第三章--矿物与岩石

第三章矿物与岩石第一节矿物的概念与性质第二节岩石的概念及其分类第三节火成岩第四节沉积岩第五节变质岩第一节矿物的概念与性质主要内容一、地壳中的元素二、矿物三、矿物的形态特征四、矿物的物理性质五、宝石矿物举例第一节矿物的概念与性质地壳由岩石组成，岩石是矿物的集合体，矿物由化学元素结合而成。一、地壳中的元素克拉克值元素在地壳中相对平均重量的百分含量。是美国化学家克拉克对取自欧美5159个岩石样品，历时40年而求出地表以下16km以上地壳内50种元素的平均含量值。氧O46.6钙Ca3.63钛Ti0.44硅Si27.72钠Na2.83氢H0.14铝Al8.13钾K2.59磷P0.12铁Fe5.00镁Mg2.09锰Mn0.10地壳中主要元素的克拉克值（％）（据陈静生等，2001）元素在地壳中的分布金刚石二、矿物是地壳中的一种或多种化学元素在各种地质作用下形成的天然单质或化合物。矿物是组成岩石和矿石的基本单位。到目前人们所认识的矿物已达3000多种。自然金——狗头金水晶——石英紫水晶——石英锆石天然矿物——自然铜辰砂1、矿物的特征①矿物可以由一种单质元素组成。如自然金、自然铜、自然硫、石墨等；绝大多数由几种元素的化合物，如石盐、石膏、石英等。②它有比较固定的化学成分组成。如黄铁矿是由FeS2、方解石由CaCO3、石英由SiO2、岩盐是由NaCl组成的。③绝大多数具有一定的内部结构和构造，以及一定的外部形态。如石盐内部质点呈有规律的空间排列。④具有一定的物理性质和化学性质。⑤绝大多数矿物呈固态出现，但仅少数以液态（自然汞）或气态产出（天然气）。⑥矿物一般多数为无机矿物，有机矿物很少。2、矿物晶体与非晶质体固态矿物根据内部结构分为晶质体与非晶质体。1）晶体矿物内部质点（原子、离子、分子等）有规律的排列、具一定的结晶格子和一定的几何外形特征的固体称为晶体。如石英、岩盐、方解石等。盐岩（NaCl）晶体内部的Na+离子和Cl－离子，在三维方向的空间上呈等间距相隔重复排列，组成立方格子结构，其外形呈立方体状。2）非晶体矿物内部质点不作有规律的排列、不具有结晶格子特征，而且几何外形不固定的固体称为非晶质体。如天然玻璃、蛋白石、琥珀等。三、矿物的形态特征矿物晶体的形态，是指矿物的外表几何形态。1、单体结晶习性在相同生长条件下形成的同种矿物，其单体总是趋向于某一特定的晶体形态，即各种晶体在相同上都有自己的习见形态，我们称之为矿物的结晶习性。按矿物单体在三维空间发育的程度，结晶习性可划分为三种类型：1）一向延长型指晶体沿三维的某一个方向特别发育而另两个方向不太发育，矿物形态呈柱状、针状或纤维状。如石英、电气石、角闪石等呈柱状外形；纤维状石膏呈针状、纤维状外形。电气石2）二向延展型指晶体沿两个方向特别发育，矿物形态呈板状、片状。如重晶石、石膏等呈板状外形；云母、石墨呈片状外形。（一向）（二向）（三向）3）三向近等型指晶体沿三维空间的三个方向发育程度大致相等，矿物形态呈粒状或立方体状如橄榄石、黄铁矿、盐岩等。橄榄石晶体自然界中的矿物晶体主要以集合体形式出现，呈单个结晶多面体或规则连生体产出的则很少。矿物集合体是指同种矿物的许多单体聚集在一起的集合体整体形态。矿物集合体的形态特征，是鉴别不同矿物的重要标志之一。分为以下类型：2、矿物集合体及其形态1）粒状集合体：矿物单体肉眼可见，单体呈粒状体，具不规则聚合，如橄榄石、黄铁矿等集合体。黄铁矿自形粒状集合体黄铁矿集合体2）板状集合体矿物单体肉眼可见，单体呈板状，具不规则聚合，如重晶石、黑钨矿等集合体。菱锰矿------玫瑰花状（板状）集合体3）片状集合体矿物单体肉眼可见，单体呈片状，具不规则聚合，如云母集合体。4）柱状集合体矿物单体肉眼可见，单体呈柱状，具不规则聚合，如辉锑矿集合体。辉锑矿集合体5）放射状集合体矿物单体肉眼可见，单体呈柱状或纤维状或针状，围绕一个中心呈放射状排列，如红柱石集合体。纤水碳镁石（放射状集合体）6）纤维状集合体矿物单体肉眼可见，单体呈纤维状或针状、毛发状，呈平行排列，如石棉、纤维状石膏集合体。右图为中沸石毛发状集合体。