礦物學(xué)習(xí)課件

第一頁，共三十四頁。第一章地球的起源、形態(tài)及其物質(zhì)組成第一節(jié)地球的起源第二節(jié)地球的形態(tài)第三節(jié)固體地球的物質(zhì)組成第二頁，共三十四頁。第三節(jié)固體地球的物質(zhì)組成----礦物和巖石一、礦物（一）礦物的概念礦物(mineral)：是天然形成的化合物或單質(zhì)，具有一定的化學(xué)成分和物理性質(zhì)。是組成地球的基本物質(zhì)?；衔?---由兩種或兩種以上的元素組成的礦物，如巖鹽、方解石、石英等。單質(zhì)----由一種元素組成的礦物，如金、銅、金剛石。第三頁，共三十四頁。固體礦物按其內(nèi)部構(gòu)造可分為：結(jié)晶質(zhì)礦物----原子(或離子、離子團(tuán))按嚴(yán)格規(guī)律排列的固體。晶體：具有一定的結(jié)晶構(gòu)造和幾何外形的固體。非晶質(zhì)礦物----組成礦物的原子（或離子、離子團(tuán)）不作規(guī)則排列的固體。蛋白石（SiO2`H2O）。

膠體：由水(或其它介質(zhì))“粘結(jié)”的微粒。如褐鐵礦，為微量水粘結(jié)的氫氧化鐵微粒，這些微粒本身仍然是結(jié)晶質(zhì)。非晶質(zhì)礦物隨時(shí)間增長(zhǎng)可以轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶質(zhì)礦物。

第四頁，共三十四頁。晶形(crystalform)和晶體格架(crystallattice)晶形----每種礦物均有一定的晶體構(gòu)造，在外形上具有一定的晶體形狀。理想的晶體為規(guī)則的幾何多面體。晶體格架----晶體中原子、離子等排列的格式。或稱為晶體構(gòu)造。晶面----晶體格架中質(zhì)點(diǎn)較密或質(zhì)點(diǎn)間聯(lián)結(jié)力較強(qiáng)的面。第五頁，共三十四頁。在巖石中，礦物的晶形常因晶體生長(zhǎng)時(shí)互相阻擋，不能很好地顯示出來，最后都成為不規(guī)則粒狀。如果不同礦物結(jié)晶有先有后，則先結(jié)晶的礦物晶形較好，稱為“自形”；后結(jié)晶的礦物只能“充填”在已晶出的礦物晶體間空隙中，完全不能呈現(xiàn)自己的晶形，稱為“它形”。如果各種礦物基本上同時(shí)結(jié)晶，則質(zhì)點(diǎn)間聯(lián)結(jié)力較強(qiáng)的礦物往往自形相對(duì)較好。第六頁，共三十四頁。（二）礦物的化學(xué)成分每種礦物都有一定的化學(xué)成分，由于各種原因，自然界的礦物常含有一定的雜質(zhì)，因而，礦物化學(xué)成分只能是相對(duì)固定的。

類質(zhì)同象----在結(jié)晶過程中，電價(jià)和半徑相近的離子可以同時(shí)進(jìn)入晶體格架，占據(jù)同樣類型的位置，使形成的礦物成為具有過渡成分的化合物。如橄欖石(Mg,Fe)2[SiO4]，當(dāng)Mg2(SiO4)大于90%為鎂橄欖石，Mg2(SiO4)占70--90%為貴橄欖石。

結(jié)構(gòu)式和化學(xué)式----在礦物分子式中，將類質(zhì)同象互相頂替的元素用括弧括在一起，中間隔以逗點(diǎn)，含量高的放在前面，絡(luò)陰離子用方括號(hào)括出，即為結(jié)構(gòu)式；不加括弧即為化學(xué)式。第七頁，共三十四頁。一種礦物之所以不同于別的礦物，是由于在化學(xué)成分、晶體構(gòu)造和物理性質(zhì)三個(gè)方面有別于其它礦物。物理性質(zhì)主要決定于前兩者，所以礦物的分類一般首先按化學(xué)成分，進(jìn)一步細(xì)分時(shí)則結(jié)合考慮晶體構(gòu)造，而物理性質(zhì)則因測(cè)試相對(duì)較簡(jiǎn)單，常常是主要的鑒定依據(jù)。第八頁，共三十四頁。（三）礦物的物理性質(zhì)（肉眼鑒定特征）1、外形2、顏色與條痕3、解理與斷口4、礦物的硬度5、透明度和光澤6、比重和密度7、磁性8、熔點(diǎn)第九頁，共三十四頁。1、礦物的外形

