地质学概论实验安全工程

1、山西工程技术学院地质学概论实验指导书（适用于安全工程专业）矿业工程系安全工程教研室实验一 矿物及岩石的认识一、实验的目的与要求1. 全面地观察矿物形态及物理性质等特征，初步掌握肉眼鉴定的基本方法，学会常见矿物的鉴定并写出简单的鉴定；2. 全面地观察沉积岩、岩浆岩变质岩的矿物成分和结构构造；初步掌握肉眼鉴定各类岩的基本方法；学会常见各类岩石的鉴定并能做出简单的鉴定二、实验方法与步骤。1.肉眼鉴定矿物的大致过程是从观察矿物的形态着手，然后观察矿物的光学性质、力学性质，进而参照其它物理性质或借助于化学试剂与矿物的反应，最后综合上述观察结果，查阅有关矿物特征鉴定表，即可确定矿物的名称。观察并描述矿物的

2、形态观察并描述矿物的物理性质：形态、颜色、光泽、硬度2.肉眼描述和鉴定岩浆岩的基本内容为矿物成分和结构构造，这是岩石命名的基础。拿到一块岩石，一般描述的顺序是：首先是颜色，其次为结构、矿物成分、构造及次生变化等。观察并描述岩石的颜色观察并描述岩石的结构与构造观察岩石矿物成分三、实验内容实验标本矿物标本：石英、正长石、角闪石、辉石、橄榄石、黑云母。岩石标本：橄榄岩、花岗岩、玄武岩等（岩浆岩）；砾岩、砂岩、泥岩、页岩等（沉积岩）；板岩、片岩、石英岩、大理岩等（变质岩）。实验举例2.1 矿物举例白云石CaMg（CO3）2形状：常为菱面体，晶面可弯曲成马鞍形。集合体常为柱状、片状、块状等。物理性质：纯

3、者为灰白色，随含 Fe2+量的增加，颜色从灰带黄变为灰褐色；条痕为白色。硬度 3.54；玻璃光泽至珍珠光泽。三组完全解理。2.863.20。成因产状：白云石主要是浅海相沉积物，亦可由热液交代和变质作用而形成。鉴定特征：颜色、马鞍形弯曲晶面,遇冷稀盐酸反应微弱/遇热盐酸剧烈起泡。正长石KAlSi308形状：短柱状或板状。物理性质：肉红色、粉红色等；白色条痕。玻璃光泽；硬度 6。二组完全解理，二组解理面夹角为 90。2.57。宝石级的正长石称作月光石。成因产状：正长石是中、酸性及碱性岩浆岩的主要造岩矿物。主要鉴定特征：解理、光泽、颜色、硬度。斜长石(100n)Na(AlSi3O8)nCa(Al2S

4、i2O8)斜长石属长石族中的一个亚族，包括钠长石、中长石、拉长石、钙长石和培长石。前两种矿物统称为酸性斜长石，后三种矿物统称为基性斜长石，其中最为常见的是。形状：晶体为柱状、板状。常见聚片双晶。在岩石中多呈板状或不规则粒状。集合体呈粒状。物理性质：白色、灰色，有时带浅蓝、浅绿、浅棕、浅红等色调；条痕为白色。半透明透明；玻璃光泽。硬度 66.5。两组解理（一组完全，一组中等），解理交角为 8694，故得名斜长石。2.612.76。成因产状：斜长石是岩浆岩和变质岩中最主要的造岩矿物之一。主要鉴定特征：颜色、晶形、双晶、硬度及解理夹角。KAl2(AlSi3O10)(OH)2形状：为六方晶体或细粒集合

5、体，通常呈板状、片状，外形成假六方形或菱形。柱面有明显的横条纹，双晶常见，云母律生成接触双晶或穿插三连晶。物理性质：薄片无色透明，因含杂质而带有不同色调。解理面常见珍珠光泽、玻璃光泽、丝绢光泽。硬度 2.53；底面耐热性；可抗强酸和强碱。完全。2.73.1。薄片有弹性；具绝缘性和成因产状：是花岗岩、花岗、云英岩等的主要造岩矿物。主要鉴定特征：颜色、片状、极完全解理、薄片具有弹性、绝缘性强。黑云母K(MgFe)3(OH)2(A1Si3O10)形状：晶体呈假六方板状、短柱状或角锥状；集合体呈叶片状或鳞片状形态。常见依云母律形成的双晶。物理性质：黑或棕黑色。透明半透明。条痕无色。玻璃光泽，解理面显珍

