工程地質(zhì)礦物和巖石之礦物

1、第五章第五章 礦物和巖石礦物和巖石第一節(jié)第一節(jié) 造巖礦物造巖礦物第二節(jié)第二節(jié) 巖漿巖巖漿巖第三節(jié)第三節(jié) 沉積巖沉積巖第四節(jié)第四節(jié) 變質(zhì)巖變質(zhì)巖第一節(jié)第一節(jié) 造巖礦物造巖礦物地殼的組成元素：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等。它們絕大多數(shù)以化合物的形式存在地殼中。礦物礦物 地殼中天然形成天然形成的元素單質(zhì)元素單質(zhì)或化合物化合物。 地球上已發(fā)現(xiàn)三千多種礦物，其中構(gòu)成地殼巖石的主要（99%以上）礦物不過幾十種。組成巖石的主要礦物稱為造巖礦物。造巖礦物。地殼組成礦物中最多的是硅酸鹽硅酸鹽，如：滑石 Mg3Si4O10(OH)2 高嶺石 Al3Si4AlO10(OH)8綠泥石 Mg5Al(OH

2、)8AlSi3O10 云母 K(Mg,Fe)3Si3AlO10(OH,F)2角閃石 (Ca,Na)2-3(Mg,Fe,Al)5Si3(Si,Al)11 (OH,F)2輝石 (Ca,Mg,Fe,Al)2(Si,Al)2O6長石 (K,Ca,Na)AlSi3O8還有，碳酸鹽碳酸鹽，如：方解石 CaCO3，白云石 CaMg(CO3)2 ，孔雀石 Cu2CO3(OH)2 。硫酸鹽，硫酸鹽，如：石膏 CaSO42H2O，重晶石 BaSO4。氧化物，如氧化物，如：石英 SiO2，剛玉 Al2O3。方解石白云石孔雀石石膏石英（水晶）硫化物硫化物，如： 黃鐵礦 FeS2，方鉛礦 PbS，閃鋅礦 ZnS，辰砂

3、HgS。鹵化物鹵化物，如：螢石CaF2，石鹽NaCl。少數(shù)單質(zhì)礦物單質(zhì)礦物，如：自然金 Au，自然銀Ag，自然硫 S，自然銅Cu，金剛石 C，石墨 C。黃鐵礦螢石金剛石礦物: 具有特定的化學(xué)成分特定的化學(xué)成分； 絕大部分是結(jié)晶的結(jié)晶的，即其內(nèi)部質(zhì)點排列是有序的。 特定的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和外部形態(tài)物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和外部形態(tài) 鑒定依據(jù)。礦物的肉眼鑒定特征主要包括顏色、形態(tài)、硬度、光澤、解理，等等。肉眼鑒定方法肉眼鑒定方法 - 主要通過肉眼觀察、不使用復(fù)雜的儀器設(shè)備的鑒定方法。有時會使用一些簡單的工具，如放大鏡、鋼刀、鹽酸等。肉眼鑒定方法，是野外地質(zhì)勘察和室內(nèi)巖礦鑒定的基本方法。1 1、礦物的顏

4、色、礦物的顏色由于其特定的化學(xué)成分，礦物具有特定的顏色。礦物的顏色是指其新鮮表面在自然光下的顏色。顏色礦物的顏色非常豐富多樣：白、黑、紅、綠、黃、蘭、紫、 白色：方解石、白云石(白，或略帶淺粉色)、斜長石、滑石、高嶺石、白云母(薄片透明，厚片亮銀白色)、石英(乳白色或透明，也有顯灰色)。 方解石白云石 （白、淺粉色） 斜長石水晶（透明、乳白）黑色：輝石、角閃石、黑云母； 輝石黑云母角閃石黃色：黃鐵礦(銅黃色)，自然金(金黃)，自然硫(淺黃) 。 黃鐵礦自然硫自然金自然金紅色：正長石(肉紅色)、紅剛玉(紅寶石)、辰砂(鮮紅色)、石榴石、粉紅色電氣石； 辰砂電氣石紅剛玉(紅寶石)正長石石榴石綠色：

