界限。滑石的致密块状体地质地貌学·上·第二章PhotoZWK4、晶簇生长在岩石裂隙或空洞中的许多单晶体所组成的集簇状集合体叫晶簇。它们一端固着于共同的基底上，另一端自由发育而形成良好的晶形。常见的有石英晶簇、方解石晶簇等，生长晶簇的空洞叫晶洞。石英晶簇石英晶簇地质地貌学·上·第二章PhotoZWK5、杏仁体和晶腺矿物溶液或胶体溶液通过岩石气孔或空洞时，常常从洞壁向中心层层沉演，最后把孔洞填充起来，其小于2cm者通称杏仁体；大于2cm者可称晶腺。如玛瑙往往以此移态产出。玄武岩中的黑色杏仁体，直径约5mm玛瑙晶腺状（据中国地质博物馆）地质地貌学·上·第二章PhotoZWK6、结核和鲕状体矿物溶液或胶体溶液常常围绕着细小岩屑、生物碎屑、气泡等由中心向外层层沉淀而形成球状、透镜状、姜状等集合体，称为结核。如果结核小于2mm，形同鱼子状，具同心层状构造，叫鲕状体，鲕状体常彼此胶结在一起，如鲕状赤铁矿。黄土中钙质结核——姜结石赤铁矿鲕状体地质地貌学·上·第二章PhotoZWKPhotoZWK7、钟乳状、葡萄状、乳房状集合体胶体溶液因蒸发失水逐渐凝聚，因而在矿物表面围绕凝聚中心形成许多圆形的、葡萄状的、乳房状的小突起。乳房状集合体葡萄状集合体，颗粒最大直径5mm石笋状集合体，长度21cm地质地貌学·上·第二章PhotoZWKPhotoZWKPhotoZWK8、土状体疏松粉末状矿物集合体，一般无光泽。许多由风化作用产生的矿物高岭石等集合体常呈现此形态。高岭石土状集合体，疏松粉末状，由富含长石的岩石经化学风化作用后形成水锌矿的葡萄状集合体(据克里斯·佩伦特著，谷祖纲、李桂兰译)地质地貌学·上·第二章PhotoZWK9、被膜不稳定矿物因受化学风化作用在其表面往往形成一层次生矿物的皮壳，称为被膜。如各种铜矿物表面常有一层因氧化作用而产生的翠绿色孔雀石及天蓝色蓝铜矿被膜。含黄铜矿岩石在化学风化作用下，黄铜矿被分解后，其中Cu2+与水溶液中的CO32-结合，结晶出翠绿色孔雀石，在岩石表面形成被膜。地质地貌学·上·第二章PhotoZWK（二）矿物的物理性质1、颜色因矿物本身固有的化学组成中含有某些色素离子而呈现的颜色，称为自色。有些矿物的颜色，与本身的化学成分无关，而是因矿物中所含的杂质成分引起的，称为他色。有些矿物的颜色是由某些化学的和物理的原因而引起的。称为假色。蔷薇水晶的它色（据中国地质博物馆）黄铁矿的自色—金黄色地质地貌学·上·第二章PhotoZWK2、条痕矿物粉末的颜色称为条痕。通常是利用条痕板（无釉瓷板），观察矿物在其上划出痕迹的颜色。由于矿物的粉末可以消除一些杂质和物理方面的影响，所以比其颜色更为固定。地质地貌学·上·第二章石墨条痕3、光泽矿物表面的总光量或者矿物表面对于光线的反射形成光泽。（1）金属光泽矿物——表面反光极强，如同平滑的金属表面所呈现的光泽。（2）半金属光泽——较金属光泽稍弱，暗淡而不刺日。（3）非金属光泽——是一种不具金属感的光泽。在太阳光照射下黄铁矿晶面上的强金属光泽石英晶面上的玻璃光泽地质地貌学·上·第二章PhotoZWKPhotoZWK4、透明度指光线透过矿物多少的程度。（1）透明矿物——矿物碎片边缘能清晰地透见他物，如水晶、冰洲石等。（2）半透明矿物——矿物碎片边缘可以模糊地透见他物或有透光现象，如辰砂闪锌矿等。（3）不透明矿物——矿物碎片边缘不能透见他物，如黄铁矿、磁铁矿、石墨等。