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实验一 主要造岩矿物和成土岩石的观察鉴定
土壤是由母质发育而成，母质是岩石风化的产物，岩石是矿物的集合体，而矿物本身又有它的化学组成和物理性质。学习土壤学的人，必须先学习岩石和矿物，以了解土壤母质，为学习土壤学打下基础。
本实验是使用放大镜、条痕板、小刀、硬度计、小锤、稀盐酸等物品，对主要的造岩矿物和成土岩石进行肉眼观察鉴定。
一、主要造岩矿物的认识
(一)形态
矿物形态除表面为一定几何外形的单独体外，还常常聚集成各种形状的集合体，常见的有下列形态。
柱状——由许多细长晶体，组成平行排列者，如角闪石。
板状——形状似板，如透明石膏、斜长石。
片状——可以剥离成极薄的片体，如云母。
粒状——大小略等及具有一定规律的晶粒集合在一起，如橄揽石、黄铁矿。
块状—— 结晶或不结晶的矿物，成不定形的块体，如结晶的块状石英，非结晶的蛋白石。
土状——细小均匀的粉末状集合体，如高岭石。
纤维状——晶体细小，纤细平行排列，如石棉。
鲕状——似鱼卵状的园形小颗粒集合体，如赤铁矿。
豆状——集合体成园形或椭圆形大小似豆者。如赤铁矿。
(二)颜色
矿物首先引人注意的是它的颜色，矿物的颜色是其重要的特征之一。一般地说，颜色是光的反射现象。如孔雀石为绿色，是因孔雀石吸收绿色以外的色光而独将绿色反射所致。矿物的颜色，根据其发生的物质基础不同，可以有自色、他色和假色。
自色—— 矿物本身所含的化学成分中，具有的色素表现出来的颜色，如石英的白色。
他色——矿物因为含有外来的带色素的杂质而产生的颜色，如无色透明的石英（水晶）因锰的混入而被染成紫色，即是他色。
假色——矿物内部裂缝、解理面及表面由于氧化膜的干涉效应而产生的颜色。
(三)条痕
矿物粉末的颜色。将矿物在无釉瓷板上擦划，(必须注意矿物硬度小于瓷扳)所留在瓷板上的颜色即为条痕。条痕对有色矿物有鉴定意义。
(四)光泽
矿物表面对入射光线的反射能力称光泽。按其表现可分为：
金属光泽——如黄铁矿
半金屑光泽——如赤铁矿
非金屑光泽—— 玻璃光泽：如石英晶面
油脂光泽：如石英断口面
丝绢光泽：如石棉
珍珠光泽：如白云母
土状光泽：如高岭石
(五)硬度
矿物抵抗磨擦或刻划的能力。决定硬度时，常常用二个矿物相对刻划的方法即得出其相对硬度。表示硬度的大小，以摩氏硬度计的十种矿物作标准，从滑石到金刚石依次定为十个等级，其排列次序是：
代表矿物
滑石
石膏
方解石
萤石
磷灰石
正长石
石英
黄玉
刚玉
金刚石
硬度等级
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
在野外可用指甲（硬度2-2.5）、回形针（3）、玻璃（5）、小刀（5-5.5）、钢锉（6-7）代替标准硬度计。
(六)解理
矿物受击后沿一定方向裂开成光滑平面的性质称为解理，矿物破裂时呈现有规则的平面称为解理面，按其裂开的难易、解理面之厚薄、大小及平整光滑程度，一般可有下列等级。
极完全解理——解理面极平滑，可以裂开成薄片状，如云母。
完全解理——解理面平滑不易发生断口，往往可沿解理面裂开成小块，其外形仍与原来的晶形相似，如方解石的菱面体小块。
中等解理——在矿物碎块上，既可看到解理面，又可看到断口。如长石、角闪石。
不完全解理——在矿物的碎块上，很难看到明显的解理面，大部分为断口，如灰磷石。
无解理——矿物碎块中除晶面外，找不到其他光滑的面，如石英。
必须指出，在同一矿物上可以有不同方向和不同程度的几向解理出现。例如云母具有一向极完全解理；长石、辉石具有二向完全解理；方解石具有三向完全解理等。
(七)断口
矿物受击后，产生不规则的破裂面，称为断口。在解理不发达以及非结晶矿物受击后，容易发生断口。其形状有：贝壳状(如石英的断口)、参差状(如自然铜)、平坦状(如磁铁矿)等。
同一矿物，解理与断口的性质表现出互为消长的关系，如极完全解理的云母，则不易见到断口。
(八)盐酸反应
含有碳酸盐的矿物，加盐酸会放出气泡，其反应式：
CaCO3+2HCl——→CaCl2+C02↑+H2O
根据与10％的盐酸发生反应时放出气泡的多少，可分四级:
低—— 徐徐的放出细小气泡 中—— 明显起泡
高—— 强烈起泡。 极高—— 剧烈起泡，呈沸腾状
(九)根据表1所列项目，认识各种矿物

