1、第二章 矿物*,第一节 矿物的基本概念 一、矿物的定义*矿物：是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的自然产物，矿物可以是单一元素组成的，也可以是几种元素组成的化合物,二、矿物的晶体和非晶体,1 结晶质：组成矿物的内部质点（离子、原子、分子）有规律地排列成空间格子状构造的固体物质。 如：食盐(NaCl)晶体是由cl-和Na+按格子构造规律排列而成。,二、矿物的晶体和非晶体,2、 非结晶质：其内部质点的排列没有规则，因而不具有一定的几何外形，又叫无定形矿物。 如：蛋白石，水铝英石等。,类质同象、同质异象,*类质同象( isomorphism )：矿物晶体在形成的过程中，晶体中某些质点(原子、离子
2、、离子团)被性质相似的质点置换而晶体构造保持不变的现象，称为类质同象或同晶置换。,类质同象、同质异象,2、*同质异象ismer：成分相同的物质，在不同的环境下，主要是生成时的温度、压力、溶液的酸碱度等，形成构造和性质完全不同的矿物的现象，称为同质异象。如：金刚石和石墨。,金刚石与石墨的结构对比,金刚石,石墨,高温高压，形成于地下 150200 km 深处的岩 浆喷发。,高温低压，还原作用中形成， 一部分由煤炭变质而成；也 常见于陨石中。,同质异像,第二节矿物的识别特征*,一、矿物的形态 （一）矿物的单体形态 （二）双晶 （二）矿物的集合体形态 二、矿物的物理性质 （一）光学性质 （二）力学性质
3、 （三）其他物理特性,一、矿物的形态,（一）矿物单体形态 根据晶体在三维空间发育的程度不同，可将矿物的结晶习性分为三类。一向延长型：晶体沿一个方向延伸呈柱状、针状，如角闪石、电气石、纤维石膏。二向延长型：晶体沿两个方向延伸呈板状、片状，如板状石膏、云母。三向延长型：晶体在三维空间发育均等，呈粒状。如石榴子石、黄铁矿。,石英的矿物单体,一、矿物的形态,（二）双晶 同种物质的晶体呈有规划地连生，叫双晶。 许多个矿物晶体无规律地生长在同一基底上，叫晶簇。,磷灰石双晶,无色、透明石英晶簇,紫色石英晶簇,一、矿物的形态,（三）矿物的集合体形态1显晶集合体 用肉眼或放大镜可以分辨出各个矿物颗粒界限的，叫显
4、晶集合体。常见的形态有： 2隐晶或胶态集合体 这类集合的个体，肉眼难于分辨，多为地表形成的矿物所具有的形态：,常见显晶集合体的形态有,(1)纤维状、放射状集合体(2)片状、鳞片状集合体(3)粒状集合体。(4)致密块状体：由极细粒矿物所形成的集合体，表面致密均匀，肉眼不能分辨晶粒彼此界限，如石英、萤石等。,7、辉锑矿 Sb2S3,石膏,无色透明或白色、灰色、黄色。 玻璃光泽或丝绢光泽。 常呈板状或纤维状 硬度2。 单向极完全解理。 薄片有挠性 化学成分CaS42H2O,放射状集合体,辉锑矿,二、矿物的物理性质*,（一）光学性质 1、颜色 2、条痕 3、透明度 4、光泽,1、颜色,(1)自色：矿物
5、本身所固有的颜色称白色。 (2)他色：矿物因外来的带有颜色杂质、气泡等包裹体的机械混入或表面覆盖物，而污染形成的颜色叫他色。 (3)假色：由于矿物内部裂缝、解理面及表面的氧化膜引起光波的干涉而产生的颜色称为假色。,2、条痕,条痕是矿物粉末的颜色。 通常是用矿物的尖端在无釉瓷板上刻画所留下的粉痕来进行观察，故名条痕。 矿物的条痕色比矿物表面的颜色更固定，它能清除假色，减弱他色而显示自色。,3、透明度,是指矿物允许可见光透过的程度的表现。通常以矿物碎片边缘能否透见他物或是否有光亮感为准，根据矿物透过可见光的能力,可将矿物的透明度分为透明、半透明和不透明三各等级。,4、光泽,光泽是矿物表面反射可见光
6、的能力、在矿物的晶面或解理面上，基本上可分为金属光泽、半金属光泽和非金属光泽三大类。,（二）力学性质*,1、 解理* 2、断口 3、硬度* 4、弹性、脆性、挠性,1、解理*,矿物受力后沿一定方向裂开成光滑平面，这种性质称为解理.根据解理形成的难易和解理面的平滑程度分为四级. (1)极完全解理(2)完全解理(3)中等解理(4)不完全解理或无解理,(1)极完全解理,矿物极易沿一定方向裂成叶片或薄片，解理面光滑平整。此类矿物一般无断口出现，如云母。,(2)完全解理：,用小锤轻击，即会沿解理面裂开，解理面相当光滑，此类矿物不易见到断口，如方解石。,(3)中等解理,：解理的完善程度较差，很少出现大的光滑