礦物常具有一定的外形，如黃鐵礦、巖鹽是立方體，磁鐵礦是八面體，方解石是菱面體，石榴子石是菱形十二面體，云母是六方板狀或柱狀，水晶是六方錐柱狀。礦物集合體----礦物常由許多單體聚集在一起。如：粒狀集合體（磁鐵礦）、鱗片狀集合體（云母）、鮞狀集合體（赤鐵礦）、放射狀集合體（菊花石）、纖維狀集合體（石膏、石棉）。第十頁，共三十四頁。2、礦物的顏色與條痕礦物各有不同的顏色，并可因其特殊顏色得名，如黃鐵礦、黃銅礦、赤鐵礦等。不透明礦物較為穩(wěn)定，透明礦物因含雜質(zhì)而變化。

條痕----礦物粉末的顏色，比礦物顏色更穩(wěn)定，赤鐵礦表面可呈紅色、鋼灰色，但條痕總是櫻桃紅色。一般在白瓷板上劃。第十一頁，共三十四頁。3、解理與斷口

解理（cleavage）----礦物受力后沿一定方向平面裂開的性質(zhì)。裂開的平面稱為解理面。按發(fā)育程度可分為極完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理。同一方向的解理面為一組解理，如方解石有3組，云母1組解理。

斷口（fracture）----一些單體礦物受力后不是沿一定的平面方向破裂，而是呈不規(guī)則狀破裂，這種破裂面稱為斷口。如石英的貝殼狀斷口，黃鐵礦參差狀斷口，自然銅和石膏的鋸齒狀斷口。第十二頁，共三十四頁。4、礦物的硬度硬度（hardness）----礦物抵抗刻劃、磨擦的能力。決定于其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間的聯(lián)結(jié)力，由電價(jià)高、半徑小的離子組成的礦物較硬。

選擇硬度不同的10種礦物作標(biāo)準(zhǔn)（德國(guó)礦物學(xué)家FriedrichMohs），組成相對(duì)硬度系列，即摩氏硬度計(jì)（Mohsscaleofhardness），共分10度：滑石1、石膏2、方解石3、螢石4、磷灰石5、長(zhǎng)石6、石英7、黃玉8、剛玉9、金剛石10。

野外常用：指甲（2.5）、小刀（5.5）、玻璃片（6.5）第十三頁，共三十四頁。5、透明度和光澤

透明度分透明、半透明、不透明三級(jí)，決定于晶體中陽離子類型和鍵性。

光澤----礦物新鮮面反射光線的能力。折光率愈大，反射率愈高，光澤愈強(qiáng)。按強(qiáng)弱分玻璃光澤、金剛光澤、半金屬(如鑄鐵斷口的光澤)和金屬光澤四級(jí)。光澤強(qiáng)度以晶面或解理面等平面為準(zhǔn)。反射面不平時(shí)可出現(xiàn)珍珠、絲絹、油脂、松脂和瀝青光澤等。光澤主要受離子類型、原子量和鍵性影響，重元素礦物光澤較強(qiáng)。此外，金屬光澤的礦物不透明。第十四頁，共三十四頁。

6、比重和密度

比重(重量／體積)和密度(質(zhì)量／體積)是有聯(lián)系而又有區(qū)別的兩個(gè)概念。礦物的比重主要決定于組成元素的原子量，一般硅酸鹽造巖礦物的比重為2.6—3.5。礦物晶體格架的緊密程度也影響比重，同樣成分，在高壓下形成的礦物常常具較緊密之晶體格架，比重較大。第十五頁，共三十四頁。7、磁性(magneticproperties)可分為：逆磁性、順磁性和鐵磁性三大類。逆磁性礦物如巖鹽等，其磁化率K＜0；順磁性礦物如大多數(shù)含鐵的硅酸鹽。鐵磁性礦物、磁化率較高，有的可用普通磁鐵吸引。第十六頁，共三十四頁。8、熔點(diǎn)低于熔點(diǎn)的溫度條件下，礦物才能結(jié)晶出來。一般由半徑小，電價(jià)高的離子所組成的礦物熔點(diǎn)較高，在硅酸鹽中，熔點(diǎn)大致按陽離子Al、Mg、Fe、Ca、Na、K的順序降低。此外，當(dāng)有水和揮發(fā)性成分(F、Cl等)時(shí)，礦物的熔點(diǎn)常明顯下降。第十七頁，共三十四頁。（四）常見礦物