表1 各种矿物的性质和风化特点
特征
名称
形状
颜色
条痕
光 泽
硬 度
解 理
断 口
10%HCl
反应
其他
风化特点与分解产物
石 英
六方柱、椎或块状
无、白

玻璃油脂
7
无
贝壳状

晶面上有条纹
不易风化、难分解，是土壤中砂粒的主要来源
正长石
板状、柱状
肉红为主

玻璃
6
二向
完全

风化后产生粘粒、二氧化硅和盐基物质，正长石含钾较多，是土壤中钾素来源之一。
斜长石
板状
灰白为主

6-6.5
解理面上可见双晶条纹
白云母
片状、板状
无
白
玻璃
珍珠
2-3
一向极
完全

有弹性
白云母抗风化分解能力较黑云母强，风化后均能形成粘粒。并释放大量钾素，是土壤中钾素和粘粒来源之一。
黑云母
黑 褐
浅 绿
角闪石
长柱状
暗绿、灰黑

玻璃
5.5-6
二向
完全
参差状

容易风化分解产生含水氧化铁，含水氧化硅及粘粒。并释放大量钙、镁等元素。
辉石
短柱状
深绿、褐黑
5-6
橄榄石
粒状
橄榄绿

玻璃
油脂
6.5-7
不完全
贝壳状

易风化形成褐铁矿，二氧化硅以及蛇纹石等次生矿物。
方解石
菱面体或
块体
白、灰黄等

玻璃
3
三向
完全

强

易受碳酸作用溶解移动，但白云石稍比方解石稳定，风化后释放出钙、镁元素，是土壤中碳酸盐和钙、镁的重要来源。
白云石
3.5-4
弱
磷灰石
六方柱或块状
绿、黑、
黄灰、褐

