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实验一 矿物标本的认识
        矿物的形态、物理和其它性质
一、目的要求
        通过观察和认识矿物的形态及物理性质，初步掌握肉眼鉴定矿物的操作方法，为深入认识矿物打好基础。
二、预习要点
        复习有关矿物部分的内容，弄懂矿物的相关形态和物理性质方面的概念。
三、实验用品
标本： 15块钾长石 K[AlSi 3O8]；石墨 C；方铅矿 PbS；萤石 CaF2； 石英（小型单晶及块状石英）SiO2；纤维状石膏 Ca[SO4]·2H2O； 冰洲石 CaCO3；褐铁矿 Fe2O3·nH2O； 鲕状赤铁矿 Fe2O 3 ；磁铁矿 Fe3O4； 石棉 (Mg、Fe)[Si4O11]2(OH)2； 高岭石 Al4[Si4O10](OH)8； 方解石 CaCO3；白云石 CaCO3·MgCO3； 红柱石 Al2[SiO4 ]O 。
工具：小刀，条痕板（无釉瓷板），放大镜，磁铁，摩氏硬度计，稀盐酸，硝酸与钼酸铵等。
四、实验内容，方法与注意事项
㈠观察矿物的形态与物理性质
1 、观察矿物的形态（含晶面花纹和双晶）
        矿物有一定的形态，并有单体形态和集合体形态之分,因此，观察时首先应区分是矿物的单体或集合体，然后进一步确定属于什么形态。
⑴单体形态
        矿物的单体是指矿物的单个晶体，它具有一定的几何外形，由晶棱、面角和晶面所构成。同种矿物往往具有一种或几种固定的几何形态，如立方体、四面体、八面体、菱形十二面体等。矿物的形态是其内部结晶格架的外在表现。因此，这些固定的几何形态是认识矿物的重要标志之一。
        矿物具有一定的结晶习性，有的矿物在结晶时，在某一个轴向上发育生长迅速，形成针状或长柱体晶体（如辉锑矿等）；有的矿物在两个轴方向上均发育较快，形成板状（如石膏）和片状（如云母）晶体；还有一些在三个轴方向同等发育，形成粒状或等轴状的晶形，如立方体（黄铁矿）、八面体（磁铁矿）、菱形十二面体（石榴子石）等。这三种情况可以分别称为一向延长、二向延长和三向延长型（图 1 － 1 ）。

图 1－1 几种矿物的晶形
⑵集合体形态
        矿物集合体是由许多个结晶矿物单体共同生长在一起的矿物组合，也可以是隐晶质及胶体矿物（或称准矿物）的组合。依据颗粒的大小可分为显晶质集合体和隐晶质及胶态集合体。
a 、常见的显晶集合体形态
柱状集合体：个体均由柱状矿物组成，集合方式不规则，如角闪石。
放射状集合体：个体为针状、长柱状。一端会聚，另一端呈发散状，象光线四射，如红柱石、透闪石等。
纤维状集合体：由极细的针状或纤维状矿物组成如石棉。
片状集合体：由片状矿物组成，如云母。
板状集合体：由板状矿物组成，如石膏。
粒状集合体：系由均匀粒状矿物组成，如石榴子石、橄榄石。
晶簇：是具有共同生长基壁的一组单晶集合体，常生长在空隙壁上，如石英（水晶）晶簇。
        自然界大多数矿物都以聚集的格局出现，但由于矿物的形成条件复杂，所以结晶矿物的晶体少有发育完好的，因此在观察结晶矿物时，应首先观察认识完整的个体，这样当观察被遮挡和个体发育不完整的标本时，才有用完整的形体去辨认和恢复矿物外形的能力，并在认识个体形态的基础上，进一步认识矿物集合体形态。此外，观察矿物形态时，除了注意其总体形态外，还应注意组成晶体的每个晶面的几何形态，如三角形、正方形、菱形等。每个矿物不同晶面间的夹角也是固定的，观察时亦应注意。
b 、常见的隐晶及胶体矿物集合体
        这类矿物没有固定的形态，不能将其分为单体，主要根据矿物集合体的外形分类。隐晶集合体是放大镜也看不见单体界线的集合体，按其紧密程度可分为致密块状和疏松土状。前者如石髓，后者如高岭土。常见的非晶质矿物（即胶体矿物）集合体有：
鲕状和豆状集合体：由许多像鱼子状或豆状的矿物集合而成，它们都明显的具同心层状构造，如鲕状或豆状赤铁矿。
钟乳状集合体：由同一基底向外逐层立体生长而成的呈圆锥或矿物集合体，其个体内部具有同心层状构造或同时群体具有放射状构造，如石灰岩溶洞中的石钟乳和石笋均为钟乳状方解石。
葡萄状或肾状集合体：外形似葡萄状者称葡萄状集合体（如硬锰矿）。若外形呈较大的半椭球体，则称肾状集合体，如肾状赤铁矿。