7、平面，在矿物碎块上，既可看到解理，也可看到断口，如角闪石。,(4)不完全解理或无解理：,在外力击碎的矿物上，很难看到解理面，大部分为不平坦的断口，如石榴子石。由此可见，解理与断口出现的难易程度是互为消长的。,2、断口,矿物受力后如成不规则的破裂，呈凹凸不平的破裂面，称为断口。、 没有解理的矿物，断口自然十分明显，依照断口面的形状来看，有贝壳状断口、参差状断口、平坦状断口 。,3、硬度,矿物抵抗刻画、压人和研磨的能力称为硬度。 硬度的大小，决定于晶体构造内部质点间距离大小、电价高低、化学键能等。 矿物的硬度比较固定，具有重要的鉴定意义。,矿物硬度分级：摩氏硬度表,滑石；石膏；方解石；萤石；磷灰石
8、；正长石；石英；黄玉；刚玉；金刚石。摩氏硬度表仅是硬度的一种等级，它只是表明硬度的相对大小，不表示其绝对值的高低，不能认为金刚石的硬度为滑石的10倍。,矿物的硬度简易测试*,* 在野外工作中，为了迅速而 方便地确定矿物的相对硬度，常利用下列工具：指甲(2-2.5)、铜具(3)、小刀(5-5.5)、钢锉(6-7)，来试验未知矿物的硬度。,（三）其他物理特性,（1）密度 是指一定体积的矿物在空气中的质量与体积的比 。 （2）磁性 矿物晶体在磁物中被磁化的性质称为磁性。 （3）发光性：矿物在外加能量的光照射下而发光的性质称为发光性，如萤石可激发荧光，磷灰石可激发磷光。,（三）其他物理特性,(3)放射
9、性：含有铀、钍、镭等放射性元素的矿物所特有的性质。 (4)感觉性质：人们感觉观察到的性质。如燃烧自然硫及黄铁矿的硫臭，锤击毒砂的砷臭，食盐的咸味，钾盐的苦味，明矾的涩味，滑石的滑感，硅藻土的粗糙感等。,第三节 矿物的分类,一、按照矿物的成因将矿物分为三类： 1、原生矿物*（岩浆作用形成） 2、次生矿物 *（风化作用形成） 3、变质矿物（变质作用形成）,原生矿物,3.1 原生矿物original mineral（也叫内生矿物）：如：橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、白云母、长石、石英等，它们是内生成矿的最主要部分。,次生矿物,3.2次生矿物 secondary mineral（也叫外生矿物）。如：各
10、种粘土矿物、铁铝的氢氧化物及氧化物，石膏和碳酸盐矿物等。,按晶体化学分类,1、含氧盐 硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐等。 2、氧化物及氢氧化物 3、卤化物 食盐 4、硫化物 黄铁矿 5、自然元素 金、钻石。,常见的造岩矿物,1 石英( quartz ) SiO2,石英晶簇,石英（SiO2） 最常见的矿物之一。颜色种类多，常见颜色为乳白色，硬度7，贝壳状断口，具脂肪光泽，纯石英不含养分； 自然界最难发生化学风化的矿物，对土壤结构有重要影响； 无色透明的晶体为水晶，具有玻璃光泽。因内含杂质的不同呈现出不同的颜色，从而形成各种瑰丽的水晶。,水 晶 水晶的英文名称为Rockcrystal，别名
11、晶石、水晶石。古代希腊人称水晶为Krystallos， 意思是“洁白的冰”。,自然金,澳洲索维伦金矿,水晶是结晶完好的透明石英晶体，是石英庞大“家族”中的一员。水晶通常呈无色透明状，当含有某些金属元素等杂质时，可呈现出紫色、蔷薇色、金黄色、黑色或褐色等。人们根据水晶颜色的不同，起了许多不同的名字：紫晶、黄晶、蔷薇水晶、烟水晶、茶晶、墨晶等。水晶中，紫晶最为珍贵，其次是黄晶、烟晶。,水晶的应用范围相当广泛。作为药物，用它“慰目，除热泪”，李时珍用它作“入点目药，穿串吞咽中，推引诸硬物”。水晶是光学仪器材料，可用来制作眼镜片、放大镜、显微镜和照相机镜头等。水晶制品从外表上看和玻璃相差不多，但是普通
