普通地质学课件大二3-矿物

第三章矿物与岩石,1,地核,地幔,地壳,水/生物,大气,古登堡面,莫霍面,地球圈层结构,2,地球化学矿物学岩石学,元素矿物岩石,第一节岩石圈的物质组成,化学成分(单质元素、化合物）矿物概念、造岩矿物岩石三大类元素矿物岩石关系,3,4,5,6,矿物概念,矿物是在各种地质作用中形成的，是在一定地质条件和物化条件下相对稳定的自然元素单质或化合物。,7,地质作用概念,由自然动力引起岩石圈或地球的物质组成、内部结构和地表形态变化的作用，统称为地质作用。引起这些变化的各种自然动力，称为地质营力。按地质作用的动力来源，一般将地质作用分为内动力地质作用和外动力地质作用两大类。,8,内动力地质作用是来自地壳内部能量所产生的地质作用。其能源主要是地热能、势能和旋转能。内动力地质作用的类型主要有：地壳运动、地震作用、岩浆作用、变质作用。,9,外动力地质作用是地壳外部能量产生的地质作用，其主要能源是太阳辐射能。外动力地质作用主要有：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和固结成岩作用等。,10,1-水体及沉积物；2-沉积岩；3-变质岩；4-喷出岩；5-侵入岩；6-岩浆房内外动力地质作用的关系示意图,11,天然形成（非人工产品）固态晶质、非晶质（气态?液态?）稳定的化学成分与化学结构（石墨金刚石）稳固的物化特性（形态、光学、力学等）,12,石英,13,人造矿物？,这些是矿物吗？,14,造岩矿物构成岩石圈（地壳）主要成分的矿物。最重要的有七种造岩矿物：正长石、斜长石（二者又统称长石类矿物）、石英、角闪石类矿物（主要是普通角闪石）、辉石类矿物（主要是普通辉石）、橄榄石、云母。,15,岩石的概念,岩石是各种地质作用形成的，并在一定地质和物理化学条件下稳定存在的矿物集合体。岩石可以由一种矿物组成，更多的岩石是由多种矿物组成(混合物)。,16,大理岩方解石,17,花岗岩石英、长石、黑云母,18,19,天然形成相对稳定的矿物成分（晶质、非晶质）三大类岩浆岩（火成岩）、沉积岩、变质岩,元素矿物岩石关系,元素化合物化学结构矿物非矿物岩石,20,第二节矿物,矿物基本特征晶体形成形态特征物理特征矿物种类造岩矿物,21,一、矿物基本特征1、矿物晶体形成,晶体是指矿物内部质点（原子、离子或分子）在三维空间呈周期重复排列,具格子构造的固体。如石盐等。晶面与晶粒；显晶质与隐晶质有些矿物的内部质点不作规则排列，为不具格子构造的固体，称为非晶质体。,22,格子构造有序排列的质点按规律将几何点连成的三维空间格子。,23,硅酸盐矿物的晶体结构,Cl-,Na+,24,绝对部分矿物都是晶体德国物理学家冯劳埃（M.VonLaue，1879-1960）用X光观测晶体，发现不管晶体的关系如何，内部的原子、离子、分子都是有序的排列,矿物晶体结构矿物的DNA,25,这种质点的有序排列，就好像生物的基因物质脱氧核糖核酸（DNA）一样,矿物的各种特征不仅与它的化学成分相关，更受到它晶体构造的控制,同质多象与类质同象,同质多象相同化学成分的物质在不同的地质条件（P、T）下，可以形成不同的晶体结构，从而成为不同的矿物。如石墨、金刚石，化学成分都是C，物理性质则完全不同；石英（SiO2）分柯石英、斯石英等。,26,石墨与金刚石,石墨,金刚石,27,同质多象与类质同象,类质同象矿物晶体结构中的某种原子或离子可以部分地被性质相似的它种原子或离子替代而不改变晶体结构。其物理性质差异一般不大。如铁、镁橄榄石。