第三章矿物与岩石课件

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1、固体地球的最外圈是地壳，它是地质学最直接的研究对象。 地壳由岩石组成，岩石由矿物组成， 矿物由各种元素组成，所以研究地质学首先要从元素与矿物入手。,第三章 矿物与岩石,第一节 元素,一、元素和同位素 地壳的基本组成是各种元素。各种元素在地壳中的含量相差很大。目前已知元素108种，自然界存在92种。 元素：是具有相同的质子数（原子序数）的一类原子的总称.,同位素：具有不同原子量的同种元素的变种称为。 放射性同位素：具有放射性的同位素，称为放射性同位素。 稳定同位素：不具有放射性的同位素，称为稳定同位素。 半衰期：放射性元素蜕变到它原来数量的一半所需的时间。,二、克拉克值 美国克拉克最早估算地壳中

2、元素的平均含量，鉴于他在这项工作中的贡献，国标上决定把元素在地壳中的重量百分含量，称为克拉克值(地壳元素丰 度)。 O，Si，Al，Fe，Ca，Na，K，Mg，Ti，H 等10种元素占地壳总重量99.96%，其中O，Si，Al，Fe占88.31%。,克拉克值大小有时能反映元素在地壳中局部富集，如Fe， Al等。 但有时不能反映，如锆克拉克值比铅大12倍，钛比锌大120倍，实际上却常有铅锌矿，而锆钛较分散，不易集中成矿体。故元素富集除克拉克值外，还与元素地球化学性质及地质作用有关。,第二节 矿物的概念,矿物：是由天然产出且具有特定的（但一般并非固定的）化学成分和内部晶体结构的均匀固体，通常由无机

3、作用所形成。它们在一定的物理化学条件范围内稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。,一、矿物的定义,1矿物是天然产出的，是地壳中各种地质作用的产物。实验室制造的物质，如人造金刚石、人造水晶等，通常叫人造矿物 。 2矿物具有一定的化学成分(如石英SiO2，石墨C，金刚石C等)和一定的内部结构，并可用化学式表达，从而也有一定的形态、物理和化学性质. 3.矿物是均匀的固体。,4. 任何一种矿物都只在一定的地质条件下才是相对稳定的，当外界条件改变至一定程度时，其成分、结构就要发生变化，同时生成适应新环境的新矿物。如黄铁矿与空气、水分接触，就要发生变化，生成褐铁矿(铁的氢氧化物)。,5. 部分学者对矿物的定义

4、： 他们认为大多数矿物以固态产出(如长石、岩盐)，但也可以呈液态(如水、石油、水银)或气态(如火山蒸气中的CO2、水蒸气和天然气等)形态产出或胶态产出(蛋白石)。冰也是矿物。矿物多为无机物，但也有若干有机物，如甲烷等。,二、晶体与非晶质体 1晶体:内部质点(原子、离子、分子、离子团)在三维空间有规律重复排列(即有序排列)的固体。晶体中各质点间的结合力就是化学键，包括离子键、共价键、金属键。此外，还有分子间的引力。,(1)晶体结构:由于质点呈有序排列，晶体内部就具有格子状结构。格子状结构，根据各质点之间联线的长度及夹角即空间排列方式的差异，有七种不同的形状，它们归属于按晶体的对称特点所划分的三个

5、晶族，七个晶系。,(2)不同晶体，其质点的种类不同，质点的排列方式和间距不同，因而具有不同的晶体结构。 (3)同质多像：相同化学成分的物质在不同的地质条件(如T，P)下可以形成不同的晶体结构，从而成为不同的矿物。如碳原子可以形成金刚石或石墨，它们的性质极不相同，金刚石是无色透明的最硬的矿物，石墨是黑色不透明的最软矿物。,（4）类质同像：矿物晶体结构中的某种原子或离子可以部分地被性质相似的它种原子或离子替代而不破坏其晶体结构，此种现象称为类质同像。如橄榄石(Mg，Fe)2SiO4中Mg+与Fe+就是质同像替代关系。钠长石NaAlSi3O8和钾长石KAlSi3O8在高温时可以形成类质同像混晶，低温

