第一章之礦物.ppt

1、第一章 地球的形態(tài)與物質(zhì)組成 第一節(jié) 地球的形態(tài) 第二節(jié) 固體地球的物質(zhì)組成,第二節(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 )：天然形成的化合物或單質(zhì)，具有一定的化學成分和物理性質(zhì)。是組成地球的基本物質(zhì)。,化合物-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。,固體礦物按其內(nèi)部構造可分為： 結(jié)晶質(zhì)礦物-原子(或離子、離子團)按嚴格規(guī)律排列的固體。 晶 體：具有一定的結(jié)晶構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）不作規(guī)則排列的固體。蛋白石（SiO2H2O）。

2、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)礦物隨時間增長可以轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶質(zhì)礦物。,晶形( crystal form)和晶體格架( crystal lattice) 晶形-每種礦物均有一定的晶體構造，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?；蚍Q為晶體構造。 晶面-晶體格架中質(zhì)點較密或質(zhì)點間聯(lián)結(jié)力較強的面。,在巖石中，礦物的晶形常因晶體生長時互相阻擋，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

3、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結(jié)晶，則質(zhì)點間聯(lián)結(jié)力較強的礦物往往自形相對較好。,（二）礦物的化學成分 每種礦物都有一定的化學成分，由于各種原因，自然界的礦物常含有一定的雜質(zhì)，因而，礦物化學成分只能是相對固定的。 類質(zhì)同象-在結(jié)晶過程中，電價和半徑相近的離子可以同時進入晶體格架，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)2SiO4， 當Mg2(SiO4)大于90%為鎂橄欖石， Mg2(SiO4)占70-90%為貴橄欖石。 結(jié)構式和化學式-在礦物分子式中，將類質(zhì)同象互相頂替的元素用括弧括

4、在一起，中間隔以逗點，含量高的放在前面，絡陰離子用方括號括出，即為結(jié)構式；不加括弧即為化學式。,一種礦物之所以不同于別的礦物，是由于在化學成分、晶體構造和物理性質(zhì)三個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成分，進一步細分時則結(jié)合考慮晶體構造，而物理性質(zhì)則因測試相對較簡單，常常是主要的鑒定依據(jù)。,（三）礦物的物理性質(zhì)（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,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

5、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）。,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。,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、

6、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。,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)點間的聯(lián)結(jié)力，由電價高、半徑小的離子組成的礦物較硬。 選擇硬度不同的10種礦物作標準（德國礦物學家Friedrich Mohs） ，組成相對硬度系列，即摩氏硬度計（Mohs scale of hardness）， 共分10度：滑石1、石膏2、方解石3、螢石4、磷灰石

7、5、長石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）,5、透明度和光澤 透明度分透明、半透明、不透明三級，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。按強弱分玻璃光澤、金剛光澤、半金屬(如鑄鐵斷口的光澤)和金屬光澤四級。 光澤強度以晶面或解理面等平面為準。反射面不平時可出現(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。此外，金屬光澤的礦物不透明。,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)別的兩個概念。 礦物的比

8、重主要決定于元素的原子量，一般硅酸鹽造巖礦物的比重為2.63.5 g/cm3。 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。,7、磁性( magnetic properties) 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 K0； 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。,8、熔 點 低于熔點的溫度條件下，礦物才能結(jié)晶出來。 一般由半徑小，電價高的離子所組成的礦物熔點較高，在硅酸鹽中，熔點大致按陽離子 Al、 Mg、 Fe、 Ca、 Na、 K的順序降低。 此外，當有水和揮發(fā)性

9、成分( F、Cl等)時，礦物的熔點常明顯下降。,（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,長石( feldspar) 是地殼最主要的礦物，分為兩大亞族： 堿長石為鉀長石KAlSi3O8與鈉長石NaAlSi3O8的類質(zhì)同象系列，一般以鉀長石或含一定量鈉長石分子的鉀長石較為常見。 斜長石為鈉長石NaAlSi3O8與鈣長石CaAl2Si2