结核体：围绕某一核心生长而成球状、凸透镜状或瘤状的矿物集合体，如 钙质结核等。
分泌体：岩石中形状不规则或球形的空洞被胶体等物质逐层由外向内充填而成，常呈同心层构造，大者 d> 1cm 称晶腺，小者 d<1cm 称杏仁体。
⑶观察矿物的晶面花纹

图 1 － 2 矿物晶面上的花纹
有些矿物的晶面上常有各种纹饰。因此它对鉴定矿物和分析矿物有一定的意义。如在黄铁矿立方体的晶面上有三组互相垂直的晶面条纹（图 1 － 2A ）；石英柱面上常有横纹（图 1 － 2B ）；电气石和辉锑矿柱面上常有纵纹（图 1 － 2C ）。
⑷ 观察矿物的双晶
        有些矿物的同种晶体，按一定的规则连生在一起，例如正长石有卡氏双晶（图 1 － 3 ）；斜长石有聚片双晶（图 1 － 4 ）；石膏有燕尾双晶等。

图1－3正长石卡氏双晶 图 1－4斜长石聚片双晶
2 . 观察矿物的主要物理性质
⑴光学性质
        是指矿物对光的吸收、折射、反射所表现出来的物理性质，主要有颜色、条痕、光泽和透明度等。
A. 颜色
        矿物对不同波长的光波吸收程度不同所表现出来的结果。如果对各种波长的光吸收是均匀的，则随吸收程度由强变弱而呈黑、灰、白色；如矿物对不同波长的光选择吸收，则出现各种颜色。
        矿物本身固有的颜色叫自色，有些矿物只有一种颜色，有的矿物因含杂质或色体、裂纹或被氧化而呈现不同颜色叫他色或假色。
自色 主要决定于矿物组成中元素或化合物的某些色素离子，如孔雀石具翠绿色，赤铁矿具樱红色；黄铜矿具铜黄色；方铅矿具铅灰色等。
他色 是由外来带色杂质的机械混入所染成的颜色，如纯净石英为无色透明，但由于不同杂质混入后可成为紫色（紫水晶）、粉红色（蔷薇石英）、烟灰色（烟水晶）、黑色（墨晶）等。
假色 与矿物本身的化学成分和内部结构无关，其成因如由氧化薄膜所引起的锖色（斑铜矿表面）；由一系列解理裂缝导致光的折射、反射甚至干涉所呈现的色彩（如方解石、白云母等表面常见彩虹般的色带形成晕色）；某些矿物（如拉长石）由于晶格内部有定向排列的包裹体，当沿矿物不同方向观察时出现蓝、绿、黄、红等徐徐变换的色彩（称变彩）等。
        矿物的自色一般较均匀，稳定，它代表矿物本身的颜色；他色和假色常在一个矿物中分布不均一，导致矿物表面色彩不同或浓淡不均。在实验中，对矿物的颜色描述时，通常采用两种方法，其一是公认的颜色本身来命名，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、黑、白。但是自然界的矿物多是过渡色，且深浅不一，常加形容词给予表示，如淡黄色。黄绿色是将次要的颜色放在前面，主要颜色放在后面，这种方法也称复合命名法。第二种命名法叫实物对比法，即利用大家熟知物体的颜色来描述。例如桔黄色，乳白色，烟灰色等。其次，观察矿物的颜色时，还应分清风化面和新鲜面。风化面的颜色常常不同于新鲜面的颜色，因为由于风化作用使某些色素离子流失，或由于次生矿物的出现而改变颜色。
B. 条痕
        条痕就是矿物在无釉白瓷板上摩擦留下粉末的颜色。同一种矿物的条痕（痕迹）是比较固定的。条痕可以和矿物的颜色相同，也可以不同。如赤铁矿的颜色可以是褐红色，也可以是铁黑色，但条痕均为樱红色，磁铁矿是铁黑色但条痕是黑色。可见条痕是鉴定矿物的一个重要标志。条痕实验的方法是将矿物在未上釉的白瓷板上刻划，即可显出矿物的条痕色。但应注意，如刻划时，只有硬度小于条痕板的矿物才能划出条痕，其硬度大于条痕板的矿物，便无法划出条痕或没有明显的条痕，所以说，对浅色矿物和透明矿物来说其条痕一般为无色或淡色，对鉴定矿物其意义不大，深色不透明的矿物才能显示明显的条痕色。
C. 光泽
        光泽是指矿物反光的能力，因强弱有别，光泽常与矿物的成分和表面性质有关，习惯上按矿物表面的反光程度分为金属光泽和非金属光泽两大类，介于两者之间的称半金属光泽。金属光泽的矿物如方铅矿、黄铜矿等。非金属光泽的矿物如长石、石英、云母、辉石等。半金属光泽的矿物如赤铁矿、磁铁矿和铬铁矿等。
        非金属光泽中由于矿物及集合体表面形态不同，常表现为以下几种：
玻璃光泽：具有光滑表面类似玻璃的光泽；
油脂光泽：具有不平坦表面而类似动物脂肪光泽；
珍珠光泽：多是平行排列片状矿物的光泽，类似蚌壳内或珍珠闪烁的光泽；
