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第一节 矿物学知识 一、概述 矿物的定义有狭义和广义之分。狭义的矿物即通常人们所说的矿物，即指岩石圈中的化学元素的原子或离子通过各种地质作用形成的，并在一定条件下相对稳定的自然产物。随着科学技术的进步，人们对宇宙的认识范围不断扩大，对矿物的认识也不断加深，因此，矿物还包括地幔矿物、陨石矿物、宇宙矿物和人造矿物等，这是广义的矿物概念。 矿物绝大部分是结晶质的单质或化合物，具有比较固定的化学成分和晶体构造，表现出一定的几何形态和物理化学性质，并以各种形态（固态、液态、气态，多为固态）存在于自然界中。极少数的矿物以非晶质的液态、气态和胶态存在，其几何形态与其成分、结构之间没有明显的依赖关系。目前已经发现的矿物有3000多种，其中绝大多数是晶质固态的无机物。液态、气态及有机矿物总共只有几十种。 按形成矿物的地质作用，主要矿物分成三种成因类型。 1岩浆矿物：即原生矿物，是由地下深处高温高压条件下的岩浆上升冷凝结晶而成的各种矿物。如：橄榄石、辉石、角闪石、长石、石英、云母等。 2表生矿物：是原生矿物在地表常温常压条件下，经过风化、沉积作用所形成的一类矿物。如：岩盐、石膏、碳酸盐矿物、铁铝的氢氧化物和粘土矿物等。 3变质矿物：是早期形成的矿物经过变质作用（一般是在高温高压下）所形成的矿物。如：石榴石、红柱石、蛇纹石等。变质矿物和表生矿物又成为次生矿物。 二、矿物的概念 1、矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用下所形成的自然均质体。 地质作用指火山爆发，地震，岩石风化等。 2、矿物数量 世界上矿物有3000多种，常见的有50多种，而和土壤形成有关的造岩矿物有2030多种。 3、类型 根据矿物形成原因可分为： 原生矿物由地壳内部岩浆冷却后形成的矿物。 次生矿物由原生矿物进一步风化形成的新的矿物。 如：方解石是有碳酸钙溶液沉淀而来的；高岭石是由钾长石风化来的。 三、矿物的主要特征 (一)、物理性质 矿物的物理性质是多方面的。不同的矿物由于成分、构造不同，其物理性质也各不相同。因此，矿物的物理性质也是鉴定矿物的重要依据。其中，最有鉴定意义的有：颜色、条痕、光泽、解理、断口、硬度等，此外，透明度、弹性、比重等。 1、颜色 矿物的颜色最容易引起人们的注意，有些矿物就是按其颜色来命名的，如： 黄铜矿、赤铁矿等，所以，颜色是鉴定矿物的重要特征之一。矿物的颜色主要是矿物对可见光中不同波长的光波选择吸收的结果，所呈颜色为反射光波或透过光波的混合色。根据颜色的成因，可以分为以下三种： 1自色：矿物本身所固有的颜色称为自色。自色与矿物的成分和构造有关，主要是因为矿物成分中含有色素离子而引起的，常见的色素离子有Fe、Co、Ni、Mn、Cr、Cu。自色形成另一个原因，是矿物晶体构造的均一性受到破坏而引起的。如食盐受到阴极射线的刺激，而使无色透明的食盐呈现出粉红、天蓝等各种颜色。自色较稳定，故在矿物鉴定上意义较大。磁铁矿的铁黑色，孔雀石的翠绿色等都是自色。 2他色：矿物因外来的带色杂质、气泡等有色体的机械混入，而染的颜色叫他色。他色与矿物本身的化学成分及构造无关，易变化而不稳定，如无色透明的水晶可被染成紫色、玫瑰色、黑色等便是一个很好的例子。 3假色：由于矿物内部裂缝、解理面及表面的氧化膜引起的光波的干涉而产生的颜色称为假色。如石膏、方解石内部解理所形成的“晕色”，斑铜矿表面氧化膜造成的蓝、紫色等都是假色。 2、条痕 条痕就是矿物粉末的颜色，将矿物在未上釉的瓷板上进行刻划，其留下的粉 末痕迹就是条痕。条痕色可以消去假色，减弱他色，保存自色，所以条痕比矿物本身呈现的颜色更为固定，因而更具有鉴定意义。如黄铁矿是淡黄色，条痕却是黑色；黄铜矿是铜黄色，条痕却是绿黑色。鉴定条痕，只限于硬度比瓷板小的矿物，因硬度比瓷板大的矿物，刻划后所得之粉末就是瓷板的粉末了。 3、 矿物透明度和光泽 透明度是指矿物允许可见光透过的程度，通常以矿物碎片边缘能否透见他物 为准。根据矿物透过可见光的能力，可将矿物的透明度分为透明、半透明和不透明三种。 光泽是矿物表面反射可见光波的能力，据此，通常将矿物的光泽分为如下三种： 1金属光泽：矿物表面反射光的能力很强，光耀夺目，如同光亮的金属器皿表面的光泽，如黄铁矿、黄铜矿等。一般具有金属光泽的矿物，条痕为黑色或深色，不透明的矿物常具有金属光泽。 2半金属光泽：矿物表面反射光的能力较弱，呈弱金属状光亮，如磁铁矿、赤铁矿。 3非金属光泽：这种光泽最为常见，较上述光泽为弱，依反光强弱，又分为金刚光泽和玻璃光泽。金刚光泽的光亮很强，如金刚石；玻璃光泽的反光像玻璃一样，如方解石、板状石膏。据统计具玻璃光泽的矿物为数最多，约占矿物总数的70%。透明或半透明的浅色矿物，通常具有非金属光泽。 上面所讲的光泽，都是指矿物的晶面或解理面来说的，在矿物断口或集合体上，由于表面不平，有细缝和小孔等，使一部分反射光发生散射或互相干扰，造成一些特殊的光泽。