第二章矿物岩石矿山地质

地质工程教研室矿山地质矿物与岩石李小明Tel：010-61596816E-mail：[e-mail]地壳是由岩石组成的，岩石是矿物的集合体，矿物由化学元素结合而成。矿物和岩石是地质作用的产物，不同地质作用形成了不同的矿物与岩石，地球发展演化过程中发生过的各种地质作用都在矿物与岩石中留下了信息。这些信息为我们研究地质提供依据。因此研究地质学首先要从元素、矿物及岩石入手。学习目的意义第二章矿物与岩石地球中的元素矿物的概念、属性及常见矿物的肉眼鉴定特征晶体、矿物、岩石三者的关系岩石的概念、结构、构造及分类三大类岩石的主要差别及常见岩石的肉眼鉴定特征沉积岩的基本特征及主要类型重点内容提要一、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”（地壳元素的丰度）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。第二章矿物与岩石——元素第二章矿物与岩石——晶体二、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）。第二章矿物与岩石——晶体晶体与非晶体结构（平面）示意图(a)晶体，（b）玻璃（非晶体）二、晶体与非晶体第二章矿物与岩石——矿物三、矿物的概念矿物(mineral)是由各种地质作用所形成的天然结晶态的单质或化合物。具有相对确定的化学组成，呈固态者还具有固定的内部结构、在一定的物理化学条件下相对稳定，是岩石和矿石的基本组成单位。通常是由无机作用形成的均匀固体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。第二章矿物与岩石——矿物矿物的概念要注意四个方面：1、来源于地球或宇宙。（属性：天然）2、化学成分和内部结构相对稳定但又可在一小的范围内变化。3、岩石和矿石的基本组成单位。4、矿物≠矿产矿产——有经济价值，不一定是矿物——煤炭（？），石油，卤水，沥青（石油凝固），玻璃（SiO2非晶体，火山喷发物）等。第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质（矿物的鉴定特征）不同矿物具有不同的特征与性质，在地质工作中就是根据不同其不同的特征与性质来识别和鉴定矿物的。矿物的主要性质包括（一）矿物的形态（二）矿物的光学性质（三）矿物的力学性质第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（一）矿物的形态结晶习性：在相同的生长条件下,一定成分的同种矿物往往呈现相同的形态,这种性质称为矿物的结晶习性。自然界中部分矿物是以单个晶体产出的，但大多数矿物是以集合体出现的。故矿物的形态可以分为两类：1、单体形态2、集合体的形态第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（一）矿物的形态1、单体形态一向伸长型——柱状、针状、纤维状、放射状集合体。二向延展型——呈片状、板状晶形三向等长型——呈粒状或等轴状晶形第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（一）矿物的形态1、单体形态第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（一）矿物的形态2、集合体的形态矿物集合体(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、柱状集合体第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（一）矿物的形态—2、集合体的形态a、粒状集合体这类集合体分布广泛，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。第二章矿物与岩石——矿物b、片状集合体：集合体中矿物颗粒为两向伸长形，那么由大到小、厚到薄的不同，可分别构成板状、片状、鳞片状集合体。四、矿物的主要性质——（一）矿物的形态—2、集合体的形态第二章矿物与岩石——矿物c、柱状集合体如果颗粒为一向伸长形，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。四、矿物的主要性质——（一）矿物的形态—2、集合体的形态第二章矿物与岩石——矿物c、柱状集合体四、矿物的主要性质——（一）矿物的形态—2、集合体的形态第二章矿物与岩石——矿物隐晶质或非晶质集合体的形态：以上3种矿物集合体形态都为显晶集合体，因为它们能够被看出单个矿物晶体的形态。此外，还有隐晶或非晶集合体，在隐晶或非晶集合体中，凭肉眼甚至放大镜都很难看出单个矿物晶体颗粒，因此只能根据总体外貌来描述其形态。主要形态有：四、矿物的主要性质——（一）矿物的形态—2、集合体的形态a、分泌体b、结核体c、钟乳状体第二章矿物与岩石——矿物隐晶质或非晶质集合体的形态：a分泌体（晶腺）四、矿物的主要性质——（一）矿物的形态—2、集合体的形态玛瑙晶腺真溶液或胶体溶液从岩石空洞洞壁开始向中心逐层渗透沉淀，逐渐形成球状或不规则状集合体第二章矿物与岩石——矿物隐晶质或非晶质集合体的形态：b结核体四、矿物的主要性质——（一）矿物的形态—2、集合体的形态•结核体是物质围绕某一中心向外围逐渐沉淀形成的矿物体，其沉淀程序与分泌体刚好相反。•结核体产生于沉积岩层中，结核的内部一般也具有同心层状构造。第二章矿物与岩石——矿物隐晶质或非晶质集合体的形态：c钟乳状体四、矿物的主要性质——（一）矿物的形态—2、集合体的形态真溶液蒸发或胶体凝聚，使沉淀物逐层堆积而成的矿物集合体。第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（二）矿物光学性质矿物的光学性质：是指矿物对可见光的反射、折射、吸收等所表现出来的各种性质。主要有：1矿物的颜色2矿物的条痕3矿物的透明度4矿物的光泽第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（二）矿物光学性质1矿物的颜色矿物的颜色据其产生的原因，通常可分为自色、他色和假色3种。