,28,2、矿物形态特征,成因：受控于矿物结晶条件单晶形态立方体：石盐、方铅矿、黄铁矿斜方体：方解石,29,柱状：红柱石、绿柱石尖柱状：石英针状：石膏粒状：棱形12面体石榴子石、黄铁矿片状：云母、滑石,方铅矿,30,立方体（黄铁矿）,斜方体（方解石）,31,2、矿物形态特征,成因：受控于矿物结晶条件单晶形态立方体：石盐、方铅矿、黄铁矿斜方体：方解石柱状：红柱石、绿柱石尖柱状：石英,32,针状：石膏粒状：棱形12面体石榴子石、黄铁矿片状：云母、滑石,尖柱状（石英）,柱状（绿柱石）,33,成因：受控于矿物结晶条件单晶形态立方体：石盐、方铅矿、黄铁矿斜方体：方解石柱状：红柱石、绿柱石尖柱状：石英针状：石膏粒状：棱形12面体石榴子石、黄铁矿片状：云母、滑石,2、矿物形态特征,34,针状：石膏,35,36,粒状：石榴子石,片状（云母、滑石）,37,显晶质集合体双晶穿插双晶、接触双晶、聚片双晶片状、纤维状针状（石膏）粒状橄榄石、石榴子石放射状角闪石晶簇石英隐晶质集合体球状、葡萄状、鲕状、钟乳状等,集合体形态,38,黑曜岩、珍珠岩、蛋白石由于仪器观测精度越来越高，过去许多以为是非晶质的矿物，其实是晶体微小的“隐晶质”原来被列为非晶质矿物的种数变得越来越少,矿物的非晶质体,39,鲕状、葡萄状,钟乳状,40,石英晶簇,41,橄榄石,42,辉锑矿钙沸石,3、光学性质,颜色（波谱反射与吸收性质）自色、他色、假色条痕光泽（表面反光性质极其强弱）金属光泽（金、银等）半金属光泽非金属光泽（玻璃光泽、金刚光泽、油脂松脂光泽、丝绢光泽、珍珠光泽、土状光泽）透明度（透明、半透明、不透明）,43,绿松石,绿柱石,44,颜色,颜色,45,46,光泽,金属,半金属,金刚,玻璃,油脂,松脂,丝绢,珍珠,腊状,土状,47,48,条痕,4、矿物力学性质,解理是指矿物晶体受力后常沿一定方向的平面破裂的这种性质。不同的晶质矿物，解理的数目，解理的完善程度和解理的夹角都不同。利用这一特性可以在样品和显微镜下区别不同的矿物质。（对外力的裂面解理面性质单晶形状）,49,50,这种破裂面称为解理面。解理面一般非常平滑而有光泽。不同矿物或同一矿物的不同方向上，解理发育的程度是不一样的。矿物的解理只有一个方向，称一组解理；矿物的解理有两个方向，称二组解理；矿物有三个或四个方向的解理，称多组解理。,4、矿物力学性质,解理极完全解理（云母）完全解理（方解石）中等解理（辉石、角闪石等）不完全解理（磷灰石）极不完全解理（断口）,51,完全解理,52,53,一组解理,二组解理,54,三组解理,多组解理,贝壳状断口,55,矿物力学性质,硬度抗御外来机械力的能力矿物化学结构摩氏硬度计分为10级，以十种硬度不同的矿物为标准。这十种矿物硬度由低到高的顺序是（1）滑石（2）石膏（3）方解石（4）萤石（5）磷灰石（6）正长石（7）石英（8）黄玉（9）刚玉（10）金刚石。刀片5.5、指甲2.5,56,其他特性：比重、磁性、发光性等,57,矿物性质是矿物鉴定的基础,矿物种类成分与结构力学性质（解理）光学性质（光泽、颜色）形态,58,思考,不同矿物其化学成分不同吗？矿物单晶为什么形态不同？光泽与颜色为什么不同？造岩矿物是什么？矿物与岩石关系？,59,不同矿物有不同的化学成分与内部结构，故不同的矿物有不同的化学物理性质和特征，矿物的不同物理化学性质特征则决定了各种矿物的识别鉴定和开发利用价值。,二、矿物各论,60,按化学成分的矿物分类,61,矿物的化学分类（F.普雷斯等，1982）,1.主要造岩矿物,石英正长石斜长石云母（白、黑）角闪石辉石橄榄石,方解石石膏赤铁矿石榴子石滑石高岭土黄铁矿,62,石英SiO2：最常见的石英晶体多为六方柱及菱面体的聚形，柱面上有明显的横纹。无色透明的晶体称为水晶，具典型的玻璃光泽，透明至半透明，硬度7，无解理，贝壳状断口，比重2.52.8。,63,鉴定特征：六方柱及晶面横纹，典型的玻璃光泽，很大的硬度（小刀不能刻划），无解理。隐晶质各类具明显的油脂光泽。,64,石英,65,石英（烟水晶）,66,正长石KAlSi3O8或K2OAl2O36SiO2：又名钾长石，晶体为板状或短柱状，肉红、浅黄、浅黄白色，玻璃或珍珠光泽，半透明。硬度6，有两组解理直交（正长石因此得名），比重2.562.58。,67,鉴定特征：肉红、黄白等色，短柱状晶体，完全解理，硬度较大（小刀刻不动）。,68,正长石,69,斜长石NaAlSi3O8(Na2Al2O36SiO2)或CaAl2Si2O8(CaOAl2O32SiO2)鉴定特征：细柱状或板状，白到灰白色，解理面上具双晶纹，两组完全解理不正交，小刀刻不动。