6、分解成条纹长石，斜长石(钠长石，钙长石)。,(5)由于内部质点排列规则，故在生长条件良好(速度缓慢且有足够生长空间)的情况下，它们能长成规则的几何多面体外形。 包围晶体的平面称晶面。 几何多面体的外形就是格子构造在宏观上的反映。如石盐NaCl常呈立方体，白云石CaMg(CO3)2常呈菱面体，磁铁矿Fe3O4呈八面体；它们分别由六个正方形的晶面，6个菱形的晶面，8个等边三角形的晶面构成的。,多数矿物晶体是由几何形状和大小不同的晶面聚合而成的。如普通角闪石、普通辉石。 由于生长条件不好，多数晶体的晶面发育不完整，或很不完整，从而形成外形不规则的晶粒(晶体)。晶粒大小不一，较粗的用肉眼或放大镜就可以

7、看出来，岩石中微细的晶粒则要通过显微镜才能分辨出来。,2非晶质体：通常是指内部质点既不呈规则排列(无格子状构造)，也无几何多面体外形的固体。由胶体粒子(一个胶体粒子包括一个或多个分子)凝聚而成的胶凝体就属于非晶体，如蛋白石SiO2。nH2O；由火山喷发出来的部分物质因冷凝极快，不能结晶，也属于非晶质体(常称其为玻璃质)。,三、晶体的性质 1具有最小内能，具稳定性、均一性(比重等)、异向性、对称性、自限性(几何形态)。 2根据单个晶体的对称要素(对称面、对称轴、对称中心)不同，即其对称程度不同可将晶体进行分类，分三大晶族，七个晶系。,第三节 矿物的主要性质,一、矿物的形态 矿物的形态即矿物的单体

8、及集合体的形状。具有一定成分和内部结构的矿物具有一定的晶体形态特征，因此在矿物鉴定上具有重要意义。另外，矿物的形态也受生长环境的影响,因此,它又具有成因上的意义。,1矿物的单体形态 在相同条件下生长的同种晶粒，总是趋向于形成某种特定的晶形和形态特征，这就是矿物晶体的结晶习性。如石英晶体呈柱状，云母是片状、板状，石盐、黄铁矿呈粒状晶体等。,分为三类： 一向延伸呈柱状、针状、纤维状 等，如石英、角闪石. 二向延展呈片状、板状， 如石墨、云母. 三向等长(等轴状)呈粒状(立方体、八面体)，如石榴石、黄铁矿、磁铁矿。,矿物单体的形态,2矿物集合体的形态 同种矿物的多个单晶聚集在一起成群产出，即构成集合

9、体。 A常见的矿物集合体的形态 (1)纤维状、毛发状、柱状、放射状 ； 2)鳞片状、片状；,(3)粒状(显晶质集合体，肉眼能分清颗粒界限) (4)块状(肉眼或放大镜难以辨认颗粒边界)，块状集合体中坚实者称为致密块状集合体， 疏松者称为土状。,B.特殊形态的集合体 （1）晶簇(同一基底向外生长)：岩石的空洞或裂隙中，良好的生长条件，晶形完好成群产出。 （2）鲕状或豆状：园球状集合体，内部具同心层状， 2mm称鲕，2-5mm称豆。赤铁矿、石灰岩(方解石)。,（3）葡萄状、肾状、结核状：不规则者称结核状，有时有同心层或放射状。葡萄状、肾状具同心或放射状。 磷质结核，磷灰石和黄铁矿结核可以是微细晶粒。

10、 （4）粉末状集合体、被膜状、皮壳状：一种矿物覆盖在其它矿物或岩石表面呈粉末状散布或薄层、较厚层壳状产出者。,(5)分泌体：在形状不规则或球状空洞中，胶体或晶质矿物由洞壁向中心逐层沉淀填充而成。晶腺-直径1cm；杏仁体-直径1mm。在晶腺中常见到周期性扩散沉淀形成的环带，如玛瑙，其中常有空腔，空腔中有时长有晶簇。,C.还有规则集合体-双晶： 有规律连生成双晶：二个或多个同种晶体连生，具对称轴或对称面。,（6）钟乳状：形似冬季屋檐下凝结的冰锥，横切面呈园形，内部具同心层状(园)构造，有时还具放射状构造。洞穴种乳石(石灰岩地区)。同一基底向外生长。,二、矿物的光学性质 1透明度：矿物透过可见光的能

