矿山地质

12矿物与岩石——矿物学习重点：2.1.1地球中的元素元素是由同种原子组成的物质，目前已知的元素有108种，在地壳中存在的有92种。各种元素在地壳中的平均含量差别很大，把地壳中化学元素平均质量分数称为“克拉克值”如：氧的克拉克值46.60%。地壳中的矿物主要由O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg元素的氧盐和氧化物，其中硅酸盐分布最广，是各类岩石的主要造岩矿物。2.1.2矿物的基本概念属性：天然。矿物≠矿产矿产——有经济价值世界上矿物的种类,连那些肉眼分不清的以及非常罕见的矿物全加起来,也只有四千一百多种。2.1.3矿物的基本特性晶体与非晶体晶体（crystal）是内部质点(原子、离子或分子)在三维空间周期性地重复排列构成的固体物质。这种质点在三维空间周期性地重复排列也称格子构造，所以晶体是具有格子构造的固体。与此相反，不具格子构造的物质为非晶体或非晶态（noncrystal）。2.1.3矿物的基本特性2.1.3矿物的基本特性单体形态一向伸长型——柱状、针状、纤维状、放射状集合体。二向延长型——呈片状、板状晶形三向等长型——呈粒状或等轴状晶形几种晶体单晶形态22.1.3矿物的基本特性矿物集合体(mineralaggregate)是指同种矿物的多个单体聚集在一起的整体。其形态取决于单体的形态及集合方式，与矿物的内部结构和生成环境密切相关。常见的矿物集合体形态有以下几种类型：a、粒状集合体b、片状集合体c、柱状集合体粒状集合体分布广泛，由矿物单晶体颗粒聚集而成。颗粒的形态多近于三向等长形。片状集合体柱状集合体颗粒为一向伸长形，则会形成柱状、针状、毛发状、纤维状或束状、放射状集合体。如果这些柱状晶体有共同基底，形成一种矿物或不同矿物的晶体群，称晶簇。柱状集合体晶体集合体形态隐晶质或非晶质集合体矿物两个重要性质——类质同像和同质多像定义：物质成分不同，但结构相同的晶体（假晶）——不同期形成，交代作用例：闪锌矿（ZnS质的Zn被Fe交代；方解石CaCO3质的Ca被Na交代成石膏）特点：成分不同，结构（形状）相同，物性有差异（但差别不大），仍属同种矿物。同质多像——化学成分相同，结构不同。物理条件决定结构，结构决定形状和物质－结晶需要条件－时间、温度、压力－使原子有时间重新排列组合。举例：C——金刚石（架状），石墨（层状）；Al2O3，SiO2结构不同变为红柱石、夕线石、蓝晶石。3同种成分的晶体形态趋于一致——结晶习性。矿物的物理性质矿物的光学性质——由晶体成分和结构决定主要包括：颜色条痕光泽透明度1）矿物颜色（1）自色：矿物本身固有的颜色。例：黄铁矿——黄方铅矿——铅灰色孔雀石——翠绿色雌黄——黄色（2）他色——矿物因含外来杂质或气泡等引起的颜色。（3）假色——光学过程引起的，和成分与结构无关，但和组合有关。如：绢云母（干涉称五彩色），冰州石（方解石的一种，干涉称彩虹色）。1）矿物颜色描述矿物颜色的方法：标准色谱法：利用标准色谱（红、橙、黄、绿、青、蓝、紫）以及白、灰、黑来描述矿物的颜色。如斜长石为白色。类比法：把矿物和常见的实物进行对比来描述矿物的颜色。如橄榄石为橄榄绿色。二名法：矿物的颜色较复杂时，可用两种颜色来描述。如紫红色，以红为主带紫色调。42）条痕定义：是指矿物粉末的颜色，在条痕板上划出的颜色，仅对软矿物和深色矿物有意义。消除了假色、减弱了他色。例如：透明矿物——白、灰白色结晶质赤铁矿（铁黑－刚灰）非晶质赤铁矿（暗红色）——樱红色黄铜矿——带绿的黑色黄铁矿——带绿的黑色3）光泽定义：矿物表面反射光波的能力。根据反光的能力可分为四级（强弱）：金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、玻璃光泽特殊光泽：矿物表面光滑程度和集合方式的不同如：油脂光泽、树脂光泽、丝绢光泽、珍珠光泽、土状光泽等。4）透明度定义：透过可见光波的程度。