石大自然地理實驗指導01礦物觀察鑒定

PAGE1PAGE自然地理實驗指導自然地理學課程組編師范學院地理系前言自然地理學（Physicalgeography）是一門實踐性較強的專業(yè)基礎課，是地理科學類各專業(yè)的主干課程。學生不僅要掌握自然地理學的基本理論、基本知識，而且還必須要掌握室內和野外調查、觀察、觀測、采樣、分析的操作方法和基本功訓練，要求有實踐性的教學環(huán)節(jié)，著重對學生動手能力的培養(yǎng)，讓學生到實驗室或大自然中去驗證課堂所學的理論知識，實地認識自然地理各要素的形成、特征、分布規(guī)律和相互關系，獲得對資源環(huán)境實驗分析的基本技能，以期達到鞏固課堂教學效果，并為將來獨立開展有關專業(yè)技術工作打好基礎。石河子大學師范學院地理系《自然地理學》課程面向地理科學專業(yè)、資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理專業(yè)的學生開設。十幾年來自然地理學及其分支課程在師資隊伍、教學標準和教學資料積累方面均有很大加強。鑒于自然地理環(huán)境的復雜性，自然地理教學實踐包括室內和野外兩部分。實驗實習方法和手段多種多樣，有調查、觀測、測量，也有采樣、分析、鑒定等，內容涉及組成自然地理環(huán)境各個要素及其綜合體。因此，根據(jù)教學需要和《自然地理學》教學大綱的要求，筆者編譯了這本參考書籍，可作為本科自然地理學課程的教學輔助材料和學生實驗實習的參考用書，可與有關教材、手冊配合使用。由于時間緊迫，筆者水平和經(jīng)驗缺乏所限，書中難免存在紕漏之處，懇求讀者批評指正。目錄實驗一礦物觀察鑒定………………3實驗二巖石觀察鑒定……………10實驗三地質羅盤儀的使用及巖層產(chǎn)狀測量……17實驗四風速風向的觀測…………20實驗五繪制水位/流量關系曲線圖……………24實驗六地形圖的地貌判讀………25實驗七土壤剖面的觀察…………27實驗八植物蒸騰觀察……………29實驗九光合作用…………………30礦物巖石是自然地理環(huán)境基本圈層——巖石圈的主要組成物質，對各種礦物或巖石的特征，光看書是不明白和記不牢的，只有看到標本并作些簡單的鑒定試驗后，才會認識和掌握牢固。所以必須重視實驗實驗課，認真觀察，深入分析，反復實踐，以提高對自然地理環(huán)境基礎——地質知識的理解和分析能力。實驗一礦物觀察鑒定已知礦物有3000多種，而組成巖石的主要礦物即主要造巖礦物只有幾十種。（一）目的要求認識礦物的形態(tài)和重要的物理性質；學會肉眼鑒定礦物的方法；掌握最常見礦物的重要鑒定特征。（二）實驗準備常見礦物標本、小刀、放大鏡、條痕板、鹽酸溶液、滴管、筆記本等。（三）主要內容觀察鑒定下列主要礦物標本：1、自然元素類：石墨、自然銅；2、硫化物類：黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、輝銻礦；3、鹵化物類：螢石；4、氧化物類及氫氧化物類：磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、軟錳礦、鋁土礦、石英；5、含氧鹽類：橄欖石、輝石、云母、高嶺石、滑石、方解石、白云石、孔雀石、石膏、長石、石榴子石。（四）原理方法1.形態(tài)特征上辨別1）單體形態(tài)2）集合體形態(tài)2.物理性質上辨別1）光學性質（1）顏色-根據(jù)顏色產(chǎn)生的相理不同可分為自色、他色、假色，但具有鑒定意義的主要為自色。通常描述顏色的方法有兩種：①標準色譜法：此種方法是按紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫標準色或白、灰、黑等對礦物的顏色進行描述。