具有玻璃光泽的浅色矿物的断口处常呈油脂光泽，如石英的断口；土状粉末矿物呈土状光泽；具有平行纤维状矿物呈丝绢光泽，如纤维石膏、石棉等；具极完全解理的云母片状矿物呈珍珠光泽，如云母、滑石等。 4、硬度 矿物抵抗刻划、压入和研磨的能力称为硬度。硬度的大小，决定于晶体构造 的内部质点间距离的大小、电位高低、化学键能等。矿物的硬度比较固定，在鉴定上意义重大。 矿物硬度的大小，通常是与摩氏硬度计中不同硬度的矿物相互刻划进行比较而确定。摩氏硬度包括十种矿物，从硬度最小的滑石到硬度最大的金刚石依次定为十个等级，见表1-1。 表1-1摩氏硬度表 硬度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 矿物 滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 正长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石 必须指出：摩氏硬度计仅是硬度的一种等级，它只表明硬度的相对大小，不表示其绝对值的高低，绝不能认为金刚石的硬度为滑石的十倍。 在野外工作时，为了迅速而方便地确定矿物的相对硬度，常利用下列工具：指甲（2-2.5）、铜具（3）、小刀（5-5.5）、钢锉（6-7），来试验未知矿物的硬度。 5、解理和断口 矿物在外力（如敲打）作用下，沿着一定结晶方向破裂成光滑平面的性能称 为解理，裂开后形成的光滑平面称为解理面。如矿物受到外力作用后，不沿一定的方向裂开，而是沿任意方向裂开，且破裂面呈凹凸不平的表面，这种破裂面称为断口。 结晶质的矿物才具有解理，非结晶质的矿物不具解理，而断口不论结晶质或非结晶质矿物都可发生。解理面在矿物晶体上的分布完全决定于它的内部构造，矿物的解理发生在晶体构造中，垂直于键力最弱的方向。例如具有层状构造的云母类矿物，其每层内部质点间的结合力（键力）强，而层与层之间的结合力弱，故易沿着层间发生解理，由于解理直接决定于晶体的内部构造，具有固定不变的一定方向，所以是矿物的主要鉴定特征。按矿物受力时，解理裂开的难易、解理片之厚薄、大小及平整光滑的程度，将解理分为五级： 1极完全解理：矿物极易裂成薄片状，可用手剥开，解理面完整而光滑，断口极难看见，如云母、绿泥石等。 2完全解理：用小锤轻击，即会沿解理面裂开成小块，解理面相当光滑，断口少见，如方解石、方铅矿等。 3中等解理：解理的完善程度较差，很少出现大的光滑平面，在矿物碎块上，既可以看到解理，也可以看到断口，如角闪石、长石、辉石等。 4不完全解理：在外力击碎的矿物上，很难看到解理面，大部分为不平坦的断口，如石榴石、磷灰石、锡石等。 5极不完全解理：实际上是没有解理，常具贝壳状断口，如石英。由此可见，解理和断口出现的难易程度是互为消长的。 没有解理的矿物，断口自然十分明显。断口可按形状分为：贝壳状（石英）、锯齿状（纤维石膏）、参差状（黄铁矿）、土状（高岭石）及平坦状（蛇纹石）。 还须指出：由于晶格中构造单位间的结合力在各个方向上可以相同，也可以不同，因而在同一矿物上就可以具有不同方向和不同程度的几组解理同时出现。例如云母具有一组极完全解理；长石、辉石具有两组中等解理；方解石具有三组完全解理；萤石则有四组完全解理等。 6、比重 比重是指单矿物在空气中的重量与同体积水在4C时重量之比。比重大小 决定于组成矿物的元素的原子量和构造的紧密程度。矿物的比重差别很大（从1到23），但绝大多数矿物的比重介于2.5-4之间，比重小于2.5者为轻矿物，大于4的叫重矿物，介于二者之间的叫中等比重矿物。肉眼鉴定矿物时，只是用手来估量，只有当矿物的比重有很大差异时，才能作为鉴定特征。 7、矿物的其他物理性质 1. 磁性：矿物晶体在磁场中被磁化的性质称为磁性。按磁化率的大小及磁 学特点，矿物的磁性，可分为逆磁性（磁化率负值）、无磁性（磁化率为零）、顺磁性（磁化率为不大的正值）及铁磁性（磁化率为正值，切数值大）。矿物的磁性主要是由其成分中含有铁、钴、镍、铬、钒、钛等元素所致，含自然铁及铁、锰氧化物的，一般称为铁磁性矿物，特别是磁铁矿分布较广，在岩石磁性和古地磁研究中均有重要地位。2发光性：矿物在外加能量的光照射下而发光的性质称为发光性，如萤石可激发萤光，磷灰石可激发磷光。 3放射性：是含有铀、钍、镭等放射元素的矿物所特有的性质。由于矿物的放射性元素衰变而放出的、粒子和射线称为矿物的放射性。根据矿物中放射性元素及其衰变产物的测定，可以计算矿物或地层的同位素年龄。 4感觉性质：人们感觉观察到性质。如燃烧自然硫及黄铁矿的硫臭，锤击毒砂的砷臭，食盐咸味，钾盐的苦味，明矾的涩味，滑石的滑感，硅藻土的粗糙感等。 此外，尚有脆性、延展性、弹性等，对某些矿物亦有特殊的鉴定意义。 （二）矿物的形态 在自然界中，大多数矿物均呈不规则的粒状集合体产出，发育良好的晶体比较少见，但发育良好的晶体具有重大的鉴定意义。 矿物的形态可以呈单独的晶体（单体）出现；也可以呈有规则的连生体（双晶）出现；更多的是以各种集合体出现。 