矿物岩石学教程1.ppt

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1、矿物岩石学教程 无机非金属材料工程专业基础课,广西大学材料科学与工程学院 曹德光 2011年9月,第一章 绪论,为什么要学习矿物岩石学？ 材料种类之一；（性质与用途） 原材料的来源；（组成与产地） 学习的内容 对象：地球表面物质状态地壳组成物质（元素、矿物（物相）、岩石） 形成环境各种地质作用和产状 种类与性质矿物岩石的分类、鉴定和利用 无机非金属材料工程专业与矿物岩石学 原材料的来源 可使用的材料 形成条件及其原理的类比,教学目标,材料制造的原材料取自于地壳中的各种岩石矿物，材料本身就是各种天然矿物和人造矿物，在制造和使用各种材料的工程活动中均与地壳中的各类岩石矿物密切相关，各类岩石矿物的形

2、成过程和环境同样有助于人类对各类材料制造、使用规律和现象的认识和理解。 矿物学和岩石学作为材料学科中的基础学科，它的主要任务之一就是研究地壳中各种岩石的物质组成、形成过程及其性质。 针对无机非金属材料工程专业的性质与特点，通过本课程的学习，使学生对矿物学和岩石学的基本原理和基础知识有一概括的了解,掌握十余种常见造岩矿物的物理化学性质和鉴定特征，熟悉地壳各种常见岩石的鉴定特征（包括岩石的矿物组成、岩石的结构、构造特征）及各种物理、化学性质； 结合其他相关知识，使学生不仅能够了解岩石当前的性状，也能够分析其性质和形成条件、分析并预测岩石的可能用途，为生产和生活实践中的有关矿物学和岩石学问题及其它材

3、料生产和使用问题奠定必要的基础。,主要内容简介,第一章 绪 论 教学目标 主要内容 学习安排 学习方法 考核方式,第二章 矿物的化学性质 地球概况 地壳中的化学元素 元素的富集方式 矿物化学变化 矿物中的水 矿物化学式,主要内容简介,第三章 矿物的形态和和物理性质 形态（尺寸、大小、性状） 单体形态 集合体形态 物理性质 力学性质 光学性质 其它性质,第四章 常见硅酸盐工业原料矿物 硅酸盐矿物 非硅酸盐矿物,主要内容简介,第五章 岩浆作用与岩浆岩 岩浆 岩浆作用 岩浆岩类型 岩浆岩的结构与构造 常见岩浆岩,第六章 外力地质作用与沉积岩 外力地质作用 沉积岩的物质种类与岩石类型 碎屑岩 化学岩

4、生物化学岩 沉积岩的结构与构造,主要内容简介,第七章 变质作用与变质岩 变质作用 影响变质程度的因素 变质作用的方式 变质岩组成特征 变质岩类型 按化学成分分 按变质程度分 按变质方式分 变质岩的结构构造,实验课程 矿物的认识 矿物的鉴定 岩石的认识与鉴定,学习安排,10级矿物岩石学教学日历.doc,授课方式,能力培养 独立观察问题 思考问题 解决问题能力,考核方式,考核比例 笔试40% 实验报告20% 作业20% 考勤20% 笔试 开卷方式 综合分析题型,矿物的化学性质,地球概况 地壳中的化学元素 元素的富集方式 矿物化学变化 矿物中的水 矿物化学式 元素的富集方式,第二章,地球概况,地球的

5、形状和大小,地球赤道半经（）：6378137m 地球极半经（）：6356752m,地球的物理性质,地球的结构,内层圈的尺度,地壳中的化学元素,克拉克值 8种主要元素占98以上,花岗岩层 以O、Si、Al及K、Na 为主。,玄武岩层 Mg、Fe、Ca增加 K、Na降低,陆壳与洋壳,化学元素,陆壳：约占地壳面积的1/3多一点，陆壳具有明显的双层 结构，即存在上、下地壳。,洋壳：位于海洋之下，约占地壳面积2/3少一点，其上为 约4km厚的海水，洋壳缺失上地壳,地壳元素丰度,为纪念克拉克在地壳化学成分研究中的贡献，将地壳元素的平均重量百分含量称为克拉克值，也称元素丰度 克拉克值前10名元素依次为: O

6、、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、Ti、H， 这10种元素共占地壳总重量的98%。,元素的离子类型,(一) 惰性气体型离子（inertgas type ion）： 最外层具有8个电子（ns2np6）或2个电子的离子。 + 0 结合 氧化物和含氧盐矿物，亲石或亲氧元素。 （二）铜型离子（chalcophile type ion）： 外层具有18个电子（ns2np6nd10）或（182）个电子（ ns2np6nd10（n1）s2）的离子。 + S 结合金属硫化物矿物，造矿元素、亲硫或亲铜元素。 （三）过渡型离子（siderophile type ion）： 指外层具有917电子（ ns2n

7、p6nd19 ）的不稳定电子构型的离子。 + O,S,元素周期表,元素的富集方式,地壳中的元素在各种不同的地质作用环境下，不断地迁移，随之形成各类矿物和岩石，结果导致元素的分散或富集，元素的富集形成矿石.分布在一定的空间中的一种或几种矿石的集合称为矿床. 由于地壳和岩石圈中的主要矿物都是氧化物和含氧盐类矿物，尤其是各种类型的硅酸盐，因此可以将整个地壳看成是一个硅酸盐矿物集合体。,矿物概念,至今发现的矿物已达三千余种,（1）自然作用产生的单质或化合物； （2）一定的化学成分和内部结构； （3）一定的形态、物理和化学性质； （4）在一定的地质和物理化学条件下稳定； （5）组成岩石和矿石的基本单位。