丝绢光泽：纤维状矿物集合体产生像蚕丝棉状光泽；
金刚光泽：非金属光泽中最强的一种，似太阳光照在宝石上产生的光泽。
        观察光泽时要注意①不要与矿物的颜色相混。②转动标本，注意观察反光最强的矿物小平面（晶面或解理面），不要求整个标本同时反光都强。
D 透明度
        透明度是指矿物透光的性能，一般透明和不透明是相对的。常以厚 0.03 毫米薄片为标准，按其透光程度进行肉眼观察中将矿物分为透明、半透明和不透明三类。常见的透明矿物有水晶、方解石、云母、长石、辉石和角闪石；半透明矿物有闪锌矿、辰砂；不透明矿物有磁铁矿、黄铁矿、石墨、方铅矿等。
        如果用显微镜观察矿物的薄片，几乎所有的半透明矿物均可以透过光线，也称其为透明矿物；而金属矿物在镜下仍为不透明状。
        矿物的颜色、条痕、透明度、光泽等物理性质之间相互关联，它们的关系如 下表（表 1 － 1 ）。
表 1－1
颜色
无色
浅色
彩色
黑色或金属色
条痕
无色或白色
浅色或无色
浅彩或重彩
黑色或金属色
透明度
透明
半透明
不透明
光泽
玻璃—金刚光泽
半金属光泽
金属光泽
矿物
非金属矿物
金属矿物
⑵矿物的力学性质
矿物的力学性质是指在外力作用下所表现的 物理性质，包括硬度、解理、断口、弹性、挠性和延展性等。
A. 硬度
        矿物的硬度是指其抵抗外来机械力作用（如刻划、压入、研磨等）的能力。一般通过两种矿物相互刻划比较而得出其相对硬度，通常以摩氏硬度计作标准。它是以十种矿物的硬度表示十个相对硬度的等级，由软到硬的顺序为：滑石（ 1 度）、石膏（ 2 度）、方解石（ 3 度）萤石（ 4 度）、磷灰石（ 5 度）、正长石（ 6 度）、石英（ 7 度）、黄玉（ 8 度）、刚玉（ 9 度）、金刚石（ 10 度）。
        实验时首先应熟悉摩氏硬度计中的矿物，然后用它们刻划其他未知矿物，以便确定未知矿物的硬度等级。还可用指甲（硬度约为 2 — 2.5 ）、铜钥匙（硬度约为 3 ）、小钢刀（硬度约为 5.5 ）、玻璃（硬度约为 6 ）等来刻划各种矿物，大致确定其被刻划矿物近似的硬度级别。
        测定矿物硬度时，必须找准测试的对象，当标本上有几种矿物共生时，更应注意以防刻错。并且要在矿物的新鲜面上进行，以免刻划在风化面上而降低矿物的硬度。
B. 解理与断口
        矿物受力后沿其晶体内部一定的结晶方向（或结晶格架）裂开或分裂的性质，称解理。它是沿着矿物内部一定方向发生平行分离的特性，其裂开面称解理面。解理面可以平行晶面，也可以与晶面相交。
        观察矿物解理时首先应学会判别解理存在与否，其关键是学会识别解理面。在观测矿物碎块时，若发现许多平滑的面，则说明此种矿物具有解理。否则可能是无解理。解理面无论大小，一般都表现出反光性。解理面不一定具有固定的几何形态。寻找解理面时，要对准光线反复转动标本，仔细观察，要注意寻找是否有相同方向且相互平行的许多面存在。特别要注意解理面与晶面的区别。晶面是按一定内部构造生长成的几何多面体的表面，它只位于晶体表面并常具固定的几何形态，同一晶体上相似的晶面大小相近。解理面则可在相同方向上找到一系列的面，它们相互平行但大小不一定等同。另外，有些矿物晶面上具有晶面条纹，可与解理面相区别。
        解理按其发生的方向可以划分为若干组，具有一个固定裂开方向的所有解理面称为一组解理（如云母）；有两固定方向的解理面称为两组解理（如钾长石）；还可有三组解理存在（如方解石、方铅矿）；四组解理（萤石）和六组解理（如闪锌矿）。但后两种情况为数较少。这里，我们根据解理完善程度可分为：
极完全解理 矿物可以剥成很薄的片，解理面完全光滑，如云母、 绿泥石等矿物。
完全解理 矿物受打击后易裂成平滑的面，如方解石。
中等解理 破裂面大致平整，如辉石和角闪石。
不完全解理 解理面不平整，大致可见。
        在实验过程中，观察解理组数时，应从不同方向去看标本，如在某一方向上观察到一系列相互平行的解理面，则可定为一组解理；再转动到另一方向又发现另一系列相互平行的解理面，就可定为二组解理；依次类推。确定解理组数后，还应注意不同组解理面间的交角（称解理夹角），因为同种矿物一般具有固定的解理组数和解理夹角。有无解理面、解理组数多少、解理夹角的大小等都是识别矿物的重要标志。