若礦物為標準色中的某一種，則直接用其描述，如藍銅礦為藍色、辰砂為紅色；若礦物不具某一標準色，則以接近標準色中的某一種顏色為主體，用兩種顏色進行描述，并把主體顏色放在后面。例如綠簾石為黃綠色，說明此礦物是以綠色為主，黃色為次。②實物對比法：把礦物的顏色與常見實物顏色相比進行描述。例如，塊狀石英呈乳白色，正長石為肉紅色，黃銅礦為銅黃色等。注意要點：描述礦物顏色時，應以新鮮干燥礦物為準，如果礦物表面遭受風化而顏色發(fā)生了變化時，則需刮去風化表面后再進行觀察描述。（2）條痕-條痕是指礦物粉末的顏色，一般是指點礦物在白色無釉瓷板上擦劃所留下的痕跡的顏色。注意要點：擦劃條痕時，用力要均勻；觀察測試的礦物應選新鮮標本。（3）光澤-根據(jù)礦物表面反光的強度，可將礦物的光澤分為金屬光澤、半金屬光澤、非金屬光澤三類。注意要點：觀察礦物光澤時，一定要在新鮮面上觀察，主要觀察晶面和解理面上的光澤。（4）透明度：礦物透明度是指礦物透過光線的程度，一般是以礦物厚度0.03mm的薄片為準。分為透明、半透明和不透明三級。注意要點：觀察描述礦物光學性質時，一定要注意掌握顏色、條痕、光澤和透明度四者之間的關系。金屬光澤的礦物，其顏色一定為金屬色，條痕為黑色或金屬色，不透明；半金屬光澤的礦物顏色為金屬色或彩色，條痕呈深彩色或黑色，不透明至半透明；非金屬光澤的礦物顏色為各種彩色或白色，條痕呈淺彩色到白色，半透明至透明。2）力學性質（1）解理-解理是礦物的重要鑒定特征之一。解理按其發(fā)育程度分極完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理和極不完全解理五級。①觀察解理等級：根據(jù)解理面的完好和光滑程度以及大小，確定其解理等級。注意觀察、白云母、方解石、普通角閃石、磷灰石、石英的解理發(fā)育情況。②觀察解理組數(shù)：礦物中相互平行的一系列解理面稱為一組解理。注意觀察云母、正長石、方解石、螢石的解理組數(shù)。注意要點：肉眼觀察礦物的解理只能在顯晶質礦物中進行。確定解理組數(shù)必須在一個礦物單體上觀察。（2）斷口-根據(jù)礦物受力后不規(guī)則裂開的形態(tài)，可分為貝殼狀斷口、參差狀斷口、土狀斷口、鋸齒狀斷口等類型。觀察石英、黃鐵礦、高嶺土和斷口，并確定其類型。（3）硬度-肉眼觀察的是礦物的相對硬度，通過以莫氏硬度計了解不同硬度的礦物為標準進行比較而確定的。觀察莫氏硬度計。表1摩氏硬度計級別12345678910礦物滑石石膏方解石螢石磷灰石正長石石英黃玉剛玉金剛石野外工作中為了方便，常采用指甲（硬度為2.5±）、小刀（硬度為5.5±）等作為標準測定相對硬度。注意要點：刻劃礦物時用力要均勻。測試礦物時須選擇新鮮面，并盡可能選擇礦物的單體。（4）相對密度一般分輕(＜2.5＝，中（2.5-4），重（＞4）三級，自然界常見中等密度大小的礦物，只有相對密度大或小（輕或重）的礦物才有鑒定意義．3）其它物理性質礦物的其它物理性質可包括：磁性、導電性、發(fā)光性、放射性、延展性、脆性、彈性和撓性等。并非大多數(shù)礦物都能表現(xiàn)出很典型的上述物理性質。注意觀察：磁鐵的磁性、磷鐵礦的發(fā)光性、自然金的延展性、云母的彈性等。常見礦物的主要特征黃鐵礦FeS2大多呈塊狀集合體，也有發(fā)育成立方體單晶者。立方體的晶面上常有平行的細條紋。顏色為淺黃銅色，條痕為綠黑色。金屬光澤。硬度6-6.5。性脆，斷口參差狀。相對密度5。黃銅礦CuFeS2常為致密塊狀或粒狀集合體。顏色銅黃，條痕為綠黑色。金屬光澤。硬度3—4，小刀能刻破。性脆，相對密度4.1-4.3。黃銅礦以顏色較深且硬度小可與黃鐵礦相區(qū)別。方鉛礦PbS單晶常為立方體，通常成致密塊狀或粒狀集合體。顏色鉛灰，條痕為灰黑色。金屬光澤。硬度2—3。有三組解理，沿解理面易破裂成立方體。相對密度7.4—7.6。閃鋅礦ZnS常為致密塊狀或粒狀集合體。顏色自淺黃到棕黑色不等（因含F(xiàn)e量增高而變深），條痕為白色到褐色。