玻 璃
油 脂
5
不完全
参差状
贝壳状

风化后是土壤中磷素营养的主要来源。
石 膏
板状、针状、
柱状
无、白

玻璃、珍
珠、绢丝
2
完全

溶解后为土壤中硫的主要来源
赤铁矿
块状、鲕状、
豆状
暗红至铁 黑
樱 红
半金属、
土 状
5.5-6
无

易氧化，分布很广，特别在热带土壤中最为常见。
褐铁矿
块状、土状、
结核状
黑、褐、黄
棕 黄
土 状
4-5

其分布与赤铁矿同。
磁铁矿
八面体、粒状、块状
铁 黑
黑
金 属
5.5-6
无

磁 性
难风化，但也可氧化成赤铁矿和褐铁矿。
黄铁矿
立方体、块状
铜 黄
绿 黑
金 属
6-6.5
无

晶面有条纹
分解形成硫酸盐，为土壤中硫的主要来源。
高岭石
土块状
白、灰、浅黄
白、黄
土状

无

有油腻感
由长石、云母风化形成的次生矿物，颗粒细小是土壤粘粒矿物之一。
二、主要成土岩石的观察
组成地壳的岩石，按其成因不同分为三大类，即：由岩浆冷凝而成者称岩浆岩；由各种沉积物经硬结成岩而成者称沉积岩；由原生岩经高温、高压以及化学性质活泼的物质作用后发生了变质的岩石称变质岩。三者由于成因不同，以致在各自的组成、结构和构造中都有较大的差异。肉眼鉴定岩石的方法，主要对岩石的颜色、矿物组成、结构、构造等方面进行观察后，才能区别出所属岩类和定出岩石名称。
(一)颜色
岩石的颜色决定于矿物的颜色，观察岩石的颜色，有助于了解岩石的矿物组成。如岩石深灰及黑色是含有深色矿物所致。
(二)矿物组成
岩浆岩的主要矿物有石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄揽石。沉积岩主要矿物除石英、长石等外，还含有方解石、白云石、粘土矿物、有机质等。变质岩的矿物组成除石英、长石、云母、角闪石、辉石外，常含变质矿物如石榴石、滑石、蛇纹石、绿泥石、绢云母等。
(三)结构
1、岩浆岩结构 指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状以及相互组合的关系。其主要结构有：全晶等粒、隐晶质、斑状、玻璃质(非结晶质)。
全晶等粒结构—— 岩石中矿物晶粒在肉眼或放大镜下可见，且晶粒大小一致。如花岗岩。
隐晶质结构—— 岩石中矿物全为结晶质，但晶粒很小，肉眼或放大镜看不出晶粒。
斑状结构—— 岩石中矿物颗粒大小不等，有粗大的晶粒和细小的晶粒或隐晶质甚至玻璃质(非晶质)者称斑状结构。大晶粒为斑晶，其余的称石基。如花岗斑岩。
2、沉积岩结构 指岩石的颗粒大小、形状及结晶程度所形成的特征叫结构。一般沉积岩结构有：碎屑结构(砾、砂、粉砂)、泥质结构、化学结构、生物结构等。
①碎屑结构 碎屑物经胶结而成。胶结物的成份有钙质、铁质、硅质、泥质等。按碎屑大小来划分有：
砾状结构—— 大于2mm以上的碎屑被胶结而成的岩石，如砾岩。
砂粒结构—— 碎屑颗粒直径为2—0.1mm者如砂岩。
粉砂结构—— 碎屑颗粒直径为0.1—0.01mm者如粉砂岩。
②泥质结构 颗粒很细小，由直径小于0.01mm的泥质组成，彼此紧密结合，成致密状，如页岩、泥岩。
③化学结构 由化学原因形成，有晶粒状、隐晶状、胶体状(如鲕状、豆状)。为化学岩所特有如粒状石灰岩。
④生物结构 由生物遗体或生物碎片组成如生物灰岩。
3、变质岩结构 变质岩多半具有结晶质，其结构含义与岩浆岩相似，有等粒状、致密状或斑状等。在结构命名上，为了区别起见，特加上“变晶”二字，如等粒变晶、斑状变晶、隐晶变晶。

(四)构造
1、岩浆岩构造 指矿物颗粒之间排列方式及填充方式所表现出的整体外貌。一般有块状、流纹状、气孔状、杏仁状等构造。
块状构造 —— 岩石中矿物的排列完全没有秩序。为侵入岩的特点，如花岗岩、闪长岩、辉长岩均为块状。
流纹状构造 —— 岩石中可以看到岩浆冷凝时遗流下来的纹路，为喷出岩的特征，如流纹岩。
气孔状构造 —— 岩石中具有大小不一的气孔，为喷出岩特征，如气孔构造的玄武岩。
杏仁状构造 —— 喷出岩中的气孔内，为次生矿物所填充，其形状如杏仁，常见的填充物如蛋白石、方解石等．
2、沉积岩构造 指岩石中各物质成份之间的分布状态与排列关系，所表现出来的外貌。沉积岩的最大特征是具层理构造，即岩石表现出成层的性质。层理的面上常常保留有波浪、雨痕、泥裂、化石等地质现象，把它称为层面构造。
3、变质岩构造 变质岩的构造受温度、压力两个变质因素影响较大，主要构造是片理构造，它是由片状或柱状矿物有一定方向排列而成，由于变质程度的深浅，矿物结晶颗粒大小及排列的情况不同，主要有下列几种构造：
板状构造—— 变质较浅，变晶不全，劈开成簿板，片理较厚，如板岩。
千枚状构造—— 能劈开成簿板，片理面光泽很强，变晶不大，在断面上可以看出是由许多极簿的层所构成，故称千枚，如千枚岩。
片状构造—— 能劈开成簿片，片理面光泽强烈，矿物晶粒粗大，为显晶变晶。
片麻状构造—— 片状、柱状、粒状矿物呈平行排列，显现深浅相间的条带状，如片麻岩。
块状构造或层状构造—— 矿物重结晶后成粒状或隐晶质，一船情况在肉眼下很难看出它的片理构造，而成块状或保持原来层状构造。如大理岩、石英岩。
(五)根据表2所列项目，认识各种岩石
三、作业
1、未知矿物的签定
2、未知岩石的鉴定
表2 主要成土岩石

岩类

项
岩 目
石
名 称

矿 物 组 成

颜 色

结 构 构 造

风化特点和分解产物