        断口是矿物受到敲击后，沿任意方向发生的不规则破裂面，常见的断口类型多样，其中主要有：
贝壳状断口 断口有圆滑的凹面或凸面，面上具有同心园状波纹，形如蚌壳面。如石英就具明显的贝壳状断口。
锯齿状断口 断口有似锯齿状，其凸齿和凹齿均比较规整，同方向齿形长短、形状差异并不大。如纤维石膏断口。
参差状断口 断面粗糙不平，有的甚至如折断的树木茎干。如磁铁矿、角闪石横断面。
类土状断口 其断面平滑，但断口不规整。如高岭石。
        对于各类矿物，其断口也具有一定的鉴定意义。
C. 弹性与挠性
        某些片状或纤维状矿物，在外力作用下发生弯曲，当去掉外力后能恢复原状者具弹性（如云母）；不能恢复原状者具挠性（如蛭石和绿泥石）。
D. 延展性
        矿物能被锤击成薄片状或拉成细丝的性质称延展性。如自然金、自然银、自然铜等具此性质。
㈡矿物的其他性质
矿物除上述物理性质外，还具有一些其他性质，主要有比重、磁性、发光性及通过人的触觉、味觉、嗅觉等感官而感觉出矿物的某些性质。
比重 矿物与同体积水（ 4 ℃）的重量比值，称比重。通常用手估量就能分出轻、重来，或者用体积相仿的不同矿物进行对比来确定，大致确定出所谓重矿物和轻矿物。
磁性 矿物能被磁铁吸引或本身能吸引铁屑的能力称为磁性。可用磁铁或磁铁矿粉末吸引进行测试。
发光性 矿物在外来能量的激发下，能发出某种可见光的性质，称发光性。如萤石、白钨矿在紫外线照射时均显萤光。
通过人的感官所能感觉到的某些性质，如滑石和石膏的滑感；食盐的咸味；燃烧硫磺、黄铁矿、雌黄和雄黄的臭味等。
        此外还有如碳酸盐矿物与稀盐酸反应放出 CO 2 气泡；磷酸盐遇硝酸与钼酸铵使白色粉末变成黄色等就是我们鉴定碳酸盐类和含磷矿物的好办法。
五、实验报告 （实验课进行到第二节时可填写）
        描述十种矿物并将其矿物形态及物理性质等特征填入报告之中。如：钾长石、石墨、方铅矿、萤石、石英、纤维状石膏、褐铁矿、磁铁矿、石棉、白云石。
六、思考题
凡是矿物都是晶体吗？为什么？
认识矿物，应从哪些物理性质方向考虑？
七、一些常见矿物的简单描述
㈠自然元素
1、硫磺 S
        晶体少见，多呈致密块状、土状。质纯者呈浅黄色，条痕浅黄白色，晶面为较强的非金属光泽，断口油脂光泽，硬度 2 ，无解理，性脆，比重 2 ，能燃烧生成 SO2 臭气。用于制造硫酸、杀虫剂、火柴、漂白剂等。
2、石墨 C
        片状晶体及鳞片状集合体，铁黑色，条痕灰黑色，不透明，金属光泽。硬度 1 — 2 ，有一组极完全解理，薄片有挠性，比重 2.2 ，有滑感，易污手，良导体，耐高温，化学性质稳定。用于制造坩埚、电极、铅笔、并用作滑润剂，原子能工业减速剂。
㈡硫化物
1、黄铁矿 FeS2 
        常成良好的立方体和五角十二面体晶形，晶面上有三组互相垂直的晶面条纹，集合体多呈粒状、致密块状及结核状。浅铜黄色，条痕呈绿黑色—褐黑色不透明，强金属光泽，硬度 6 — 6.5 ，比重 4.9 — 5.2 ，解理极不完全，断口参差状，性脆。用于制造硫酸。
2、黄铜矿 CuFeS2
        晶体少见，常成致密块状及不规则细粒出现。铜黄色，条痕黑色微带绿，不透明，金属光泽，硬度 3 — 4 ，比重 4.1 — 4.3 ，无解理，断口参差状，性脆。是炼铜的主要矿石之一。
3、方铅矿 PbS 
        立方晶体，粒状或块状集合体。铅灰色，条痕黑灰色，不透明，金属光泽，硬度 2 — 3 ，比重 7.4 — 7.6 ，三组互相垂直的完全解理，故常裂成立方体小块，性脆。是炼铅的主要矿石来源。
4、闪锌矿 ZnS 
        四面体晶形，常成粒状集合体产出。颜色由无色到浅黄、褐黄到铁黑色，含铁量越多色越深，条痕色浅于颜色，透明、半透明到不透明，较强的非金属光泽或半金属光泽，硬度 3.5 — 4 ，比重 3.9 — 4.2 ，具六组解理，故其集合体常闪闪发亮，性脆。是炼锌的主要矿石。
㈢卤化物
1、岩盐 NaCl 
        常为立方体、粒状出现，纯净的岩盐无色透明或白色（含有细微的空气或水泡）。但常因含有某种色素而被染为各种颜色，如灰色（含泥质点），黄色（含水氧化铁），红色（含水氧化铁）等，具玻璃光泽，性脆。解理呈立方体。有卤咸味。硬度 2 ，比重 2.1 — 2.2 。岩盐除了作为极重要的食料和食物防腐剂外，广泛用于化工方面，以及提取金属钠的原料。
