煤矿地质学1-2

第二章矿物与岩石第一节矿物的概念及性质第二节常见的造岩矿物第三节岩石第一节矿物的概念及性质国际上把各种元素在地壳中含量的百分比叫做克拉克值，简称克拉克。P16列出了组成地壳主要元素的克拉克值。地壳中的化学元素，除少数以自然元素产出外，大部分以各种化合物形式出现，以氧化物最常见。地壳深度16km内，各氧化物的重量百分比是：SiO259.14NaO3.84Al2O215.34K2O3.13FeOMgO3.49Fe2O36.88H2O1.15CaO5.08TiO21.05二、矿物的概念矿物是指地壳中的化学元素经过各种地质作用所形成的并在一定条件下相对稳定的自然产物。（一）矿物的内部结构1、晶质矿物：内部质点作有规律重复排列，因此，其外形常具有一定的几何形态。同一种化学成分的物质，在不同的条件下，可以形成不同的晶体结构，这种现象—同质多象。2、非晶质矿物：内部质点不作有规律排列的固体。火山玻璃：火山喷落后，冷凝速度太快的缘故。（二）矿物的化学成分及其共生、伴生关系1、矿物按化学成分的分类：（1）单质矿物：有同种元素形成的矿物，如金、金刚石。（2）化合物：a、阴、阳离子组成的简单化合物，岩盐NaCL。b、若干络离子组成的复杂化合物，如正长石。2、类质同象：物质结晶时，结构中某种质点的位置被性质相似的质点所代替，而其晶体结构不变的现象。菱铁矿Fe[CO3]中的Fe易被Mg2+代替，形成菱镁矿Mg[CO3]。3、矿物的共生和伴生：（1）化学性质相似或形成条件相似的不同种矿物一起形成就叫矿物的共生。（2）当物理化学条件改变时，原来的矿物可以转变成别的矿物，这时不同成因的矿物相伴出现，这就是伴生关系。三、矿物的外形和几种物理性质（一）矿物的外形：矿物的外形可分单体的外形和集合体的外形。（二）颜色1、自色：取决于矿物本身的内部构造或色素离子的成分。2、他色：是矿物因含外来带色杂质而引起的颜色。3、假色：由某种物理因素引起的呈色现象,对于个别矿物有鉴定意义。矿物的颜色很多，在指明其具体颜色时，通常所采用的原则是简明、通俗，一是选择常见的事物作比喻，如：天兰、乳白等；二是双重命名法，如：黄绿、橙黄等。若矿物的颜色难以确切表达时，则可在色别之前加上深、浅、鲜、暗等形容词，如：深兰色、暗绿色等。（三）透明度矿物允许可见光透过的程度。在肉眼观测时，要用同一厚度（0.03mm）作比较。1、透明：能够完全或基本清楚地透过物象者。如：水晶。2、不透明：完全不能透见物象者。如：石墨、磁铁矿。3、半透明：能模糊透见物体的轮廓的矿物。如：闪锌矿。一般情况下，浅色矿物是透明的，而暗色矿物不透明。（四）条痕色矿物在条痕板（无釉瓷板）上刻划所留下的粉末的颜色。条痕板是矿物粉末所呈现的颜色，所以它又叫矿物的粉末色。条痕消除了假色，降低他色，加强自色。此矿物性质更加固定，如:赤铁矿除红色外，还有刚灰色、铁灰色。但它的条痕总是红色。（五）光泽：指矿物的表面对光的反射能力。1、金属光泽：这种光泽最强，如同金属新鲜表面的光泽，如黄铁矿。2、半金属光泽：金属历时已久的表面所具有的光泽，如磁铁矿。3、金刚光泽：如金刚石的光泽。4、玻璃光泽：如同玻璃表面的光泽，如石英、方解石的光泽。由于反射光受到矿物的颜色、表面平坦程度以及集合方式等影响，常出现一些特殊的变异光泽，主要有：油脂光泽：如同涂了一层油脂似的，石英的断口上具有的光泽。腊状光泽：象蜡烛表面的光泽，如燧石断面上的光泽。土状光泽：象泥土一样无光亮，如铝土矿的光泽。珍珠光泽：象贝壳凹面上呈现的那种柔和而多彩的光泽。如云母。•矿物的颜色、条痕、光泽和透明度四者的关系见下表：•颜色无色浅色深色金属色•条痕无-白无、浅深、彩深、金属色•透明度透明半透明不透明•光泽玻璃光泽半金属光泽金属光泽（六）解理及断口1、解理：结晶矿物受外力作用后，沿一定结晶学方向裂成光滑平面的性质，叫做解理。所裂成的平面叫解理面。解理据其完好程度可分为五级：（1）极完全解理；（2）完全解理；（3）中等解理；（4）不完全解理；（5）极不完全解理。