8、,矿物化学成分,矿物形成过程及聚集复杂。矿物按化学成分分为两类：单质与化合物。 单质矿物 单质是由同种元素自相结合而成。 这类矿物的元素以原子状态存在，如自然金、自然铜、金刚石。 它们在整个矿物种类中，只占极小一部分。 化合物 由两种或两种以上的元素化合而成的一类矿物。按其组分可以分为几种类型。 简单化合物 由一种阳离子与一种阴离子化合而的矿物，如很常见的硫化物、氧化物。 络合物 由阳离子和一种络阴离子化合而成的矿物，如硅酸盐、碳酸盐 复化合物 两种或两种以上的阳离子与阴离子或络阴离子组成的化合物，如白云石（CaCO3），橄榄石(FeMgSiO4)。,矿物的化学性质,矿物的可溶性 固体矿物与某

9、种溶液相互作用时，矿物表面的质点，由于本身的振动和受溶剂分子的吸引，离开矿物的表面进入或扩散到溶液中去，此过程称矿物的溶解。 矿物的可氧化性 内因： 矿物的化学成分 外因： 大气中的氧和溶解有氧及二氧化碳的水。 矿物与酸碱的反应 矿物在一定的条件下可与酸碱反应，测定化学成分 是鉴定和研究矿物的重要方法。,矿物化学变化,化学组成基本固定的矿物金刚石、石盐、白云石 化学组成不固定的矿物固溶体、胶体、含层间水矿物 不符合化合比的矿物方铁矿（Fe 1-x O） 缺陷存在,矿物化学组成计量特性,（1）化学计量矿物 在各晶格位置上的组分之间遵守定比定律、具严格化合比的矿物 例：水晶SiO2、铁闪锌矿(Zn

10、,Fe)S、橄榄石(Mg,Fe)2SiO4。 （2）非化学计量矿物 化学组成偏离理想化合比，不再遵循定比定律的矿物。 矿物标型 例：磁黄铁矿 Fe1-xS （有部分Fe3+存在）。,类质同象,类质同象 晶体中的某些质点（离子、原子、络阴离子或分子）的位置被类似的质点占据，只稍微改变其晶格常数，不改变其晶格类型。 具有类质同象的晶体象两种固体的均匀混合，又称为固溶体。 类质同象替换有三个条件： A、互相替换的原子或离子半径相等或相近； B、互相替换的原子或离子类型及极化性相似； C、互相替换的离子的总电价相应。,同质多象,同种化学成分的物质内部结构、形态、物理性质均有差异，每一种矿物称为一种同质

11、多象体，它们各自为一种独立的矿物。他们之间互为同质多相体。 例如： 碳可以是石墨，也可以是金刚石。 二氧化硅的同质多象更多，它们是在不同的温度压力条件下形成的。,胶体矿物,1、胶体（colloid）与胶体矿物 一种或多种粒径介于1100nm之间的物质微粒（分散相）分散在另一种物质（分散媒）中形成的不均匀细分散体系，称为胶体。 胶溶体：分散媒多于分散相的胶体。 胶凝体：反之分散媒少于分散相的胶体。 胶体矿物：一般是以水为分散媒、以固相为分散相的水胶凝体，属非晶质或隐晶质矿物。如蛋白石（SiO2 . nH2O）。 2、胶体矿物的特殊性质 （1）分散相和分散媒的量比不固定； （2）较大的比表面积和表

12、面能； （3）易吸附其他物质。,软锰矿,矿物中的水,胶体水为特殊的吸附水，需写入化学式。,矿物化学式,(一) 矿物化学式的表示方法 实验式：只表示矿物中各组分数量比的化学式。形式简单，书写方便。但不能反映组分间的组合关系，易引起误解。 如: 白云母K2O3Al2O36SiO22H2O。 结构式：既能表示矿物中各组分的种类和数量比，又能表面它们在晶体结构中的相互关系及存在形式的化学式。 如: 白云母 KAl2(Si3Al)O10(OH)2,矿物化学式书写规则,(1) 阳离子在前，阴离子或络阴离子在后，络阴离子用 括起来。 (2) 复盐阳离子，按碱性由强至弱、价态从低到高的顺序排列。 如白云石 C

13、aMgCO32、磁铁矿 FeFe2O4。 (3) 附加阴离子通常写在阴离子或络阴离子之后。 如白云母KAl2(Si3Al)O10(OH)2、氟磷灰石Ca5PO43 F。,矿物的形态,目前已知的矿物约有3000种左右，绝大多数是固态无机物。液态的（如自然汞）、气态的（如氮）以及有机物（如琥珀），仅占数十种。在固态矿物中，绝大部分都属于晶质矿物，只有极少数（如水铝英石、蛋白石）属于非晶质矿物。,物理性质,不同尺度的形态,微观形态：结晶态、非晶态。 宏观形态：单体、集合体形态,物理性质,宏观形态是微观形态的外在表现,非晶态与凝胶体形态,非晶态与凝胶体矿物的形态特征 不规则外形（非几何多面体） 集合体

