综合地质学第一章—矿物(2学时)

1、教教 研研 室：地质工程教研室室：地质工程教研室任课教师：李媛媛任课教师：李媛媛 教材：教材： 综合地质学，王根厚等编著综合地质学，王根厚等编著 综合地质学实习指导书，王根厚等编著综合地质学实习指导书，王根厚等编著参考书：参考书： 地球科学概论，刘本培等编著地球科学概论，刘本培等编著 岩石学，乐昌硕主编岩石学，乐昌硕主编 构造地质学，朱志澄主编构造地质学，朱志澄主编教材与主要参考书教材与主要参考书许多工程建设，许多工程建设，诸如：水库、隧道、桥梁和大型地下诸如：水库、隧道、桥梁和大型地下工程建设等，其工程建设等，其施工的难易、工程的稳定性和建设成施工的难易、工程的稳定性和建设成本，本，都与都与

2、岩性、地质构造密切岩性、地质构造密切相关。相关。事先查明事先查明施工区的基础地质情况施工区的基础地质情况，不仅能合理选择工，不仅能合理选择工程的地址，而且可以降低工程成本，程的地址，而且可以降低工程成本，特别是避免重大特别是避免重大工程事故工程事故（如地面沉降、塌方、冒顶、大量出水等）（如地面沉降、塌方、冒顶、大量出水等）的发生。的发生。 为什么学习综合地质学？为什么学习综合地质学？ 为什么学习综合地质学？为什么学习综合地质学？滑坡：滑坡： 由于对地质情况缺乏认知而引起的工程事故？由于对地质情况缺乏认知而引起的工程事故？ 为什么学习综合地质学？为什么学习综合地质学？PPTPPT（3min3mi

3、n）；）；邮件标题：土木工程邮件标题：土木工程+1301+1301+宿舍号；宿舍号；地质学任务：认识地球 什么是综合地质学？什么是综合地质学？广义称地学或地球科学,狭义的地质学主要以地壳为研究对象。地壳是由各种固体岩石组成 什么是综合地质学？什么是综合地质学？构造岩石矿物元素构造地质学岩石学矿物学1、矿物的主要识别标志2、主要造岩矿物的特征1、三大类岩石的特征2、三大类岩石的分类3、岩石的工程地质性质1、构造的形态、类型、组合形式2、构造的野外识别标志3、构造的工程地质评价受力变形认识和实践认识和实践 怎样学习综合地质学？怎样学习综合地质学？研究地球发展历史及其规律性的学科研究地球发展历史及其

4、规律性的学科 在地质学研究中，把在地质学研究中，把地质历史地质历史按不同的级别划分了不按不同的级别划分了不同的同的时间单位时间单位。由大到小分别是：由大到小分别是：宙、代、纪、世宙、代、纪、世；而而在这些时间单位内形成的地层称为：在这些时间单位内形成的地层称为：宇、界、系、统宇、界、系、统 怎样学习综合地质学？怎样学习综合地质学？ 怎样学习综合地质学？怎样学习综合地质学？P141P141出勤率（出勤率（10%10%）课堂实习作业（课堂实习作业（40%40%）期末考试（期末考试（50%50%） 综合地质学成绩评定综合地质学成绩评定 矿物学矿物学 第一节第一节 矿物的主要识别标志矿物的主要识别标志

5、 第二节第二节 主要造岩矿物的特征主要造岩矿物的特征 矿物：矿物：岩石的基本组成单元，它是岩石的基本组成单元，它是天然产出天然产出的，具有的，具有一定的化学成分和一定的化学成分和内部结构内部结构的的无机固体无机固体物质。物质。2.2.理解要点理解要点 一般认为是在一般认为是在地壳中各种地质作用的综合作用下形成的各种地质作用的综合作用下形成的天然单质或化合物。人工制作的、地球以外的应与之区别。人工制作的、地球以外的应与之区别。( (属性属性1)1) 绝大多数为固态无机物，少量液态（自然汞、水等）和气态（二氧化碳、少量液态（自然汞、水等）和气态（二氧化碳、水蒸气等），有机矿物（琥珀等）。水蒸气等）