5、蛇紋石、橄欖石、綠泥石(暗綠色)、綠柱石、孔雀石、磷綠鉛礦。 橄欖石綠泥石綠色：蛇紋石、橄欖石、綠泥石(暗綠色)、綠柱石、孔雀石、磷綠鉛礦。 孔雀石綠柱石蛇紋石磷氯鉛礦磷氯鉛礦和水晶藍色：蘭晶石、蘭銅礦、海藍寶石藍銅礦 藍晶石海蘭寶石紫色：紫水晶礦物的顏色是五彩繽紛的。有些礦物，由于其美麗的色澤，如果具有一定的硬度，可以用做寶石。但總地來說，造巖礦物中，白色和黑色礦物占多數(shù)。本課程要學(xué)12種主要造巖礦物，其中10種為白色、黑色、以及接近白色或黑色的。2 2、礦物的形態(tài)、礦物的形態(tài)絕大部分礦物都形成結(jié)晶體：礦物質(zhì)在溶液中沉淀結(jié)晶、巖漿冷凝結(jié)晶、在外來化學(xué)活動性物質(zhì)作用下反應(yīng)結(jié)晶，在溫度壓力下結(jié)晶

6、生長。晶體，是內(nèi)部質(zhì)點(離子)按特定空間形式排列的結(jié)構(gòu)。 由于結(jié)晶礦物內(nèi)部微觀質(zhì)點特定的空間排列結(jié)構(gòu)，使其生長成特定的外部宏觀形態(tài)。結(jié)晶礦物都具有形成自己特定形態(tài)的“本能”。 如結(jié)晶巖鹽(NaCl)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由鈉離子和氯離子嚴格地按立方體格式相間排列的，所以其晶體便成立方體立方體形態(tài)。 石鹽的微觀晶格結(jié)構(gòu)微觀晶格結(jié)構(gòu)和宏觀形態(tài)宏觀形態(tài)某些礦物具有鏈狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)，常形成針狀，柱狀，纖維狀的晶體。如長柱狀的角閃石，短柱狀的輝石，纖維狀的石綿。 輝石黑色柱狀的為角閃石層狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)的礦物，常形成片狀，板狀晶體。 石膏(板狀)重晶石重晶石(板狀)重晶石(板狀)云母（片狀）其他獨特的晶體形態(tài) 方解石(菱形

7、六面體)黃鐵礦(立方體)剛玉(桶形)八面體螢石3、硬度、硬度礦物受到刻劃作用時，所表現(xiàn)出來的強度，是礦物抵抗外力刻劃的能力?？梢杂脙煞N不同的礦物相互刻劃，以比較其硬度的相對的相對大小。比如，如果礦物A將礦物B劃破留下劃痕，就說明礦物A的硬度大于礦物B。 德國礦物學(xué)家 F. Mohs取自然界常見的十種礦物作為標準，將硬度分為1度到10度十個等級，即摩斯硬度標準(Mohs Hardness），也稱為摩斯（摩氏）硬度計。 硬硬度度1 12 23 34 45 56 67 78 89 91010代代表表礦礦物物滑滑石石石石膏膏方方解解石石螢螢石石磷磷灰灰石石正正長長石石石石英英黃黃玉玉剛剛玉玉金金剛剛石

8、石如果說一個石頭的硬度是4，意思是它的硬度和螢石相當；瑪瑙硬度是6.5，說明它的硬度介于正長石和石英之間（比正長石大且比石英?。?。用摩氏硬度標準描述硬度，只有1、1.5、2、2.59、9.5、10，總共19個數(shù)。而沒有類似6.4或者7.8這樣的硬度值。 硬度測試的操作兩個礦物的相對硬度大小，是用相互刻劃的方法來測試的。如果礦物A將礦物B劃破留下劃痕，就說明礦物A的硬度大于礦物B。那么“礦物A將礦物B劃破留下劃痕”，是如何操作和確認的呢？如果打算用已知硬度的礦物A去刻劃被測試礦物B，應(yīng)該使用礦物A的一個尖端，來用力刻劃礦物B的一個相對平展面（比如幾毫米尺寸的平面），并觀察劃痕。如果B的平面被劃出