2、萤石 CaF2 
        常为完好的立方晶体，颜色很杂，由无色透明至黄、绿、蓝、紫等色，玻璃光泽，具有四向完全解理（八面体解理），硬度 4 ，在紫外光线的照射下能发出紫色荧光。主要用于冶金工业作熔剂及作贵重光学仪器和化学工业原料。
㈣氧化物及氢氧化物
1、石英 SiO2 
        六方柱状和锥状晶体常见，晶簇状、粒状、块状集合体，有时则为隐晶质。无色透明或因受杂质影响而呈乳白色、紫色、绿色、烟灰色、黑色等，晶面玻璃光泽，断口油脂光泽，硬度 7 、比重 2.7 、无解理，断口贝壳状，具压电性。用于无线电工业及制作玻璃、宝石等。
2、磁铁矿 Fe3O4 
        八面体晶形，致密粒状集合体。铁黑色，条痕黑色，不透明，半金属光泽，硬度 5.6 — 6 ，比重 4.9 — 5.2 ，无解理，具强磁性，铁矿石的最重要来源之一。
3、赤铁矿 Fe2O3 
        晶体少见，常成块状，鲕状、肾状及粉末状集合体。铁红色，条痕樱桃红色，不透明，金属光泽，硬度 5.5 — 6 。比重 5 — 5.5 ，无解理，性脆无磁性。是重要的铁矿石。
4、褐铁矿 Fe 2O3·nH 2O 
        非晶质，常成肾状，钟乳状，土块状，粉末状集合体。黄褐至黑褐色，条痕褐色，不透明，半金属光泽到土状光泽，硬度 1 — 4 。比重 3.3 — 4 。是提取铁的次要矿石。
5、软锰矿 MnO2 
        常见的为非晶质的土状，粉末状集合体，黑色、条痕亦为黑色。半金属光泽到土状光泽，成晶体时硬度为 3 － 4 ，土状时为 2 ，易染手，比重 4.5 — 5 ，断口不平坦。是主要的锰矿石来源之一。
6、硬锰矿 mMnO·MnO2·nH2O 
        为多种氢氧化锰矿物混合物的统称，故化学成分不定，常成致密块状、土状、钟乳状等集合体。黑色，条痕黑色，不透明，半金属光泽到土状光泽，致密块状者硬度 4 — 6 ，比重 4.4 — 4.7 ，性脆。为主要的锰矿石来源之一。
7、铝土矿 Al2O3·nH2O 
        常见为非晶质的土状、豆状、块状等，颜色变化很大，自淡灰白色、灰褐色到黑灰色，有时有褐色斑点。条痕淡灰白到灰色，非金属光泽，硬度 2.5 — 7 ，比重 2.35 — 3.5 。无解理，有的铝土矿用口呵气后有强烈土臭味，是提炼铝的重要矿石。
㈤硫酸盐
1、石膏 CaSO 4 · H 2 O
        板状晶体，常见纤维状集合体。白色，有时无色透明，玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽，纤维状集合体则呈丝绢光泽，硬度 2 ，比重 2.3 ，有一组极完全解理，薄片具挠性，较易溶于水。用作水泥原料，制造模型等。
2、重晶石 BaSO 4 
        具板状晶形，亦有柱状者。集合体呈粒状及致密状，土状很少见，无色透明。由于外界混入物，可染成白色或灰色、红色、褐色等。玻璃光泽、三组解理。硬度 2.5 — 3.5 ，比重 4.3 — 4.7 。是提取金属钡的重要原料。
㈥磷酸盐
磷灰石 Ca 5 [PO 4 ] 2 ,[F 、 Cl] 
        六方柱体，集合体为粒状、土状、结核状。灰白、黄、黄绿、绿、黄褐等色，玻璃光泽，断口油脂光泽，硬度 5 ，比重 3.18 — 3.21 ，有一组不完全解理，性脆，以钼酸铵置于矿物上加一滴硝酸即生成黄色沉淀。用于制造肥料，亦用于化学工业及火柴工业上。
㈦碳酸盐
1、方解石 CaCO 3
        菱面体晶形，集合体有致密隐晶体、钟乳状、晶簇等。无色透明者称冰洲石，常被染成各种颜色（白、黄、玫瑰、灰黑等），玻璃光泽，硬度 3 ，比重 2.6 — 2.8 ，三组菱面体解理完全，性脆，加盐酸剧烈起泡放出 CO 2 。当冰洲石无色透明、无裂隙、双晶、杂质，体积大于 2.5 × 1.2 × 1.2 厘米时，可作偏光镜。方解石可用作制造石灰，并用于作冶金熔剂。
2、白云石 CaCO 3 · MgCO 3 
        晶体为菱面体常为弯曲的马鞍状晶体，粒状或致密块状集合体。灰白色有时微带黄、褐等色，玻璃光泽，硬度 3.5 — 4.1 ，三组菱面体解理，粉末加盐酸起泡。用作耐火材料，熔剂等。