光澤自松脂光澤到半金屬光澤。透明至半透明。硬度3.5-4。解理好。相對密度3.9-4.1（隨含鐵量的增加而降低）。石英SiO2常發(fā)育成單晶并形成晶簇，或成致密塊狀或粒狀集合體。純凈的石英無色透明，稱為水晶。石英因含雜質可呈各種色調。例如含F(xiàn)e+3呈紫色者，稱為紫水晶；、含有細小分散的氣態(tài)或液態(tài)物質呈乳白色者，稱為乳石英。石英晶面為玻璃光澤，斷口為油脂光澤，無解理。硬度7。貝殼狀斷口。相對密度2.65。隱晶質的石英稱為石髓（玉髓），常呈腎狀、鐘乳狀及葡萄狀等集合體。一般為淺灰色、淡黃色及乳白色，偶有紅褐色及蘋果綠色。微透明。具有多色環(huán)狀條帶的石髓稱為瑪瑙。赤鐵礦Fe2O3常為致密塊狀、鱗片狀、鮞狀者為暗紅色，條痕呈櫻紅色。金屬、半金屬到土狀光澤。不透明。硬度5－6，土狀者硬度低。無解理。相對密度4.0-5.3。磁鐵礦Ｆe3O4常為致密塊狀或粒狀集合體，也常見八面體單晶。顏色為鐵黑色。條痕為黑色。半金屬光澤。不透明。硬度5.5-6.5。無解理。相對密度5。具強磁性。褐鐵礦實際上不是一種礦物而是多種礦物的混合物，主要成分是含水的氫氧化鐵（Fe2O3·nH2O），并含有泥質及二氧化硅等。褐至褐黃色，條痕黃褐色。常呈土塊狀、葡萄狀，硬度不一。螢石ＣaF2常能形成塊狀、粒狀集合體，或立方體及八面體單晶。顏色多樣，有紫紅、藍、綠和無色等。透明。玻璃光澤。硬度4。解理好。易沿解理面破裂成八面體小塊。相對密度3.18。方解石CaCO3常發(fā)育成單晶，或晶簇、粒狀、塊狀、纖維狀及鐘乳狀等集合體。純凈的方解石無色透明。因雜質滲入而常呈白、灰、黃、淺紅（含Ｃo、Ｍn）、綠（含Ｃu）、藍（含Ｃu）等色。玻璃光澤。硬度3。解理好。易沿解理面分裂成為菱面體。相對密度2.72。遇冷稀鹽酸強烈起泡。白云石ＣaMg[CO3](OH)2單晶為菱面體，通常為塊狀或粒狀集合體。一般為白色，因含Ｆe常呈褐色。玻璃光澤。硬度3.5-4。解理好。相對密度2.86，含鐵高者可達2.9-3.1。白云石以在冷稀鹽酸中反應微弱，以及硬度稍大而與方解石相區(qū)別?？兹甘疌u[CO3](OH)2常為鐘乳狀、塊狀集合體，或呈皮殼附于其它礦物表面。深綠或鮮綠色。條痕為淡綠色。晶面上為絲絹光澤或玻璃光澤。硬度3.5-4。相對密度3.5-4.0。遇冷稀鹽酸劇烈起泡。孔雀石以其特有顏色而易與其他礦物相區(qū)別。普通輝石(Ca,Mg,Fe,Al)2[(Si,Al)2O6]單晶體為短柱狀,橫切面呈近正八邊形(圖示),集合體為粒狀。綠黑色或黑色。玻璃光澤。硬度5－6。有平行柱狀的兩組解理，交角為56。。相對密度3.02-3.45，隨著含F(xiàn)e量增高而加大。高嶺石Al4[Si4O10](OH)3一般為土塊或塊狀集合體。白色，常因含雜質而呈其它色調。土狀者光澤暗淡，塊狀者具蠟狀光澤。硬度2。相對密度2.61-2.68。具有可塑性。白云母Kal2[AlSi3O10](OH,F)2單晶體為短柱狀及板狀，橫切面常為六邊形。集合體為鱗片狀。其中晶體細微者稱為絹云母。薄片為無色透明。具珍珠光澤。硬度2.5-3。有平行片狀方向的極好解理，易撕成薄片，具彈性。相對密度2.77-2.88。黑云母K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2單晶體為短柱狀、板狀，橫切面常為六邊形，集合體為鱗片狀。棕褐色或黑色，隨含F(xiàn)e量增高而變暗。其它光學性質同白云母相似。相對密度2.7-3.3。長石包括三個基本類型：鉀長石K[AlSi3O8]，鈉長石Na[AlSi3O8]，鈣長石Ca[Al2Si2O8]，其中鉀長石與鈉長石常稱為堿性長石；鈉長石與鈣長石常按不同比例混溶在一起，組成類質同象系列，統(tǒng)稱為斜長石（包括鈉長石、更長石、中長石、拉長石，培長石、鈣長石）。斜長石有