9、凹槽，則說明A的硬度大于B。有時，刻劃過后雖然出現(xiàn)了痕跡，但卻不一定能判斷是被刻劃面出現(xiàn)凹槽還是刻劃尖端受損留下的痕跡。這時需要用手指輕輕擦拭痕跡，再仔細觀察是否仍能看到痕跡甚至凹槽。注意，刻劃時即使A的尖端受損，也不能據(jù)此判斷A的硬度就小于B，還是要根據(jù)劃痕的特征來判斷：如果被刻劃面上留下劃痕，則判斷A的硬度大。硬度測試的一點經(jīng)驗：如果測試尖端的硬度明顯大于被測試的面的硬度，刻劃時會感到明顯的阻力，并劃出明顯凹槽；如果被測試面的硬度很大且比較光滑時，刻劃時會感到打滑、吃不上勁。 也可以使用某些已知硬度的簡便的隨身物件做測試工具。 3鑰匙鑰匙6-6.55.53-3.52.5硬度硬度鋼刀刃鋼刀刃

10、玻璃玻璃鐵釘鐵釘指甲指甲物件物件測試硬度的方便物件 大多數(shù)礦物的硬度在7以下4、光澤、光澤光澤是礦物表面的反射特征。常見的礦物光澤特征有：金屬光澤（黃鐵礦）、玻璃光澤（方解石、長石）、油脂光澤（石英斷口的光澤）、蠟狀光澤（滑石）、珍珠光澤（云母）、絲絹光澤（石綿）、金剛光澤（金剛石）。 光澤，實際上是通過反光特征反映出來的質(zhì)感，用我們我們熟悉的某種材料來描述，比如金屬、玻璃、絲絹等。所以，對于光澤的認識，主要是感性經(jīng)驗。5. 5. 解理解理礦物晶體在外力打擊下，能沿一定方向的光滑平面裂開的性質(zhì)稱為解理。礦物可以在1個方向、2個方向、3個方向、甚至4個方向上發(fā)育解理。比如云母發(fā)育1組解理（可以沿

11、解理面撕開成薄片），長石發(fā)育2組解理，方解石發(fā)育3組解理，螢石可發(fā)育4組解理。 云母-沿解理撕開成薄片方解石-打碎后沿解理形成規(guī)則菱面體形態(tài)在巖石中，礦物顆粒通常比較?。ū热缰挥袔譵m或更?。?，所以一般看不到具體發(fā)育了幾組解理，而只能看到有有或者沒有沒有解理。這對于區(qū)分和鑒別礦物也有一定意義，因為某些礦物不發(fā)育解理。例如，石英是沒有解理的，如果發(fā)現(xiàn)巖石一種礦物顆粒有解理發(fā)育，就可以排除是石英的可能。6 6、其它特征、其它特征有些特性對于大部分造巖礦物鑒定沒有普遍意義，只對某些特定礦物非常有用。A. 鹽酸反應(yīng)方解石（CaCO3）遇稀鹽酸會明顯地反應(yīng)起泡（放出CO2氣體）。CaCO3+HClCa(