14、形式出现,物理性质,菱锌矿,玛瑙,什么是晶体的本质？,晶体是其内部质点在三维空间中作周期性规则排列的固体（内部质点具有格子构造的固体）,格子构造为数学几何抽象图形,质点（离子、原子、分子和原子团）,结点,理想晶体外形,成为几何多面体，共有47种单形,物理性质,矿物单体的形态,结晶习性 在相同的生长条件下，一定成分的同种矿物，总是有它自己的习见形态。矿物晶体的这种性质，称为矿物的结晶习性。矿物晶体的结晶习性，主要是由它的内部结构和形 成条件决定的 一向延长：晶体沿一个方向特别发育，柱状、针状等 二向延展：晶体沿两个方向特别发育，板状、片状等 三向等长：晶体沿三个方向大致相等发育，等轴状、粒状等,

15、物理性质,矿物集合体的形态,同种矿物的许多个体聚集在一起的群体叫矿物集合体。 显晶集合体 用肉眼或放大镜可分辨出矿物颗粒界限的集合体叫显晶集合体。描述时，应注意矿物单体的形状、大小、集合方式。 粒状集合体：由各方向发育大致相等的颗粒组成。 块状集合体：致密块状、土状块状、肉冻状块状。 板状、片状、鳞片状集合体：矿物两向延伸。 柱状、针状集合体：单体一向延伸。 隐晶及胶态集合体 隐晶质集合体可以由溶液直接凝结而成；也可由胶体矿物老化而成。,物理性质,常见集合体类型,粒状集合体 块状集合体 柱状、针状集合体 板状、片状、鳞片状集合体,物理性质,常见集合体类型,放射状集合体 纤维状集合体 晶簇 杏仁

16、体 结核 鲕状集合体 豆状集合体 钟乳状集合体 葡萄状集合体 肾状集合体,矿物的光学性质,矿物对光的反射、折射和吸收等所表现出来的各种性质，包括：颜色、条痕、光泽、透明度。 颜色 自色：矿物本身所固有的颜色，一般比较固定。与矿物的化学组成和晶体结构有关。四种呈色机理： 电子内部跃迁；（过渡、镧系、锕系） 离子间的电子转移；（两种以上价态共存） 带隙跃迁；（硫化物、砷化物） 色心。（含量过剩、存在杂质离子） 它色：矿物因含外来带色杂质而引起的一种颜色 假色：某些物理因素所引起的呈色现象 颜色的描述： 标准色谱法 类比法,物理性质,自色 假色 它色,矿物颜色举例,重晶石、钒铅矿、方钠石、钙铬榴石、

17、铬铅矿、锆 石 萤石、黑电气石、黄长石、菱铁矿、蔷薇辉石、蛇纹石,物理性质,矿物颜色举例,物理性质,条痕,指矿物在素瓷板上擦划后留下的痕迹的颜色。 指矿物粉末的颜色。对不透明矿物的鉴定很重要。 消除假色，减弱他色，保存自色，但矿物硬度一定要小于白瓷板。,物理性质,光泽,矿物（平坦表面或解理面）表面对光的反射能力（R）。根据反射能力由强到弱的顺序，可将矿物的光泽分为以下几个等级： 金属光泽 R大于25，如同金属制品所呈现的颜色，耀眼反光，其化学成分多为重金属的自然元素或硫化物。 半金属光泽 R2519，反射能力强但不及金属光泽，此类矿物为某些金属的氧化物或硫化物。 金刚光泽 R1019，反射能力

18、较强，象金刚石一样光辉灿烂。 玻璃光泽 R小于10，反射能力较弱，表面象玻璃一样反光清澈，具有玻璃光泽的矿物全为透明矿物。,物理性质,当矿物表面不平坦或为集合体时，矿物光泽描述往往结合形态特征对反射光的影响： 例如：油脂光泽、丝绢光泽、珍珠光泽、土状光泽等,金属光泽、半金属光泽和金刚光泽,物理性质,玻璃光泽 珍珠光泽 丝绢光泽 油脂光泽 蜡状光泽 土状光泽,物理性质,玻璃光泽,透明度,透明：隔着薄片（0.03mm）可以清晰看到另一侧的轮廓细节； 半透明： 隔着薄片可以看到另一侧的物体，但不能分辨其轮廓； 不透明：基本上不允许可见光的透过。,物理性质,指矿物允许可见光透过的程度,透明,半透明,不

19、透明,矿物颜色、条痕、光泽、透明度的相互关系,物理性质,矿物的力学性质,矿物在外力作用下，表现出来的物理性质。 解理：矿物晶体在外力作用下，沿着一定的结晶学方 向破裂成一系列光滑平面的性质。 裂开：矿物受外力作用，有时可沿一定的结晶学方向裂成平 面的性质，称为裂理或裂开。 断口：具极不完全解理的矿物，受外力打击后，发生无一定 方向的破裂，其破裂面就是断口。 硬度：矿物抵抗刻划、压入或研磨能力的大小。是鉴定的重 要依据。 比重：矿物（纯净的单矿物）的重量与4时同体积水的重量之比。,物理性质,极完全解理（云母） 完全解理（方解石） 中等解理（ 正长石） 不完全解理（磷灰石） 极不完全解理（石英）,

