矿物岩石学ppt1.ppt

矿物岩石学,教师：赵军红E-mail:jhzhao地球科学学院,课程安排,概论、矿物学(8学时)实习2次火成岩(8学时)实习2次沉积岩(8学时)实习2次变质岩(4学时)实习1-2次综合实习1次(2学时),要求,1、不得缺课，课堂做笔记；2、重视实习课，不允许缺实习课；3、实习作业要随堂交；4、平时实习成绩未知鉴定成绩课程总成绩。,本课程参考书目乐昌硕，岩石学，地质出版社，1984赵珊茸、边秋娟、凌其聪，矿物学，高等教育出版社，2004路凤香、桑隆康，岩石学，地址出版社，2002曾广策，矿物学岩石学实验指导书，内部教材，2000（统一到教材科买）其他矿物学、岩石学教材或读物,矿物岩石学概论,矿物岩石的重要性,是人类生存的物质基础是“和谐社会”的重要保障是可持续发展的根本,重实践，勤观察，多思考,学习目的：1.了解矿物学、岩石学的基本理论2.掌握肉眼鉴定常见矿物、岩浆岩、沉积岩和变质岩三大岩类常见岩石种属的基本技能和基本方法，为专业课的学习和野外工作奠定基础3.提高对造岩矿物和主要岩石的感性认识、增强实践能力学习内容：包括矿物、岩浆岩、沉积岩、变质岩四部分及其它们的肉眼鉴定、分类和命名方案,什么是矿物、岩石？,一.矿物、岩石的概念,矿物(mineral):是由地质作用或宇宙作用所形成的、具有一定的化学成分和内部结构、在一定的物理化学条件下相对稳定的天然结晶态的单质或化合物，它们是岩石和矿石的基本组成单位。要素：天然产出有化学式具晶体结构无机物质岩石(rock):是矿物或类似矿物（mineraloids）的物质（如有机质、玻璃、非晶质等）组成的固体集合体，多数岩石是由不同矿物组成，单矿物的岩石相对较少。自然界的岩石可以划分为三大类：岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩。要素：由矿物组成固体集合体,方解石(calcite),水晶(crystal),石棉(asbestos),矿物：,金刚石(diamond),绿柱石(beryl),孔雀石(malachite),黄铁矿(pyrite),自然金(gold),要点矿物系地球、月球及其他天体中天然形成的产物。矿物具有一定的化学成分和内部结构，从而也具有一定的形态和物理、化学性质，藉此我们可以鉴别矿物种。矿物并非固定不变的，任何一种矿物都只是在一定的物理化学条件下相对稳定，得以保存。矿物是岩石和矿石的基本组成单位。当前，矿物学通常以天然结晶质无机物为主要研究对象，液体和气体均不在现代矿物之列。,三大岩概念,岩浆岩（火成岩）：是由地幔或地壳的岩石经熔融或部分熔融形成岩浆冷却固结的产物。沉积岩：是在地表条件下，原先形成的各种岩石在风化、剥蚀、搬运、沉积、成岩过程中形成的岩石。变质岩：是由岩浆岩和沉积岩经过变质作用形成的。,三大类岩石的形成过程。,岩浆岩（igneousrock）,火山角砾岩（Lavabreccia）,黑云母花岗岩（Biotitegranite）,沉积岩（sedimentaryrocks）,高岭石粘土岩(Kaoliniticclaystone),长石砂岩(arkose),变质岩（metamorphicrocks）,纯大理岩(Puremarble),板岩(slate),研究岩石的必要性是构成各种地质构造和地貌的物质基础；对于了解地壳、地幔和其他星球的物质组成、起源、发展等都具有重要的科学意义；对指导找矿勘探、开发地下水资源，设计工程建筑有重要意义。,判断：玻璃、石盐、石油是矿物吗？陶瓷、煤、水泥是岩石吗？,二.矿物学、岩石学,矿物学（mineralogy）是研究矿物（包括准矿物）的成分、结构、形态、性质、成因、产状、用途和它们相互间的内在联系，以及矿物的时空分布规律及其形成和变化的历史的科学，它为地质学的其他分支学科及材料科学等应用科学在理论上和应用上提供了必要的基础与依据。岩石学（petrology）是地质学的一个分支，它是研究岩石的分布、产状、成分、结构、构造、分类、成因、演化等方面的科学。,（一）矿物学的研究内容及其分析测试技术,1.矿物学的研究内容研究矿物的成分、结构、形态、物理性质、成因、产状、用途和它们相互间的内在联系矿物的化学成分：（1）单质：金刚石，自然金（2）化合物：橄榄石，斜长石等物理性质：晶形、颜色、光泽、解理、裂理、断口、硬度、条痕等特征。