6、珠光泽。硬度 2.53；一组极完全解理；断口不平坦。差。3.023.12。薄片有弹性；绝缘性较成因产状：黑云母是云母族中分布最广泛的矿物。它主要产于中、酸性侵入岩和区域变质岩。主要鉴定特征：形状、光泽、颜色、解理。3+普通角闪石CaNa(Mg，Fe) (A1，Fe)(Si，A1) O4 11 (OH) 422普通角闪石是闪石矿物中的一类，它并不是指一种矿物，如镁钙闪石、浅闪石、韭闪石等都属于普通角闪石。多产出于火成岩或变质岩中，是分布很广的主要造岩矿物之一。形状：常呈柱状晶体，断面为近似菱形的六边形，接触双晶。或针状柱状晶体。集合体常为细柱状、针状、状、粒状，其中状角闪石称角闪石石棉。物理性质

7、：暗绿至黑色，氧化后呈褐色或深褐色；条痕浅灰绿色；近乎不透明。玻璃光泽。硬度 56；二组柱面解理完全。解理交角 124或 56。3.13.3。成因产状：是中酸性岩浆岩的主要造岩矿物之一，是其中最主要的暗色矿物。在区域变质作用中，普通角闪石也有大量产出。主要鉴定特征：绿黑色、柱状晶形、断面近似菱形的六边形、二组柱面完全解理。与普通辉石的区别主要是解理夹角 124或 56及断面为菱形或近菱形。+2+3普通辉石Ca(Mg，Fe ，Fe ，Ti，Al)（Si，Al） O 2 6普通辉石是常见的主要造岩矿物之一，特别是基性、超基性岩石的主要造岩矿物，在月球的一些岩石和陨石中也常见这种矿物。它的晶体粗大，

8、以至可用于磨制黑宝石。形状：晶体常为短柱状，其横断面常近似正八边形。集合体常为粒状、放射状或块状。物理性质：绿黑色、褐黑色或黑色；条痕浅绿色或黑色。玻璃光泽；不透明。硬度5.56.0。二组柱面解理中等或完全，解理夹角为 87或 93。3.233.52。成因产状：主要是基性、超基性岩浆的侵入或喷出产生的矿物。有时也出现在中性岩或酸性岩及某些结晶岩中。鉴定特征：颜色、短柱状晶形、横断面形状及解理交角为其主要鉴定特征。橄榄石 (Mg，Fe)2(SiO4)橄榄石是组成上地幔的主要矿物，也是月岩和陨石的主要矿物成分。它作为主要造岩矿物常见于基性和超基性火成岩中。透明而色泽鲜艳、无瑕疵的橄榄石晶体可作为宝

9、石。形状：晶体为短柱状或厚板状，常见单形有平行双面。集合体通常呈粒状或团块状。物理性质：常为橄榄绿色，但随铁含量增多，颜色从浅黄色变到暗绿黑色。玻璃光泽；透明半透明。硬度 6.57.0。解理不完全；贝壳状断口，断口油脂光泽。 3.323.37。性脆，韧性较差，极易出现裂纹。石英SiO2石英是地球表面分布最广、用途最多的矿物之一。质地坚硬、耐磨，物理和化学性质十分稳定。当纯二氧化硅结晶时就是水晶，无色透明；当二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙；当二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石。形状：晶体呈六晶簇状等。与菱面体组成的聚形。柱面具横纹。集合体呈粒状、致密块状、物理性质：乳白色、灰色或无色；条痕无色或浅