3、孔雀石 Cu 2 (CO 3 ),(OH) 2 
        晶体少见，常为针状或放射状集合体 或钟乳状、葡萄状等。色鲜绿，条痕淡绿色，玻璃光泽，硬度 3.5 — 4 ，比重 3.9 — 4.1 ，有解理，性脆，与盐酸可起反应。可作为炼铜原料之一，美丽者可作彩石原料。
㈧硅酸盐
1、橄榄石 （ Mg ， Fe ） 2 SiO 4 
        晶体少见，粒状集合体。黄绿色，玻璃光泽，硬度 6.5 — 7 ，比重 3.3 — 3.5 ，解理不显著，性脆，贝壳状断口，断口油脂光泽。
2、普通辉石 （ Ca 、 Na ） (Mg 、 Fe 、 Al)[(Si 、 Al) 2O 6 ] 
        短柱状晶体，粒状集合体。绿黑色，条痕浅色，玻璃光泽，硬度 5 — 6 ，比重 3.3 — 3.6 ，平行柱面的两组解理中等，夹角 87 °。
3、普通角闪石 Ca 2 Na(Mg ， Fe) 4 [(Si 、 Al) 4 O 11 ](OH) 2 
        柱状晶体 , 粒状集合体 , 绿褐色到绿黑色，玻璃光泽，硬度 5.5 — 6 ，比重 3.4 ，平行柱面的两组解理完全。
4、黑云母 K(Fe ， Mg) 3 (AlSi 3 O 10 )(OH ， F) 2 
        片状或及板状晶体，片状或鳞片状集合体，黑色、深褐色，不透明或半透明，玻璃光泽，硬度 2 — 3 ，比重 3.02 — 3.12 ，片状解理极完全，薄片有弹性。
5、白云母 KAl 2 (AlSi 3 O 10 )(OH) 2
        板状或片状晶体，片状或鳞片状集合体。无色或浅色，透明，玻璃光泽，解理面上呈珍珠光泽，硬度 2 — 3 ，比重 2.76 — 3.10 ，片状解理极完全，纯净者有极好的隔电性能，用于电气工业和无线电工业。
6、斜长石 Na(AlSi 3 O 8 )Ca(Al 2 Si 2 O 8 )
        板状及板柱状晶体，常具有聚片双晶，粒状集合体。白色或灰白色，玻璃光泽，硬度 6 — 6.5 ，比重 2.61 — 2.76 ，一组完全解理，一组中等解理。
7、正长石 K(AlSi 3 O 8 )
        柱状晶体，常具穿插双晶，也有粒状集合体。肉红色、褐黄色等，玻璃光泽，硬度 6 — 6.5 ，比重 2.57 。一组完全解理，一组中等解理，交角 90 °。
8、高岭石 Al 4 （ Si 4 O 10 ） (OH) 3 
        晶体少见，常为致密细粒状、土状集合体。白色或带浅红色、浅绿、浅蓝等色，土状光泽，硬度 1 ，比重 2.58 — 2.60 ，具粗糙感，易搓碎成粉末状，干燥时有吸水性，加水具可塑性。常用于陶瓷、建筑、造纸工业中。
9、海绿石 （ K ， Na ， Ca ）＜ (Fe 3+ ， Al ， Fe 2+ ， Mg) 2 [(Si ， Al)Si 3 O 10 (OH) 2 ·nH 2 O
        常见为非晶质的小圆粒状，或砂粒的胶结物，暗绿色或黄绿色。弱的非金属光泽或无光泽，致密者可呈玻璃光泽或油脂光泽。硬度 2 — 3 ，性脆，比重 2.4 — 2.95 ，易被 HCl 所溶解，可用作钾肥。
10、蛭石 H 13 （ Mg ， Fe ） 3 （ Al ， Fe ） 2 Si 3 O 18 
        片状或鳞片状，褐黄色至褐色，有时带有绿色色调，常呈油脂光泽，不透明，硬度 1 — 1.5 ，有一组极完全解理，比重 2.3 。薄片无弹性，其最特征的性质是加热膨胀。用于作隔音、绝缘材料，也用于造纸和涂料中。
11、绿泥石 （ Mg ， Al ， Fe ） 12 [ （ Si ， Al ） 8 O 20 ]
        片状或板状晶体，集合体呈鳞片状或土状。呈各种不同深浅的绿色，含铁高者色深，玻璃光泽，有一组完全解理，解理面呈珍珠光泽，硬度 2 — 2.5 ，比重 2.6 — 2.85 ，薄片具挠性。
12、红柱石 Al 2 （ SiO 4 ） O 
        长柱状，晶体断面近正方形，常呈放射状或柱状集合体。浅玫瑰色或灰色、褐色、灰白色，玻璃光泽，硬度 7 — 7.5 ，有平行柱面的二组解理，比重 3.1 — 3.2 。

