石大自然地理实验指导01矿物观察鉴定

PAGE1PAGE自然地理实验指导自然地理学课程组编师范学院地理系前言自然地理学（Physicalgeography）是一门实践性较强的专业基础课，是地理科学类各专业的主干课程。学生不仅要掌握自然地理学的基本理论、基本知识，而且还必须要掌握室内和野外调查、观察、观测、采样、分析的操作方法和基本功训练，要求有实践性的教学环节，着重对学生动手能力的培养，让学生到实验室或大自然中去验证课堂所学的理论知识，实地认识自然地理各要素的形成、特征、分布规律和相互关系，获得对资源环境实验分析的基本技能，以期达到巩固课堂教学效果，并为将来独立开展有关专业技术工作打好基础。石河子大学师范学院地理系《自然地理学》课程面向地理科学专业、资源环境与城乡规划管理专业的学生开设。十几年来自然地理学及其分支课程在师资队伍、教学标准和教学资料积累方面均有很大加强。鉴于自然地理环境的复杂性，自然地理教学实践包括室内和野外两部分。实验实习方法和手段多种多样，有调查、观测、测量，也有采样、分析、鉴定等，内容涉及组成自然地理环境各个要素及其综合体。因此，根据教学需要和《自然地理学》教学大纲的要求，笔者编译了这本参考书籍，可作为本科自然地理学课程的教学辅助材料和学生实验实习的参考用书，可与有关教材、手册配合使用。由于时间紧迫，笔者水平和经验缺乏所限，书中难免存在纰漏之处，恳求读者批评指正。目录实验一矿物观察鉴定………………3实验二岩石观察鉴定……………10实验三地质罗盘仪的使用及岩层产状测量……17实验四风速风向的观测…………20实验五绘制水位/流量关系曲线图……………24实验六地形图的地貌判读………25实验七土壤剖面的观察…………27实验八植物蒸腾观察……………29实验九光合作用…………………30矿物岩石是自然地理环境基本圈层——岩石圈的主要组成物质，对各种矿物或岩石的特征，光看书是不明白和记不牢的，只有看到标本并作些简单的鉴定试验后，才会认识和掌握牢固。所以必须重视实验实验课，认真观察，深入分析，反复实践，以提高对自然地理环境基础——地质知识的理解和分析能力。实验一矿物观察鉴定已知矿物有3000多种，而组成岩石的主要矿物即主要造岩矿物只有几十种。（一）目的要求认识矿物的形态和重要的物理性质；学会肉眼鉴定矿物的方法；掌握最常见矿物的重要鉴定特征。（二）实验准备常见矿物标本、小刀、放大镜、条痕板、盐酸溶液、滴管、笔记本等。（三）主要内容观察鉴定下列主要矿物标本：1、自然元素类：石墨、自然铜；2、硫化物类：黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、辉锑矿；3、卤化物类：萤石；4、氧化物类及氢氧化物类：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、软锰矿、铝土矿、石英；5、含氧盐类：橄榄石、辉石、云母、高岭石、滑石、方解石、白云石、孔雀石、石膏、长石、石榴子石。（四）原理方法1.形态特征上辨别1）单体形态2）集合体形态2.物理性质上辨别1）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。通常描述颜色的方法有两种：①标准色谱法：此种方法是按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫标准色或白、灰、黑等对矿物的颜色进行描述。若矿物为标准色中的某一种，则直接用其描述，如蓝铜矿为蓝色、辰砂为红色；若矿物不具某一标准色，则以接近标准色中的某一种颜色为主体，用两种颜色进行描述，并把主体颜色放在后面。例如绿帘石为黄绿色，说明此矿物是以绿色为主，黄色为次。②实物对比法：把矿物的颜色与常见实物颜色相比进行描述。例如，块状石英呈乳白色，正长石为肉红色，黄铜矿为铜黄色等。注意要点：描述矿物颜色时，应以新鲜干燥矿物为准，如果矿物表面遭受风化而颜色发生了变化时，则需刮去风化表面后再进行观察描述。（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。注意要点：擦划条痕时，用力要均匀；观察测试的矿物应选新鲜标本。（3）光泽-根据矿物表面反光的强度，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。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。注意要点：观察描述矿物光学性质时，一定要注意掌握颜色、条痕、光泽和透明度四者之间的关系。金属光泽的矿物，其颜色一定为金属色，条痕为黑色或金属色，不透明；半金属光泽的矿物颜色为金属色或彩色，条痕呈深彩色或黑色，不透明至半透明；非金属光泽的矿物颜色为各种彩色或白色，条痕呈浅彩色到白色，半透明至透明。2）力学性质（1）解理-解理是矿物的重要鉴定特征之一。解理按其发育程度分极完全解理、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。