10、白色。晶面具玻璃光泽，不透明、半透明至透明。性脆，无解理，贝壳状断口，断口呈油脂光泽。硬度 7。因晶型不同而导致在 2.222.65 之间。热学和机械性能有明显的异向性，且具有压电性。石英因含各种杂质而颜色各异。无杂质时为水晶，无色透明；含铁和锰元素而形成紫水晶（有二色性）；当晶型形成过程或形成后，若周围岩块含有镭的放射物质则变为烟水晶，简称烟晶或茶晶；当含猛和钛元素时为蔷薇水晶，也称粉水晶或芙蓉石；还有其它各色水晶，如、蓝水晶、绿水晶及等。水晶作为宝石被广泛接受，尤其带颜色的水晶更们喜爱。但绝大多数水晶属抵挡宝石，或偏中档，高档水晶很少，如钛晶及黄色的天然水晶（）是较稀少和昂贵的。成因产状：

11、水晶主要产于花岗的晶洞中，块状和柱状石英产于热液矿脉中。主要鉴定特征：晶形、硬度高、无解理、贝壳状断口、岩石举例：岩浆岩实验举例特征。按超基性基性中性酸性划分原则对已有岩石样品进行特征描述。超基性岩类橄榄岩：是岩石中常见的类型，为深成岩。主要由橄榄石、辉石组成，橄榄石占 40%以上。有时可含少量角闪石、黑云母，铬铁矿等。岩石呈橄榄绿，淡黄绿及黑色。粒度自细粒到粗粒都有，主要为自形粒状结构，块状构造。主要鉴定特征：颜色、矿物成分、结晶粒度、结构、构造。基性岩类玄武岩：为基性喷出岩。矿物成分与相当，岩石呈黑色、灰黑色、灰绿色等。常见斑状结构，斑晶为橄榄石、辉石、斜长石；基质为隐晶质，有时也呈细粒状

12、结构；多为块状构造，但以气孔和杏仁状构造最为特征。主要鉴定特征：颜色、矿物成分、结构、构造。（4）酸性岩类花岗岩：为深成酸性侵入岩。主要矿物成分有石英（一般在 2040%之间）、长石（一般60%），且碱性长石多于酸性斜长石。次要矿物为黑云母、角闪石及少量辉石，三者共在 510%左右。花岗岩常呈灰白色、白色、浅红色、肉红色，中粗粒等结构、似斑状结构或花岗结构。呈似斑状结构者，斑晶主要为碱性长石。常为块状构造。2.2.2 沉积岩举例砾岩：是指含量在 50%以上圆状、次圆状砾石经胶结而成的岩石。根据岩石中的砾石成分可分为单成分砾岩和复成分砾岩。根据岩石成因又可分为滨海砾岩、砾岩等。角砾岩：是指含量在

13、 50%以上的棱角状、次棱角状砾石经胶结而成的岩石。其中的砾石经搬运或搬运距离很短。根据岩石的成因又可分为岩溶角砾岩和冰川角砾岩等。砂岩：是指直径大0.05-2mm 的颗粒，含量在 50%以上，是中等碎屑物质组成的岩石。由于碎屑颗粒属于中等，故称为中碎屑岩。根据砂石中的碎屑颗粒大小又可分为巨粒砂岩；粗粒砂岩；中粒砂岩；细粒砂岩。粉砂岩：是指直径大0.050.005mm 的颗粒含量在 50%以上，属细碎屑物质组成的岩石。由于碎屑颗粒较细，故称为细碎屑岩。页岩：由粘土脱水胶结而成，以粘土矿物为主，大部分有明显的薄层理，呈页片状。按胶结方式不同又可分为硅质页岩、粘土质页岩、砂质页岩、钙质页岩及碳质页

14、岩。遇水易软化。砾岩：是指含量在 50%以上圆状、次圆状砾石经胶结而成的岩石。根据岩石中的砾石成分可分为单成分砾岩和复成分砾岩。根据岩石成因又可分为滨海砾岩、砾岩等。角砾岩：是指含量在 50%以上的棱角状、次棱角状砾石经胶结而成的岩石。其中的砾石经搬运或搬运距离很短。根据岩石的成因又可分为岩溶角砾岩和冰川角砾岩等。砂岩：是指直径大0.05-2mm 的颗粒，含量在 50%以上，是中等碎屑物质组成的岩石。由于碎屑颗粒属于中等，故称为中碎屑岩。根据砂石中的碎屑颗粒大小又可分为巨粒砂岩；粗粒砂岩；中粒砂岩；细粒砂岩。粉砂岩：是指直径大0.050.005mm 的颗粒含量在 50%以上，属细碎屑物质组成的