1、矿物单体的形态 结晶质矿物在适宜的条件下，常常可以形成规则的几何外形，如食盐是立方 体，磁铁矿是八面体，石榴石是菱形十二面体等。 在相同的生长条件下，一定成分的同种矿物，常有生成某一形态的习性，称为结晶习性。根据晶体在三维空间发育的程度不同，可将矿物的结晶习性分为三类： 1一向延长型：晶体沿着一个方向延伸呈柱状、针状，如角闪石、电气石。 2二向延长型：晶体沿着二个方向延伸呈板状、片状，如板状石膏、云母。 3三向延长型：晶体在三维空间发育均等，呈粒状。如石榴石、黄铁矿。 2、双晶 晶体极少单个出现，通常总是许多个矿物晶体聚集在一起，如果这些晶体无规律地生长在同一基底上，叫晶簇（如石英晶簇）。而同种物质的晶体呈有规则的连生，叫双晶。双晶可以是两个晶体，也可以是两个以上晶体的连生。如正长石的穿插双晶（卡氏双晶）及斜长石的聚片双晶，常常是区别这两类长石的重要依据。 3、矿物集合体的形态 自然界的矿物大多是以集合体的形态出现，在研究矿物集合体形态时，对于 晶质矿物来说，则以其特有的外貌为依据。 1显晶集合体：用放大镜可以分辨出各个矿物颗粒界限的，叫显晶集合体。常见的形态有： （1）纤维状、放射状集合体：由针状、柱状矿物平行排成纤维状（如石膏）或由一点向外呈放射状排列（如阳起石）。 （2）片状、鳞片状集合体：由片状晶体集合如云母。 （3）粒状集合体：由粒状晶体集合，如方解石及黄铁矿。 2隐晶或胶态集合体：这类集合体的个体，肉眼难于分辨，多为地表形成的矿物所具有的形态。常见的形态有： （1）结核体：结晶质或胶质围绕某一中心向外沉积而成的瘤状体。内部常常呈同心层状或放射状，其大小极不一致，如钙质结核等。 （2）鲕状和豆状集合体：由许多如同鱼子大小的圆球群所组成的叫鲕状集合体，如果是象豌豆大小的叫豆状集合体，两者都具有同心层状构造。 （3）钟乳状体：指形同葡萄状、肾状、乳房状、石笋状的矿物集合体。大部分由溶液或胶体在洞穴表面因蒸发失水凝聚而成，其内部常呈同心层状。 矿物集合体形态多种多样，其它还有土状、皮壳状、树枝状等。 四、矿物的类型 矿物的分类方法很多，在土壤学上主要按原生矿物和次生矿物的分类方法。 目前常用的分类方法是根据矿物的化学成分类型分类：共分5类： （一）自然元素矿物 这类矿物较少，包括人们熟悉的矿物，如金、自然银、自然汞、自然铜、硫磺、金刚石、石墨等。 金刚石（Diamond），颜色丰富多彩：无色、白色、灰色、黄色、红色、脸色、绿色或黑色，条痕是白色。主要用于钻探研磨方面，还广泛用于微波、激光、三极管、高灵敏度温度计等尖端技术方面。同时是一种价值不菲、众所瞩目的宝石。 在已知矿物中为最硬的一种，不能被任何其他矿物刻划。透明金刚石琢磨后称钻石。 在我国的山东、辽宁、湖南省沅水流域、贵州、西藏等都有丰富的金刚石资源。 （二）硫化物类矿物 本类是金属元素与硫的化合物。大约有200多种，许多铜、铅、锌、钼、锑等金属矿床，就是由这类矿物富集而成的。 1、辰砂（HgS）又叫朱砂，颜色和条痕为朱红色，硬度22.5，比重为8.098.20，新鲜面具金刚光泽。暴露在空气中比较稳定，为重要的炼汞矿物。 2、黄铁矿Fe S2 颜色为浅黄色，条痕为黑色，硬度66.5 3、黄铜矿CuFeS2 颜色为金黄色条痕黑色，硬度3.54 黄铜矿与黄铁矿、金的颜色基本一致，容易相混，但黄铜矿与黄铁矿的条痕为黑色，而金的条痕为金黄色；另外硬度不同，金硬度为2.53。 4、雄黄（Realgar）成分AsS 加热后会释放出强烈的大蒜味，雌黄溶于硝酸后，硫可溶解出来。 5、雌黄（Orpiment）成分As2S3 加热后会释放出强烈的大蒜味。 （三）氢氧化物类矿物 这类矿物分布相当广泛，共180多种。包括重要造岩矿物石英以及铁、铝 锰、铬、钛等的氧化物或氢氧化物。 1、石英： 是最常见的矿物之一。占地壳重量的12.6%，其含量仅次于长石。 晶体为六方柱状，或锥状，在晶面上有明显的条纹。此外，还有还有一些致密的块状集合体或隐晶质矿物集合体。 颜色种类多，有白色、灰色、紫色、红色、黄色黑色等，常见的是无色透明。 石英的硬度7，用小刀刻不动。断口为贝壳状； 石英的晶体具有典型的玻璃光泽，隐晶质的石英矿物具有脂肪光泽。 对土壤肥力的作用：纯石英不含养分，在土壤中主要以砂粒存在，可以改善粘重土壤的通透性。 无色透明的晶体为水晶，透明，具有玻璃光泽。 紫水晶含有锰离子；烟水晶含有机质； 蔷薇石英，又叫芙蓉石，含铁锰。 由二氧化硅胶体沉积而成的隐晶质矿物，白色、灰白色者称玉髓； 白、灰、红等不同颜色组成的同心层状称玛瑙； 不纯净、红绿各色称碧玉；黑、灰各色者称燧石。 含有水分、硬度稍低、具脂肪或蜡状光泽为蛋白石。 2、赤铁矿：Fe2O3 常呈鲕状、肾状，颜色为赤红色，条痕为樱红色，半金属光泽。 3、磁铁矿：Fe3O4 条痕为黑色，有很强的磁性。 4、褐铁矿：FeO（OH）nH2O 常呈肾状、土块状，颜色呈褐色至黑色，但条痕比较固定为黄褐色，半金属光泽到土状光泽。 5、刚玉（Corundun）成分为Al2O3 颜色多变，条痕为白色，玻璃光泽或金刚光泽。 