7）晶簇在岩石的空洞或裂隙中生长的柱状单体，它们以洞壁或裂隙壁作为共同的基底大体向着一个方向生长成簇状的矿物集合体。簇状集合体可以由同种矿物组成，如石英晶簇；也可由不同矿物晶体组成。方解石晶簇方解石晶簇方解石晶簇石英晶簇石英与闪锌矿集合体8）结核一般由非晶质或隐晶质胶体物质或肉眼不能分辨的矿物单体，围绕一个核心向外逐渐生长而成，多呈球状体或不规则状体。一般具有同心状或放射状构造。如煤系或煤层中常见黄铁矿、菱铁矿等结核。锰结核9）分泌体在岩石的空洞中，由非晶质或隐晶质胶体物质以洞壁为基底大体向洞中心逐渐生长充填而成。具有同心状构造，与结核形成相反，其圈层构造是由外向里的。典型的例子就是玛瑙。玛瑙玛瑙10）其它形状聚合体：主要是由胶体凝聚或溶液蒸发沉淀形成的矿物集合体。其形状多样，如肾状肾状矿物集合体、葡萄状肾状矿物集合体、钟乳石、石笋、石柱等。11）块状集合体：由均匀聚合的矿物单体组成，矿物单体难以用肉眼分辨。如黄铜矿、铝土矿等。12）土状聚合体：组成矿物集合体的矿物呈粉末状，矿物单体难以用肉眼分辨，质地松软，如一些粘土矿物集合体。四、矿物的物理性质1.光学性质1）颜色颜色是矿物对可见光波选择吸收的反映。自色：矿物本身原有的颜色。与矿物内部结构和化学成分有关。如赤铁矿，孔雀石和斑铜矿。他色：矿物混入了某些带色杂质所引起的颜色。如烟晶。假色：因矿物内部存在裂隙或表面的氧化膜对光的反射、折射所引起的颜色。如方解石表面的彩虹。裂隙引起的假色称为晕色。2）条痕条痕是指矿物粉末的颜色。3）光泽光泽是指矿物表面反射光线的能力。金属光泽：类此于金属磨光面上的反射光。如黄铁矿、黄铜矿。半金属光泽：比金属光泽较暗淡。如磁铁矿。玻璃光泽：如同普通玻璃表面所具有的光泽。如石英晶面、长石、方解石解理面。油脂光泽：一些矿物因反射面不光滑。反射光有散射现象，如油脂一样。如石英断口面。腊状光泽：隐晶质或胶体矿物断面常呈弱的光泽，如石腊表面光泽。如燧石断口面光泽。土状光泽：矿物表面呈土状，暗淡无光。如高岭石等。此外，还有：金刚光泽、丝绢光泽…4）透明度透明度是指矿物容许可见光透过的程度。一般以1cm厚的矿物透光程度为标准，将矿物透明度分三级：透明矿物：隔着矿物可见另一侧物体的清晰轮廓。如石英、方解石。半透明矿物：隔着矿物仅可见另一侧物体的模糊轮廓。如闪锌矿。不透明矿物：隔着矿物看不见另一侧物体的轮廓。如黄铜矿、黄铁矿。2.力学性质1）解理解理是指结晶矿物在受外力打击后，沿一定的方向规则地裂开，形成光滑平面的性质。裂开的光滑面称为解理面。按解理的发育程度可分为：极完全解理：解理面非常光滑，矿物很容易分裂形成薄片，不出现断口。如云母。完全解理：解理面光滑，矿物易分裂形成薄片或规则的小块，不易形成断口。如方解石等。中等解理：解理面不光滑，有时产生断口。如长石、角闪石。不完全解理：解理面不易发生，容易破碎产生断口。如磷灰石。2）断口若矿物受打击后沿任意方向裂开所成的凹凸不平的断面称为断口。断口与解理不同，可出现在矿物晶体、非晶质体、胶体矿物中。常见的有：贝壳状断口：断口呈现具有同心圆纹的凹形曲面，形如贝壳壳面，石英、橄榄石等。参差断口：断口面粗糙不平、参差不齐。如黄铜矿、磷灰石等土状断口：断口呈粉末状，见于土状矿物，如土状高岭石。平坦状断口：断口面为平坦光滑，多见于致密块状矿物。如块状高岭石。3）硬度硬度是指矿物抵抗外力刻划或研磨的能力。肉眼鉴定常常采用摩氏硬度计法（下表）。硬度为相对大小，非绝对大小。实验室常用手指甲（硬度2.5）和小刀或玻璃（硬度5.5）鉴别。注意：要观察新鲜面。可简记为：滑石方、萤磷长、石英黄玉刚金刚硬度矿物硬度矿物1滑石6（正）长石2石膏7石英3方解石8黄玉4萤石9刚玉5磷灰石10金刚石摩氏硬度计3.其它性质1）比重矿物的比重是指纯净的单矿物与4°C时的同体积水的重量之比。轻矿物：比重小于2.5，如盐岩、石膏、石墨等。中等矿物：比重介于2.5～4之间，如方解石、石英、长石等。重矿物：比重大于4，如黄铜矿、磁铁矿、重晶石等。2）磁性矿物的磁性是指矿物颗粒或粉末能被磁铁吸引的性质。如磁铁矿、磁黄铁矿。