10、O8的類質(zhì)同象系列。 長石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。,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.,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23。按其陽離子分為： 黑云母（biotite)：K(Mg,Fe)3AlSi3O10OH2，棕褐-黑或綠-黑色。 金云母(flogopite)：K Mg3AlSi3O10OH2 ，各種褐色，薄片近無色。 白云母( muscovite)：K

11、Al2AlSi3O10OH2， 白色或微帶綠色。,角閃石( amphibole) 具Si4O10型硅酸根的硅酸鹽，陽離子多以 Mg、F e為主，一般分子式為： (Ga,Na)2-3( Mg,Fe,Al)5( Si,Al) Si3O11OH2。 按陽離子分為許多亞種，如透閃石、陽起石、藍閃石等。 特征：呈長柱狀、針狀等拉長的晶形， 平行延長方向有兩組解理，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5.56.0。,輝石( pyroxene) 一般化學式為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

12、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。,橄欖石(olivine) 化學式一般為( Mg，F(xiàn)e)2 SiO4。常呈粒狀，有時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。,石榴子石(garnet) A3B2SiO4， A Fe2+、 Mg2+、Ca2+等， BFe3+、 Al3+等。晶形良好者似石榴籽，故名。 強玻璃或油脂光澤，無解理，硬度7。 常見為： 鐵鋁榴石( Fe3Al2)，紅褐-黑色； 鈣鋁榴石( Ca

13、2 Al2)黃、綠-褐、紅色； 鈣鐵榴石( Ca3Fe23+)，黃、綠-黑色； 鎂鋁榴石( Mg3Al2)淺紫、玫瑰色。,綠泥石(chlorite) Mg、 Fe、 Al的含OH硅酸鹽，硅酸根為Si4O10型，分子式較復雜。 一般呈各種綠色，片狀或不規(guī)則狀，極完全解理一組，捻之成微細的綠色小片。 硬度2左右，用指甲可刻劃，,蛇紋石( serpentine) Mg3Si2O5OH4， 常因含一定量的 Fe而呈綠色， 形狀多不規(guī)則，硬度2.53。,藍晶石、紅柱石、夕(矽)線石 化學成分相同，Al203SiO2，不同溫度、壓力下形成。 藍晶石 Al2SiO4O，多呈長板狀；不均勻的藍白、青白色；平行

14、延長方向硬度4.5，垂直延長方向為6；在壓力較高條件下形成。 紅柱石Al2SiO4O ，橫斷面近方形的柱狀晶體；色白或微帶紅，柱心有時有黑色炭質(zhì)包裹物；平行延長方向有不很好的兩組近直交的解理；硬度77.5；在壓力較低條件下形成。 夕線石AlAlSiO5 ，常呈細長針狀；無色或微帶灰、白；平行延長方向有一組解理；硬度7；在溫度較高條件下形成。,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 ) CaMgCO32，類似方解石，但硬度稍高(

15、3.54)，粉末遇稀鹽酸起泡。,鐵的氧化物 是巖石中最常見的“副礦物”(含量35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5.56,以紅色條痕為其主要特征。 褐鐵礦( limonite ) HFeO2nH2O，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4，土狀者1。褐鐵礦主要為各種含鐵礦物的風化產(chǎn)物，常將巖石染成黃、褐等鐵銹色。,黃鐵礦( pyrite ) Fe2+ S2，常呈立方體或五角十二面體，有時無自形，晶面有平直條紋，淺黃銅色，條痕綠黑色，金屬光澤，硬度66.5， 黃鐵礦富集時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(3.54)區(qū)別于晶形不好的黃鐵礦。 為最重要的銅礦石礦物。,方鉛礦( ganela ) PbS，常呈粒狀、塊狀，鉛灰色，條痕灰黑色，金屬光澤，硬度3，比重大，以有三組相直交的完全解理為特征(晶