6、红宝石（Ruby）刚玉的红色变种，条痕为白色。 7、蓝宝石（Sapphire）刚玉的蓝色变种，条痕为白色。 （四）含氧盐类矿物 1 硅酸盐类矿物 这类矿物有800多种，约占已知矿物的1/3。占地壳重量的3/4。是构成地壳的 主要造岩矿物。 第二节 岩石学知识 岩石圈中的各种矿物很少单独存在，而是以一定的规律结合在一起。这种结合规律是受岩石形成的地质作用及其所处外界条件所控制的。岩石即指由各种地质作用形成的，由一种或多种矿物组成的集合体。有些岩石只含有一种矿物称为单矿物岩石，如大理岩、白云岩等。大多数矿物都是由两种以上的矿物组成，称为复矿物岩石，如花岗岩是由石英、正长石和云母的集合体构成的。 岩石的种类很多，根据其生成方式的不同，可将岩石分为三大类：岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩。这三类岩石在地表的分布面积以沉积岩为最广，达75%以上。若以地表以下16公里厚度的地壳的重量计算，那么岩浆岩和由岩浆岩变质的变质岩要占地壳重量的95%，沉积岩和由沉积岩变质的变质岩只占5%。 土壤是由岩石经风化作用和成土作用而形成的，母岩的矿物成分、结构和风化特点都与土壤的理化性质等有直接关系。因此，我们必须对各类岩石进行研究。 自然界的矿物并不都是独立存在的,而经常是有规律的以集合体形式存在. 岩石：由一种或多种矿物有规律组合而成的矿物集合体. 根据岩石产生的原因,可分为三大类: 岩浆岩由熔融的岩浆上升到地壳不同深度或喷出地表冷凝结晶而成。 沉积岩在地表条件下，各类岩石风化破坏后的产物，经搬运、沉积、成岩作用形成的岩石。 变质岩各类岩石，在地球内力作用下，经过变质作用形成的岩石。地球内部呈熔融状态的岩浆喷出地表面，或者上升到接近于地表的不同深度的 地壳中，冷却、固化后形成的岩石，称为岩浆岩，又称火成岩。 一、岩浆岩岩浆是地壳深处和上地幔富含挥发成分的复杂的硅酸盐与金属硫化物、氧化物的熔融体，其中含有挥发性成分（SO2、SO3、H2O、S、F、Cl等）。另外，岩浆中也含有地壳中的各种元素。 一般认为，上地幔的软流层是岩浆的来源。岩浆根据其化学成分的不同可分为三类：超基性岩浆，此种岩浆含SiO2很少，一般小于40%，含铁、镁多，含挥发成分少，色暗；基性岩浆，或称玄武岩岩浆，含SiO252-40%，含铁、镁亦较多，但比超基性岩浆少，含挥发性成分较多，色暗；酸性岩浆，或称花岗岩岩浆，含SiO2大于65%，含铁、镁少，含钾、钠、铝多，并含有大量挥发成分，色浅。岩浆的成分不是固定不变的，常在岩浆运动或凝固的过程中发生变化，也可以由于吸收周围岩石的成分而改变性质。 （一）岩浆活动和岩浆岩的产状 由于岩浆的温度很高，又在高压的作用下，因此它的内压力很大，具有很大的 物理化学活性。岩浆可以顺着地壳脆弱地带侵入上部或沿着构造裂隙喷出地表，这种岩浆沿着地壳上层压力减小的方向上升的活动称为岩浆活动或岩浆作用。根据岩浆的活动情况，可以分为喷出活动和侵入活动两种。 岩浆岩的产状是指岩浆冷凝后所形成的岩体的形态、大小和围岩的关系，以及它形成时所处的构造环境而言。 1 喷出活动和喷出岩体 岩浆冲破上复岩层溢出或喷出地表，甚至喷至空中，这种活动称喷出活动， 也叫火山喷发或火山作用。火山喷发形成各种岩石并构成各种形式的火山。由喷出活动所形成的岩石叫喷出岩，该岩体称为喷出岩体。喷出岩体包括： （1） 岩盖：喷出地表呈菌形的岩体。 （2） 岩流：岩浆沿着倾斜的地面流动，则形成岩流。 （3） 岩钟：浓而粘的岩浆由火山口溢出后，形成似钟状的岩体。 2 侵入活动和侵入岩体 岩浆由地壳深处上升，在地壳的不同部位凝固成岩石，这样的岩浆活动，称 为侵入活动。由侵入活动所形成的岩石叫侵入岩，该岩体称为侵入岩体。侵入岩体由于其生成的环境不同，则表现在岩体的形状和构成岩石的性质上，都有很大的差异。侵入岩体形成的深度不一，位于地壳深处的（一般在地下5公里至10-20公里的深处）称为深成侵入岩体；在地壳浅部（小于5公里）称浅成侵入岩体。一般来说，深成侵入岩体规模大，浅成侵入岩体规模小。这些侵入岩体原本埋在地下深处，由于地壳隆起，上复岩石被风化剥蚀而被揭露出来。与侵入岩体相应的岩石分别称为深成侵入岩和浅成侵入岩。 深成侵入岩体包括： （1）岩基：岩体非常庞大，可连绵数十里或千里，形状很难推定。岩体愈往深处体积愈大，与地壳深处相连。 （2）岩株：岩株是较岩基为小的侵入岩体，其形状略成圆柱形，岩株往下很深与岩基相连。 浅成侵入岩体包括： （1）岩墙（岩脉）：岩墙是狭长的侵入体，横穿围岩的层理或片理，似“墙状”，故称岩墙，或称岩脉。 （2）岩床：岩体沿围岩的层面或片理，顺着岩层侵入，形成的层状岩体。 （二）岩浆岩的结构 研究岩浆岩时，不只要知道它是由什么矿物成分组成的，而且要知道这些矿物 在结晶时的物理化学条件怎样。因为岩浆冷凝时的环境条件可影响组成岩石的矿物结晶程度、颗粒大小、形状，以及彼此间的结合方式等等。岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小和形状，以及矿物间结合关系所表现出来的岩石特征，称为岩石的结构。 岩浆岩的结构，根据结晶程度可分为： 1全晶质：岩石中的矿物均为晶质的。 2半晶质：岩石中的矿物一部分为晶质的，一部分为非晶质的。 3玻璃质：岩石呈玻璃状，为非晶质。 根据矿物颗粒的相对大小可分为： 1等粒状：岩石中矿物的颗粒大小比较一致，深成岩多为等粒状结构。 2斑状：岩石中矿物颗粒显著不等，大者称为斑晶，小者称为石基；如果石 基为显晶质（肉眼可辨者）的，则称为似斑状结构。斑状结构的形成，是由于岩浆在地球深处有一部分先结晶而形成斑晶，以后岩浆继续上升，由于冷却很快，岩浆来不及结晶或结晶得很小，从而形成石基。斑状结构多产生在浅成侵入岩中。 根据矿物颗粒的绝对大小可分为： 1显晶质结构：岩石中结晶颗粒的矿物成分均可辨认，一般可分为： （1） 粗粒结构：颗粒直径大于5毫米。 （2） 中粒结构：颗粒直径为5-2毫米。 （3） 细粒结构：颗粒直径为2-0.2毫米。 2隐晶质结构：岩石中的矿物颗粒，均不能识别出其矿物成分者，称为隐晶 质结构。 （三）岩浆岩的构造 岩浆岩的构造是指组成岩石的矿物及其集合体在空间上的排列、配置、充填方 式，亦即表示矿物集合体或矿物集合体之间的各种岩石特征。岩浆岩的结构和构造都是鉴定岩浆岩和重要特征。 岩浆岩的主要构造有： 1块状构造（均一构造）：组成岩石的矿物在整块岩石中分布均匀，无定向排列，也无特殊聚集现象，为侵入岩特别是深成岩所具有的构造，如花岗岩等。 2流纹状构造：由不同矿物成分或不同颜色的玻璃质、隐晶质组成条纹或者其中拉长的气孔。长条状的矿物沿着一定方向排列，所表现出来的一种流动构造。流纹表示当时熔岩流动的方向，这种构造仅出现在喷出岩中，流纹岩常具有这种构造。 3气孔状构造：岩浆喷出地面后由于压力突然降低，气体膨胀逸出，在岩石中形成了圆形、长条形、波浪形的空腔，在冷凝后保留下来的孔洞，称为气孔状构造。气孔状构造是喷出岩所具有的特征。有的岩石气孔极多，以至岩石呈泡沫状块体，称为泡沫构造。这种岩石有时能在水中漂浮，称为浮岩。 4杏仁状构造：当气孔被后来的次生矿物如方解石、沸石、蛋白石所填充，形成“杏仁”状的外观，称为杏仁状构造。 （四）岩浆岩的分类 自然界的岩浆岩有千百种之多，为了更好的研究和掌握它，就必须找出它们之间的一些存在规律，以便进行分类。 各种岩石的主要差异，在于其本身的化学成分及矿物成分的含量不同，这是岩石分类的基础。而岩石的结构和构造是岩石生成环境的具体反映，因此它是岩石分类的重要因素。 根据矿物成分和硅酸（SiO2）的含量变化规律，将岩浆岩分为酸性岩（含SiO2大于65%）、中性岩（含SiO252-65%）、基性岩（含SiO240-52%）和超基性岩（含SiO2小于40%）四类。又按其生成环境的不同（结构、构造），再将各类分为深成岩、浅成岩和喷出岩三种。 （五）主要的岩浆岩 1 超基性岩类 本类岩石几乎全部由铁镁矿物组成，占95%以上，如橄榄石和辉石，有时也见到一些角闪石和黑云母，因此，在化学成分上SiO2含量小于40%，而FeO、MgO却比较高，比重较大。露出地表的少量超基性岩，也往往遭到风化，形成一些蛇纹石、滑石、绿泥石等次生矿物，改变了岩石的性质。本类岩石最主要的有橄榄岩和辉岩（或称辉石岩）。 （1）橄榄岩：主要由橄榄石和辉石组成的岩石，两者含量近似，各占50%左右，一般为暗绿色或黑绿色，全晶质粗粒或中粒结构、块状构造，易风化，常变为蛇纹岩。 （2）辉岩：主要由辉石组成，也可以含有一些橄榄石、铁矿等。辉石常形成粗大的晶体，橄榄石则很小，散嵌在辉石的晶体之间，颜色多呈褐色或绿褐色。 橄榄岩或辉岩类中的橄榄石，在肉眼观察下通常呈绿色，有时是褐色粒状晶体，辉石则为黑色。 2 基性岩类 本类岩石SiO2含量比超基性岩中的含量增多，占40-52%，而铁镁含量相对减少，所以在主要矿物中出现了浅色矿物斜长石，暗色矿物以辉石为主，浅色和暗色矿物含量近于相等。 （1）辉长岩：辉长岩是深成岩，它主要由辉石和基性斜长石（钙斜长石）组成，另外也有一些橄榄石、角闪石和黑云母等次要矿物。 辉长岩中的斜长石常呈长薄片状，具有平整的解理面，有时可见聚片双晶的细线。辉石常呈褐绿色，短柱粒状，有时可见象阶梯一样的解理面。 辉长岩为全晶质，中到粗粒的近等粒结构，块状构造，这是深成侵入岩所具有的特征，多呈岩株产出，也有呈岩床产出者，岩体较小。 （2）辉长辉绿岩：基性岩类的浅成岩，也有称之为辉长玢岩的（具有斜长石斑晶者称玢岩；具有正长石斑晶者称斑岩）。它的矿物成分和辉长岩的相同，颜色一般较深，其中矿物成分基本上能辨认，为斑状结构，斑晶为斜长石。辉长辉绿岩多呈岩脉产出。 （3）玄武岩：基性岩类的喷出岩，它的成分和辉长岩形似。由于岩浆喷出地表之后，在常温常压下冷却快，结晶的条件不好，所以玄武岩经常是致密隐晶质、半晶质或斑状结构。除斑状结构外，一般很难用肉眼辨认其中的矿物成分。结晶的矿物常常可以看见一些呈细长条如针状的闪闪反光的斜长石，暗绿色的辉石和绿色的橄榄石。