在同一厚度下，根据矿物的透光程度可分为：透明半透明不透明实例：透明——透过决大部分，石英，方解石，萤石半透明——部分，闪锌矿，雄黄、锡石不透明——基本不能，自然金、石墨、黄铁矿矿物光学性质小结颜色：无色/白色浅色深色金属色条痕：白色浅色深色金属色光泽：玻璃金刚半金属金属透明度：透明半透明不透明矿物的力学性质主要包括：5硬度解理断口1）硬度定义：指矿物抵抗外力刻划的能力。相对度量：摩氏硬度计——互划比较而得到（10种标志性矿物，10级）1——滑石2——石膏3——方解石4——萤石5——磷灰石6——长石7——石英8——黄玉9——刚玉10——金刚石在野外工作及室内实习中，常用小刀（硬度5.5）、指甲（硬度2.5）代替硬度计，将硬度大致分为三级：低（小于2.5）中等（2.5－5.5）高（大于5.5）2）解理定义：矿物晶体在外力作用下严格沿着一定结晶方向破裂，并且能裂出光滑平面的性质称为解理，这些平面称为解理面。分级：（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3）断口定义：矿物受敲击后沿任意方向裂开成凹凸不平的断面。常具有一定的形态，是鉴定矿物的特征之一。主要类型：（1）贝壳状：断口呈圆形的光滑曲面，面上常出现不规则的同心条纹。如石英和玻璃质体。（2）锯齿状：断口呈尖锐的锯齿状。延展性很强的矿物具有此种断口。如自然铜。（3）参差状：断口面参差不齐，粗糙不平，大多数矿物具有此种断口。如磷灰石。（4）土状：港口面呈细粉状，断口粗糙，为土状矿物所特有。如高6龄石。矿物的物理性质其它性质：比重、密度、弹性、挠性、脆性、磁性等。2.1.4常见矿物分类与特征（1）分类①自然元素矿物自然金，石墨，金刚石②硫化物黄铁矿，方铅矿，闪锌矿，黄铜矿③氧化物石英，赤铁矿，磁铁矿，褐铁矿④卤化物石岩，萤石⑤含氧岩橄榄石，辉石，长石类，云母类，闪长岩类——最多造岩矿物定义：组成岩石矿物主要成分的矿物，它们共占地壳重量的99%。最常见的造岩矿物有两大类：长英质矿物——又叫硅铝矿物或浅色矿物，包括石英、长石和白云母，其色浅，比重较轻，含铁镁少.铁镁质矿物——又称暗色矿物，包括橄榄石、辉石、角闪石和黑云母，其色深，比重较大，富含铁镁而得名。长英质矿物（1）长石长英质矿物（2）石英（3）白云母铁镁质矿物（1）橄榄石（2）辉石（3）角闪石（4）黑云母7其它造岩矿物有方解石、白云石和各种粘土矿物，它们是某些沉积岩的主要造岩矿物。§2.3岩石定义：天然产出的矿物集合体，具有一定的结构、构造特征，是地质作用的产物。地壳和上地幔的固态部分由岩石组成。§2.3岩石岩石分类，按成因分三大类：§2.3岩石岩石分类，按成因分三大类：（1）火成岩：由高温熔融的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石。（2）沉积岩：母岩风化剥蚀的产物、火山碎屑物质、生物遗骸等经过搬运、沉积、固结形成的岩石。（3）变质岩：已存在的火成岩、沉积岩或变质岩受物理和化学条件变化的影响改变其结构、构造和矿物成分而形成的新岩石。§2.3岩石三大岩类的相互转化沉积岩、火成岩和变质岩是可以相互转化的，它们之间的相互转化又叫做岩石的循环或地质循环沉积岩变质可以形成变质岩，熔融再凝结就会变为火成岩；火成岩变质可以形成变质岩，风化、分解、搬运、沉积、固结就会转化为沉积岩；变质岩熔融再凝结也会变为火成岩，风化、分解、搬运、沉积、固结也会转化为沉积岩。§2.3岩石岩石分类，按成因分三大类：（1）火成岩：由于高温熔融岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成，也称岩浆岩。§2.3岩石——火成岩8一、火成岩的基本特征（1）矿物成分造岩矿物：长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄榄石、霞石等。主要矿物：含量10%根据含量分类次要矿物：含量10%副矿物：含量1%铁镁质矿物：橄榄石、辉石、角闪石、黑云母根据化学成分分类硅铝质矿物：石英类、长石类。