,70,斜长石,71,斜长石,72,斜长石,73,黑云母K（Mg，Fe）3AlSi3O10（OH，F）2：单晶体为片状、板状，横切面常为六边形，集合体为鳞片状，棕褐色或黑色，随含Fe量增高而变暗，玻璃光泽，透明或半透明；片状极完全解理；薄片具弹性；硬度2.53；比重2.73.3.,74,（白、黑）云母,75,黑云母,76,77,78,普通角闪石（Ca，Na）（Mg，Fe）4（Si，Al）4O112（OH）2：单晶体为长柱状，横切面呈六边形，经常以针状出现，绿黑色或黑色，玻璃光泽，硬度56，有平行柱面方向的两组中等至完全解理，交角为56。比重3.023.45。,角闪石,79,角闪石,80,角闪石,81,82,普通辉石（Ca，Mg，Fe，Al）2(Si，Al)2O6：单晶体为短柱状，横切面呈近正八边形，集合体为粒状。绿黑色或黑色。玻璃光泽。硬度5.56.0。有平行柱面方向的两组中等到完全的解理，其交角为87。比重3.23.4。,辉石,83,84,橄榄石（Mg，Fe）2SiO4：常为粒状集合体。浅黄绿至橄榄绿色，随含铁量增高而加深，玻璃光泽，硬度67，解理不完全，比重3.24.4，随含铁量增高而增大。,橄榄石,85,橄榄石,86,橄榄石,87,矿物（地质作用）造岩矿物岩石元素-矿物-岩石矿物特征（形态-单晶、集合体，光学-颜色、条痕、光泽、透明度，力学-解理、硬度）,复习,88,89,90,方解石CaCO3：常发育成单晶，或晶簇、粒状、块状、纤维状及钟乳状等集合体。纯净的方解石无色透明。因杂质渗入而常呈白、灰、黄、浅红（含Co、Mn）、绿（含Cu）、蓝（含Cu）等色，玻璃光泽，硬度3，解理完全，易沿解理面分裂成为菱面体，比重2.72。遇冷稀盐酸强烈起泡。,91,磁铁矿Fe3O4：常为致密块状或粒状集合体，也常见八面体单晶，颜色为铁黑色，条痕为黑色，半金属光泽，不透明，硬度5.56.5，无解理，比重5，具强磁性。,磁铁矿,92,石膏CaSO42H2O：晶体常为近菱形板状，有时呈燕尾双晶；一般呈纤维状、粒状等集合体。无色透明，或白、浅灰等色，晶面玻璃光泽，纤维状者具丝绢光泽、硬度2，一组最完全解理，薄片有挠性。比重2.3。,93,硬石膏,94,鉴定特征：一组最完全解理，可撕成薄片，或纤维状、粒状；硬度低，指甲可以刻动。,95,石膏,96,滑石Mg3Si4O10OH2：一般为致密块状或叶片状集合体。白、浅绿、粉红等色，条痕白色，脂肪或珍珠光泽，半透明。硬度11.5，单向极完全解理，薄片有挠性。比重2.72.8，有滑腻感。,97,鉴定特征：浅色，性软（指甲可刻划），具滑腻感。,98,黄铁矿FeS2：经常发育成良好的晶体，有六面体、八面体、五角十二面体及其聚形。有时呈块状、粒状集合体或结核状。浅黄（铜黄）色，条痕黑色（带微绿），强金属光泽，不透明。硬度66.5（硫化物中硬度最大的一种），无解理，性脆。比重4.95.2。,99,鉴定特征：完好晶体，铜黄色，条痕黑色，较大的硬度（小刀刻不动）。,100,萤石（氟石）CaF2：晶体为六面体或八面体，或为六面体穿插双晶；一般呈具明显解理的致密块状。浅绿、浅紫、紫或白色、无色，条痕白色，玻璃光泽，透明至半透明。硬度4，四组（八面体）解理完全。比重3.013.25。加热发蓝紫色萤光。,101,鉴定特征：绿紫白鲜明颜色，标准硬度（4），多向完全解理（相交常呈三角形）。,102,石榴子石x3y2SiO43：化学式中x代表二价阳离子Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+等，y代表三价阳离子Al3+、Fe3+、Cr3+等，阳离子为铁、铝者称为铁铝榴石，阳离子为钙、铝者，称为钙铝榴石，尽管它们的化学成分有某种变化，但其基本结构相同，特征近似。石榴子石常形成等轴状单晶体。集合体成粒状和块状。浅黄白、深褐至黑色（一般随含铁量增高而加深