很多玄武岩都有气孔构造，气孔的多少不定，有时气孔中填充一些方解石、玉髓、绿泥石或绿廉石等矿物，称为杏仁状构造。玄武岩的颜色很深，多为黑、暗褐色。玄武岩常常有大面积的分布，多呈岩流、岩钟和岩盖产出。 玄武岩是暗色矿物多的岩石，较容易分解，其分解程度因岩石的结构和构造而异。致密的玄武岩风化极强烈，首先呈球状剥蚀，碎成破片，其破片往往呈红褐色的风化外皮。粒状玄武岩较致密的玄武岩容易崩解或分解。 另外，多数的火山熔岩流一般是玄武岩质的岩石，这种岩石通常是多孔质的，由于含有铁镁物质，所以风化是迅速的。 3 中性岩类（闪长岩安山岩类） 本类岩石SiO2含量比基性岩有所增加，占52-65%，而铁镁的含量相对减少很多。同时在本类岩石中出现了K2O，所以其主要矿物中浅色矿物更多了，浅色矿物中主要是含CaO和Na2O的中性斜长石。暗色矿物中角闪石占主要地位，次要矿物有辉石、黑云母，如岩石SiO2含量增加，可出现少量石英和少量正长石。 （1）闪长岩：闪长岩是中性岩的深成岩，主要由斜长石（70%左右）和角闪石（30%）左右组成，其次含有一些辉石、黑云母及磷灰石等。正长石和石英常可以少量出现。闪长岩颜色多为灰色、淡灰绿色，具有全晶质中粒或粗粒结构，块状构造。 在岩石中，斜长石常呈长条薄板状，新鲜的岩石上常可见平整玻璃光泽较强的解理面，有时甚至可见到平行而密集的聚片双晶条纹。角闪石则经常以它的长柱状晶体区别于辉石。 岩石中含有约10%的石英者，称为石英闪长岩，如含有黑云母较多者则称黑云母闪长岩。 闪长岩常常呈岩株、岩盖或岩脉等形态产出。 闪长岩风化后形成的土壤，根据母岩含有石英的有无，所生成的土壤的性质也不同。 石英闪长岩由于其结构是粗粒状的，岩石的崩解和化学分解都比较容易，所形成的土壤大致相似于花岗岩风化物上形成的土壤。土壤一般是砂质的，物理性质良好，土壤的颜色一般是褐或红色，土壤中磷较丰富，而钾往往较少。 （2）闪长玢岩：闪长玢岩是浅成岩，其矿物成分与闪长岩相同，具斑状结构，其斑晶为斜长石，多呈岩脉产出。 （3）安山岩：安山岩是中性岩类的喷出岩，它的成分和闪长岩相同，只因其生成的环境不同，表现出有不同的结构和构造。安山岩经常是致密隐晶质、半晶质或斑状结构，块状构造，有的或多或少也具有气孔或杏仁状构造。岩石的颜色常为褐色、紫红色、灰色或灰绿色。 安山岩常形成大面积的岩流、岩被。 安山岩一般容易风化，其风化后形成的土壤多为壤土和粘壤土。土壤的养分含量也是不同的，有富含钙、磷、钾的，也有磷、钾缺乏的。 4 中性岩类（正长岩粗面岩类） 本类岩石SiO2的含量和闪长岩类差不多，是硅酸正好饱和的岩石，故一般不 含石英，其主要矿物为正长石，暗色矿物很少，多为黑云母、角闪石和辉石等。 （1）正长岩：这种岩石几乎全部由肉红色或灰白色的正长石组成，暗色矿物常有黑云母、角闪石和辉石，一般无石英，副矿物有磷灰石、磁铁矿等。正长岩的颜色多为肉红色、灰白色，多半是中粒结构，块状构造。 正长岩的岩体一般不大，以岩株、岩脉等形态产生。 （2）正长斑岩：正长斑岩为浅成岩，其成分与正长岩完全相同，主要特征是具正长石斑晶，但暗色矿物也有成为斑晶的，其量很少。正长斑岩多以岩脉形态产出。 （3）粗面岩：粗面岩为喷出岩，其成分完全与正长岩相同，一般为灰白色或粉红色，斑状结构，块状和气孔状构造，斑晶为正长石，以此与安山岩相区别。 粗面岩在自然界分布的不多，但较正长岩为多，常以岩墙、岩床、岩被等形态产出。 5 酸性岩类 （1）花岗岩：花岗岩是酸性深成岩，是以浅色矿物为主的岩石，浅色矿物中 以正长石和石英为最多，酸性的斜长石（主要是富钠贫钙的斜长石）含量不多。暗色矿物主要是黑云母（最多不超过15%）和角闪石，尚含有磷灰石、电气石等次要矿物。花岗岩一般为浅色（粉红色、灰白色等），全晶质粗粒或中粒结构，块状构造。正长石多呈卡氏双晶，石英自形不好。当岩石中暗色矿物主要为角闪石时，则称为角闪花岗岩；若无暗色矿物或极少时，则称为白岗岩。 花岗岩多以岩基和岩株的形态产出。 花岗岩的风化状况与其结构和矿物组成有密切关系，粗粒的含长石（特别是斜长石）、黑云母多者容易风化，富含石英和白云母的花岗岩，则难风化。由于各种矿物受热后的膨胀系数不同，以致引起各矿物间产生裂隙，产生物理崩解。矿物解理发达的也容易发生物理崩解，同时促进了化学分解的进行。正长石的解理是较发达的，崩解后随着风化的进行最后变成粘土和砂，并释放出钾。角闪石、云母是解理发达的，所以崩解也较分解进行得迅速。白云母分解缓慢，在土壤中有时有相当数量的白云母呈小片存在。 花岗岩风化物形成的土壤，一般是砂壤质或壤质的土壤，物理性状良好，水和空气的流通良好。 （2）花岗斑岩：花岗斑岩是浅成岩，矿物成分相同于花岗岩，为全晶质的，具有似斑状结构，斑晶以长石、石英为主，有时也有云母、角闪石等，石基部分具有相同的成分。 （3）石英斑岩：斑状结构，斑晶主要是石英，此外还有透长石（钾长石的一种），石基为隐晶质。 （4）流纹岩：流纹岩是酸性喷出岩，在矿物成分上基本相同于花岗岩，但结构和构造上有显著的不同。流纹岩具斑状结构，斑晶为石英及无色透明的透长石。