透明—透明矿物冰洲石半透明－闪锌矿边缘可以模糊地透见他物地质地貌学·上·第二章PhotoZWKPhotoZWK5、硬度指矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的程度。德国摩氏（F.Mohs）选择了10种矿物作为标准，将硬度分为10级，这10种矿物称为“摩氏硬度计”。摩氏硬度计矿物名称化学组成硬度矿物名称化学组成硬度滑石石膏方解石萤石磷灰石Mg3[Si4O10][OH]2CaSO4·2H2OCaCO3CaF2Ca5[PO4]3[F,Cl]12345正长石石英黄玉刚玉金刚石K[AlSi3O8]SiO2Al2[SiO4][F,OH]2Al2O3C678910地质地貌学·上·第二章6、解理在力的作用下，矿物晶体按一定方向破裂并产生光滑平面的性质叫做解理。沿着一定方向分裂的面叫做解理面。解理是由晶体内部格架构造所决定的。根据劈开的难易和肉眼所能观察的程度，解理可分为下列等级：地质地貌学·上·第二章黑云母极完全解理PhotoZWK⑴最完全解理——矿物晶体极易裂成薄片，解理面较大而平整光滑，如云母、石膏等。⑵完全解理——完全解理矿物极易裂成平滑小块或薄板，解理面相当光滑，如方解石、石盐等。地质地貌学·上·第二章方解石的菱面体完全解理（根据RaymondSiever）⑶中等解理——解理面往往不能一劈到底，不很光滑，且不连续，常呈现不阶梯状，如普通角闪石、普通辉石等。⑷不完全解理——解理程度很差，在大块矿物上很维看到解理，只在细小碎块上才可能看到不清晰的解理面，如磷灰石等。⑸极不完全解理（无解理）——如石英、磁铁矿等。7、断口矿物受力破裂后所出现的没有一定方向的不规则的断开面叫做断口。断口出现的程度是跟解理的完善程度互为消长的，即一般说来，解理程度越高的矿物越不易出现断口，解理程度越低的矿物才容易形成断口。8、其它物理性质脆性和延展性、弹性和挠性、比重、磁性、电性、发光性等蛭石的挠性地质地貌学·上·第二章PhotoZWK实验一矿物实验实验内容:矿物的形态特征、物理性质鉴定、矿物描述实验类别:基础实验要求:必做实验类型:学生操作每组人数:6人实验内容:矿物的形态特征、物理性质鉴定、矿物描述①颜色、条痕、单晶形态、集合体形态、光泽、透明度、硬度、解理、比重、其他②自然元素矿物、碳酸盐矿物、氧化物矿物自然元素矿物：石墨碳酸盐矿物：方解石其他：石膏、莹石使用设备和材料：瓷板、小刀、放大镜、稀盐酸、磁铁实验结果：实验报告地质地貌学·上·第二章第二节重要矿物简述目前已发现的矿物大约有3000种，随着现代研究手段的改进，逐年有新矿物发现，近年平均每年发现约四五十种。一、自然元素矿物1、石墨C通常为鳞片状、片状或块状集合体。鉴定特征：钢灰色，染手染纸，滑腻感。鳞片状石墨地质地貌学·上·第二章PhotoZWK二、硫化物类矿物2、方铅矿PbS晶体常为六面体或六面体与八面作的聚形。鉴定特征：铅灰色，硬度低，比重大，可以碎成立方小块。方铅矿，立方体完全解理地质地貌学·上·第二章PhotoZWK3、闪锌矿ZnS一般多为致密块状或粒状集合体。鉴定特征：颜色不太固定，但条痕经常比颜色浅（浅黄褐色），稍具松脂光泽，棱角或碎块透光，多向完全解理。闪锌矿，半透明，断面松脂光泽闪锌矿为重要的锌矿石，我国产地以云南金顶、广东凡口、青海锡铁山等最著名。地质地貌学