造岩矿物：造岩矿物课件

第 二 章 岩 石第一节 造岩矿物第二节 火成岩第三节 沉积岩第四节 变质岩第五节 岩石的工程地质及水文地质评述第一节 造岩矿物
（一）矿物的概念矿物 ( mineral )：是天然形成的 化合物 或 单质,具有一定的 化学成分 和 物理性质 。是组成地球的基本物质。化合物 ----由两种或两种以上的元素组成的矿物,如岩盐,方解石,石英等 。
单 质 ----由一种元素组成的矿物,如金,铜,金刚石 。
固体矿物按其内部构造可分为：
结晶质矿物 ----原子 (或离子,离子团 )按严格规律排列的固体 。
晶 体,具有一定的结晶构造和几何外形的固体 。
非晶质矿物 ----组成矿物的原子 （ 或离子,离子团 ）
不作规则排列的固体 。 蛋白石 （ SiO2`H2O） 。
胶 体,由水 (或其它介质 )“粘结,的微粒 。 如褐铁矿,为微量水粘结的氢氧化铁微粒,这些微粒本身仍然是结晶质 。
非晶质矿物 随时间增长可以转变为 结晶质矿物。
晶形 ( crystal form)和晶体格架 ( crystal lattice)
晶形 ----每种矿物均有一定的晶体构造,在外形上具有一定的晶体形状 。 理想的晶体为规则的几何多面体 。
晶体格架 ----晶体中原子、离子等排列的格式。或称为晶体构造。
晶面 ----晶体格架中质点较密或质点间联结力较强的面 。
在岩石中,矿物的晶形常因晶体生长时互相阻挡,
不能很好地显示出来,最后都成为不规则粒状 。
如果不同矿物结晶有先有后,则先结晶的矿物晶形较好,称为,自形,；后结晶的矿物只能,充填,在已晶出的矿物晶体间空隙中,完全不能呈现自己的晶形,称为,它形,。
如果各种矿物基本上同时结晶,则质点间联结力较强的矿物往往自形相对较好 。
（二）矿物的化学成分每种矿物都有一定的化学成分，由于各种原因，自然界的矿物常含有一定的杂质，因而，矿物化学成分只能是相对固定的。
类质同象 ----在结晶过程中,电价 和 半径 相近的离子可以同时进入晶体格架,占据同样类型的位臵,使形成的矿物成为具有过渡成分的化合物 。
如橄榄石 (Mg,Fe)2[SiO4],当 Mg2(SiO4)大于 90%为镁橄榄石,Mg2(SiO4)占 70--90%为贵橄榄石 。
结构式和化学式 ----在矿物分子式中,将类质同象互相顶替的元素用括弧括在一起,中间隔以逗点,含量高的放在前面,络阴离子用方括号括出,即为结构式；不加括弧即为化学式 。
一种矿物之所以不同于别的矿物，是由于在 化学成分,晶体构造 和 物理性质 三个方面有别于其它矿物。
物理性质主要决定于前两者，所以矿物的分类一般首先按 化学成分,进一步细分时则结合考虑 晶体构造,而 物理性质 则因测试相对较简单，常常是主要的鉴定依据。
（三）矿物的物理性质（肉眼鉴定特征）
1、形状
2、颜色与条痕
3,解理与断口
4,矿物的硬度
5,透明度和光泽
6,其他特性
1、矿物的形状矿物常具有一定的外形,如黄铁矿,岩盐是立方体,磁铁矿是八面体,方解石是菱面体,石榴子石是菱形十二面体,云母是六方板状或柱状,水晶是六方锥柱状 。
矿物集合体 ----矿物常由许多单体聚集在一起 。 如：粒状集合体 （ 磁铁矿 ）,鳞片状集合体 （ 云母 ）,鲕状集合体 （ 赤铁矿 ）,
放射状集合体 （ 菊花石 ）,纤维状集合体
（ 石膏,石棉 ） 。
2、矿物的颜色与条痕矿物各有不同的 颜色,并可因其特殊颜色得名,如黄铁矿,黄铜矿,赤铁矿等 。 不透明矿物较为稳定,透明矿物因含杂质而变化 。
条痕 ----矿物粉末的颜色,比矿物颜色更稳定,赤铁矿表面可呈红色,钢灰色,但条痕总是樱桃红色 。 一般在白瓷板上划 。
3、解理与断口解理 （ cleavage） ----矿物受力后沿一定方向平面裂开的性质 。 裂开的平面称为解理面 。
按发育程度可分为 极完全解理,完全解理,
中等解理,不完全解理 。 同一方向的解理面为一组解理,如方解石有 3组,云母 1组解理 。
断口 （ fracture） ----一些单体矿物受力后不是沿一定的平面方向破裂,而是呈不规则状破裂,这种破裂面称为断口 。