6、，有机矿物（琥珀等）。( (属性属性2)2) 化学上均匀，具有相对固定的化学成分，可用化学式表示，但可在一定范可用化学式表示，但可在一定范围内变化。围内变化。( (属性属性3)3) 固体矿物绝大多数是晶质体，其内部的原子或离子作规律的排列而具有一其内部的原子或离子作规律的排列而具有一定的结构，少数定的结构，少数“固态固态”矿物是非晶质的，其内部原子或离子不作规律排列矿物是非晶质的，其内部原子或离子不作规律排列 矿物不是固定不变的。矿物不是固定不变的。晶体晶体（结晶体（结晶体P1P1） ：具有一定几何外形的多面体形的固体物质具有一定几何外形的多面体形的固体物质，它们由特定的棱、面及顶点组成；，它

7、们由特定的棱、面及顶点组成；不同矿物往往具有不同的晶体结构（不同矿物往往具有不同的晶体结构（P3P3）；）；晶体结构往往控制了矿物的某些性质。晶体结构往往控制了矿物的某些性质。第一节第一节 矿物的识别：矿物的识别：一般是依据一般是依据矿物的形态矿物的形态和和物物理性质理性质来识别主要造岩矿物。来识别主要造岩矿物。 指矿物的单体及集合体的形态（指矿物的单体及集合体的形态（P4P4）1 1、晶体形态（、晶体形态（P5P5）矿物单体形态（包括晶体形态和晶体习性）:（1）自形；（2）半自形；（3）他形。2 2、晶体习性（、晶体习性（P5+6P5+6）一向伸长（柱状、针状），如：石英一向伸长（柱状、针状

8、），如：石英二向延展（板状、片状），如：长石、云母二向延展（板状、片状），如：长石、云母三向等长（等轴状三向等长（等轴状 ），如：黄铁矿、石榴石），如：黄铁矿、石榴石柱状（绿柱石、石英等）柱状（绿柱石、石英等）针状（芒硝等）针状（芒硝等）板状（长石、石膏等）板状（长石、石膏等）片状（云母等）片状（云母等）多面体（石榴石、金刚石）多面体（石榴石、金刚石）立方体（岩盐、方铅矿等）立方体（岩盐、方铅矿等）矿物集合体形态 取决于矿物取决于矿物单体的形态和它单体的形态和它们的集合方式们的集合方式显晶集合体矿物集合体形态 取决于矿物取决于矿物单体的形态和他单体的形态和他们的集合方式们的集合方式隐晶集合体矿

9、物的光学性质矿物光学性质：矿物光学性质：矿物对光线的矿物对光线的反射、吸收及折射反射、吸收及折射所所表现出的各种特征表现出的各种特征，以及矿物引起的光线干涉和散以及矿物引起的光线干涉和散射现象，主要包括：射现象，主要包括：1 1 矿物的颜色矿物的颜色2 2 矿物的条痕矿物的条痕3 3 矿物的透明度矿物的透明度4 4 矿物的光泽矿物的光泽矿物的颜色：矿物的颜色：是矿物对白光中不同波长光波是矿物对白光中不同波长光波吸收的结果，所呈的颜色为吸收的结果，所呈的颜色为被吸收光的补色被吸收光的补色。 如果对各种波长的光波如果对各种波长的光波普遍而均匀的吸收普遍而均匀的吸收，则随吸收程度不同而呈黑、灰、白色