§2.3岩石——火成岩一、火成岩的基本特征（2）组构结构：指岩石组成部分自身的特点（如结晶程度、颗粒大小、晶体形态、自形程度）及其之间的相互关系。（微观）构造：指组成岩石的组成部分在空间的分布、排列、充填的方式。（宏观）§2.矿物与岩石显晶质结构——粒度较粗，肉眼即可辨别不同颗粒。可进一步分为伟晶（10mm）粗粒（10~5mm）、中粒（5～2mm）和细粒（2～0.2mm）结构。等粒结构和不等粒结构隐晶质结构——致密状，晶粒很细，岩石呈致密状，显微镜下才能辨别其矿物特征。斑状结构——在玻璃质、或隐晶质的“基质”中散布有较大且自形较好的晶体。这些晶体称“斑晶”。斑晶先结晶，所以晶形较好，粒径较大。似斑状结构——类似斑状结构，基质为显晶质，斑晶和基质几乎同时形成。玻璃质（非晶质）结构——全部由天然玻璃组成。自形晶、半自形晶和他形晶结构块状构造：岩石中各组成部分均匀无向分布，均匀构造，是火成岩（花岗岩）中最常见的一种构造。斑杂构造：岩石中不同部位在结构上和矿物成分上有明显差异，不均匀构造。气孔构造和杏仁构造：岩浆喷出地表，压力骤减，大量气体从中迅速逸出而形成的圆形、椭圆形或管状孔洞，称气孔构造。这种构造往往为喷出岩所具有。气孔被岩浆期后的矿物质（方解石、石英、玛瑙、玉髓等）所填充，形似杏仁，称杏仁构造。气孔构造和杏仁构造多分布于熔岩表层。枕状构造：喷出岩层顶面大小不同、形似枕头的扁椭球体堆积在一起，每个岩枕上凸下平。9流纹构造：因岩浆流动由不同颜色的条纹、拉长的气孔定向排列所显示的流状构造，常见于中性喷出岩（流纹岩）中。流纹表示熔岩当时的流动方向。§2.3岩石——火成岩一、火成岩的基本特征（4）产状定义：岩体的大小、形状、与围岩的接触关系，以及形成时所处的地质构造环境和距离当时地表的深度等。侵入岩产状喷出岩产装侵入岩产状（1）岩床：与层面整合接触的板状侵入体，厚度稳定，基性岩浆。煤层中常见有岩床侵入。（2）岩盆与岩盖：与层面整合接触，中心下凹的侵入体——岩盆似盖状、蘑菇状、中凸边凹———岩盖。（3）岩墙（岩脉）：狭长板状侵入体。与围岩斜交的的脉状侵入体——岩脉近于直立的板状岩脉——岩墙（4）岩株：规模较大的侵入岩体，与围岩陡直的接触。（5）岩基：规模庞大的侵入岩体。侵入岩产状喷出岩产状（1）火山锥（2）岩钟（3）熔岩流（4）熔岩被§2.3岩石——火成岩二、火成岩的分类依据：化学成分、矿物成分、产状和结构1、化学分类结果：SiO2含量火成岩66%酸性岩66%~52%中性岩52%~45%基性岩45%超基性岩§2.3岩石——火成岩二、火成岩的分类依据：化学成分、矿物成分、产状和结构102、矿物成分分类结果：橄榄岩-苦橄岩类超基性岩辉长岩-玄武岩类基性岩正长岩-粗面岩类闪长岩-安山岩类中性岩花岗岩-流纹岩类酸性岩火成岩分类§2.3岩石——火成岩三、火成岩的主要类型橄榄岩辉长岩玄武岩闪长岩安山岩正长岩花岗岩流纹岩§2.5沉积岩定义：松散的沉积物经过压实、胶结或重结晶形成的岩石，称沉积岩。沉积岩一般只保存在温度低于200，静岩压力在200MPa以下的环境中。沉积岩常成层产出，故常用岩层(层状岩石)一词。层状岩石泛称为岩层。§2.5沉积岩概述：沉积岩占地表岩石的75%，占地壳岩石总体积的7.9%。是地壳表层最常见岩石，其中赋存有煤、石油、天然气以及其它许多金属及非金属矿产，具有重要的经济价值。§2.5沉积岩一、沉积岩基本矿物成分（1）主要矿物：石英类、长石类、云母类、粘土矿物、碳酸盐矿物、硫酸盐矿物、铁、镁、铝的氧化物和氢氧化物等。（2）几乎没有深色矿物：橄榄石、辉石、角闪石等铁镁矿物11（2）Na2O和K2O的总量火成岩（3）Na2O的含量K2O的含量（4）比火成岩富含H2O、CO2。§2.5沉积岩——结构定义：沉积组分的大小、形状、排列及相互关系。沉积岩的结构类型及其特点取决于岩石的形成作用。由母岩机械破碎作用的产物所形成的岩石具有“碎屑结构”；由机械悬浮沉积作用或者胶体凝聚作用所形成的岩石具有“泥状结构”；机械作用形成内源岩则具有“粒屑结构”；由化学或生物化学作用形成的岩石具有“结晶粒状结构