15、岩石。由于碎屑颗粒较细，故称为细碎屑岩。页岩：由粘土脱水胶结而成，以粘土矿物为主，大部分有明显的薄层理，呈页片状。按胶结方式不同又可分为硅质页岩、粘土质页岩、砂质页岩、钙质页岩及碳质页岩。遇水易软化。2.2.3 变质岩的举例板岩：具有板状构造或变余构造，其原岩为粘土岩、粘土质粉砂岩及酸性凝灰岩，属浅变质的岩石。岩石重结晶极轻微，故残留有大量原岩矿物。其中出现的少量结晶质矿物，如绢云母、绿泥石、石英等，多为隐晶质结构和变余泥质结构。片岩：具片理构造，是常见的区域变质岩石。原岩为粘土岩、砂岩、泥灰岩或超基性中酸性火山岩等。重新组成的岩石由片状、柱状矿物（如：云母、绿泥石、滑石、角闪石、阳起石及粒状

16、矿物，石英、长石）等组成，而原岩已全部重结晶。其中石英含量大于长石，长石含量小于 25%。特征矿物是石、石榴石、等。具鳞片变晶结构、纤枚状变晶结构、斑状变晶结构。常见的片岩有石云母片岩、角闪石片岩、绿泥石片岩等。石英岩：石英含量大于 85%的区域变质岩。原岩为砂岩、硅质岩经区域变质作用，重结晶后形成。结晶颗粒小，即使受到高级变质作用，矿物颗粒也很少大于 0.2 毫米。岩石呈浅色。粒状变晶结构。块状构造。大理岩：又称大理石，是由含量在 50%以上的碳酸盐类矿物组成的变质岩。原岩为碳酸盐岩，经区域变质作用或接触变质作用而形成，结晶的矿物主要为和白云石。由于原岩中所含的杂质和变质的条件不同，岩石中可

17、含少量的蛇纹石、透辉石、斜长石、透闪石、金云母、石英、硅灰石、滑石等特征变质矿物。粒状变晶结构。块状及条带状构造。四、实验结果作业 1：手标本鉴定主要造岩矿物特征表颜色形态光泽硬度矿物名称作业 2：手标本鉴定主要岩石特征表颜色矿物成分结构构造岩石名称实验二 常见地质构造的认识一、实验目的通过观察不同产状的岩层、褶皱、断层等模型及在平面、纵剖面、横剖面上的特征，达到建立地质构造的时空概念。二、实验仪器岩层产状要素及三种基本岩层产状的模型。褶皱要素及各类褶皱模型。断层要素及各类断层模型。三、实验内容与方法要了解地质构造的性质，往往需要通过平面和不同方向的剖面进行观察和综合分析才能得到较为全面的认识

18、。现将以下四组地质构造模型的观察步骤与要点分述于下： 岩层的基本产状（图 3-5 A、3-5 B、3-5 C、）观察水平、直立、倾斜三种产状的岩层其平面与剖面表现特征。观察新、老岩层的相对位置在三种基本产状模型中，其平面与剖面上的表现。岩层在地表出露界线的特征“V 字形法则”。图 2-1 单斜岩层A- 水平岩层 B-直立岩层 C-倾斜岩层 褶皱褶曲要素（图 2-2）通过观察掌握褶曲的核部、翼部、轴面、枢纽、轴线（轴迹）、弧尖（转折端）、高点等褶皱要素的含意及其相互位置，并度量褶皱的长、宽、高。图 2-2 褶曲的要素g弧尖；ge枢纽；fe轴线；efhi轴面；ab、cd翼；j核 褶皱存在的依据褶皱的基本类型是背斜和向斜，它们存在的共同特点是不同时代的地层在平面与横剖面上均表现为对称式重复出现。 确定褶皱的性质与类型确定褶皱存在后，需通过以下几方面的观察