已知礦物約有3000多種，最常見的不過數(shù)十種，為組成常見巖石的“造巖礦物”。以硅酸鹽為主。長(zhǎng)石、石英、方解石、白云石、云母、角閃石、輝石、橄欖石、石榴子石、綠泥石、蛇紋石、藍(lán)晶石、紅柱石、夕(矽)線石、粘士礦物、石膏、鐵的氧化物（磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦）黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦第十八頁，共三十四頁。

長(zhǎng)石(feldspar)是地殼最主要的礦物，分為兩大亞族：

堿長(zhǎng)石為鉀長(zhǎng)石K[AlSi3O8]與鈉長(zhǎng)石K[AlSi3O8]的類質(zhì)同象系列，一般以鉀長(zhǎng)石或含一定量鈉長(zhǎng)石分子的鉀長(zhǎng)石較為常見。。

斜長(zhǎng)石為鈉長(zhǎng)石Na[AlSi3O8]與鈣長(zhǎng)石Ca[Al2Si2O8]的類質(zhì)同象系列。長(zhǎng)石2組解理，區(qū)別于石英（無解理）、方解石（3組解理），透明度較石英差，硬度為6-6.5。第十九頁，共三十四頁。石英(quartz)SiO2，無色，含雜質(zhì)可有各種顏色。無解理、高硬度（7）、高透明度。晶形可為六方柱狀、錐狀.第二十頁，共三十四頁。云母(mica)

含鉀和(OH)根的硅酸鹽，其硅酸根為[Si4O10]，一般為[AlSi3O10]，最大特征是有一組極完全解理，硬度2—3。按其陽離子分為：

黑云母（biotite)：K(Mg,Fe)3[AlSi3O10][OH]2，棕褐-黑或綠-黑色。

金云母(flogopite)：KMg3[AlSi3O10][OH]2，各種褐色，薄片近無色。白云母(muscovite)：KAl2[AlSi3O10][OH]2，白色或微帶綠色。第二十一頁，共三十四頁。角閃石(amphibole)具[Si4O10]型硅酸根的硅酸鹽，陽離子多以Mg、Fe為主，一般分子式為：(Ga,Na)2-3(Mg,Fe,Al)5[(Si,Al)Si3O11][OH]2。按陽離子分為許多亞種，如透閃石、陽起石、藍(lán)閃石等。

特征：呈長(zhǎng)柱狀、針狀等拉長(zhǎng)的晶形，平行延長(zhǎng)方向有兩組解理，交角近56°。根據(jù)鐵的含量多寡，顏色由黑綠、黑褐、深褐、深綠、淺綠至近無色，硬度5.5—6.0。第二十二頁，共三十四頁。輝石(pyroxene)一般化學(xué)式為R4+[Si2O6]，Si可部分為Al置換；R為Mg、Fe、Ca、Al和Na；不含[OH]。按陽離子分為若干亞種，如透輝石(Ca，Mg~)、硬玉(NaAl~)、頑火輝石(Mg2~)、紫蘇輝石(Mg，F(xiàn)e~)等。

特征：多呈短柱狀或粒狀，橫斷面呈八邊形或方形，有兩組近直交的解理。綠—黑色，少數(shù)褐—黑色。第二十三頁，共三十四頁。橄欖石(olivine)