10、。则随吸收程度不同而呈黑、灰、白色。 矿物的颜色矿物的颜色如对各种波长的光波有如对各种波长的光波有选择性的吸收选择性的吸收，则呈，则呈现各种较鲜艳的颜色，如红、蓝、绿、橙等。现各种较鲜艳的颜色，如红、蓝、绿、橙等。矿物的条痕：矿物的条痕：是是矿物粉末矿物粉末的颜色，一般是指矿的颜色，一般是指矿物在物在白色瓷板白色瓷板上划擦时所留下的粉末的颜色；上划擦时所留下的粉末的颜色；是是矿物呈粉末状态时矿物呈粉末状态时对光线中不同波长光波吸对光线中不同波长光波吸收的结果。收的结果。矿物的条痕比其本身的颜色固定，是鉴定矿物矿物的条痕比其本身的颜色固定，是鉴定矿物的可靠特征。的可靠特征。如如赤铁矿赤铁矿的表面

11、颜色有红色、钢灰的表面颜色有红色、钢灰色、铁黑色等，但其色、铁黑色等，但其条痕总是樱桃红色条痕总是樱桃红色的。的。透明度是矿物允许光线透过的程度，分为透明、半透明和不透明三级。分为透明、半透明和不透明三级。透明矿物透明矿物（水晶等）条痕为白色或略呈色条痕为白色或略呈色半透明矿物半透明矿物（闪锌矿）条痕彩色（如褐、红、绿）条痕彩色（如褐、红、绿）不透明矿物不透明矿物（黄铁矿、石墨等）条痕黑色或金属色条痕黑色或金属色石英（透明）石英（透明）闪锌矿（半透明）闪锌矿（半透明）根据矿物反射能力的大小可将矿物光泽分为：根据矿物反射能力的大小可将矿物光泽分为：矿物表面对可见光的反射能力矿物表面对可见光的反射

12、能力1 1）金属光泽）金属光泽条痕金属色、黑色，如自然铜、方铅矿条痕金属色、黑色，如自然铜、方铅矿自然金（金属光泽）自然金（金属光泽）硬锰矿（半金属光泽）硬锰矿（半金属光泽）金刚石（金刚光泽）金刚石（金刚光泽）2 2）半金属光泽）半金属光泽条痕深彩色，如赤铁矿、铁闪锌矿等条痕深彩色，如赤铁矿、铁闪锌矿等3 3）金刚光泽）金刚光泽条痕彩色至白色，如金刚石、浅色闪锌条痕彩色至白色，如金刚石、浅色闪锌矿等矿等4 4）玻璃光泽）玻璃光泽条痕白色，如方解石、石英、正长石、条痕白色，如方解石、石英、正长石、普通角闪石等大多数造岩矿物。普通角闪石等大多数造岩矿物。根据矿物反射能力的大小可将矿物光泽分为：根据

13、矿物反射能力的大小可将矿物光泽分为：矿物表面对可见光的反射能力矿物表面对可见光的反射能力石英（油脂光泽）石英（油脂光泽）滑石（蜡状光泽）滑石（蜡状光泽）石膏（丝绢光泽）石膏（丝绢光泽）纤维状集合体表面呈现这种光泽，纤维状集合体表面呈现这种光泽，矿物力学性质：矿物力学性质：矿物在受到外力作用下所表现出来矿物在受到外力作用下所表现出来的一系列特征，不同的矿物都有着不同的力学性质。的一系列特征，不同的矿物都有着不同的力学性质。力学性质包括：力学性质包括：矿物的解理与断口矿物的解理与断口矿物的硬度矿物的硬度矿物的比重与密度矿物的比重与密度矿物的弹性和和挠性矿物的弹性和和挠性矿物的脆性和延展性矿物的脆性

14、和延展性矿物的力学性质 在野外实践或实习中，在野外实践或实习中，常把矿物的硬度粗略的划分常把矿物的硬度粗略的划分为为小于指甲（小于指甲（2.52.5）、指甲与小刀）、指甲与小刀(5.5)(5.5)之间及大于之间及大于小刀三级。小刀三级。 软矿物软矿物（指甲能刻划：（指甲能刻划：2.55.5:5.5）矿物的相对硬度一般沿用摩氏硬度计。矿物的相对硬度一般沿用摩氏硬度计。摩氏硬度计由十种矿物组成，按其软硬程度排列摩氏硬度计由十种矿物组成，按其软硬程度排列成十级：成十级： 1 1 滑滑石；石； 2 2 石石膏；膏； 3 3 方方解石；解石； 4 4 萤萤石；石； 5 5 磷磷灰石；灰石；6 6 正正长