20、物理性质,解理,裂开,解理与裂理在现象上极为相似，但产生原因不同： 解理是沿晶体结构中面网之间键力最弱的平面产生的定向破裂，它是由晶体结构本身的固有特点所直接决定的。 裂理尽管也是沿着一定的结晶方向破裂成平面，但却是由于非固有的其它原因引起的，如沿双晶结合面、定向包体分布面裂开。,物理性质,贝壳状断口 锯齿状断口 纤维状断口 参差状断口 平坦状断口,物理性质,断口,硬度,矿物抵抗外来机械作用(如刻划、压入或研磨等)的能力,物理性质,在野外工作中：指甲2.5, 铜板3.0,小刀5.5, 玻璃5.5,钢锉6.5.,硬度的影响因素,1）化学键的类型及强度： 2）离子半径、电价、配位数及结构的紧密程度

21、，决定着键力的强弱，影响离子晶格矿物的硬度。 3） 含水矿物 的硬度通常都很低。,物理性质,硬度的异向性 同一矿物晶体的不同单形的晶面上，甚至同一晶面的不同方向上的硬度均会有差异。,密度 矿物单位体积的质量(g/cm3),通常分为三级 轻矿物： 相对密度 2.5 。 中等矿物：相对密度为2.54；大多数非金属矿物。 重矿物：相对密度 4 。硫化物及自然金属元素矿物,物理性质,石墨,石膏,石英,正长石,方铅矿,重晶石,轻矿物 中等矿物 重矿物,其它性质,脆性： 矿物受外力作用时，易破碎的性质。 延展性：矿物在 锤击或拉伸下，易成为薄片或细丝的性质。 此为金属晶格矿物的一种特性。 弹性： 矿物受到

22、外力作用发生弯曲变形，外力解除后又恢复原状的性质。（内应力） 挠性： 矿物受到外力作用发生弯曲变形，外力作用取消后不能恢复原状的性质。 磁性：矿物在外磁场作用下被磁化所表现出能被外磁场吸引、排斥或对外界产生磁场的性质。 导电性：矿物对电流的传导能力。 介电性：不导电(电介质的) 或导电性极弱的矿物在外电场中被极化产生感应电荷的性质。 压电性：电介质的单晶体，当受到定向 压力或张力的作用时，能使晶体垂直于应力的两侧表面上分别带有等量的相反电荷的性质。 热电性：物晶体在加热或冷却时，晶体一定结晶方向的两端的表面会产生相反电荷的性质。 发光性：矿物在外加能量的激发下能明显地发出可见光。 导热性、热膨

23、胀性、熔点、易燃性、挥发性、吸水性、可塑性、放射性、嗅觉、味觉、触觉,物理性质,常见硅酸盐工业原料矿物 （按用途进行分类）,以晶体化学分类将矿物分为五大类。 第一大类自然元素 第二大类硫化物及其类似化合物 第三大类卤化物 第四大类氧化物及氢氧化物 第五大类含氧盐,矿物的分类,硅酸盐矿物,硅酸盐类矿物属于含氧盐大类中的硅酸盐亚类 目前发现矿物有800多种，占地壳总重量的80， 是硅酸盐工业重要的矿产资源 硅酸盐矿物的主要元素,Si,Al,Fe,Ca,Mg,Na,K.。次要元素为：Mn,Ti,Be,B,Zr,Li,H,F。 每一个硅原子周围都有四个氧原子包围，四个氧原子等角分布构成硅氧四面体，这是

24、硅酸盐的基本构造单元。,石英（SiO2）,无色透明的石英晶体称水晶。 三方晶系；对称型32。 晶体呈柱状，由六方柱1010与菱面体1011、0111所组成；柱面具横的聚形条纹 。无色白色；玻璃光泽，断口油脂光泽；透明。无解理，贝壳状断口；硬度7。相对密度 2.65。具压电性。 主要产于花岗伟晶岩脉晶洞和热液脉中。江苏东海是我国著名的“水晶之乡”。石英大量存在于碎屑岩等沉积岩中 可用作工艺美术材料、压电材料和光学材料等。一般石英大量用作玻璃、陶瓷、混凝土 、冶炼硅钢的原料，以及硅质耐火材料、建筑材料、研磨材料、瓷器配料等；还可用于提取 单晶硅以制造太阳能电池。,硅酸盐矿物各论,正长石(KAlSi

25、3O8),晶体一般属单斜或三斜晶系的一族架状结构硅酸盐矿物的总称。长石几乎都是钾、钠、钙、钡的无水铝硅酸盐。 长石是组成地壳的最主要矿物。长石约占地壳总重量的60。长石是地球、月球的火成岩和陨石的主要矿物组分；在大多数变质岩和沉积岩中，长石很常见。在大多数火成岩和变质岩中，它们的粒径通常在0.110毫米之间,在斑岩中往往可达510厘米。 长石具玻璃光泽，本身无色透明，但常因含有杂质而被染成黄、褐、浅红、深灰等色。有的长石还可具有美丽的变彩或晕色。解理平行(001)完全,平行(010)完全至中等,解理夹角为90(单斜晶系长石)或近于90(三斜晶系长石)。比重以钡长石最高，达3.39；碱性长石和斜