12、玻璃杯子加热后扔到冷水中，杯子很容易炸裂，如果是水晶杯子，就不会出现炸裂现象。罗马教堂在盛大的典礼上都使用水晶制成的高脚,水晶作为宝石和装饰物由来已久。水晶可以制作成水晶球、玉雕制品、无色戒面或者改色的原料。水晶是工艺美术品的贵重的原材料。水胆水晶内有肉眼可以看见的含水包裹体，水胆越大越透明越好。,古人看到水晶和冰极为相似，认为它是“山中千年老冰所化”。西方人深信水晶中隐藏有神灵，人们凝视水晶球可以算命或预言未来。,世界上最大的水晶产于巴西意达波尔，长5.5米，宽2.5米，重40吨。世界上最优质的水晶球产于缅甸，直径21厘米，重48.54公斤，整个水晶球纯净无瑕，透明如水，无裂纹，十分珍贵，现
13、收藏在美国华盛顿斯密森博物馆。1958年在江苏北部东海县发现一巨大的水晶晶体，高1.7米，重达四吨多，被誉为“中国水晶王“，现陈列在中国地质博物馆院内。 世界上著名的水晶产地有巴西和马达加斯加等。中国优质无色水晶产量很多，主要产于江苏、海南。水晶主要产于伟晶岩和石英脉的晶洞中。,水晶,含有机质的石英烟水晶,含铁锰的石英芙蓉石,含有锰离子的石英紫水晶,二氧化硅胶体沉积而成的隐晶质矿物 白、灰、红等不同颜色组成的同心层状玛瑙,2 正长石 ( orthoclase ) KAlSi3O8,钾长石，肉红色，晶体为短柱状， 常具有卡斯巴双晶或穿插双晶，硬度6。 易化学分解，为土壤提供钾,3 斜长石 ( p
14、lagioclase ) CaAl2Si2O8、NaAlSi3O8酸性斜长石 中性斜长石 基性斜长石 Ca长石 0-30 % 30-50 % 50-100% Na长石 100-70 % 70-50% 50-0 % 有的书Ca 、Na长石 比例如下： Ca长石 0-30 % 30-70 % 70-100% Na长石 100-70 % 70-30% 30-0 %,板状或粒状，灰白色，硬度6.5左右， 具聚片双晶（细而长的双晶纹）。 较易分解，为土壤提供钙。,4 白云母 ( muscovite ) KH2Al3Si3O12无色，片状，具弹性，硬度23，极完全解理。 易发生物理崩解，很发生化学分解，为
15、土壤提供钾。,5 黑云母(biotite)K(Mg.Fe)3AlSiO10(OH)2,F2,黑色，片状，具弹性，硬度23，极完全解理。 土壤提供钾、铁、镁等养分。,6 角闪石(amphibole)Ca (Mg.Fe)3Si4O12黑绿色，长柱状或近似细长条状，硬度56，玻璃光泽； 易风化，为土壤提供钙、铁、镁等养分。,7辉石(pyroxenes)Ca (Mg.Fe)Si2O8绿黑色，短柱状或近似粒状，硬度56，玻璃光泽； 易风化，为土壤提供钙、铁、镁等养分。,8橄榄石(olivines)(Mg.Fe)2SiO4 橄榄绿色，立方形晶粒，断口常为贝壳状，硬度6.57。 富含铁，易分解，为土壤提供铁
16、、镁等养分。,9磷灰石(apatite)Ca(Fe,Cl)(PO4)3 晶体呈六方柱状,常为粒状、致密或块状或土状。颜色灰白、黄、绿、黄褐色等。玻璃光泽、断口参差状，硬度5，比重中等（3.2左右）解理不完全，不易风化，难溶于水。,次生矿物,10高岭石(kaolinite)Al4Si4O10 (OH)8或H2Al2Si2O8 .H2O 致密细粒状、土状集合体，白色或浅红色，硬度1， 比重2.6，具粗糙性，加水有可塑性。,11方解石(calcite)CaCO3 晶体菱形，乳白色，完全解理 （锤击成菱形碎块得名方解石）硬度3，与盐酸强烈冒泡。无色透明者称冰洲石。,白云石（CaCO3MgCO3 ） 结
17、晶形状和解理同方解石，晶面和解理面弯曲（方解石为平直），硬度3.5-4，其粉末遇盐酸冒泡但很微弱,12磁铁矿(magnetite)Fe3O4 致密状、块状集合体,铁黑色,条痕黑色,半金属光泽 硬度5.56.0，无解理，具磁性。 。,13赤铁矿(hematite)Fe2O3 常呈鲕状、肾状，颜色为赤红色，条痕为樱红色； 半金属光泽，无解理，无磁性。 14褐铁矿(brown ocher)Fe2O3.H2O 常呈肾状、土块状，颜色呈褐色至黑色，条痕比较固定为黄褐色，半金属光泽到土状光泽,15 石膏（CaSO42H2O） 晶体为纤维状、板状等，白色，硬度2，完全解理。,16 蛇纹石（H4Mg3Si2O9） 绿色并具有数种颜色条纹，磨光后似蛇皮， 由橄榄石变化而成。,