15、石；长石； 7 7 石石英英； 8 8 黄黄玉；玉； 9 9 刚刚玉；玉； 10 10 金金刚石刚石矿物的比重矿物的比重是指矿物在空气中的重量与同体积水在是指矿物在空气中的重量与同体积水在4 4摄氏度时重量之比。摄氏度时重量之比。在肉眼鉴定矿物时，一般根据矿物的相对比重在肉眼鉴定矿物时，一般根据矿物的相对比重: :轻级轻级 小于小于2.52.5，如石墨、石膏，如石墨、石膏中级中级 2.542.54，如石英、方解石，如石英、方解石CaCOCaCO3 3重级重级 大于大于4 4 ，如重晶石，如重晶石BaSOBaSO4 4、方铅矿、方铅矿PbSPbS、自然金、自然金 矿物的脆性（与矿物的硬度无关）矿

16、物的脆性（与矿物的硬度无关） 是指矿物受外力作用时容易破碎的性质（黄铁矿）是指矿物受外力作用时容易破碎的性质（黄铁矿） 矿物的延展性：矿物的延展性： 是指矿物在锤击或拉引下，容易形成薄片和细丝的是指矿物在锤击或拉引下，容易形成薄片和细丝的性质（自然金、自然银）性质（自然金、自然银） 矿物的弹性：矿物的弹性：矿物受外力作用发生弯曲形变，但当矿物受外力作用发生弯曲形变，但当外力作用取消后，则能使弯曲形变恢复原状，这种外力作用取消后，则能使弯曲形变恢复原状，这种性质称为弹性。（云母）性质称为弹性。（云母） 矿物的挠性：矿物的挠性：矿物受外力作用发生弯曲形变，如外矿物受外力作用发生弯曲形变，如外力作用

17、取消后，弯曲了的形变不能恢复原状，则这力作用取消后，弯曲了的形变不能恢复原状，则这种性质称为挠性。（绿泥石、蛭石）种性质称为挠性。（绿泥石、蛭石）第二节第二节 主要造岩矿物的特征主要造岩矿物的特征 自然界中，矿物种类虽然名目繁多，自然界中，矿物种类虽然名目繁多，但主但主要造岩矿物却只有少数几十种，要造岩矿物却只有少数几十种，在这里我们将在这里我们将介绍一些常见的矿物，如石英、长石类、铁镁介绍一些常见的矿物，如石英、长石类、铁镁矿物、云母类、碳酸盐类矿物等。矿物、云母类、碳酸盐类矿物等。 自然元素自然元素: :自然金自然金, ,金刚石金刚石, ,石墨石墨 硫化物及其类似化合物硫化物及其类似化合物

18、: :方铅矿方铅矿PbSPbS、黄铁矿、黄铁矿FeSFeS2 2、黄铜矿、黄铜矿CuFeSCuFeS2 2, , 氧化物及氢氧化物氧化物及氢氧化物: :磁铁矿磁铁矿FeFe3 3O O4 4、铬铁矿、铬铁矿FeCrFeCr2 2O O4 4、石英、石英SiOSiO2 2, , 卤化物卤化物: :萤石萤石CaFCaF2 2、石盐石盐NaCl,NaCl, 含氧盐含氧盐: :硫酸盐：重晶石硫酸盐：重晶石BaSOBaSO4 4，石膏，石膏CaSOCaSO4 4 2H2H2 2O O碳酸盐：方解石碳酸盐：方解石CaCOCaCO3 3，白云石，白云石CaMgCOCaMgCO3 3 2 2硅酸盐：长石、云母