12、OH)2+ CaCl2 +CO2 另外，白云石不能直接和鹽酸反應(yīng)起泡，但白云石粉末可以和鹽酸反應(yīng)起泡。B.透明度：大部分造巖礦物是不透明的C.條痕:礦物在無釉瓷板上刻劃留下的顏色。常用于鑒定金屬氧化物或金屬硫化物礦物。如赤鐵礦（Fe2O3）具有紅色條痕、黃鐵礦（FeS2）條痕為黑色。D.磁性：磁鐵礦具有磁性。E.比重：金屬氧化物、硫化物礦物比重較大，通常在4.0以上。而大部分造巖礦物的比重在2.7-3.0以下。F.氣味：硫化物礦物在重擊之下會發(fā)出類似羽毛燒焦時的氣味。G.彈性：云母片有彈性（被彎折一定的弧度后，仍能恢復(fù)原來的平展狀態(tài)）。H.撓性：綠泥石片無彈性，具撓性（薄片彎折之后，不能恢復(fù)）

13、。小結(jié)：肉眼鑒定方法，主要依據(jù)顏色、形態(tài)、硬度、解理、光澤、鹽酸反應(yīng)等，其中最常用的特征是形態(tài)、顏色和硬度形態(tài)、顏色和硬度。 12種常見的造巖礦物（按硬度大小排列）：滑石、高嶺石、綠泥石、黑云母、白云母、方解石、白云石、角閃石、輝石、正長石、斜長石、石英。常見礦物肉眼鑒定特征常見礦物肉眼鑒定特征礦物名稱顏色，形態(tài)，硬度等鑒定特征滑石 白、灰、淡黃、淡綠色，薄片狀、致密塊狀，硬度1，臘狀光澤，摸之有滑感高嶺石白、因含雜質(zhì)可呈淺黃、淺褐色，土狀，硬度1-1.5綠泥石淺綠至深綠色，片狀，硬度2-2.5，珍珠或玻璃光澤 黑云母深褐、黑色，片狀，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光澤，薄片透明，有彈性白云母無色

14、、銀白色，片狀，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光澤，薄片透明，有彈性方解石 白色、無色透明，菱面體、粒狀，硬度3，玻璃光澤，遇稀鹽劇烈起泡白云石 灰白、淡粉紅色，菱面體、粒狀，硬度3.5-4，玻璃光澤，粉末可與稀鹽酸反應(yīng)起泡角閃石 黑、黑綠色，針柱狀，硬度5-6，玻璃光澤輝石 黑色，短柱狀粒狀，硬度5-6，玻璃光澤正長石多為肉紅色，板條狀、粒狀，硬度6，玻璃光澤斜長石 灰白色、白色，板條狀、粒狀，硬度6，玻璃光澤石英無色、煙灰色，粒狀、六方柱狀，硬度7，玻璃或油脂光澤，無解理滑石白、灰、淡黃、淡綠色，薄片狀、致密塊狀，硬度1，臘狀光澤，摸之有滑感 ?；?、灰、淡黃、淡綠色，薄片狀、致密塊狀，硬度

15、1，臘狀光澤，摸之有滑感 。高嶺石白色，因含雜質(zhì)可呈淺黃、淺褐色，土狀，硬度1-1.5。綠泥石淺綠至深綠色，片狀，硬度2-2.5，珍珠或玻璃光澤。黑云母薄片褐色透明、厚片黑色，片狀，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光澤，一組極完全解理，薄片有彈性。白云母薄片無色透明、厚片銀白色，片狀，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光澤，一組極完全解理，薄片有彈性。白云母薄片無色透明、厚片銀白色，片狀，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光澤，一組極完全解理，薄片有彈性。方解石白色、無色透明，菱形六面體、不規(guī)則粒狀，硬度3，玻璃光澤，三組完全解理，遇稀鹽劇烈起泡。方解石(圖片來自http:/ 不規(guī)則粒狀，硬度6，玻璃光澤，2組中等解理。正長石多為肉紅色，板條狀、 不規(guī)則粒狀，硬度6，玻璃光澤，2組中等解理。（左下圖及右圖的標本中，肉紅色的為正長石）正長石單晶體晶形完整的正長石斜長石白色、灰白色，板條狀、 不規(guī)則粒狀，硬度6，玻璃光澤