根据其斑晶的成分可与中性及基性喷出岩相区别。流纹岩的石基部分常为隐晶质及玻璃质。酸性喷出岩常具流纹状构造，是由岩石中不同颜色或结构部分所形成的条带反映出来的，此外，也常有气孔状构造，但气孔的形状与基性岩不同，大多数气孔为不规则的气孔。 流纹岩多呈岩流或岩盖产出。 6 脉岩类 随着各种深成岩的形成，往往形成一些沿围岩或某些深成岩体之内的裂缝充 填的特殊岩石，常呈脉状产出，故称脉岩。因常具有特殊的矿物成分和结构，因而将它单独归为一类。脉岩实际上是一种浅成侵入岩，它的出现与一定的深成岩体有密切的关系。 据成分的特点，脉岩可分为两类，即未分脉岩和二分脉岩。未分脉岩是没有经过成分分异的浅成岩，它的化学组成和矿物成分与其相联系的深成母岩相一致。如前面已讲过的呈脉状产出的辉绿岩、闪长玢岩、正长斑岩、花岗岩等。二分脉岩是经过岩浆的分异作用，或集中了侵入岩浆体中的浅色成分，或集中了侵入岩浆体的暗色成分侵入地壳中构成。根据二分脉岩的颜色可分为两类：一为浅色脉岩，富含石英长石等。如伟晶岩、细晶岩；一为深色脉岩，富含铁镁矿物如煌斑岩。 （1）伟晶岩 伟晶岩是具有伟晶结构的浅色脉岩。矿物结晶粗大，一般在1-2厘米以上， 个别的甚至以米来衡量或以吨来计算。矿物成分有的相当于花岗岩，有的相当于闪长岩、辉长岩或正长岩。其中以花岗伟晶岩最常见，也最重要。花岗伟晶岩其矿物成分与花岗岩相同，伟晶岩化学成分复杂，富含稀土及放射性元素。可富集成有价值的矿床。 （2）细晶岩 细晶岩是因岩石具有细粒他形结构而得名。细晶岩中浅色矿物大量集中，不 含或少含暗色矿物，故颜色浅，常呈灰白、黄白、浅红、灰绿等色。在各类岩石中常有与其成分相当的细晶岩，其中以花岗细晶岩最为常见。主要矿物成分为细粒石英和长石，二者含量在90%以上，又称长英岩。 （3）煌斑岩 煌斑岩是一种脉状产出的暗色岩石，组成岩石的矿物主要是辉石、角闪石、 黑云母等暗色矿物，呈暗绿、黑色、黑褐色。粒状结构、斑状结构。斑晶都是自形的角闪石、黑云母等暗色矿物，这是它的最大特点。硅铝矿物（主要是斜长石）少，且分布于细粒基质中。不论基质或斑晶中的暗色矿物均呈完好的自形晶，此为煌斑岩所特有。根据结构，很难和其他基性岩脉相区别，可统称为基性脉岩或深色脉岩。 7 火山玻璃岩 火山玻璃岩是指由火山喷发出来的熔浆在地表急骤冷凝的条件下，形成一种 几乎完全由玻璃质构成的岩石。结晶矿物极少，这种岩石多分布在古今火山区，而以酸性玻璃岩最多，在构造上也往往出现流纹构造和气孔构造。这类岩石很难确定它的矿物成分，主要按构造、颜色、含水性以及其他物理特征来鉴别。 （1）黑曜岩 黑曜岩呈黑色、灰黑色、深灰或淡红色，几乎全是玻璃质，具明显的玻璃光泽及贝壳状断口，很象冶金炉渣中的“玻璃头”。硬度大，有时含少量石英和透长石斑晶。岩石含水量小于1%。因酸性玻璃质黑曜岩最常见，一般习称“黑曜岩”，也可有中性玻璃质黑曜岩，但少见。 （2）珍珠岩 珍珠岩外表与黑曜岩近似。但珍珠岩具有松脂光泽和略具流纹构造。镜片下 观察珍珠岩的玻璃基质中有球粒状的珍珠结构。含水约百分之几。珍珠岩可作为制造膨胀珍珠岩（质轻保温）的材料，在农业中作疏松土壤用。 （3）浮岩 浮岩是具有多气孔的玻璃质岩石。基性、酸性都有，前者色深，后者色浅。 质轻（比重0.3-0.4），能浮于水而得名。多分布于古代和现代火山口附近或火山颈中，同各种火山岩共生。因为玻璃质是一种不稳定物质，经过长久的地质年代后发生老化，变成不同程度的结晶物质，这个过程称“脱玻化作用”。 （八）火山碎屑岩类 火山碎屑岩是由于火山喷发所产生的各种碎屑物质经过短距离搬运或就地沉积形成的岩石。火山碎屑岩是喷出岩和沉积岩过渡类型的岩石。从物质成分上看，火山碎屑岩与相应的熔岩有密切关系，在空间分布上二者也经常共生。在结构构造上则又与沉积碎屑岩有相似之处，但又有很多差别。火山碎屑岩的碎屑多具棱角，分选性很差，成分和结构、构造变化很大，常缺乏稳定的层理。一般火山碎屑岩所含火山碎屑物应占50%以上。 根据碎屑颗粒大小，可分为以下几种： （1） 火山集块岩 火山集块岩有1/5以上的火山碎屑的直径大于50毫米，碎屑带棱角。火山集 块岩成分主要是各种中基性、基性熔岩块及火山弹大小不一的岩块堆积而成。形状多半为纺锤形、梨形、面包状等。多气孔，常分布在火山口附近或火山管道中，有的可在离火山口较远处堆积，由熔岩流或火山灰所胶结。 （2） 火山角砾岩 有1/3以上的火山碎屑介于250毫米之间。火山角砾岩主要为各种熔岩角 砾，也可由一些其它岩石的角砾组成，棱角明显，分选性差，通常为火山灰所胶结。 （3） 凝灰岩 主要由火山灰所构成的岩石堆积而成。组成岩石的碎屑较细，小于2毫米， 含量超过半数，其成分多属火山玻璃、矿物晶屑和岩屑，此外尚有一些沉积物质。碎屑也呈棱角状。由更细的火山碎屑物（火山尘）及火山灰次生变化物蒙脱石、绿泥石、沸石等胶结。由于粒度细小，从火山口喷出后在空气中可漂浮几十至几百公里，甚至几千公里，所以，一般远离火山口堆积。凝灰岩是火山碎屑岩类中分布最广的一种，分选性较差，层状构造一般不明显。 