2、断口：矿物受外力作用后，不沿一定方向裂开，而成不平整的断裂面，这种性质叫断口。根据其形态特征断口可分为：（1）贝壳状断口；（2）锯齿状断口；（3）参差状断口；（4）平坦状断口。解理与断口互为消长关系,没有解理或解理不清楚的矿物易形成断口。（七）比重矿物的重量与4℃时同体积水的重量比。1、轻矿物：比重再2.5以下的矿物。2、中等矿物：比重在2.5--4。3、重矿物：比重在4以上的矿物。（八）硬度指矿物抵抗刻划、压入和研磨的能力。十种矿物称为摩氏硬度计：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金刚石在野外工作时，还可利用一些代用品：指甲—2.5铜具—3小刀—5.5玻璃—6.5碎瓷片—6.5(九）磁性指矿物被磁场吸引或排斥的性质。1、磁性矿物；2、电磁性矿物；3、抗磁性矿物。(十）与化学试剂的反应在肉眼鉴定中最常用的是稀盐酸，碳酸盐矿物与其反应。第三节常见的造岩矿物构成岩石的主要矿物----造岩矿物一、岩浆岩中常见的造岩矿物1正长石：K[AlSi3O8],鉴定特征：晶体短柱状、厚板状，肉红色、浅黄红色、浅黄白色，玻璃光泽，有两组明显的解理，解理面交角90°,硬度6—6.5，比重2.57。2、斜长石：Na[AlSi3O8]--Ca[AlSi3O8]鉴定特征：晶体常呈板状，白色或灰白色，玻璃光泽，有两组中等解理，解理面交角86°,硬度6—6.5，在解理面上常见到较细的相互平行的条纹。3、白云母：KAl2[AlSi3O10]（OH）2鉴定特征：片状或板状晶体，无色透明或微带浅黄色，玻璃光泽，有一组极完全解理，极易揭成薄片,硬度2—3。4、黑云母：K（MgFe）[AlSi3O10]（OH）2鉴定特征：因含铁，颜色呈黑色或黑褐色，其它特征同白云母。5、辉石：Ca（Mg.Fve.Al）[（SiAl）2O6]鉴定特征：晶体呈短柱状，横断面为八边形，黑色、褐黑色，玻璃光泽，硬度5—6，近于小刀，两组中等解理，解理面交角93°、87°。6、角闪石：（CaNa），（Mg.Fe.Al）5[SiAl334O11]（OH）2鉴定特征：晶体呈长柱状，横断面为六边形，绿黑色、黑色，玻璃光泽，硬度大于小刀，有两组中等解理，夹角56°，124°。7、橄榄石：（Mg.Fe）2[SiO4]是岩浆中最早结晶的矿物之一。8、石英：SiO2鉴定特征：六方柱及六方锥，在岩石中常呈粒状，灰白色较多，硬度大于小刀，玻璃光泽（晶面），贝壳状断口，断口上为油脂光泽。9、磁铁矿：Fe3O4鉴定特征：晶体常呈八面体，黑色，半金属光泽，硬度为5.5—6，大于小刀，比重4.9—5.2,具磁性。以上九种矿物约占岩浆岩总量的98.11%。二、沉积岩中常见的造岩矿物组成沉积岩的矿物可分为两部分：一部分是原岩经风化，沉积而形成的，如：石英、长石、云母等矿物；另一部分是地表水体中通过化学及生物化学作用而生成的。1、石英：抵抗风化能力较强，所以石英是沉积岩中最主要的造岩矿物之一。2、长石：抵抗风化能力较弱，易转变成粘土矿物，因此在沉积岩中长石的含量不如石英多。3、云母：是沉积岩的主要造岩矿物，其中黑云母易风化，而白云母较稳定，白云母常呈碎片分布沉积岩的层面上。4、粘土矿物：沉积岩的主要造岩矿物之一，晶体颗粒细小（0.001—0.002mm），肉眼无法辨认，我们常见的是这类矿物的集合体，下面介绍三种主要粘土矿物：（1）高岭石：Al4[Si4O10](oH)8（2）蒙脱石：（Al2Mg3）[Si4O10](oH)2nH2O（3）水云母（伊利石）5、方解石：CaCO3，鉴定特征：晶体为菱面体，集合体呈鲕状、钟乳状、致密块状，无色透明者称为冰洲石。一般为白色、乳白色，硬度3，大于指甲小于小刀，三组完全解理，与稀盐酸剧烈反应并产生大量气泡。6、白云石：CaMg（CO3）2，鉴定特征：晶体为菱面体，集合体为致密块状，灰白色、乳白色，玻璃光泽，硬度3.5-4，大于方解石，三组完全解理，与稀盐酸不产生气泡，但其粉末能剧烈反应。