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摩氏硬度计级别12345678910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。注意要点：刻划矿物时用力要均匀。测试矿物时须选择新鲜面，并尽可能选择矿物的单体。（4）相对密度一般分轻(＜2.5＝，中（2.5-4），重（＞4）三级，自然界常见中等密度大小的矿物，只有相对密度大或小（轻或重）的矿物才有鉴定意义．3）其它物理性质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。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。常见矿物的主要特征黄铁矿FeS2大多呈块状集合体，也有发育成立方体单晶者。立方体的晶面上常有平行的细条纹。颜色为浅黄铜色，条痕为绿黑色。金属光泽。硬度6-6.5。性脆，断口参差状。相对密度5。黄铜矿CuFeS2常为致密块状或粒状集合体。颜色铜黄，条痕为绿黑色。金属光泽。硬度3—4，小刀能刻破。性脆，相对密度4.1-4.3。黄铜矿以颜色较深且硬度小可与黄铁矿相区别。方铅矿PbS单晶常为立方体，通常成致密块状或粒状集合体。颜色铅灰，条痕为灰黑色。金属光泽。硬度2—3。有三组解理，沿解理面易破裂成立方体。相对密度7.4—7.6。闪锌矿ZnS常为致密块状或粒状集合体。颜色自浅黄到棕黑色不等（因含Fe量增高而变深），条痕为白色到褐色。光泽自松脂光泽到半金属光泽。透明至半透明。硬度3.5-4。解理好。相对密度3.9-4.1（随含铁量的增加而降低）。石英SiO2常发育成单晶并形成晶簇，或成致密块状或粒状集合体。纯净的石英无色透明，称为水晶。石英因含杂质可呈各种色调。例如含Fe+3呈紫色者，称为紫水晶；、含有细小分散的气态或液态物质呈乳白色者，称为乳石英。石英晶面为玻璃光泽，断口为油脂光泽，无解理。硬度7。贝壳状断口。相对密度2.65。隐晶质的石英称为石髓（玉髓），常呈肾状、钟乳状及葡萄状等集合体。一般为浅灰色、淡黄色及乳白色，偶有红褐色及苹果绿色。微透明。具有多色环状条带的石髓称为玛瑙。赤铁矿Fe2O3常为致密块状、鳞片状、鲕状者为暗红色，条痕呈樱红色。金属、半金属到土状光泽。不透明。硬度5－6，土状者硬度低。无解理。相对密度4.0-5.3。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5.5-6.5。无解理。相对密度5。具强磁性。褐铁矿实际上不是一种矿物而是多种矿物的混合物，主要成分是含水的氢氧化铁（Fe2O3·nH2O），并含有泥质及二氧化硅等。褐至褐黄色，条痕黄褐色。常呈土块状、葡萄状，硬度不一。萤石ＣaF2常能形成块状、粒状集合体，或立方体及八面体单晶。颜色多样，有紫红、蓝、绿和无色等。透明。玻璃光泽。硬度4。解理好。易沿解理面破裂成八面体小块。相对密度3.18。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。解理好。易沿解理面分裂成为菱面体。相对密度2.72。遇冷稀盐酸强烈起泡。白云石ＣaMg[CO3](OH)2单晶为菱面体，通常为块状或粒状集合体。一般为白色，因含Ｆe常呈褐色。玻璃光泽。硬度3.5-4。解理好。相对密度2.86，含铁高者可达2.9-3.1。白云石以在冷稀盐酸中反应微弱，以及硬度稍大而与方解石相区别。孔雀石Cu[CO3](OH)2常为钟乳状、块状集合体，或呈皮壳附于其它矿物表面。深绿或鲜绿色。条痕为淡绿色。晶面上为丝绢光泽或玻璃光泽。硬度3.5-4。相对密度3.5-4.0。遇冷稀盐酸剧烈起泡。孔雀石以其特有颜色而易与其他矿物相区别。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(图示),集合体为粒状。绿黑色或黑色。玻璃光泽。硬度5－6。有平行柱状的两组解理，交角为56。。相对密度3.02-3.45，随着含Fe量增高而加大。高岭石Al4[Si4O10](OH)3一般为土块或块状集合体。白色，常因含杂质而呈其它色调。土状者光泽暗淡，块状者具蜡状光泽。硬度2。相对密度2.61-2.68。具有可塑性。白云母Kal2[AlSi3O10](OH,F)2单晶体为短柱状及板状，横切面常为六边形。集合体为鳞片状。其中晶体细微者称为绢云母。薄片为无色透明。具珍珠光泽。硬度2.5-3。有平行片状方向的极好解理，易撕成薄片，具弹性。相对密度2.77-2.88。黑云母K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2单晶体为短柱状、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。其它光学性质同白云母相似。相对密度2.7-3.3。长石包括三个基本类型：钾长石K[AlSi3O8]，钠长石Na[AlSi3O8]，钙长石Ca[Al2Si2O8]，其中钾长石与钠长石常称为碱性长石；钠长石与钙长石常按不同比例混溶在一起，组成类质同象系列，统称为斜长石（包括钠长石、更长石、中长石、拉长石，培长石、钙长石）。斜长石有