自色是由矿物本身固有的化学成分和内部结构所决定的颜色，对同种矿物来说，自色一般相当固定，因而是鉴定矿物的重要依据之一；黄铁矿——黄方铅矿——铅灰色孔雀石——翠绿色第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（二）矿物光学性质1矿物的颜色他色是指矿物因含外来带色的杂质、气液包裹体等所引起的颜色，它与矿物本身的成分、结构无关，不是矿物固有的颜色，鉴定意义不大。石英----乳白色第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（二）矿物光学性质1矿物的颜色假色是由物理光学效应所引起的颜色，是自然光照射在矿物表面或进入到矿物内部所产生的干涉、衍射、散射等而引起的颜色，假色只对个别矿物有辅助鉴定意义，矿物中常见的假色主要有：晕色、变彩等。绢云母（干涉称五彩色）;冰州石（方解石的一种，干涉称彩虹色）。第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（二）矿物光学性质2矿物的条痕指矿物在白色无釉瓷板上擦划所留下的粉末的颜色。矿物的条痕能消除假色、减弱他色、突出自色，它比矿物颗粒的颜色更为稳定，更有鉴定意义。赤铁矿：赤红、黑灰色，但条痕则为樱红色；黄金、黄铜矿：颜色大体相同，但条痕色分别为黄色和黑色、黑绿色；注意：透明矿物——白、灰白色第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（二）矿物光学性质3透明度——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（矿物碎片边缘）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、黄铁矿第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（二）矿物光学性质3、光泽——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、玻璃光泽此外，矿物表面光滑程度和集合方式的不同，会出现一些特殊的光泽如：油脂光泽、树脂光泽、丝绢光泽、珍珠光泽、土状光泽等。第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（二）矿物光学性质颜色：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不透明第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（三）矿物力学性质（三）矿物的力学性质指矿物在外力(如敲打、挤压、拉引和刻划等)作用下所表现出来的性质。主要有：1、硬度2、解理3、断口第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（三）矿物力学性质1、硬度——是指矿物抵抗外力刻划的能力。摩氏硬度计——互划比较而得到（10种标准硬度矿物，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）维氏硬度：绝对硬度，压入硬度，纤维硬度仪测得的矿物硬度第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（三）矿物力学性质2、解理指矿物晶体受应力作用而超过弹性限度时，沿一定结晶学方向破裂成一系列光滑平面的固有特性。这些光滑的平面称为解理面。具有方向性，一个方向称为一组解理……第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（三）矿物力学性质2、解理根据解理的难易程度和解理面的光滑程度分五级。（1）极完全解理云母、石膏（2）完全解理方解石（3）中等解理普通角闪石（4）不完全解理磷灰石（5）及不完全解理石英解理的方向性第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（三）矿物力学性质3、断口断口(fracture)是指矿物晶体受力后将沿任意方向破裂而形成各种不平整的断面。显然，矿物的解理与断口产生的难易程度是互为消长的。根据其形状可以分为：第二章矿物与岩石——矿物四、矿物的主要性质——（三）矿物力学性质3、断口(1)贝壳状断口(2)锯齿状断口(3)参差状断口（4）土状断口呈圆形或椭圆形的光滑曲面，并出现以受力点为中心的不很规则的同心圆波纹，形似贝壳。如石英、玻璃的断口。锯齿状断口：呈尖锐锯齿状，见于强延展性的自然金属元素矿物，如自然金等。断面呈参差不平状，大多数脆性矿物(如磷灰石、石榴子石等)以及呈块状或粒状集合体具此种断口。土状断口面呈细粉状，断口粗糙，为土状矿物所特有，如高龄石。第二章矿物与岩石——矿物五、常见矿物（一）分类（根据矿物的化学成分）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、卤化物食盐，萤石5、含氧岩橄榄石，辉石，长石类，云母类，闪长岩类第二章矿物与岩石——矿物五、常见矿物（二）常见造岩矿物的特征1、石英ＳiO2【形态】常见完好晶形，呈六方柱【物理性质】颜色多种多样，常为无色、乳白色、灰色。【鉴定特征】以其晶形,无解理,贝壳状断口,硬度为特征。石英晶簇第二章矿物与岩石——矿物五、常见矿物（二）常见造岩矿物的特征２、正长石Ｋ[AlSi3O8]【形态】常呈柱状或板状【物理性质】透长石无色透明，正长石常呈肉红色；玻璃光泽，解理面上有时呈珍珠光泽；硬度6～6.5。相对密度2.55～2.63。【鉴定特征】在手标本上通常是肉红色，具有完好的两组正交或近于正交的解理加以识别。第二章矿物与岩石——矿物五、常见矿物二、常见造岩矿物的特征3、辉石R2[Si2O6]【形态】短柱状晶体。横断面呈正八边形。普通辉石亦呈粒状。【物理性质】灰褐、褐、绿黑色；条痕无色至浅褐色;硬度5.5～6。相对密度3.23～3.52。【鉴定特征】绿黑色、短柱状晶形及其解理等为特征。第二章矿物与岩石——矿物五、常见矿物二、常见造岩矿物的特征3、辉石R2[Si2O6]第二章矿物与岩石——矿物五、常见矿物二、常见造岩矿物的特征4、角闪石R7[Si4O11](OH)2【形态】常呈柱状晶体。