实验三 沉积岩岩石标本的认识
        认识沉积岩的主要特征，初步掌握鉴定沉积岩的主要方法。
一、目的要求
        学习沉积岩的肉眼鉴定方法，加深对沉积作用的理解。通过鉴定初步认识常见的一些有代表性的沉积岩。
二、预习要点
        了解沉积岩的形成过程和分类；岩石的构造与结构；各沉积岩类具代表性岩石的特征。
三、实验用品
标本： 砾岩、粗砂岩、细砂岩、豆状灰岩、生物灰岩、粉砂岩、页岩、油页岩、石灰岩、鲕状灰岩、竹叶状灰岩、豆状灰岩、白云岩、波痕、泥裂、水平层理、波状层理、交错层理、结核等。
工具： 小刀、放大镜、稀盐酸。
四、实验内容与方法

㈠ 沉积岩的一般特征

1 、观察沉积岩的颜色
        沉积岩的颜色取决于岩石的成分及所含杂质。有的颜色能反映岩石的生成环境。白色的岩石多为高岭石、石英、盐类等成分组成；深灰到黑色说明岩石中含有有机质或锰、硫铁矿等杂质，是在还原环境中生成的岩石；肉红色及深红色是岩石中含较多的正长石或高价氧化铁，是在氧化环境下生成的；黄褐色与含褐铁矿有关；绿色常与含氧化亚铁有关，常生成于相对缺氧的还原环境。
2 、了解沉积岩的矿物组分
        目前为止在沉积岩中发现的矿物有 100 余种，但最常见的只有 20 几种。
        它们基本上可分为两类：一类是碎屑物质，即原岩经机械破碎的物质。常见者如较稳定的石英，其次是长石、云母、岩屑；另一类是自生矿物，即沉积岩在形成过程中产生的物质。常见者有方解石、白云石、海绿石、粘土矿物。（如高岭石、蒙脱石、水云母等）、石膏、岩盐、有机物质以及铝、铁、锰、硅的氧化物和钠、钾、镁的卤化物等。
3、 认识沉积岩的结构构造
        沉积岩的结构是指沉积岩中各组成部分的形态、大小及结合方式。常见的结构有以机械沉积为主的碎屑结构；以化学沉积为主的化学结构；介于两者之间的泥质结构及以生物沉积为主的生物结构。

⑴碎屑结构
        就是各种碎屑物被胶结物胶结起来的一种结构。碎屑物指岩屑和矿物碎屑且包括碎屑颗粒的形态、大小、分选性等。胶结物通常是钙质、铁质、硅质和泥质（图 2-1 ）。

图 2－1 显微镜下的碎屑结构  ×30倍
        碎屑颗粒大小又叫粒度，是碎屑岩分类的依据之一。常用粒级划分如下：
        粒径＞ 2 ㎜的称为砾（砾状结构）； 2 — 0.06 ㎜的称为砂（砂状结构）； 0.06 — 0.004 ㎜的为粉砂(粉砂结构)；＜ 0.004 ㎜的称为粘土。其中砂又再分为：巨粒 2 — 1 ㎜；粗粒 1 — 0.5 ㎜；中粒 0.5 — 0.25 ㎜；细粒 0.25 — 0.05 ㎜。
        碎屑颗粒的形态又分磨圆度和球度。颗粒磨圆的程度与搬运的距离有关，也与颗粒的原始形状、理化性质、破坏条件有关。一般分为四级：
棱角状：碎屑颗粒棱角清楚；
次棱角状：略有磨蚀但棱角基本清楚；
次圆状：棱角不清楚，但原始轮廓尚可看出；
圆状：棱角消失，表面圆滑（图 2-2 、 2-3 ）。

图2－2 碎屑的磨圆度及球度示意图
1—棱角状；2—次棱角状；3—次圆状；4—圆状

图 2－3 碎屑颗粒的磨圆度
        颗粒的分选性可划分为良好、中等、差三个等级，其中大小均一者为分选性良好；大小悬殊者为分选性差；介于其间者为分选中等。砾石的形态则可依其自然状态来描述，如球状、扁球状、棱角状等。碎屑结构一般为碎屑岩及部分石灰岩所具有。
⑵ 泥质结构
        系颗粒直径小于 0.004mm 的碎屑或粘土矿物组成的结构，这种结构肉眼无法分辨，岩石外表呈致密状，是粘土岩常具有的特征。
⑶ 结晶结构
        为结晶的自生矿物镶嵌而成，为化学岩中常见的结构。按结晶颗粒大小可分为：
粗晶结构：颗粒＞ 0.5mm
中晶结构： 0.25 — 0.5mm
细晶结构： 0.05 — 0.25mm 。
        如果结晶颗粒小到无法分辨时叫致密结构。
⑷ 生物结构
        岩石中含生物遗体或生物碎片达 30% 以上。为生物化学岩特有的结构。
⑸ 内碎屑结构
        碳酸岩盐特有的结构，碎屑来自海盆地内部，胶结物也为碳酸盐。常见的结构有砾屑、砂屑、鲕粒、豆粒（豆粒的直径大于 2mm ）。
        沉积岩的构造是岩石成分和结构的不均一性所引起岩石在宏观上的特征。常见的构造有：