,2矿物学的研究分析测试技术电子显微镜观测电子探针分析化学分析法光谱类分析X射线分析穆斯堡尔谱,电子显微镜,JXA-8100电子探针（EPMA),锆石的CL照片,X射线衍射仪,矿物学的应用矿物学的应用主要包括两大方面：,应用于地质找矿,研究作为矿产资源的矿物本身的开发和应用,（二）岩石学的研究内容及其方法1.岩石学的研究内容三大类岩石的形成过程研究岩石的分布、产状、成分、结构、构造、分类、成因、演化等,2.岩石学的研究方法岩相学（petrography）：立足于详细的野外及室内的观察与测试，以研究岩石分类和描述岩石特征为主。岩理学(petrogenesis):是将岩相学的知识结合实验研究和理论分析，通过归纳得到有关各类岩石成因，形成演化及构造背景的结论。,岩石学观察方法,（1）野外、手标本、显微镜（2）岩石和矿物成分的分析（3）岩石物理性质测定（4）实验岩石学观察,野外观察,花岗岩脉切断辉长岩,安山岩手标本,显微镜观察,角闪安山岩,实验资料,岩石成分（含主要元素、微量元素和同位素）分析,怎样学好矿物学岩石学？,勤动脑、多提问理思路、重实践,第一章矿物的成分、性质与分类,第一部分矿物的化学成分第二部分矿物的形态第三部分矿物的物理性质第四部分矿物的分类命名,第一部分矿物的化学成分,矿物的化学成分：矿物是自然界的天然产物，化学元素是形成矿物的物质基础。显然，地壳中化学元素的丰度与矿物的形成、矿物的化学成分有着密切的关系。,常见8种元素的元素丰度（据B.Mason,1966）,地壳中以O,Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mg等元素组成的含氧盐和氧化物矿物分布最广。其中硅酸盐矿物占矿物总种数的24，占地壳总重量的3/4。如：橄榄石(Mg,Fe)2SiO4)、透辉石(CaMgSi2O6)等七大造岩矿物皆为硅酸盐矿物；氧化物矿物，占矿物总种数的14，占地壳总重量的17。如石英（SiO2），刚玉(Al2O3)等。矿物的化学成分：（1）单质：金刚石，自然金（2）化合物：橄榄石，斜长石等,（一）矿物的形态,形态：指矿物单体、矿物规则连生体及同种矿物集合体的形态。它是矿物化学成分和内部结构的外在反映，故可作为矿物的重要鉴定特征。,第二部分矿物的形态,1.矿物单体的形态：,根据晶体在三维空间的发育程度，大致分为三种基本类型：1）一向伸长：柱状、针状、毛发状，如辉石、角闪石2）二向延伸：板状、片状、叶片状，如石墨、云母3）三向等长：粒状，如橄榄石、石榴石,（1）一向伸长：柱状、针状、毛发状:辉石、角闪石、电气石,（2）二向延长：如板状、板片状、片状等。云母、绿泥石等具此习性。,（3）三向等长：如等轴状、粒状。石榴石、黄铁矿等具此习性。,2、矿物集合体形态：同种矿物多个单体聚集在一起就是矿物集合体。集合体形态取决于单体形态和集合方式。按矿物颗粒大小，集合体分为：显晶集合体：肉眼能分辨其中矿物单体隐晶集合体：显微镜下可以区分出矿物单体胶态集合体：显微镜下也不能辨别出单体,显晶集合体的形态常见有：柱状（columnar）、针状（acicular）、板状（tabular）、片状（schistic）、鳞片状（scaly）、叶片状（foliated）和粒状（granular）等。,显晶集合体：,下一页,显晶集合体：,下一页,显晶集合体：,常见的隐晶及胶态集合体按形成方式及外貌特征主要有：分泌体(secretion)、结核（concretion）、鲕状及豆状集合体（oolitic2）待测矿物须选择新鲜、致密、纯净的单矿物，最好是具良好的棱角、晶面或解理面的单晶体。有些矿物的硬度具对称性和各向异性。如，蓝晶石（100）面上的硬度，沿延长方向硬度为4.5，垂直延长方向硬度6.5,被称为二硬石。,解理Cleavages,矿物在外力作用（敲打或挤压）下，严格沿着一定结晶学方向破裂、并裂成光滑平面的性质称为解理。这些平面称为解理面cleavageplane.解理是鉴别矿物的可靠依据之一。,分为五个等级：（1）极完全解理：矿物在外力作用下极易裂成簿片。解理面光滑、平整。如云母、石墨、石膏等。