11、力。指显微镜下，薄片(3微米厚)的透光性。一般地，非金属矿物都是透明矿物，金属矿物为不透明矿物，有些金属矿物为半透明矿物。,2光泽：矿物对可见光的反射能力，根据反射能力强弱分：金属光泽，半金属光泽，非金属光泽。后者为透明矿物所具有，如似玻璃表面的反光者叫玻璃光泽，珍珠光泽(似珍珠)，油脂光泽(石英)。,3颜色与条痕：矿物吸引了白光中某种波长的色光后(黄，绿，红)所表现出来的互补色；对各种色光吸收均匀，即黑色或灰色；基本上都不吸收即白色。赤铁矿(红)。,矿物的颜色是由其化学成分和结构特征决定的，固定不变的，是重要鉴定标志。但是，外来原因可使颜色不固定， 如纯净的石英为无色，由于混有杂质等原因出现

12、各种颜色。,条痕是矿物粉末的颜色。它对于某些金属矿物具有重要的鉴定意义。如赤铁矿有赤红、铁黑或钢灰者，但其条痕则总为樱红色。比较稳定。透明矿物的条痕都是近白色，无鉴定意义。,三、力学性质 (1)硬度：矿物抵抗外力的能力。 摩氏硬度计分为十级(相对高低，不是绝对数值)： 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,相对硬度 指甲2.5 铜钥匙3小刀5.5，玻璃6. 软性矿物- 中等硬 -硬性矿物 - 极硬矿物（7） 硬度的大小主要由矿物内部质点联结力的强弱决定。在肉眼鉴定中，主要指矿物抵抗外力刻划的能力。,(2)解理：矿物受力后沿

13、一定方向规则裂开成光滑面的性质叫解理。裂开面称解理面。云母一个方向，方解石三个方向。 极完全解理：云母； 完全解理：方解石、方铅矿 中等解理：长石； 不完全解理：磷灰石,方解石的解理,云母的解理,显微镜下观察角闪石的解理,(3)断口：受力后不沿一定方向裂开，而破裂成不规则的破裂面。 解理不完全，则断口愈显著。 贝壳状断口-石英； 参差状断口-黄铁矿； 平坦状断口-块状高岭土。,水晶上的贝壳状断口,(4)弹性及挠性： 矿物受力后发生弯曲而不断裂，外力消除后，又能恢复原状的性质叫弹性。外力消除后，不再恢复原状的性质叫矿物的挠性。 云母具弹性； 辉钼矿具挠性。,(5)密度：矿物的质量与其体积之比值。

14、比重：与相同体积水之重量比。按相对密度或比重将矿物分为三级：,轻-比重小于2.5，如石墨； 中等-比重2.5-4，如石英、方解石； 重-比重大于4，如重晶石、磁铁矿,四、矿物的其它性质 磁性(磁铁矿)、放射性、吸水性等。,第四节 几种常见矿物的特征 矿物分类，7大类：自然元素类，硫化物类，氧化物类，氢氧化物类，卤化物类，含氧盐类，硅酸盐类。,石膏、赤铁矿、褐铁矿、粘土矿物、白云石、方解石、蛋白石、萤石、磷灰石、石英、白云母、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁铁矿、正长石、黑云母、斜长石、角闪石、辉石、橄榄石、石榴子石、绿帘石红柱石、夕线石、绿泥石、高岭石、阳起石、蓝晶石十字石、透辉石、硅灰石、石墨,硅酸盐矿物 ：为金属阳离子与硅酸根化合而成的盐类矿物。 硅氧四面体是一切硅酸盐矿物都具有的基本结构单位。其特点是每一个硅的周围有四个氧。 石英、钾长石、斜长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石是七种最主要的硅酸盐矿物 。,孔雀石,菱铁矿,重晶石,硬石膏,第四节 岩石 岩石为在地质作用下所形成的矿物的集合体,是组成地壳的主要物质。岩石可以由一种矿物所组成,如石灰岩仅由方解石一种矿物所组成;也可由多种矿物所组成,如花岗岩则由石英、长石、云母等多种矿物集合而成。 沉积岩、岩浆岩、变质岩,岩石的化学成分 岩石的颜色 岩石的结构 岩石的构造,