26、长石则在2.562.76之间。,硅酸盐矿物各论,斜长石Na(AlSi3O8)Ca(Al2Si2O8),斜长石属于NaAlSi3O8（Ab）-CaAl2Si2O8（An）类质同象系列的长石矿物的总称。 属三斜晶系矿物，晶形呈柱状、厚板状，常为粒状或块状；在晶面或解理面上可见细而平行的双晶纹。 颜色多呈灰白色，有时微带浅棕、浅蓝及浅红色；玻璃光泽； 硬度66.5；相对密度2.612.76；两组解理相交成8624，故得名斜长石。 斜长石广泛分布于岩浆岩、变质岩和沉积碎屑岩中。斜长石是陶瓷业和玻璃业的主要原料，色泽美丽者可作宝玉石材料。,硅酸盐矿物各论,辉石Ca(Mg,Fe)Si2O6,短柱状或近似粒

27、状； 白色、灰绿、浅绿至翠绿、绿色。条痕无色至浅绿，玻璃光泽。 解理110完全，解理夹角87；具100和010裂开。 硬度5.56。相对密度3.223.56。 既可是岩浆结晶作用的产物，也可是变质作用的产物。,硅酸盐矿物各论,角闪石Ca(Mg,Fe)Si4O12 ,晶体呈长柱状，集合体呈粒状、纤维状、放射状等；两组发育中等的解理面交角为124和56 ； 一般为深色，从绿色、棕色、褐色到黑色；条痕为白色略带浅绿色；玻璃光泽； 硬度5 6 ； 密度3.0 3.5； 普通角闪石是分布很广的造岩矿物之一。在火成岩中，是其中的最主要暗色矿物。在区域变质作用中，普通角闪石也有大量产出。,硅酸盐矿物各论,白

28、云母(KH2Al3Si3O12),硬度： 在 上为 2-3, 垂直 为 4 比重： 2.76-3.10g/cm 3 解理： 解理极完全,有的具（ 110 ）和（ 010 ）裂理 颜色： 浅黄、浅绿、浅红或红褐色 透明度：透明至半透明 光泽： 玻璃光泽,解理面上现珍珠光泽 其他： 薄片具显著的弹性。绝缘性和隔热性都特强 无色，片状，具弹性，硬度23，极完全解理。 一般产于变质岩中，但也产于花岗岩等岩石中,硅酸盐矿物各论,黑云母 KH2(Mg,Fe)3AlSi3O12,黑云母为硅酸盐矿物。 主要产于变质岩中，在花岗岩也有存在； 硬度： 2-3 ； 比重： 3.02-3.12g/cm 3 解理： 一

29、组解理完全； 断口： 断口不平坦 ； 颜色： 因含铁量高，故颜色较深，呈红棕色、深褐色乃至黑色； 条痕： 白色略带浅绿色 透明度： 透明至半透明 光泽： 玻璃光泽，解理面显珍珠光泽； 其他： 电绝缘性极差。,硅酸盐矿物各论,橄榄石(Mg,Fe)2SiO4,斜方晶系：晶体多呈短柱状或厚板状。常见单形有平行双面。柱状形完好者少见。 颜色和多色性，黄绿色为主，少量为褐绿色或褐色。多色性弱。 光泽和透明度：玻璃光泽，透明至半透明。 光性：二轴晶，光性正负随成分变化而定。 折射率及双射率：RI：1.651.69，RI：0.036，褐色品种略高。 硬度：6.57，随成分改变而变化。 相对密度：3.323.

30、37，因成分而变化。 富含铁，易分解。 解理和断口：解理差，贝壳状断口。,硅酸盐矿物各论,方解石（CaCO3 ）,属三方晶系矿物。菱面体解理，有多种双晶, 聚片双晶常见。集合体的形态有晶簇状、粒状、致密块状、土状、多孔状、鲕状、纤维状、钟乳状等。 方解石多呈白色或无色，有时被铁、锰等杂质元素染成浅黄、浅红、褐黑等各种颜色。无色透明的方解石称为冰洲石，其双折射性十分显著。玻璃光泽。 具平行菱面体的完全解理。 摩斯硬度3。比重 2.62.9。 遇冷稀盐酸即放出二氧化碳气体而剧烈起泡。,非硅酸盐矿物各论,方解石在海相沉积条件下能形成大量的堆积，构成巨厚的石灰岩层，或从矿泉中沉积形成石灰华。在岩浆、热

31、液等内生作用过程中也是很常见的矿物。方解石是组成石灰岩、白云质灰岩和大理岩的主要矿物成分。,白云石（CaCO3MgCO3 ）,化学组成为CaMgCO32晶体属三方晶系的碳酸盐矿物。 白云石常有铁、锰等类质多象代替镁，铁或锰的原子数超过镁的，分别称为铁白云石和锰白云石。 白云石的晶体结构与方解石的类似，不同在于白云石结构中的Ca和Mg沿着三次轴规则地交替排列，晶体结构的对称性降低；在含镁的方解石中，钙和镁的排列则是无序的。 白云石常呈菱面体晶形，而且晶面常弯曲呈马鞍状。聚片双晶常见。 纯白云石为白色，含铁时呈灰色，风化后呈褐色。玻璃光泽。菱面体解理完全，摩斯硬度3.54，比重2.853.2，遇冷