7、菱铁矿：FeCO3鉴定特征：鲕状、结核状、呈褐色，硬度3.5—4.5，坚硬不易破碎，比重3.9大于方解石，遇稀盐酸产生黄绿色沉淀。8、赤铁矿：Fe2O3鉴定特征：鲕状、豆状，褐红色，黑褐色，条痕褐红色，半金属光泽，硬度5.5，比重较大，无磁性。9、褐铁矿：Fe2O3nH2O鉴定特征：土状、多孔状，黄褐色，黑色，条痕黄褐色，半金属光泽，土状光泽，硬度不一，2--5。10、黄铁矿：FeS2鉴定特征：晶体常呈完好的立方体或五角十二面体，在晶面上常见有条纹，浅铜黄色，条痕黑色，金属光泽，硬度6--6.5，比重较大，5。11、黄铜矿：CuFeS2鉴定特征：正四面体，晶体较少，致密块状或粒状，黄铜黄色，条痕为带绿的黑色，金属光泽，硬度3—4,比重4.1—4.3。12石膏：CaSO4•2H2O鉴定特征：板状，集合体为细粒状，无色透明或白色，玻璃光泽，硬度2，小于指甲。三、变质岩中常见的造岩矿物：1、石榴石：（Ca,Mg,Fe)3(Al,Fe)2(SiO4)3鉴定特征：常呈完好的晶体，因其形态象石榴子，故而得名。颜色变化较大，常见的有黑色、红色、黄色、褐色等，硬度6.5—7,无解理。2、硅灰石：CaSiO3鉴定特征：晶体呈板状，集合体为放射状，白色及灰白色，玻璃光泽，硬度4—4.5。3、滑石：Mg3(Si4O10)(OH)2鉴定特征：片状或致密块状，白色、浅黄色及浅绿色，硬度最小1，具滑感。4、绿泥石：(Mg,Fe)5Al(AlSi3O10)(OH)8鉴定特征：片状集合体、土状集合体，绿色、墨绿色，用度2—2.5。5、红柱石Al（SiO4）鉴定特征：晶体为柱状,集合体呈放射状,横断面近正方形,灰色或浅灰色,硬度7—7.5。6、石墨：C鉴定特征：片状或鳞片状，灰黑色，金属光泽，条痕为黑色，硬度1—2，具滑感，染手。注意：应掌握上述26种矿物的主要鉴定特征。第三节岩石一、岩石的概念岩石是由一种或几种矿物组成的固态物质，它是组成地壳的主要质成分，是各种地质作用的产物。二、岩浆岩岩浆：是在地下深处天然产出的、炽热的、含有气体挥发分的、成分极其复杂的硅酸盐熔融体。岩浆岩：岩浆受到地壳运动的影响，可以上升到地壳上层或地表，也可以喷出或溢出地表，冷凝固结而形成的岩石。（一）岩浆岩的特征：1、矿物组合及颜色岩浆岩中的主要造岩矿物：石英、正长石、斜长石、白云母、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石浅色矿物暗色矿物2、岩浆岩的结构和构造1）结构：指岩石中矿物结晶程度、颗粒大小和形状。（1）按岩石中晶质矿物与非晶质矿物的比例划分：A、全晶质结构；B、半晶质结构；C、非晶质结构（2）按组成岩石的矿物颗粒大小划分：A、显晶质结构：矿物晶体颗粒直径大于0.2mm（粗粒结构、中粒结构、细粒结构）。B、隐晶质结构：矿物晶体颗粒直径小于0.2mm。（3）按矿物颗粒相对大小划分：A、等粒结构：同种主要矿物颗粒大小近于相等。B、斑状结构：所有晶体分别属于大小截然不同的两群，大的—斑晶，小的—基质，基质为隐晶质或玻璃质。该结构主要见于喷出岩或部分浅成岩。C、似斑状结构：同斑状结构一样由斑晶和基质组成。所不同的是基质为显晶质。该结构主要见于深成岩或部分浅成岩。2）构造：矿物的空间分布及排列方式、充填方式。常见的构造有以下几种：（1）块状构造：岩石中矿物颗粒排列均匀，不显方向性。（2）流纹构造：由不同颜色、不同成分的条带组成，它反映了熔岩流动的痕迹。（3）气孔构造：由于挥发分从冷凝着的熔浆中逃逸而形成的构造。（4）杏仁构造：喷出岩中的气孔被后来的次生矿物所充填，形状如杏仁。（二）常见的岩浆岩1、酸性岩类：化学成分特点：SiO2含量最高（65%以上）。主要岩石类型：深成岩—花岗岩；浅成岩—花岗斑岩；喷出岩—流纹岩。1）花岗岩：主要由浅色矿物组成，岩石颜色较浅，浅灰色—灰白色，粉红色—肉红色，中—粗粒结构，块状构造。浅色矿物：正长石、斜长石、石英；暗色矿物：黑云母、角闪石。2）花岗闪长岩：深灰色，中—粗粒结构，矿物以石英、长