3）与化学试剂反应一些矿物与化学试济反应后可发生一些特殊的现象，并用来作为鉴别矿物的标志。如方解石遇到冷的稀盐酸就立即、剧烈起泡，而白云石遇到冷的与稀盐酸后却缓慢起泡，可区分二者。4）其它导电性、弹性、发光性、放射性、延展性、脆性、带电性等。五、宝石矿物举例粉红色钻石金黄色金刚石金刚石接触双晶矿物岩石海蓝宝石晶体蓝宝石首饰蓝宝石晶体红宝石晶体星光红宝石红宝石戒面宝石级电气石晶体兰色电气石电气石项链矿物岩石橄榄石橄榄石项链祖母绿晶体第二节岩石的概念及其分类主要内容一、岩石的概念二、岩石的分类三、三大类岩石的转化第二节岩石的概念及其分类一、岩石的概念岩石是构成地壳和上地幔固态部分的基本物质，它是天然产出的一种或多种矿物在各种地质作用下形成的、具有一定结构、构造的集合体。二、岩石的分类按成因分为三大类：岩浆岩（火成岩）、沉积岩、变质岩。三、三大类岩石的转化由于地质作用的复杂性、多期性与漫长性，三大类岩石之间可以相互转化。火成岩沉积岩变质岩变质作用外力作用变质作用外力作用熔融熔融第三节火成岩主要内容一、火成岩的基本特征二、火成岩的分类第三节火成岩火成岩是由熔融状的岩浆冷凝固结而成的。又称为岩浆岩。一、火成岩的基本特征（一）火成岩的化学成分1.元素以O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、Na、K、为主，它们的重量占总重量的98％以上。其中O最高，占火成岩总重量的46％以上。2.氧化物以SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O、H2O为主，其中SiO2在57％以上、Al2O3高于14.6％，其余均低于7％。（二）火成岩的矿物成分火成岩造岩矿物：长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄榄石等，约占火成岩总重量的99％。其中长石最多，占60％以上，其次为石英。1.硅铝矿物：含硅、铝成分较高，不含铁、镁，颜色较浅，又称为浅色矿物。例如：石英、正长石、斜长石、白云母。2.铁镁矿物：含有铁、镁成分，颜色较深，又称为暗色矿物，例如：黑云母、角闪石、辉石、橄榄石。（三）火成岩的结构和构造1.结构：指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状及其组合方式。常见的有以下几种：（1）显晶质结构：岩石全部由矿物晶体组成。（2）隐晶质结构：岩石全部矿物颗粒较细小(＜0.01mm)，仅显微镜下可分辨其光性特征。（3）非晶质结构（玻璃质结构）：组成岩石的所有物质均为非结晶的玻璃物质，无论肉眼或显微镜都难于辨别。4）等粒结构与不等粒结构等粒结构指岩石中同种主要矿物颗粒的大小大致相等。不等粒结构指岩石中同种主要矿物颗粒的大小不等。5）斑状结构与似斑状结构岩石中的矿物颗粒和成分都截然分为大小不同的两部分，大者称斑晶，小者称基质。如若基质由隐晶质或非晶质组成则称为斑状结构；如若基质由显晶质矿物晶体组成称为似斑状结构。2.火成岩的构造岩石的构造是指岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与其他部分之间的排列、充填或组合方式。主要是指矿物集合体的组合特征。1）块状构造——均一构造指岩石中矿物颗粒的排列不显示方向性，呈均一分布。颜色也是均一的。常见于深成岩中。2）斑杂构造——不均一构造指岩石中矿物成分、结构和颜色上都不均一。常见于深成侵入岩中。3）流纹构造火山喷发出的岩浆，在部分矿物已结晶的的条件下，继续流动，形成不同颜色和结构的条带，称流纹构造。常由不同颜色和拉长的气孔的条带表现出来。常见于酸性的喷出岩中。4）气孔构造含有挥发份的岩浆，在喷溢到地表后，因压力降低气体膨胀、溢出形成气孔，岩浆冷凝后在岩石内保留下了下来。称为气孔构造。常见于基性或酸性喷出岩中。5）杏仁状构造喷出岩中的气孔，被后期热水溶液中的其它矿物(如方解石、石英、玉燧、蛇纹石等)所充填，形如杏仁。称为杏仁状构造。常见于基性或中性喷出岩中。6）枕状构造海底火山基性