32、稀盐酸时缓慢起泡。 白云石是组成白云岩和白云质灰岩的主要矿物成分。海相沉积成因的白云岩，常与菱铁矿层、石灰岩层成互层产出。,非硅酸盐矿物各论,白云石主要用作碱性耐火材料和高炉炼铁的熔剂，以及生产玻璃和陶瓷的配料。,高岭石 （H2Al2Si2O8.H2O）,属三斜晶系的层状结构，名称来源于最景德镇的高岭村。属 1:1型的结构单元层的二八面体型结构。 高岭石通常呈致密或疏松块状的集合体产出。 白色，含杂质时呈米色。底面解理完全。解理面显珍珠光泽，块状的则光泽暗淡。 摩斯硬度22.5，比重2.602.63。 高岭石是组成高岭土的主要矿物成分，可以通过风化作用、沉积作用和热液蚀变作用形成。 高岭土多呈

33、白色，细粒具分散性、可塑性、高粘结力和高耐火度。,硅酸盐矿物各论,石膏CaSO42H2O,化学组成为CaSO42H2O、晶体属单斜晶系的含水硫酸盐矿物。 晶体呈板状，少数呈柱状，常见燕尾形双晶。白色至灰色，因含杂质可呈浅黄色、浅褐色等，玻璃光泽，解理完全，解理面上显珍珠光泽。薄片具挠性，摩斯硬度1.52，比重2.3。 石膏呈多种形态产出:无色透明的晶体称透石膏；雪白色、半透明的细粒块体称雪花石膏；纤维状集合体并具绢丝光泽的称纤维石膏；光泽暗淡的疏松土状集合体称土石膏。 石膏主要由化学沉积作用形成。 中国的石膏矿储量在世界上名列前茅，以湖北应城最为著名。,非硅酸盐矿物各论,褐铁矿FeO（OH）.

34、nH2O,褐铁矿不是一种具体矿物种名称，是指Fe的氢氧化物的聚集体-氢氧化铁胶凝体以及 铝的氢氧化物、泥质物质的混合物等，这些矿物颗粒细小不易分开。 标本具黄铁矿晶形（立方体100）假象，褐色条痕；黄褐色；硬度变化1-4，相对密 度3.3-4.0。 褐铁矿是表生作用产物，主要成因类型为风化型及沉积型。,非硅酸盐矿物各论,赤铁矿 Fe2O3,化学成分为Fe2O3 、晶体属三方晶系的氧化物矿物。 晶体常呈板状；集合体通常呈片状、鳞片状、肾状、鲕状、块状或土状等。呈红褐、钢灰至铁黑等色，条痕均为樱红色。金属至半金属光泽。摩斯硬度5.56.5，比重4.95.3。 呈铁黑色、金属光泽、片状的赤铁矿称为境

35、铁矿；呈钢灰色、金属光泽、鳞片状的称为云母赤铁矿，中国古称“云子铁”；呈红褐色土状而光泽暗淡的称为赭石，中国古称“代赭”，而以“赭石”泛指赤铁矿。 赤铁矿分布极广。各种内生、外生或变质作用均可生成赤铁矿。赤铁矿经常与磁铁矿一起，在沉积变质、接触变质铁矿中产出。 赤铁矿含铁可达69.94,是炼铁的最主要矿物原料之一。,非硅酸盐矿物各论,硬度4，紫外线下显萤光性。 等轴晶系，呈八面体、立方体晶形、菱形十二面体及聚形，也可呈条带状致密块状集合体。 八面体解理中等。 玻璃光泽，常见颜色：绿、蓝、棕、黄、粉、紫、无色等。 密度： 3.18g/cm 3 。 折射率： 1.434( 0.001) 。 萤石主

36、要是由热液作用形成，与中低温的金属硫化物和碳酸盐共生。萤石矿床有两类：一是石灰岩中的萤石脉。另一种是流纹岩、花岗岩、片岩中产出的萤石脉 用于光学透镜，冶炼溶剂，制HF酸，陶瓷中用于配釉料。,硅酸盐矿物各论,萤石CaF2,刚玉Al2O3,晶体形态： 板状晶体多产于富硅、贫碱的接触变质岩中。柱状、桶状晶体多产于含硅、富碱的碱性橄榄玄武岩中，且多具深色溶蚀壳。 颜 色：包括了红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等颜色。 纯净的刚玉是无色的，当含有不同的微量元素时而呈现不同颜色。 光泽及透明度： 透明，玻璃光泽或亚金刚光泽。 硬度： 刚玉的摩氏硬度为9。 比重：变化于3.99-4.00之间。 熔点：高达2000

37、-2030。 结晶完整者称为宝石，含铬离子者为红宝石、含钛离子者为蓝宝石。纯者无色。 用于陶瓷原料、高铝耐火材料、轴承、激光器件等。,硅酸盐矿物各论,岩浆作用与岩浆岩,岩浆 岩浆作用 岩浆岩类型 岩浆岩的结构与构造 常见岩浆岩,第五章,岩 浆,火山在活动时不但有蒸汽、石块、晶屑和熔浆团块自火山口喷出，而且还有炽热粘稠的熔融物质自火山口溢流出来。前者被称为挥发分和火山碎屑物质，后者则叫做熔岩流。 产生于上地幔和地壳深处、含挥发分的、高温粘稠的、主要成分为硅酸盐的熔融物质称之为岩浆。,岩 浆,硅酸盐是岩浆的主要成分: SiO2：8030%之间； Ai2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na

