工程地质实验 主要造岩矿物的认识和鉴定.doc

实验一 主要造岩矿物的认识和鉴定一、实验的目的与要求矿物的肉眼鉴定是一种简便、迅速而又易掌握的方法，是野外地质工作的基本功之一。矿物的形态和矿物的物理性质，乃是肉眼鉴定矿物的两项主要依据，必须学会使用简便工具，认识、鉴别、描述矿物的这些性质。本次实验的目的：1了解肉眼鉴别矿物的方法和步骤；2熟悉常见矿物的鉴别特征和观察方法，并写出简单的鉴定报告。二、实验用品小 刀、白色无釉瓷板、三、实验方法与步骤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，进而参照其他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，即可查出矿物的定名。（一）矿物的形态特征1单体形态：根据单个晶体三度空间相对发育的比例不同，可将晶体形态特征分为一向延长、二向延长和三向等长三种。 一向延长晶体 柱状石英（水晶）、角闪石；毛发状石棉。 二向延长晶体 片状云母、绿泥石；厚板状重晶石。 三向等长晶体 粒状石榴子石、黄铁矿、橄榄石、方铅矿。2集合体形态 显晶集合体 柱状集合体普通角闪石、电气石、红柱石；纤维状集合体石膏、石棉；片状集合体云母、镜铁矿；粒状集合体橄榄石、石榴子石；晶簇石英、方解石。 隐晶及胶态集合体 结核状钙质结核、黄铁矿结核；鲕状及豆状赤铁矿；钟乳状方解石；土状高岭土。（二）矿物的光学性质1颜色根据颜色产生的相理不同可分为自色、他色、假色，但具有鉴定意义的主要为自色。2条痕条痕是指矿物粉末的颜色，一般是指点矿物在白色无釉瓷板上擦划所留下的痕迹的颜色。条痕色可能深于、等于或浅于矿物的自色。条痕色对不透明的金属、半金属光泽矿物的鉴定很重要，而对透明、玻璃光泽矿物来说，意义不大，因为它们的条痕都是白色或近于白色。 3光泽指矿物表面的光亮程度，是由矿物表面对光的反射率的大小所决定的，可将矿物的光泽分为金属光泽、半金属光泽、非金属光泽三类。非金属光泽中，由于矿物表面不平整或在某些集合体表面会产生特殊的变异光泽。如油脂光泽、丝绢光泽、珍珠光泽、土状光泽等。注意要点：观察矿物光泽时，一定要在新鲜面上观察，主要观察晶面和解理面上的光泽。4透明度：矿物透明度是指矿物透过光线的程度，一般是以矿物厚度0.03mm的薄片为准。分为透明、半透明和不透明三级。 （三）矿物的力学性质1解理解理是指矿物在外力作用能够沿着特定的方向裂开成光滑平面的性质，是矿物的重要鉴定特征之一。解理按其发育程度分为极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理和极不完全解理五级。（1）观察解理等级根据解理面的完好和光滑程度以及大小，确定其解理等级。注意观察、白云母、方解石、普通角闪石、磷灰石、石英的解理发育情况。（2）观察解理组数矿物中相互平行的一系列解理面称为一组解理。注意观察云母、正长石、方解石、萤石的解理组数。（3）观察解理面间的夹角两组及两组以上的解理，其相邻两解理面间的夹角亦是鉴定矿物的标志之一。注意观察正长石、辉石、角闪石、萤石的解理夹角。（4）注意要点：肉眼观察矿物的解理只能在显晶质矿物中进行。确定解理组数和解理夹角必须在一个矿物单体上观察。 2断口根据矿物受力后不规则裂开的形态，可分为贝壳状断口、参差状断口、土状断口、锯齿状断口等类型。观察石英、黄铁矿、高岭土和断口，并确定其类型。 3硬度肉眼观察的是矿物的相对硬度，通过以莫氏硬度计了解不同硬度的矿物为标准进行比较而确定的。观察莫氏硬度计。表1 摩氏硬度计摩氏硬度级别矿物名称滑石石膏方解石萤石磷灰石正长石石英黄玉刚玉金刚石野外工作中为了方便，常采用指甲（硬度为2.5）、小刀（硬度为5.5）等作为标准测定相对硬度。污染手的为1，不污染手而指甲能划动时为2，指甲划不动而刀刻极易者为3，刀刻中等者为4，刀刻费力者为5，刀刻不动而石英能刻动为6，石英为7。硬度常因集合体方式及后期变化而降低，所以刻划时要先找到矿物的单体及新鲜面。（四）矿物的其它物理性质1矿物的其它物理性质可包括：磁性、导电性、发光性、放射性、延展性、脆性、弹性和挠性等。