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文档简介

绪论

一地质学的研究对象和内容

1、地质学的概念

地质学是研究地球,而目前主要是研究地壳的组成物质,构造变动和发展历史,并

服务于生产活动的科学。

2、地质学的研究对象

地球,现在仅局限于地球表面,即地壳。

3、研究内容

(1)地壳的组成物质

包括这些物质的种类、组合、产状、成因、分布规律。

(2)构造变动

包括地壳变动机制、过程、作用后果及规律等。

(3)发展历史

包括地壳发展过程中生物、构造、海陆、成矿等的演替历史。

(4)如何把地质学理论应用于生产

4、地质学在地理学科中的地位和作用

(1)地质学于地理学同属地学范畴。

(2)地质学是地理专业中的一门专业基础课。

(3)学好地质学的基本理论和基本技能,对从事中学地理教学有很大意义。

二地球的圈层构造

地球不是个均质球体,而是由各种不同状态和性质的物质组成的若干个同心圈层

构造的球体,以地面为界,可分为外部圈层和内部圈层两个体系。

1、地球的外部圈层

大气圈,水圈,生物圈

2、地球的内部圈层

利用地震波在地球内部的传播状况的变化可划分出地球内部圈层

(1)地震波与不连续面

1)地震波

由地震引起的地壳组成物质的波动叫地震波。

地震波有纵波和横波两种

纵波(P波):传播速度快,可通过固、液、气三态物质。

横波(S波):传播速度慢,只能通过固态物质。

地震波在介质中的传播速度取决于介质的密度与刚性,在均匀的介质中地震波在各

个方向的传播速度相同。

当我们用地震波探测地球内部时发现,地震波的传播速度呈规律变化,说明地球是

一个非均质体。

2)不连续面

地球内部物质性质突然变化,地震波传播速度在此突变的面叫不连续面。

根据地震波速度变化的明显程度,我们把不连续而分成一级不连续面和次一级不连

续面。

A、一级不连续面

莫霍面:地面下平均33公里处,P波在此面以上传播速度为7.6km/s,在此面以下突

增至8.1km/SoS波由4.2km/s突增至4.6km/s。此不连续面在1909年被南斯拉夫地震学

家莫霍洛维奇首次发现,因此称为莫霍洛维奇面,简称莫霍面或莫氏面。

古登堡面:2900公里深处,P波在此传播速度由13.6km/s骤降至81km/S波消失。

此面于1914年被美国物理学家占登堡首次发现,因此称为古登堡面。

这两个一级不连续面把地球内部划分为三个圈层:地壳,地幔,地核。

地壳

地幔

莫霍面•

古登堡面

B、次一级不连续面

除以上两个一级不连续面外,地球内部还有几个次一级不连续面:康拉德面(20

公里深处),雷波蒂面(984公里深处),莱曼面(5100公里深处)。

(2)地球的内部结构

1)地壳

一般特点厚度差异大:5公里一70公里不等,大陆地壳平均厚35公里,海洋地壳平

均厚6公里,在陆地匕一般是平原薄,山地厚,最厚处是青藏高原,达70-80公里,

最薄处在太平洋仅1公里。地表常温常压。底部温度达400—1000度,压力达10000个

大气压。结构组成不均一,大陆区与大洋区有明显不同。

2)地壳的化学组成

现已在地壳中发现90多种元素,这些元素在地壳中的平均重量百分比叫做克拉克值

或丰度。这90多种元素的丰度差别很大,其中以0、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、,Mg、H、

Ti为主,这10种元素在地壳中的总质量占地壳总质量的99%以上,其中含量最大的是:

O:占地壳质量的1/2,Si:占1/4,A1:占1/13,硅,铝,铁,钙,钠,钾,镁以含氧盐

或氧化物的形式构成岩石的重要成分。另外-些金属元素的含量不高,但在地壳中富集

成为矿产。

由此可见地壳的化学成分复杂而不均匀。即使同一种元素在不同地段含量也有很大

差别。

3)地壳的构造

A、花岗岩层和玄武岩层

康拉德面把地壳分成两层:上层化学成分以氧、硅、铝为主,钠、钾较多其地震

波传播速度,平均化学成分都与花岗岩相似,因此称为花岗岩层。

花岗岩层中分布着沉积岩,变质岩和以花岗岩为主的岩浆岩,而前二者都可以看作

是花岗岩的次生产物。花岗岩层的厚度在山区达40公里,平原为10公里,海洋地区显

著变薄,在太平洋中部此层消失。

下层化学成分也以氧、硅、铝为主,但比上层(花岗岩层)明显减少,而镁、铁、

钙成分则相应增多,其平均化学成分和玄武岩相似,因此称之为玄武岩层。

在玄武岩层中,玄武岩分布最广,玄武岩层的厚度在平原地区达30公里,在缺失花

岗岩层的深海盆内,仅厚5-8公里上面直接被海水覆盖。

B、硅铝层和硅镁层

花岗岩层和玄武岩层都以硅,、铝为主,只不过前者较后者多一些,因此花岗岩层,

玄武岩层总称为硅铝层。

在地壳下,上地幔顶部有一个橄榄岩层,其化学成分中二氧化硅含量减少,而氧化镁、

氧化铁含量较高(二者分别为

40%和10%),因此被称为硅

镁层。

硅铝层和硅镁层都是由

岩石构成的,形成一个岩石圈

层,称为岩石圈。

C、地壳的均衡

就整个岩石圈来看,小密

度的硅铝层(2.7)组成的地壳

飘浮在由大密度的硅镁层上,

地壳越厚的地方,突出地表越

高,(如高原和山地),则插入

硅镁层越深,插入部分叫山根;地壳越薄,地表越底,插入硅镁层越浅。这样形成均衡

状态。但这种均衡是相对的。

4)地壳的构造特征

在平面上地壳可以分为两种类型,即大陆型地壳(陆壳)和大洋型地壳(洋壳):

陆壳:厚度较大,由花岗岩层和玄武岩层组成,为双层结构。

洋壳:厚度较小,在玄武岩层之上,花岗岩层很薄,甚至没有,为单层结构。

地壳厚度差异和花岗岩层的不连续分布状态形成地壳的主要构造特征。因此可以说

地壳物质在水平和垂直方向上都是不均匀的。

5)地幔

地幔位于莫霍面和古登堡面之间,在地下平均33公里至2900公里的地方,由雷波

蒂面从984公里深处把它分成上地幔和下地幔两部分。

上地幔:据分析,上地幔的地震波传播速度与55%橄榄石+35%辉石+10%石榴子石

的混合物相近。因此,我们认为上地幔由橄榄石、榴辉石或与橄榄岩相近的超基性岩。

所以上地幔被称为橄榄岩层或榴辉岩层。

在地下50-250公里处,有一个温度接近熔点,物质呈潜柔状态,可以缓慢对流与移

动的圈层,叫软流圈。

软流圈给其上覆岩石活动创造了条件,由于软流圈距地面很近,当上覆压力减小时,

物质就会转为液态,成为岩浆发源地。

下地幔:呈固态,结构均匀,氧化铁相对集中,物质对流十分困难。压力,密度大

温度高。

6)地核

古登堡面以下为地核。乂被次一级不连续面分为内核和外核。

三地质作用

引起地壳组成,地壳构造和地表形态等不断形成和变化的作用称为地质作用。产生

地质作用的动力称为地质营力。地质营力有两种类型:

内营力:来源于地球内部的能量:地球的旋转能,放射性元素衰败产生的能量。

外营力:来源于地球以外的能量:太阳能,引潮力。

地质作用在自然界有多种表现,如岩浆活动,地震,风化作用,等等。

内力作用与外力作用之间存在着密切关系:

首先,二者各自独立,又互相依存,形成对立统一的关系。

其次,内力作用是地壳发展的主导因素。

另外,任何一种地壳物质的变化和地表形态的改变都是内外力作用长期共同作用的

结果。

四地质年代

地球自形成以来大约已有45亿年的历史,计算地球年龄的方法有两种,即绝对地质

年代和相对地质年代。地质年代是用来确定地质时期的•种年代系统。

第一章矿物

第一节矿物的基本特征

-矿物的基本概念

1、矿物

矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的,具有一定化学成分和物理性质

的自然均质体,是组成岩石和矿石的基本单位。

如:石英、磁铁矿、萤石等是矿物,而食糖就不是矿物。

2,晶质矿物和非晶质矿物

晶质矿物:地壳中的某些化学元素的质点,在一定条件下,有规律地排列,形成具

有一定空间格子构造的固体,这样的矿物叫晶质矿物。如方解石,水晶等。

晶质矿物有以下特点:

(1)晶质矿物的单体,即单晶具有一定的几何外形。一般是由若干个晶面和晶棱

构成的•个儿何多面体。

(2)晶质矿物具有固定的熔点。

(3)晶质矿物的某些性质在不同方上有不同。如蓝晶石,在不同方向上其硬度不

同。

非晶质矿物:有些矿物的质点呈不规则排列,这样的矿物叫非晶质矿物。

非晶质矿物的特点:无固定熔点,象硬化了的液体。如天然沥青,火山玻璃。

非晶质矿物和晶质矿物之间在一定条件下可以互相转化,如

Si2O.nH2O-一一SiO2

(非晶质的蛋白石与晶质的玉髓在失水时发生转化)

二矿物的形态

矿物的形态是指矿物的外表形态,是矿物成分和内部构造的外在反映,也是肉眼鉴

定矿物的重要特征。

(-)矿物的单体形态

矿物的单体形态是指矿物单体的外形。一般矿物的单体都有特定的晶形,如食盐呈

正六面体,方解石呈斜六面体,这里指的矿物单体形态是指矿物的晶体习性和晶面条纹。

1、晶体习性

在相同的生长环境下,同一种晶质矿物常见的晶体形态,叫这种矿物的晶体习性。

矿物的晶体习性取决于它的生长条件和内部构造。根据晶体在三个垂直方向上发育

的相对程度,晶体习性可分以下儿种类型:

A、一向延伸晶体沿一个方向特别发育,形成柱状,针状,纤维状的矿物形态。如

石棉,辉睇矿。

B、二向延伸晶体沿两个方向特别发育,形成片状,板状,如云母,石墨,重晶

石。

C,三向延伸晶体沿三个方向大致相等发育,呈粒状,块状。如石榴子石,黄

铁矿。

有的晶体单体规则连生成为双晶,形成接触双晶,穿插双晶和聚片双晶。

2、晶面条纹

晶面条纹是晶体表面具有的,在晶体生长过程中形成的条纹或花纹。晶面条纹一般

是直纹,由于不同矿物有不同的晶面条纹,因此晶面条纹具有鉴定意义。

晶面条纹可以认为是晶体生长过程中各个小晶体叠合后留下的痕迹。

(二)矿物的集合体形态

矿物的集合体形态是矿物以众多的晶体或晶粒形式出现时呈现的形态或非晶质矿物

的整体形态。

矿物集合体形态是矿物的鉴定特征之一。

(1)矿物集合体形态的成因

一是本矿物的单体形态,如石墨单体呈片状,集合体呈也呈片状。一是矿物的生成

环境,如石英,在生长空间充足时形成晶簇,在窄小的空间里形成块状。

(2)集合体的类型

1)粒状集合体

矿物集合体由众多形状不规则的颗粒结合而成。

成因:矿物成分最初存在于溶液中,当环境条件发生变化(如温度降低,浓度升高)