38、2O：2060%； 其它重金属、有色金属、稀有金属及放射性元素等65%,岩 浆,黏度是岩浆很重要的性质之一，它代表着岩浆流动的状态和程度。 影响岩浆粘度的因素 岩浆中SiO2的含量对黏度影响最大，其次是Al2O3，Cr2O3，它们的含量增高，岩浆黏度会明显增大。 酸性岩中SiO2，Al2O3的含量很高，因此，黏度也最大； 溶解在岩浆中的挥发份可以降低岩浆的黏度、降低矿物的熔点，使岩浆容易流动，结晶时间延长； 岩浆的温度高，黏度相应变小； 岩浆承受的压力加大，岩浆的黏度也增大。,岩浆作用,地壳深部（至上地幔顶部）高温熔融岩浆的发生、发展、演化直至冷凝固结成岩的整个地质作用过程。 岩浆形成后，寻软

39、弱带从深部向浅部运动，在运动中随温度、压力的降低，其成分和物理化学状态不断演化，改变，并与周围岩石相互作用。当上升到地壳的中、上部或地表时凝固，形成火成岩。 内动力地质作用的一种。（因地球内部能产生的地质作用，有构造运动，岩浆活动，地震作用和变质作用这类地质作用主要发生在地下深处，有的可波及到地表。它使岩石圈发生变形、变位，或发生变质，或发生物质重熔，以至形成新岩石。 ）,岩浆作用的类型,根据发生作用的位置分为： 侵入作用：岩浆由深处上升到浅处的过程； 喷出作用：岩浆喷出或溢出地表的过程。 根据发生作用的演化机理分为： 岩浆分异作用：原来成分均一的母岩浆，受温度、压力、氧逸度等物理化学条件的影

40、响，形成不同成分的派生岩浆及岩浆岩的作用。 结晶分异作用 （鲍温反应原理） 熔离作用 扩散作用 气运作用 岩浆同化(混染)作用：岩浆与围岩及捕虏体发生熔化、交代作用，统称为同化混染作用。 交代的作用：岩浆熔化并与围岩及捕虏体发生物质交换，代入某些新的化学组分，代出一些原有的化学组分，从而使岩石的化学组成和矿物组成发生变化，形成新岩石。 岩浆混染作用：岩浆吸收围岩及捕虏体中的某些成分，使原来岩浆成分发生变化的作用。,鲍温反应原理（岩浆分异作用）,岩浆上移和冷却过程中，由于重力作用或物理、化学条件的影响，使成分比较均一的岩浆分异为几种成分不同的岩浆，并进而冷凝而成为各种不同的岩浆岩。 岩浆中熔点较

41、高的、富含铁镁的硅酸盐矿物（如橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等）优先结晶，它们在岩体边部的含量较高； 而熔点较低的、铝硅酸盐矿物（如钾长石、斜长石、石英等）后结晶，则在岩体上部与中央部分相对集中些。,岩浆岩类型,常见的侵入岩 酸性岩类花岗岩 中性岩类闪长岩 基性岩类辉长岩 超基性岩类橄榄岩 碱性岩类正长岩,常见的喷出岩 酸性岩类流纹岩 中性岩类安山岩 基性岩类玄武岩 超基性岩类科马提岩 碱性岩类粗面岩,岩浆岩的鉴别,色率：通常把岩浆岩中暗色矿物的百分含量。 超基性岩暗色矿物含量一般约，基性岩约，中性岩约，酸性岩约。 色率不但反映了岩石中矿物成分与化学成分的变化。 岩浆岩结构：指造岩矿物的结晶程度

42、、颗粒大小、形态以及它们之间的相互关系等特征，即矿物组合的特征。 全晶质结构（主要包括粒状结构、似斑状结构等） 玻璃质结构 半晶质结构（包括斑状结构等）。 岩浆岩构造：指岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与其它部分之间的排列、充填或组合方式，即矿物集合体的组合特征。 块状构造：组成岩石的矿物在整块岩石中分布是均匀的，岩石各部分在成分上或结构上都是一样的。 斑杂构造 带状构造 流动构造 流纹构造 气孔构造 杏仁构造 晶洞构造,橄榄岩,岩石颜色：深绿、黄绿、褐绿色。 结构构造：全自形或他形粒状结构，块状构造。 矿物组成：几乎全部（90100）由橄榄石组成，间或有少量（10）的辉石和角闪石。副矿物

43、多为铬铁矿、尖晶石和磁铁矿。 其它特点：新鲜的纯橄岩少见，通常遭受不同程度的蛇纹石化，若部分蛇纹石化，称蛇纹石化纯橄榄岩；若全部蛇纹石化，则叫蛇纹岩。,辉长岩,主要矿物成分为基性斜长石和单斜辉石，次要矿物有橄榄石、斜方辉石、棕色普通角闪石。 暗色矿物和浅色矿物含量近于相等，前者略高，故呈暗黑色，色率一般35%70%； 岩石具中至粗粒结构，典型辉长岩具辉长结构,闪长岩,全晶质中性深成岩 矿物成分主要由中性斜长石和一种或数种暗色矿物组成。最常见的暗色矿物是角闪石，有时为辉石、黑云母。 浅色矿物含量65%75%，暗色矿物20%30%。 结构多半为半自形粒状，斜长石晶形一般较好，呈板柱状，矿物颗粒均匀