19、、辉石、角闪石等硅酸盐：长石、云母、辉石、角闪石等自然元素 自然金自然金金金刚刚石石石石墨墨硫化物及类似化合物 方铅矿方铅矿黄黄铜铜矿矿黄黄铁铁矿矿磁铁矿磁铁矿紫紫水水晶晶玛玛瑙瑙氧化物及氢氧化物 褐褐铁铁矿矿含氧盐 常见主要造岩矿物及特征常见主要造岩矿物及特征常见主要造岩矿物常见主要造岩矿物 ：（1 1）硅酸盐矿物：）硅酸盐矿物： 1 1）架状硅酸盐：石英、钾长石、斜长石、）架状硅酸盐：石英、钾长石、斜长石、 2 2）链状硅酸盐：角闪石、辉石、）链状硅酸盐：角闪石、辉石、 3 3）岛状硅酸盐）岛状硅酸盐: : 橄榄石、石榴子石橄榄石、石榴子石 4 4）层状硅酸盐：白云母、黑云母）层状硅酸盐：

20、白云母、黑云母（2 2）碳酸盐矿物：）碳酸盐矿物：方解石、白云石方解石、白云石石英石英（架状结构硅酸盐）（架状结构硅酸盐） 无色透明，无色透明，米黄色、烟灰色、黑色、蔷薇红色米黄色、烟灰色、黑色、蔷薇红色 油脂光泽或玻璃光泽油脂光泽或玻璃光泽 贝壳状断口贝壳状断口 硬度为硬度为7 7 比重比重2.652.65 单体形态六方双锥单体形态六方双锥( (柱状柱状) ) 结晶程度较好的石英称作水晶结晶程度较好的石英称作水晶（架状结构硅酸盐）（架状结构硅酸盐）（架状结构硅酸盐）（架状结构硅酸盐）NaNa（AlSiAlSi3 3O O8 8）-Ca-Ca（AlAl2 2SiSi2 2O O8 8（架状结构

21、硅酸盐）（架状结构硅酸盐）NaNa（AlSiAlSi3 3O O8 8）-Ca-Ca（AlAl2 2SiSi2 2O O8 8（链状结构硅酸盐）（链状结构硅酸盐）角闪石角闪石(hornblende)（链状结构硅酸盐）（链状结构硅酸盐）(Ca,Na,K)2-3(Mg,Fe2+,Fe3+,Al)5Si6(Si,Al)2O22(OH,F)2（链状结构硅酸盐）（链状结构硅酸盐）为超基性岩和基性岩的主要矿物。为超基性岩和基性岩的主要矿物。常呈墨绿色。常呈墨绿色。短柱状。短柱状。二组解理，二组解理，解理夹角为解理夹角为9090。硬度大于小刀。硬度大于小刀。化学成分为化学成分为XYSiXYSi2 2O O6

22、 6 。其中其中Y=MgY=Mg，Fe Fe 2+2+ ，MnMn，AlAl，Fe Fe 3+3+ ; ; X=CaX=Ca，MgMg， Mg Mg，Fe Fe 2+2+ ，MnMn，NaNa，AlAl；石榴子石石榴子石(garnet)(garnet)（岛状结构硅酸盐）（岛状结构硅酸盐）石榴子石石榴子石(garnet)(garnet)（岛状结构硅酸盐）（岛状结构硅酸盐）铁铁铝铝榴榴石石镁镁铝铝榴榴石石钙钙铝铝榴榴石石钙钙铁铁榴榴石石（岛状结构硅酸盐）（岛状结构硅酸盐）普通橄榄石一般为黄绿色，玻璃光泽，结晶好普通橄榄石一般为黄绿色，玻璃光泽，结晶好的透明，的透明，不完全两组解理，贝壳状断口不完全两组解理，贝壳状断口硬度大于小刀（硬度大于小刀（6.5-76.5-7）主要化学成分为（主要化学成分为