化學(xué)式一般為(Mg，F(xiàn)e)2[SiO4]。常呈粒狀，有時(shí)可見很不完整的解理，一般斷口貝殼狀，在巖石中多為棕-黃綠-橄欖綠色，硬度7。第二十四頁，共三十四頁。石榴子石(garnet)A3B2[SiO4]，A＝Fe2+、Mg2+、Ca2+等，B＝Fe3+、Al3+等。晶形良好者似石榴籽，故名。強(qiáng)玻璃或油脂光澤，無解理，硬度7。常見為：鐵鋁榴石(Fe3Al2~)，紅褐-黑色；鈣鋁榴石(Ca2Al2~)黃、綠-褐、紅色；鈣鐵榴石(Ca3Fe23+~)，黃、綠-黑色；鎂鋁榴石(Mg3Al2~)淺紫、玫瑰色。第二十五頁，共三十四頁。綠泥石(chlorite)Mg、Fe、Al的含[OH]硅酸鹽，硅酸根為[Si4O10]型，分子式較復(fù)雜。一般呈各種綠色，片狀或不規(guī)則狀，極完全解理一組，捻之成微細(xì)的綠色小片。硬度2左右，用指甲可刻劃，第二十六頁，共三十四頁。蛇紋石(serpentine)Mg3[Si2O5][OH]4，常因含一定量的Fe而呈綠色，形狀多不規(guī)則，硬度2．5—3。第二十七頁，共三十四頁。藍(lán)晶石、紅柱石、夕(矽)線石化學(xué)成分相同，Al203·SiO2，不同溫度、壓力下形成。藍(lán)晶石Al2[SiO4]O，多呈長(zhǎng)板狀；不均勻的藍(lán)白、青白色；平行延長(zhǎng)方向硬度4.5，垂直延長(zhǎng)方向?yàn)?；在壓力較高條件下形成。紅柱石Al2[SiO4]O，橫斷面近方形的柱狀晶體；色白或微帶紅，柱心有時(shí)有黑色炭質(zhì)包裹物；平行延長(zhǎng)方向有不很好的兩組近直交的解理；硬度7—7.5；在壓力較低條件下形成。夕線石Al[AlSiO5]，常呈細(xì)長(zhǎng)針狀；無色或微帶灰、白；平行延長(zhǎng)方向有一組解理；硬度7；在溫度較高條件下形成。第二十八頁，共三十四頁。方解石(calcite)CaCO3，晶形呈菱面體或六方柱，以白色最常見，因含雜質(zhì)而呈黃、紅、灰等多種顏色，以具三組互相斜交的完全解理和低硬度(3)為其特征，遇稀鹽酸劇烈起泡。白云石(dolomite)CaMg[CO3]2，類似方解石，但硬度稍高(3．5—4)，粉末遇稀鹽酸起泡。第二十九頁，共三十四頁。鐵的氧化物

是巖石中最常見的“副礦物”(含量＜3—5％的礦物)，最重要者為以下三種：

磁鐵礦(magnetite)Fe2+Fe23+O4，晶形呈八面體或菱形十二面體或他形粒狀，鐵黑色，條痕黑色，不透明，半金屬光澤，無解理；為強(qiáng)磁性礦物。

赤鐵礦(hematite)Fe2O3，晶體少見，呈片狀，一般為土狀、塊狀或腎狀等。晶體呈鐵黑-鋼灰色，土狀等呈紅色，條痕紅色，半金屬或土狀光澤，硬度5.5—6,以紅色條痕為其主要特征。褐鐵礦(limonite)HFeO2·nH2O，為膠體氫氧化鐵，常呈土狀、腎狀，黃、褐至褐黑色，以黃褐-褐色條痕為其特征，致密塊狀者硬度可達(dá)4，土狀者1。褐鐵礦主要為各種含鐵礦物的風(fēng)化產(chǎn)物，常將巖石染成黃、褐等鐵銹色。第三十頁，共三十四頁。黃鐵礦(pyrite)Fe2+[S2]，常呈立方體或五角十二面體，有時(shí)無自形，晶面有平直條紋，淺黃銅色，條痕綠黑色，金屬光澤，硬度6—6.5，黃鐵礦富集時(shí)可作制硫或硫酸原料，不能煉鐵。黃銅礦(chalcopyrite)CuFeS2，多呈塊狀，晶形罕見，深黃銅色，條痕綠黑色，金屬光澤，以色較深和硬度較低(3.5—4)區(qū)別于晶形不好的黃鐵礦。為最重要的銅礦石礦物。第三十一頁，共三十四頁。方鉛礦(ganela)