层理构造 是沉积岩的物质成分，颗粒大小或颜色差异而在垂直方向上所显示出来的成层现象。按形态可分水平层理、波状层理和斜层理。有的沉积岩由于层理厚度大，在一块手标本上反映不出成层现象，这就必须结合野外观察。在野外一般按绝对厚度划分为四级：块状（厚度 > 1m ）、厚层状（厚度 1 — 0.5m ）、中层（厚度 0.5 — 0.1m ）、薄层状（ 0.1 — 0.01m ）、极薄层（厚度 <0.01m ）。
层面构造 指表现在岩石层面上的特征。常见者有波痕、泥裂等。
波痕 岩层面上保存有原始沉积物受风或水的波浪作用造成的波状起伏痕迹。根据波痕形态可分为对称波痕和不对称波痕两类，它们反映了介质运动的性质和方向。
泥裂 岩石表面保存原始沉积物因干燥失水收缩而裂开的痕迹。常见于泥岩中，其特征是平面上看呈多角形裂缝，从剖面上看裂缝上宽下窄呈楔形，并经常被后来的沉积物所充填。
结核 在岩石中呈不规则或圆球形，其成分与周围岩石成分有明显不同，如石灰岩中的燧石结核。
化石 是保存在岩层中石化了的古代生物遗体和遗迹，为沉积岩所特有，是确定地层时代和沉积物形成环境的重要标志。
        此外，沉积岩的层面构造还有雨痕、盐迹、印模、缝合线等。
㈡沉积岩的分类
        沉积岩的分类是以成因和组成的物质成分和结构来划分的，一般分为：
碎屑岩类
        是在内外动力地质作用下形成的碎屑物以机械方式沉积下来，并通过胶结物胶结起来的一类岩石。除正常沉积碎屑岩外，也包括火山碎屑岩。
        沉积碎屑岩按粒度及含量分为砾岩、砂岩等。
砾岩 为沉积的砾石经压固胶结而成，碎屑物中岩屑较多。砾石也多为岩块（这种岩块可以是多矿岩组成，也可以是单矿岩组成）一般含量＞ 50% 。根据砾石形状又可以分为角砾岩（砾石棱角明显）和砾岩（砾石有一定磨圆度）。
砂岩 为沉积的砂粒经固结而成。它的颜色决定于成分，具有明显的层理构造和砂状碎屑结构。按砂状碎屑的粒度，可进一步划分为粗粒、中粒、细粒和粉粒结构，以此分别定名为粗砂岩、中粒砂岩、细砂岩和粉砂岩。砂岩主要成分是：石英、长石的矿物碎屑和岩屑。
粘土岩类
        主要由＜ 0.004 ㎜的碎屑物组成。这类岩石具有泥质结构，层理构造，当层理很薄，风化后呈叶片状，称为页理。具有页理构造的粘土岩就叫页岩，否则叫泥岩。
化学及生物化学岩类
        这是一类由化学方式或生物参与作用下沉积而成的岩石。主要为盐类矿物和生物遗体组成，具有结晶结构，生物碎屑结构和层理构造。常见者多为碳酸盐，如结晶灰岩、鲕状灰岩、白云岩、生物灰岩等。
        这里，主要列举碳酸盐岩作以介绍：
表2－1 石灰岩和白云岩特征对比表
岩类
石灰岩
白云岩
结构
常为隐晶质、微晶质或内碎屑结构（如砾屑、砂屑、鲕粒、团块、球粒等）
多数具微晶、细晶质结构，有糖粒状结构之称。较粗糙，亦有呈致密块状的隐晶质结构
构造
层理构造清楚，薄到中厚层及块状均有，有时具缝合线构造
多数为厚层、块状，表面溶蚀后常具刀砍状溶沟
加盐酸反应情况
加稀盐酸起泡剧烈，反应迅速
加盐酸一般不起泡，在粉沫上加盐酸可见起泡现象
        碳酸盐岩 对碳酸盐类岩石（如白云岩和石灰岩）可用小刀刻划其硬度，用稀盐酸等物测试其化学成分，并观察其不同的结构、构造、表面特征及含化石情况。现将石灰岩与白云岩对比区别如下 ( 表 2 － 1) 。
火山碎屑岩类 
        基本上皆由火山喷发时产生的碎屑物质降落到地面直接堆积而成。由于一般未经流水搬运，故碎屑都具棱角状外形，且成分亦与沉积碎屑岩截然不同。根据碎屑大小可分为火山块集岩（d>50毫米）、火山角砾岩（d＞2—50毫米）及火山凝灰岩（d<2毫米）。
火山弹 火山喷出来的岩浆在空中旋转冷却而成纺锤状的喷出岩，常有气孔构造，表面有扭转的皱纹，一般为隐晶质或玻璃质。
火山角砾岩 主要是被火山喷到空中的碎屑物质落回地表，被火山灰等胶结而成的岩石。其中碎屑物质有明显的棱角。
凝灰岩 是火山灰凝固后形成的岩石。岩石表面粗糙，隐晶质，成分不易确定，有的凝灰岩中可有一些棱角状的矿物颗粒或其他颗粒。可以具有明显的层状构造。
㈢肉眼鉴定沉积岩的方法
        其具体步骤如下：
首先按野外产状、物质成分、结构构造，将沉积岩所属三大类型区分开。