第2章 矿物与岩石1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,资源与地球科学学院,权 彪,地质学基础,E-mail:prodq ,第二章,矿物与岩石,地质学基础,矿物，及其物理性质,元素在地壳中的分布,岩石的概念,第一节 元素在地壳中的分布,由同种原子组成的物质称元素,。目前，已知元素有,108,种，其中自然界存在的为,92,种。,同种元素的原子具有的中子数可以不同，因而具有不同的原子量。具不同原子量的同种元素的变种称为,同位素,。有的同位素的原子核不稳定，会自行放射出能量，即具有放射性，称为,放射性同位素,。,放射性同位素通过蜕变，形成系列过渡性的不稳定同位素，直到变成稳定同位素为止。,U,238,蜕变会最终变成,Pb,206,。,放射性同位素具有固定的蜕变速度。放射性元素蜕变到它原来数量的一半所需要的时间称为半衰期。,U,238,的半衰期为,4.4910,9,年。,一、元素与同位素,第一节 元素在地壳中的分布,美国人克拉克,（,F.W.Clarke,，,1924,）,最早测定了地壳中元素的平均含量，他根据世界,5159,个岩石样品，求出了,16Km,厚地壳内,50,种元素的平均含量。国际上把,元素在地壳中平均质量分数,，称,克拉克值,，又称,地壳元素的丰度,(,abundance,),。,元 素,克拉克值,元 素,克拉克值,氧,O,46.30,钠,Na,2.36,硅,Si,28.15,钾,K,2.09,铝,Al,8.23,镁,Mg,2.33,铁,Fe,5.63,钛,Ti,0.57,钙,Ga,4.15,氢,H,0.15,地壳主要元素质量分数,(,),二、地壳中的元素与克拉克值,第一节 元素在地壳中的分布,第二节 矿 物,一、矿物的概念,二、矿物的形态特征,三、矿物的物理性质,四、矿物的分类,五、宝石矿物,一、矿物的概念,地壳的物质是由化学元素组成的，元素周期表中所列的各种元素，除人造元素外，都已在地壳中发现。各种化学元素除少数呈单质出现外，都以化合物的形式出现。地壳中的各种单质和化合物就组成了种类繁多的矿物。,蓝宝石,金刚石,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,辰砂,1,、矿物的特征,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。,它有比较固定的化学成分组成。,如黄铁矿是由,FeS,2,、方解石由,CaCO,3,、石英由,SiO,2,、岩盐是由,NaCl,组成的。,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。,具有一定的物理性质和化学性质。,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）。,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,固态矿物根据其内部结构可分为,晶质体,与,非晶质体,。,矿物内部质点（包括原子、离子、分子等）呈有规律的排列、具一定的结晶格子特征和一定的几何外形的称为,晶体,。,如石英、岩盐、方解石等。如盐岩（,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。,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称为,非晶质体,。,如天然玻璃、蛋白石、琥珀等。,二、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,、,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；,2,）二向延展型；,3,）三向近等型,二、矿物的形态特征,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、角闪石等呈柱状外形；电气石、纤维状石膏呈针状后纤维状外形,。,电气石,1,、结晶习性,二、矿物的形态特征,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。,二、矿物的形态特征,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,二、矿物的形态特征,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,集合体形,矿物整体。,矿物集合体的形态特征，是鉴别不同矿物的重要标志之一。,2,、,矿物集合体及其形态,二、矿物的形态特征,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,二、矿物的形态特征,黄铁矿集合体,二、矿物的形态特征,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。,二、矿物的形态特征,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。,二、矿物的形,态特征,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,二、矿物的,形态特征,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。,二、矿物的形态,特征,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。,纤水碳镁石,二、矿物的形态特,征,7,）,晶蔟,在岩石的空洞或,裂隙中生长的肉眼可见的柱状单体，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组成蔟状的矿物集合体。蔟状集合体可以由同种矿物组成，如石英晶蔟；也可由不同矿物晶体组成。,方解石晶蔟,二、矿物的形态特征,方解石晶蔟,方解石晶蔟,菱锰矿,-,玫瑰花状集合体,二、矿物的形态特征,石英与闪锌矿集合体,石英晶簇,二、矿物的形态特征,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。如煤系地层或煤层中常见黄铁矿、菱铁矿等结核。,锰结核,二、矿物的形态特征,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，与结核体形成相反，其圈层构造是由外向里的。典型的例子就是玛瑙。,玛瑙,二、矿物的形态特征,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等等。钟乳、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。,三、矿物的物理性质,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。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。,三、矿物的物理性质,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，还有如：,金刚光泽、丝绢光泽,三、矿物的物理性质,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。,三、矿物的物理性质,5,、解理、断口,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,。如若矿物受打击后可以沿任意方向裂开，所形成的凹凸不平的断面称为,断口,。二者呈互为消长关系。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。,三、矿物的物理性质,5,、,解理、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。,三、矿物的物理性质,6,、,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斯硬度计法（下表）。硬度表示法为相对大小，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、石英黄玉刚玉刚,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,三、矿物的物理性质,7,、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。,8,、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。,三、矿物的物理性质,9,、,其它,导电性、弹性、发光性、放射性、延展性、脆性、带电性等。,10,、,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。,四、矿物的分类,自然元素矿物,：,金、银、铜、汞；金刚石、石墨、硫磺等。,卤化物矿物,：如,石盐、钾盐、萤石,等。,硫化物矿物,：如,黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、方铅矿,等。,氧化物及氢氧化物矿物,：如,赤铁矿、磁铁矿、铝土矿、,软锰矿、硬锰矿,等。,硫酸盐矿物,：如,石膏、重晶石,等。,碳酸盐矿物,：如,方解石、白云石、孔雀石,等。,硅酸盐矿物,：如,云母、长石、角闪石、辉石、橄榄石,等。,五、宝石矿物,粉红色钻石,金黄色金刚石,金刚石及其双晶,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,