如石英的贝壳状断口,黄铁矿参差状断口,
自然铜和石膏的锯齿状断口 。
4、矿物的硬度硬度 （ hardness） ----矿物抵抗刻划,磨擦的能力 。
决定于其内部质点间的联结力,由电价高,半径小的离子组成的矿物较硬 。
选择硬度不同的 10种矿物作标准 （ 德国矿物学家
Friedrich Mohs）,组成相对硬度系列,即摩氏硬度计 （ Mohs scale of hardness）,
共分 10度,滑石 1,石膏 2,方解石 3,萤石 4,磷灰石 5,长石 6,石英 7,黄玉 8,刚玉 9,金刚石 10。
野外常用,指甲 （ 2.5）,小刀 （ 5.5）,玻璃片 （ 6.5）
5、透明度和光泽透明度 分 透明,半透明,不透明 三级,决定于晶体中阳离子类型和键性 。
光泽 ----矿物新鲜面反射光线的能力 。 折光率愈大,
反射率愈高,光泽愈强 。 按强弱分 玻璃光泽,金刚光泽,半金属 (如铸铁断口的光泽 )和 金属光泽 四级 。
光泽强度以晶面或解理面等平面为准 。 反射面不平时可出现珍珠,丝绢,油脂,松脂和沥青光泽等 。
光泽主要受 离子类型,原子量 和 键性 影响,重元素矿物光泽较强 。 此外,金属光泽的矿物不透明 。
6、其他特性对鉴别某些矿物重要意义的其他特性,
（四）常见矿物已知矿物约有 3000多种，最常见的不过数十种，
为组成常见岩石的“造岩矿物”。以硅酸盐为主。
长石,石英,方解石,白云石,云母,角闪石,辉石,橄榄石,石榴子石,绿泥石,蛇纹石,蓝晶石,红柱石,夕 (矽 )线石,粘士矿物,
石膏,铁的氧化物 （ 磁铁矿,赤铁矿,褐铁矿 ）
黄铁矿,黄铜矿,方铅矿,闪锌矿长石 ( feldspar)
是地壳最主要的矿物,分为两大亚族：
碱长石 为钾长石 K[AlSi3O8]与钠长石 K[AlSi3O8]
的类质同象系列,一般以钾长石或含一定量钠长石分子的钾长石较为常见 。。
斜长石 为钠长石 Na[AlSi3O8] 与钙长石
Ca[Al2Si2O8]的类质同象系列 。
长石 2组解理,区别于石英 （ 无解理 ）,方解石 （ 3组解理 ）,透明度较石英差,硬度为 6-6.5。
石英 (quartz)
SiO2，无色，含杂质可有各种颜色。
无解理、高硬度（ 7）、高透明度。晶形可为六方柱状、锥状,
云母 ( mica)
含钾和 (OH)根的硅酸盐,其硅酸根为 [ Si4O10 ]，
一般为 [AlSi3O10],最大特征是有一组极完全解理,硬度 2—3。 按其阳离子分为：
黑云母 （ biotite),K(Mg,Fe)3[AlSi3O10][OH]2，
棕褐 -黑或绿 -黑色 。
金云母 (flogopite),K Mg3[AlSi3O10][OH]2,各种褐色,薄片近无色 。
白云母 ( muscovite),K Al2[AlSi3O10][OH]2，
白色或微带绿色 。
角闪石 ( amphibole)
具 [Si4O10]型硅酸根的硅酸盐,阳离子多以 Mg、
F e为主,一般分子式为：
(Ga,Na)2-3( Mg,Fe,Al)5[( Si,Al) Si3O11][OH]2。
按阳离子分为许多亚种,如 透闪石,阳起石,
蓝闪石 等 。
特征,呈长柱状,针状等拉长的晶形,
平行延长方向有两组解理,交角近 56° 。
根据铁的含量多寡,颜色由黑绿,黑褐,深褐,
深绿,浅绿至近无色,硬度 5.5—6.0。
辉石 ( pyroxene)
一般化学式为 R4+[Si2O6],Si可部分为 Al臵换；
R为 Mg,Fe,Ca,Al和 Na；不含 [OH]。 按阳离子分为若干亚种,如透辉石 ( Ca,Mg~)、
硬玉 ( NaAl~),顽火辉石 ( Mg2~),紫苏辉石
( Mg,Fe~)等 。
特征,多呈短柱状或粒状,横断面呈八边形或方形,有两组近直交的解理 。 绿 —黑色,少数褐 —黑色 。
橄榄石 (olivine)
化学式一般为 ( Mg,Fe)2[ SiO4]。
常呈粒状,有时可见很不完整的解理,
一般断口贝壳状,在岩石中多为棕 -