44、，多为块状构造。,花岗岩,一种深成酸性火成岩。二氧化硅含量多在70以上。 块状无层理，花岗镶嵌结构，常经球状风化。 颜色较浅，以灰白色、肉红色者较常见。 主要由石英、长石和少量黑云母等组成。石英含量为2040，碱性长石多于斜长石，约占长石总量的23以上。 暗色矿物以黑云母为主，含少量角闪石。 具等粒全晶结构或似斑状结构，块状构造。,正长岩,中性深成侵入岩； 浅灰色，具等粒或似斑状结构，块状或似片麻状等构造 主要由长石、角闪石和黑云母组成。长石中碱性长石约占70以上。 当斜长石含量与碱性长石接近时，称为二长岩。,粗面岩,中性喷出岩。 其 SiO2平均含量为 60左右，Na2O+K2O为813。

45、呈浅灰、浅黄或粉红色，有有气孔或多孔的熔渣构造。具斑状、粗面状、球粒状结构。粗面岩一般具块状构造和流纹状、气孔状构造。通常有数量不等的斑晶，基质为隐晶质粗面结构。 分为钙碱性粗面岩和碱性粗面岩两种类型。钙碱性粗面岩主要由碱性长石、斜长石和少量暗色矿物组成。碱性长石以透长石为主，次为歪长石，暗色矿物主要为黑云母，含少量角闪石和辉石。,流纹岩,一种火山喷出岩。 具斑状结构，主要由斑晶和微晶质基质或部分玻璃质基质组成。基质有时呈微文象状或花斑状。玻璃质流纹岩当中有黑曜岩、松脂岩、珍珠岩和浮岩。 灰白色或浅粉红色。 常见有流纹构造和斑状结构、玻璃质结构、球粒结构、霏细结构、显微文象结构等。 斑晶常为石

46、英、碱性长石，有时有少量斜长石；基质一般为致密的隐晶质或玻璃质。,安山岩,安山岩的色率一般为2035手标本上呈灰黑红紫褐等色蚀变后呈绿色； 常具环带及熔蚀结构、斑状结构。 斑晶主要为斜长石及暗色矿物，暗色矿物有辉石角闪石和黑云母。基质主要为交织结构及安山结构，由斜长石微晶辉石绿泥石安山质玻璃等组成。 气孔块状构造有的气孔被方解石石英绿泥石等充填形成杏仁构造,玄武岩,一种基性喷出岩； 化学成分与辉长岩相似，SiO2含量变化于45%52%之间，K2O+Na2O含量较侵入岩略高。 矿物成份主要由基性长石和辉石组成，次要矿物有橄榄石，角闪石及黑云母等； 岩石均为暗色，一般为黑色，有时呈灰绿以及暗紫色等

47、。 呈斑状结构、气孔构造和杏仁构造。,外力地质作用与沉积岩,沉积岩是在地表和地表下不太深的地方形成的地质体，是在地表或接近地表常温常压条件下（-70200，一至十几大气压），由风化作用，生物作用和某些火山作用产生的物质经搬运、沉积和成岩等一系列外力地质作用形成的。 沉积岩的体积只占岩石圈的5%，但其分布面积却占陆地的75%，大洋底部几乎全部为沉积岩或沉积物所覆盖。,第六章,外力地质作用,指以太阳能以及日月引力能为能源并通过大气，水，生物等因素引起的地质作用： 风化作用：地表或接近地表的坚硬岩石、矿物与大气、水及生物接触过程中产生物理、化学变化而在原地形成松散堆积物的全过程 物理风化作用：热膨胀

48、、冻融、析盐、冲刷等； 化学风化作用：酸溶、水合、水解、氧化等； 生物风化作用：动、植物生长活动引起的物理化学风化。 剥蚀作用：物理和化学风化作用对地表岩石和地表形态的破坏和改造的总称 ； 搬运作用：河流、地下水、冰川、潮汐流和海流、风等在运动中将岩屑和溶解质等风化物搬往他处的过程； 沉积作用；被搬运的物质因动能减小或介质的物化条件发生变化而沉淀、堆积的过程。 固结成岩作用：松散沉积物因上覆沉积物的重荷压力作用减少孔隙，排除水分、充填物的粘结、或再结晶而转变为坚硬岩石的过程。,沉积岩的物质种类与岩石类型,沉积岩种类很多，其中最常见的是泥质岩、砂岩和石灰岩，它们占沉积岩总数的95： 泥质岩以粘土矿物为主要造岩矿物，而粘土矿物是铝-硅酸盐类矿物,因此泥质岩中SiO2及Al2O3的总含量常达70以上。 砂岩中石英、长石是主要的，一般以石英居多,因此SiO2及Al2O3含量可高达80以上,其中SiO2可达6095。 石灰岩、白云岩等碳酸盐岩，以方解石和白云石为造岩矿物,CaO或CaO+MgO含量大,SiO2,Al2O3等含量一般不足10。,沉积岩分类,分为：碎屑岩和化学岩,碎屑岩,按物质来源： 陆源碎屑岩 火山碎屑岩 火山碎屑岩： 集块岩（64毫米） ； 火山角砾岩（ 642毫米）； 凝灰岩（2毫米） 。 陆源碎屑岩：