2.并非大多数矿物都能表现出很典型的上述物理性质。注意观察：磁铁的磁性、磷铁矿的发光性、自然金的延展性、云母的弹性等。四、实验内容安排(1)实验标本(40套装)：黄铁矿、石英、正长石、方解石、角闪石、辉石、橄榄石、白云母、黑云母、高岭石。 (2)实验举例：黄铁矿(FeS2)形状：立方体或块状。颜色:铜黄色。解理：无。断口：参差状。条痕：绿黑。光泽：金属光泽。硬度:56。主要鉴定特征：形状、光泽、颜色、条痕。石英(SiO2)形状：柱状或块状。颜色：乳白或无色。条痕：无色。光泽：玻璃、油脂光泽。硬度：7。解理：无。断口：贝壳状。主要鉴定特征：形状、光泽、颜色、条痕、断口。方解石(CaCO3)形状：菱形粒状或块状，颜色：白或无色。条痕：无。光泽：玻璃光泽。硬度：3。解理：三组完全。主要鉴定特征：形状、解理、硬度、与稀盐酸起泡。正长石(KAlSi3O8)形状：短柱状或板状。颜色：肉红色。条痕：白。光泽：玻璃光泽。硬度：。解理：中等，解理面成直角。主要鉴定特征；解理、光泽、颜色。黑云母K(MgFe)3(OH)2(A1Si3O10)形状：片状鳞片状。颜色：黑或棕黑色。条痕：无。光泽：珍珠光泽。硬度:23。解理：一组完全。主要鉴定特征：形状、光泽、颜色、解理。角闪石(Ca2Na(Mg、Fe)4(A1Fe)(Si、A1)4O112(OH)2)形状：长柱状。颜色：绿黑色。条痕：淡绿。光泽：玻璃光泽。硬度：6。解理：两组解理交成124(56)。断口：锯齿状。主要鉴定特征：形状、光泽、颜色。五、作业及思考题1按下表记录格式观察描述教师指定的矿物标本。2无色透明矿物可呈现深色条痕吗？3肉眼观察到的光学性质与矿物的发光性是否一样？4观察矿物的解理时，是否必须打击矿物？应怎样观察？5.有些标本很容易捏碎，是否表明该矿物一定硬度低？为什么？6.注意观察标准矿物比色标本、标准矿物光泽标本及摩氏硬度计标本。矿物物理性质的观察与描述标本号矿物名称形态光学性质力学性质其它性质颜色条痕光泽透明度解理断口硬度闪锌矿矿物名称： 闪锌矿（等轴晶系、晶质） Sphalerite ,xled Isometric :矿物概述 化学组成：(Zn锌,Fe铁)S硫，成分中常含有各种类质同象混入物； 鉴定特征：菱形十二面体完全解理、光泽以及与方铅矿密切共生；闪锌矿因为颜色变化很大，所以不易鉴定，不过却仍然可以从它的光泽和解理当中，予以判别;一些暗黑色的，叫黑闪锌矿(Black Jack)，条痕多红棕色，常较其本身整体的颜色为浅; 成因产状：主要产于接触矽卡岩型矿床和中低温热液成因矿床中，是分布最广的锌矿物； 著名产地：世界著名产地有中国云南兰坪金顶、云南会泽、广东凡口、甘肃厂坝、青海锡铁山及湖南水口山等地。 名称来源：来自希腊语，指不可(Treacherous);这是因为它经常和方铅矿一起发生，也很像方铅矿，但不产铅，容易令人受骗;古代德国的矿工它做Zinc,又叫它做Blende；Blende指盲目(Blind)或欺骗(Deceiving)的意思；:晶体形态 六四面体晶类；常呈四面体o(111)或立方体a(100)、菱形十二面体d(110)以及n(112，z(-357)等单形组成聚形；:晶体结构 晶系和空间群：等轴晶系，空间群Td2-F4-3m；晶胞参数：a0=5.40埃；Z=4;；粉晶数据：3.123(1)1.912(0.51)1.633(0.3):物理性质 硬度：3-4.5比重：3.9-4.2g/cm3解理：平行四面体o(111)或立方体a(100)断口：断口不平坦颜色：由于含铁量的不同直接影响闪锌矿的颜色;铁增多时，由浅变深，从淡黄、棕褐直到黑色（铁闪锌矿）条痕：由于含铁量的不同直接影响闪锌矿的条痕颜色;铁增多时，由浅变深，从白色到褐色透明度：透明到半透明光泽：由金刚光泽到半金属光泽发光性：荧光和摩擦磷光其他：有的闪锌矿会有摩擦发光性，不导电:光学性质 均质性,n=2.37-2.43.闪锌矿 闪锌矿的主要成分是ZnS，常含有Fe、Cd、In、Ga等元素。闪锌矿近乎无色，随含铁量的增加，颜色从浅黄、黄褐变到铁黑色，透明度也由透明到半透明，甚至不透明。