黄绿 -橄榄绿色,硬度 7。
石榴子石 (garnet)
A3B2[SiO4],A＝ Fe2+,Mg2+,Ca2+等,B＝
Fe3+,Al3+等 。 晶形良好者似石榴籽,故名 。
强玻璃或油脂光泽,无解理,硬度 7。
常见为：
铁铝榴石 ( Fe3Al2~),红褐 -黑色；
钙铝榴石 ( Ca2 Al2~)黄,绿 -褐,红色；
钙铁榴石 ( Ca3Fe23+~),黄,绿 -黑色；
镁铝榴石 ( Mg3Al2~)浅紫,玫瑰色 。
绿泥石 (chlorite)
Mg,Fe,Al的含 [OH]硅酸盐,硅酸根为 [Si4O10]型,分子式较复杂 。
一般呈各种绿色,片状或不规则状,极完全解理一组,捻之成微细的绿色小片 。
硬度 2左右,用指甲可刻划,
蛇纹石 ( serpentine)
Mg3[Si2O5][OH]4，
常因含一定量的 Fe而呈绿色,
形状多不规则,硬度 2,5—3。
蓝晶石、红柱石、夕 (矽 )线石化学成分相同,Al203·SiO2,不同温度,压力下形成 。
蓝晶石 Al2[SiO4]O,多呈长板状；不均匀的蓝白,青白色；平行延长方向硬度 4.5,垂直延长方向为 6；在压力较高条件下形成 。
红柱石 Al2[SiO4]O,横断面近方形的柱状晶体；色白或微带红,柱心有时有黑色炭质包裹物；平行延长方向有不很好的两组近直交的解理；硬度 7—7.5；在压力较低条件下形成 。
夕线石 Al[AlSiO5],常呈细长针状；无色或微带灰,
白；平行延长方向有一组解理；硬度 7；在温度较高条件下形成 。
方解石 ( calcite )
CaCO3,晶形呈菱面体或六方柱,以白色最常见,因含杂质而呈黄,红,灰等多种颜色,以具三组互相斜交的完全解理和低硬度 (3)为其特征,遇稀盐酸剧烈起泡 。
白云石 ( dolomite )
CaMg[CO3]2,类似方解石,但硬度稍高
(3,5—4),粉末遇稀盐酸起泡 。
铁的氧化物 是岩石中最常见的,副矿物,(含量＜ 3—
5％ 的矿物 ),最重要者为以下三种：
磁铁矿 ( magnetite ) Fe2+Fe23+O4,晶形呈八面体或菱形十二面体或他形粒状,铁黑色,条痕黑色,不透明,
半金属光泽,无解理；为强磁性矿物 。
赤铁矿 ( hematite) Fe2O3,晶体少见,呈片状,一般为土状,块状或肾状等 。 晶体呈铁黑 -钢灰色,土状等呈红色,条痕红色,半金属或土状光泽,硬度 5.5—6,
以红色条痕为其主要特征 。
褐铁矿 ( limonite ) HFeO2·nH2O,为胶体氢氧化铁,
常呈土状,肾状,黄,褐至褐黑色,以黄褐 -褐色条痕为其特征,致密块状者硬度可达 4,土状者 1。 褐铁矿主要为各种含铁矿物的风化产物,常将岩石染成黄,
褐等铁锈色 。
黄铁矿 ( pyrite )
Fe2+[ S2],常呈立方体或五角十二面体,有时无自形,晶面有平直条纹,浅黄铜色,条痕绿黑色,
金属光泽,硬度 6—6.5，
黄铁矿富集时可作制硫或硫酸原料,不能炼铁 。
黄铜矿 ( chalcopyrite)
CuFeS2,多呈块状,晶形罕见,深黄铜色,条痕绿黑色,金属光泽,以色较深和硬度较低 (3.5—4)
区别于晶形不好的黄铁矿 。
为最重要的铜矿石矿物 。
方铅矿 ( ganela )
PbS,常呈粒状,块状,铅灰色,条痕灰黑色,金属光泽,硬度 3,比重大,以有三组相直交的完全解理为特征 (晶体构造 NaCl型 ),最重要的铅矿石 。
闪锌矿 ( sphalerite )
ZnS,常呈粒,块状,松脂黄 -褐黑色,金刚光泽,以浅色 (黄白 -褐 )条痕及多组 (六组 )完全解理为其特征,硬度 3.4—4。
石膏 ( gypsum )
CaSO4·2H2O,良好自形者少见,呈板状,常见为粒块状,纤维状,无色,白色,
灰色,玻璃光泽,以低硬度 (2)为特征 。
粘士矿物 (clay minerals)
主要是含 [OH]的铝硅酸盐,其硅酸根为 [ Si4O10]型 。 通常为胶体,一般只在电子显微镜下可看到晶形 。 粘士矿物中最主要的是高岭士 。