凝灰岩成分变化较大，由于凝灰岩粒度较细，孔隙度高，颗粒表面积大，以及碎屑不稳定，所以容易发生次生变化，基性凝灰岩分解后容易产生绿泥石、方解石、高岭石、蒙脱石等次生矿物。岩石颜色多呈灰白、灰色、也有黄色和黑红色等。二. 沉积岩沉积岩生成时的地质营力和保存环境与岩浆岩完全不同，它是外力地质作用形成的。另外，生物的遗骸或生物的新陈代谢作用所形成的物质的沉积也可形成沉积岩。 （一）沉积岩的概念 沉积岩是各种地质作用的沉积物，在地表和地下不太深的地方，在常温常压下，经过压紧、硬结所形成的岩石。沉积岩的物质来源于各种岩浆岩、变质岩和早期形成的沉积岩，但因它的生成环境与上述岩石不同，所以在矿物成分上是有差异的。如橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等，在地表常温常压下变得不稳定而破坏，形成新的矿物。只有石英、正长石、白云母等才能保存在沉积岩中。因此，在沉积岩中很难看到角闪石、黑云母等，更不易看到橄榄石、辉石，而最常见的是石英，其次是正长石。 沉积岩占大陆面积的75%，是构成土壤母质的主要岩石之一。 （二）沉积岩的物质成分 沉积岩中发现的矿物已达160种以上，但最常见的矿物不到20种。在一种岩石中所见到的主要矿物通常不超过5-6种，而最常见的约1-3种。 沉积岩中的矿物成分主要是由母岩的风化产物演变而来的，根据成因特点，可分为三类： （1）碎屑成分（继承矿物）：是母岩的机械破碎后继承下来，抵抗风化能力较强的矿物，如石英、正长石、白云母及岩屑等。碎屑矿物呈碎屑状大量存在于沉积岩中。 （2）粘土矿物：主要由含硅酸盐矿物的岩石经过化学风化作用分解后产生的新的矿物。它是沉积岩中数量较多的矿物，种类繁多，主要有高岭石、蒙脱石、水云母、铝土矿、微晶高岭石、伊利石等。常见的粒径小于0.005毫米。 （3）化学和生物成因的新矿物：为溶液中沉积的矿物，包括从胶体溶液中及真溶液中 或生物作用沉积出来的矿物，如硅质矿物（玉髓、蛋白石），碳酸盐矿物（方解石、白云石），磷酸盐矿物（胶磷矿、磷灰石），氢氧化物（针铁矿、铝土矿），硫酸盐矿物（石膏、硬石膏）等，这些矿物均可单独组成岩石，或可在其他岩石中作为次要成分。 （三）沉积岩的颜色 沉积岩的颜色多种多样，它决定于沉积岩组成中的碎屑成分、矿物成分和胶 结成分，以及混入杂质的颜色。沉积岩的颜色往往反映沉积环境氧化或还原和成岩以后遭受风化的变化，所以颜色对鉴定岩石有着重要的意义。 一般情况下，沉积岩的颜色主要决定于组成沉积岩碎屑颗粒的颜色。如长石砂岩常呈肉红色、白色或灰白色，这个特点在碎屑岩中较为典型。 此外，胶结物是泥质、钙质、硅质的沉积岩，颜色一般较浅，胶结物质为铁质的沉积岩，颜色一般较深或呈红色。 沉积岩的颜色也常反映沉积物本身沉积时的环境条件：如红色、黄褐色多因富含氧化铁或含水氧化铁反映氧化环境；灰绿色、绿色多因富含氧化亚铁；灰色、黑色多因富含有机物（如碳、沥青等）或分散状的黄铁矿颗粒，反映还原环境。不含色素的高岭土、蛋白石、石膏、石英砂、方解石、白云石等一般呈白色和灰白色，为大部分粘土岩、化学岩和部分碎屑岩所具有。 沉积岩在风化作用过程中原来岩石成分发生变化，生成新的次生矿物，致使岩石变色，如炭质泥岩经过风化后可以变成灰色至白色；又如红色页岩因氧化程度不同，局部地方铁离子还原成亚铁离子，而使岩石产生一些绿色斑点。 （四）沉积岩的结构 岩石的质点大小、形状及胶结物的数量所形成的特征叫做结构。 1. 依形状分 粒状、砾状、角砾状 2. 依直径大小分 砾状结构：岩屑颗粒直径大于2毫米 砂状结构：岩屑颗粒直径在2-0.05毫米 粉砂状结构：岩屑颗粒直径在0.05-0.005毫米 泥状结构：岩屑颗粒直径小于0.005毫米 此外，在碳酸盐类岩石中，如石灰岩依其结晶情况又可分为结晶粒状及致密状（隐晶）结构。 （五）沉积岩的构造 沉积岩最主要的构造是层理构造，其次为层面构造。 1层理构造：层理是沉积岩的成层性质，。它的形成是由于先后沉积下来的 沉积物，因颗粒、大小、形状、物质成分和颜色不同显示出来的成层现象，称为层理构造。层是层理的基本单位，层与层之间的接触面称为层面。层面上往往分布有粘土矿物薄层或白云母细片，所以岩石易于沿层面劈开。层面的形成说明沉积条件的改变或有短暂的停顿。 每个单层（岩层）的厚度（层的顶底面之间距离）、延展范围各不相同。层的厚度代表沉积物在单位地质时间内的堆积速度或地壳凹陷的程度。 根据岩层厚度可以分为： 巨厚层（块状层） 100厘米 厚层 50-100厘米 中厚层 10-50厘米 薄层 1-10厘米 页片层(微层) 0.1-1厘米 微细层 0.1厘米 层理按形态和成因可以分为： （1）水平层理：层面平直，层与层之间互相平行，这种层理是在沉积环境比较稳定和在平静的水体中形成的，多出现于较深的海洋及湖泊沉积，故多见于粘土岩和碳酸盐岩中。 （2）斜层理：层理与主要层理面斜交，即有的层理面是倾斜的。斜层理的方向代表了当时水流的方向。多由粗粒物质组成，是河流沉积物的典型特征，常见于湖滨、海滨、三角洲中。砂岩和粉砂岩中尤其常见。