闪锌矿完好晶形呈四面体或菱形十二面体，但很少见，常呈粒状集合体。硬度为3.54.0，密度为3.94.2 gcm-3。闪锌矿是最重要的锌矿石，其成分中所含的Cd、In、Ga等稀有元素也可以综合利用。世界著名的闪锌矿产地是澳大利亚、美国等，我国著名的闪锌矿产地是云南金顶、广东凡口和青海锡铁山。金红石 金红石的主要成分为TiO2，通常呈带双锥的柱状或针状晶体，柱面常有纵纹。金红石通常呈红褐色到几乎黑色，条痕浅褐色，金属光泽到半金属光泽，硬度为6.06.5，密度为4.25.6 gcm-3。金红石主要用于提取钛和制造白色颜料。我国江苏、辽宁、山东、河南、湖北、安徽等省也有产出。孔雀石 孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3，因琢磨后显美丽的翠绿色似孔雀尾的花纹而得名。晶体为柱状、针状或纤维状，通常呈钟乳状、肾状、被膜状或上状集合体。呈绿色，玻璃光泽，半透明。硬度为3.54.0，密度为3.94.0 gcm-3。常与蓝铜矿、赤铜矿、褐铁矿等共生，可用作寻找原生铜矿的标志。孔雀石可用于炼铜，质纯色美者可做为装饰品及工艺品原料，其粉末可做绿色颜料（称石绿）。俄罗斯乌拉尔、中国海南岛石碌等地盛产。蓝铜矿 蓝铜矿的主要成分为Cu2(CO3)2(OH)2，晶体为柱状或厚板状，通常多呈粒状、钟乳状、皮壳状或上状集合体。深蓝色，条痕为天蓝色玻璃光泽，上状块体为浅蓝色。硬度为3.54.0，密度为3.73.8 gcm-3。常与孔雀石共生，我国古代称为石青。黄铜矿 黄铜矿的主要成分是CuFeS2，单个晶体很少见，集合体常为不规则的粒状或致密块状。黄铜色，表面常有斑驳的蓝、紫、褐色的色膜，金属光泽。硬度为3.04.0，小刀可以刻破，性脆。密度为4.14.3 gcm-3。黄铜矿是提炼铜的主要矿物之一，是仅次于黄铁矿的最常见的硫化物之一，也是最常见的铜矿物。黄铜矿常会风化变为绿色的孔雀石和蓝色的蓝铜矿。我国的黄铜矿分布较广，著名产地有甘肃白银厂、山西中条山、长江中下游的湖北安徽和西藏高原等。自然金 自然金的主要成分为Au，良好晶体极少见。自然金通常呈树枝状、粒状或鳞片状，较少呈不规则的大块状，俗称“狗头金”。颜色、条痕均为金黄至浅黄色，随含银量增加而变淡，有金属光泽，不透明。硬度为2.53.0，密度为15.619.3 gcm-3。金是热和电的良导体，难被氧化，不溶于酸，但可溶于“王水”。有极好的延展性，1 g自然金可拉成约2 km长的细丝。产于原生矿床中的自然金俗称山金，它主要产于含金石英脉或蚀变岩脉中，又称为脉金；产于砂矿中的金俗称砂金。世界著名产地有南非、美国、澳大利亚、加拿大、俄罗斯等。我国的山东招远、黑龙江沿岸、河南小秦岭和湖南等地均有产出。黄铁矿 黄铁矿的主要成分是FeS2，通常含Co、Ni和Se，具有NaCl型晶体结构，常有完好的晶形，呈立方体、八面体、五角十二面体及其聚形。集合体呈致密块状、粒状或结核状。浅黄（铜黄）色，条痕绿黑色，强金属光泽，不透明，硬度为6.06.5。密度为4.95.2 gcm-3。在一定条件下易风化为揭铁矿。黄铁矿是分布最广泛的硫化物矿物，是提取硫和制造硫酸的主要原料。我国黄铁矿的储量居世界前列，著名产地有广东英德和云浮、安徽马鞍山、甘肃白银厂等。褐铁矿 褐铁矿是针铁矿、水针铁矿的统称。因为这些矿物颗粒细小，难于区分，故统称为褐铁矿。由于它属于含铁矿物的风化产物（Fe2O3nH2O），成分不纯，水的含量变化也很大。通常呈黄褐至揭黑色，条痕为黄褐色，半金属光泽，块状、钟乳状、葡萄状、疏松多孔状或粉末状。硬度随矿物形态而异，低的1.0，高的达5.5，密度为3.64.0 gcm-3，无磁性。褐铁矿的含铁量虽低于磁铁矿和赤铁矿，但因它较疏松，易于冶炼，所以也是重要的铁矿石。世界著名矿产地是法国的洛林、德国的巴伐利亚、瑞典等地。在硫化矿床氧化带中常构成红色的“铁帽”，可作为找矿的标志。磁铁矿 磁铁矿的主要成分为Fe3O4，具有磁性，是矿物中磁性最强的，单晶体呈八面体或菱形十二面体，集合体为致密块状或粒状。颜色为铁黑色，条痕呈黑色，半金属光泽，不透明，硬度为5.56.0，密度为4.85.3 gcm-3