,完全解理：矿物受力后易裂成光滑的平面或规则的解理块，解理面显著而平滑，常见解理面的阶梯。如方解石、萤石,中等解理：矿物受力后常破裂成较小的不很平滑的平面，解理面不太连续，常呈阶梯状，且闪闪发亮，清晰可见。,不完全解理：矿物受力后不易裂出解理面，仅断续可见小而不平滑的解理面。如磷灰石,极不完全解理：即无解理。矿物受力后很难出现解理面，仅在显微镜下偶尔可见零星的解理缝。,观察解理的注意事项：(1）解理只能在晶质矿物中出现，非晶质或胶体矿物中不能出现解理。肉眼能够在较大的矿物晶体上看见解理。（2）必须对同种矿物的多个颗粒进行观察。（3）一个矿物可有一种级别的解理，也可有两种级别的解理；可有一个方向的解理，也可有多个方向的解理。,（4）观察解理组数和夹角必须在同一单体上进行。要尽量找到自由面多的单体，对着光线转动标本，观察解理组数和夹角；也可在解理面上观察解理纹的方向来确定解理组数。,方解石,(5）注意区分晶面与解理面,矿物受力作用后不依一定结晶方向裂开，而是在任意方向上呈各种不平整的断面，此种断面称为断口。矿物的解理与断口出现的难易程度是互为消长的。在晶体、非晶质矿物中都可见断口。,断口（Fracture）,依据其所呈现的形态来描述矿物的断口，常见：,贝壳状断口（conchoidalfracture）：呈圆形或椭圆形的光滑曲面，形似贝壳。锯齿状断口（hacklyfracture）：呈尖锐锯齿状，见于强延展性的自然金属元素矿物。参差状断口（unevenfracture）：呈参差不平状，见于大多数脆性矿物及块状或粒状集合体。平坦状断口（evenfracture）：断面较平坦，见于块状矿物。土状断口（earthyfracture）：断面粗糙、呈细粉状，为土状矿物特有。纤维状断口（fibrousfracture）：呈纤维丝状，见于纤维状矿物集合体上。,贝壳状断口：,返回,土状断口,参差状断口,纤维状断口,其他力学性质脆性（Brittle）：矿物受外力作用（如刀刻、锤击）时易破碎的性质。脆性与矿物硬度无关。具脆性的矿物如石盐、萤石、金刚石等。延展性（Malleable，ductility）：矿物在锤击或拉引下容易形成薄片或细丝的性质。通常温度增高，矿物延展性增强。自然金、自然铜、自然银等具有很好的延展性。弹性（Elastic）：矿物因受外力而变形，当外力除去后，在弹性限度内，能恢复原状的性质。如白云母等。挠性（Flexible）：矿物因受外力而变形，当外力除去后，不能恢复原状的性质。如绿泥石、滑石、蛭石等。,（三）矿物的其他性质,相对密度（relativedensity）磁性（magnetism）导电性（electricconductivity）压电性（piezoelectricity）,相对密度（relativedensity）,也称比重，是纯净的单矿物在空气中的重量与4时同体积的水的重量之比。注意：1）相对密度无量纲，其数值与密度相同，但它更易测定。2）矿物的相对密度通常分为三级：轻的：相对密度4。自然金属元素矿物基本属此类,磁学性质（magnetism）矿物的磁性是矿物在外磁场作用下所呈现的被外磁场吸引、排斥或对外界产生磁场的性质。在矿物鉴定和分选中，通常把矿物的磁性分为三类：（1）强磁性矿物：能被永久磁铁所吸引，如磁铁矿、磁黄铁矿和自然铁。（2）弱磁性（电磁性）矿物：其碎屑只能在强磁场中被吸引，永久性磁铁对它没有影响。在矿物分选时，利用电磁铁所产生强磁场才能引起矿物的磁性效应，所以称为电磁性矿物。赤铁矿、黄铜矿、普通角闪石、辉石都属这类矿物。（3）无磁性矿物：在很强的电磁铁作用下，也不能被吸引。如石英、方解石、石盐等。,导电性（electricconductivity）矿物对电流的传导能力。一般，金属矿物是电的良导体，非金属矿物是电的不良导体，而铁和锰的氧化物及金刚石是半导体。,压电性（piezoelectricity）,某些矿物单晶体，在压力和张力作用下，因变形效应而出现的荷电性质。晶体的压电性具明显的异向性。,其他物理性质,导热性、热膨胀性、熔点、易燃性、挥发性、吸水性、可塑性、放射性,第四部分矿物的分类命名,目前在矿物学中比较广泛采用的是以矿物化学成分和结构为依据的晶体化学分类。矿物的本质是化学成分和结构的统一。它们决定了矿物本身的性质，并与一定的生成条件有关