时,矿物成分发生结晶,析出溶液。随着析出过程不断进行,晶粒越来越大,最后晶粒

发生接触,并互相限制,以至不能保持自身晶形,形成形状不规则的晶体颗粒,这些晶

体颗粒紧密地结合在一起,就形成了粒状集合体。如磁铁矿,闪锌矿等。

2)片状、纤维状集合体

晶体单晶为片状、纤维状,一向或二向延伸的矿物晶体集合在一起,形成片状叠合,

细长条成族的集合体,为片状、纤维状集合体。如云母、石棉等。

3)致密块状体

当矿物晶体极细小,而使肉眼不能分辨时,形成的矿物集合体。如石英、方解石等。

4)晶簇

众多晶体生长在一个基座上,各晶体大致沿着相似的方向排列、生长,形成基部连

接、末端分离的集体簇。如石英晶簇、方解石晶簇等。

形成过程:晶体质点(构成晶体的分子、原子等),最初在岩壁或洞壁上附着,后附

着的质点以最初的质点为核心,聚集形成许多小体积的晶体,这些小晶体个沿不同方向

生长,随着晶体长大,左右空间逐渐缩小,使沿左右方向生长的晶体受到限制,不能继

续生长,只有垂直于洞壁方向生长的晶体有足够的空间生长变大,因而形成了一簇大致

垂直于岩壁(基座)的晶体集合体,这样就形成了晶簇。

5)杏仁体和晶腺

当岩石空洞有矿物溶液时,矿物成分不断附着在四周洞壁上,逐渐把空间填满形成

的矿物集合体。

直径小于1厘米的叫杏仁体,直径大于1厘米的叫晶腺。如玛瑙。

6)结核和细状体

在疏松多孔的岩石中,常常有许多包含矿物成分的孔隙,这些矿物成分在一定条件

下,围绕着细屑或气泡沉淀,由小粒变成大粒,形成球状、透镜状及不规则状的矿物集

合体,这种矿物集合体大的大于儿厘米,甚至达到数米,叫结核:大如豆粒的叫豆状体:

小于2毫米的叫鲍状体。如黄土中的石灰结核和鲍状赤铁矿。

7)钟乳状和葡萄状体

胶体矿物在失水后在矿石的表面形成一个个乳状突起或葡萄状突起,这种矿物集合

体叫钟乳状或葡萄状体。如钟乳状褐铁矿。

有些矿物因水分蒸发发生沉淀,在一定条件下也形成这种状态。如孔雀石。

8)被膜

一些矿物在风化后,在原矿石表面形成一层新生矿物薄膜叫被膜。如新生矿物是可

溶性盐类则叫盐华。

9)土状体

矿物晶体细小(用放大镜看不到),并且呈疏松状无光泽的矿物集合体。如高岭土、

铝土矿。

10)假化石

矿物溶液灌入岩石缝隙,并沉淀下来形成枝叶状类似植物化石的形态。如MnO2在

岩石缝隙中的沉淀。

三矿物的化学性质

(一)矿物的化学组成类型

由于各种元素都具有自身的化学性质,它们与其它元素组合时,必然形成特定的组

合类型。

1、单质矿物

由一种构成构成的矿物。如石墨、金刚石、自然金、自然铜、天然硫磺等。

2、化合物

两种以上的元素,以一定的化学键组合形成的矿物。根据组合情况可分:

(1)固定成分的化合物:各元素间的质量比及元素的种类都是固定不变的,其化学

性质也不变的矿物。

(2)成分可变的矿物有某些矿物的化学元素质量比可以在一定范围内发生变化

的矿物。

(3)含水矿物:矿物成中含有易失或不易失等不同形式的水的矿物。

(-)矿物的类质同象和同质多象

1、类质同象

矿物在形成过程中,晶体中某种质点(原子、离子、离子团),可以被性质相似的质

点所置换,而晶体的结构保持不变的现象叫类质同象。

如黑鸨矿(Fe,Mn)W04中铁、锦类质同象。二者化合价相同,离子半径相似。可在

晶体格架中互相代替。类质同象矿物的化学式是把类质同象的两种元素写在括号里,含

量多的在前,之间加逗号。

由于类质同象的存在,使矿物中含有一定量的杂质,如果杂质含量高,我们可以把

他们提炼出来。

2、同质多象

同一种化学成分的物质,在不同的环境条件下(生成时的温度、压力、溶液酸碱度

等),形成晶体结构和物理性质截然不同的晶体的现象。

如石墨与金刚石,二者同是由碳元素构成,但物理性质截然不同。研究同质多象可

以确定矿物的生成环境。

(三)胶体矿物

矿物微粒分散于水中形成矿物胶体,当条件改变后,矿物微粒沉淀下来形成胶凝体,

这样形成的非晶体矿物叫胶体矿物。SiO2胶体溶液失水后形成的蛋白石。

四矿物的物理性质

矿物的物理性质取决于矿物的化学性质和晶体结构。

(-)矿物的光学性质

颜色、条痕、光泽、透明度

1、颜色

矿物的颜色对矿物具有鉴定意义,也反映矿物的形成环境。根据成因不同,矿物的

颜色可分为自色、他色和假色三种。

(1)自色

自色是矿物固有的颜色,由矿物的化学成分中的色素离子引起,或由于矿物晶体的

均•性遭到破坏而引起。如阴极射线的刺激可以是无色透明的石盐呈现粉红色或天蓝色。

自色非常稳定,有较大的鉴定意义。

(2)他色

矿物因外来带色物质、气泡等物质的混入而染成的颜色叫他色。同一种矿物有多种

他色,如水晶有紫、黑、褐等他色。由于他色不固定,因此无鉴定意义。

(3)假色

由于矿物内部有裂缝、解理面及表面的氧化膜引起光波干涉而产生的颜色。

富有解理面的矿物,因解理面的光波干涉而形成的色彩叫晕色;如云母、方解石。

因为假色与矿物化学成分和晶体结构有关,因此,假色对某些矿物有鉴定意义。

(4)矿物颜色的描述

在描述矿物颜色时,一般遵循以下原则:1、采用标准色谱:红、橙、黄、青、

蓝、紫;2、可采用深、浅;浓、淡来区别同一色素;3、可用一些实物来形容,如墨绿

色。

注意:观察矿物颜色时要观察矿物的新鲜面,以免受到他色影响。

2、条痕

条痕即矿物粉末的颜色,通常是用矿物的尖角在无釉的瓷片上轻轻刻划,产生条痕

然后观察其颜色。

条痕是矿物所具有的自身的稳定的颜色,在矿物鉴定中条痕可以削弱他色,消除假

色。因此条痕是鉴定矿物的可靠特征。

条痕可以与矿物自色相同,如金,也可以与矿物自色不同,如黄铁矿的自色是浅黄

铜色,但条痕是黑色。

有些矿物由于其中某种元素或杂质的含量不同,条痕的颜色也不同,如闪锌矿,较

纯的闪锌矿条痕我白色,自色为浅黄色,含少量铁的为黄色,条痕为浅黄色,含铁较多

的为黑色,条痕为棕黄色。

注意:

1)条痕适用于不透明矿物,而透明矿物的条痕都是白色的;

2)在测试条痕时,刻划越细,颜色越准确,因此要轻轻亥找U;

3)要选择新鲜面刻划。

3、光泽

(1)定义光泽是矿物表面对光的反射能力,或者说是矿物表面的总光量。

(2)光泽的类型

根据矿物表面的性质可以把矿物的光泽分为一般光泽和变异光泽两大类:

1)一般光泽

新鲜完整的矿物表面呈现的光泽,有以下三种类型:

A、金属光泽

不透明矿物具有的反射强烈。如金属表面呈现的光泽。如黄铁矿、方铅矿等等。

B、半金属光泽

光泽稍具金属感。暗淡不刺眼,反射弱于金属光泽。如黑铝矿、赤铁矿。

C、非金属光泽

透明、半透明的矿物具有的无金属感的光泽。根据其强度可分为两种:

a、玻璃光泽反射弱如同玻璃的光泽。如水晶、方解石、萤石等。

具有这种光泽的矿物占大多数,并且几乎全是非金属矿物。

b、金刚光泽反射强,光明耀眼,但反射面细碎。如金刚石、闪锌矿等。

2)变异光泽

矿物表面不平,解理面被破坏,或呈集合体时,所具有的弱反射特殊光泽。

a、脂肪光泽、松脂光泽和蜡状光泽

矿物表面不平时,发生光散射,使光泽微带暗淡阴影。浅色矿物的着种光泽叫脂肪

光泽;隐晶质或胶体矿物的致密块状体所具有的这种光泽叫蜡状光泽;深色矿物的断口

处,象涂有松脂般的光泽叫松脂光泽。

b、土状光泽

疏松的或多孔的矿物表面因形成光的散射而暗淡无光,如泥土一样的光泽叫土状光

泽。如।目j岭石、铝土矿。

c、丝绢光泽

一向延伸的矿物晶体,平行集合所具有的互相干扰的光泽。如丝绢一样。如石棉、

石膏。

d、珍珠光泽发生完全解理的矿物,众多的解理面对光线多次反射、干涉,呈现出

的如珍珠一样的光泽。如白云母、方解石。

4、透明度

即矿物允许光线通过的程度。有以下儿种类型:

1)透明矿物透过矿物碎片边缘可以清晰地看见他物。如方解石、石英、白云母等。

2)半透明矿物透过矿物边缘可以模糊地看见他物或有透光现象。

3)不透明矿物无透光现象。

影响透明度的因素:厚度;纯度;内部完整性:集合体形态:隐晶质、粒状的透明

度低。

(二)矿物的力学性质

矿物在外力(如刻划、敲打)作用下表现出的性质叫矿物的力学后性质。包括硬度、

解理、断口、韧性等,都具有重要的鉴定意义。

1、硬度

矿物抵抗外力刻划、压砸、研磨的能力。对矿物硬度的描述有相对硬度和绝对硬度

两种方法。

(1)相对硬度

通过矿物之间的相互刻划,比较出来的相对坚硬程度叫相对硬度。

1)摩氏硬度计

矿物硬度矿物硬度

正长

滑石16

石膏2石英7

方解

3黄k8

萤石4刚玉9

磷灰金刚

510

石石

摩氏硬度计的使用方法:先估计待测矿物的硬度,然后在硬度计矿物在选择相应的

矿物进行刻划。在刻划中,如果留下划痕,那么被刻的矿物硬度较大;如果留下粉末,

那么被刻的矿物硬度较小。

2)相对硬度的粗略测定

软小于指甲的硬度,即小于2—2.5。

中硬度大于指甲小于铜钥匙,在2和2.5—3之间。

硬硬度小于小刀大于铜钥匙,在3和5—5.5之间。

极硬硬度大于小刀,在5—5.5以上。

3)影响硬度的因素

一是矿物的化学成分;

二是矿物断面的新鲜程度;

三是矿物的单体形态(有些矿物硬度沿不同的方向有不同)。

注意:鉴定矿物的硬度时,要在矿物的新鲜断口上进行;鉴定粒状、纤维状矿物时,

应取其新鲜碎屑在矿物表面上摩擦。

(2)绝对硬度

用压力计来测定。

2、解理与断口

(1)解理

在力的作用下,矿物晶体沿一定方向发生破碎,并产生光滑平面的性质,叫解理。

这种光滑平面叫解理面。如方解石的解理面。

1)解理方向

一向解理矿物只有一个方向的解理面。如云母、滑石、辉睇矿。

二向解理矿物有两个方向的解理面。如普通角闪石、普通辉石、钾长石、斜长石

等。

三向解理有三个方向的解理面。如方解石、方铅矿、辰砂等。

另外还有四向(萤石)、六向(闪锌矿)、八向等解理方向。

2)解理程度

根据肉眼能看到的程度和劈开的难易程度可分以下几种:

最完全解理极易劈开,解理面平坦而广阔。如云母、石膏等。

完全解理极易裂成平滑小块或薄板,解理面很光滑,不易出现断口。如方解石、

石盐等。

中等解理解理面不很光滑,也不易劈开,在矿物的碎块上既有解理面也有断口。

如石膏的一组解理、重晶石的一组解理。

不完全解理在矿物断面上很难见到明显的解理面,并且解理面很小大部分是不平

坦的断口。如磷灰石。

极不完全解理(无解理)如石英、磁铁矿。

由于不同的解理方向和程度是不同矿物所具有的稳定性质,因此矿物的解理性质是

鉴定矿物的重要特征之一。

3)解理的描述

对矿物解理的描述要包括:解理方向(组数)、解理面夹角、各组解理程度几个方面。

晶面和解理面的区别:1、晶面有晶面条纹,并且较暗淡,而解理面无条纹,较

新鲜;2、矿物晶体破碎后,形成的新的解理面平行于旧的解理面,但不一定平行于晶面。

(2)断口

矿物在外力的作用下裂开出现的凸凹不平的表面叫断口。

解理程度与断口互为消长,因此断口是矿物肉眼鉴定的辅助特征。断口可以据形态

分为以下几类:

贝壳状断口断口为贝壳状偏心圆。如石英。

参差状断口断口凸凹不平,且无规则形态。如磷灰石。

锯齿状断口断口尖锐如锯齿。如自然金。

平坦状断口断口平坦广阔。如高岭石。

3、韧性

矿物抵抗外力压、拉、砸、折的能力。包括脆性、延展性、挠弹性等。

(三)矿物的其它性质

除以上性质外,矿物还有比重、磁性、电性、发光性、易燃性、味觉、触感、嗅觉

等性质。

第二节矿物分类和重要矿物

一矿物的分类和命名

(一)矿物的成因分类

1、内生矿物产生于岩浆作用过程,是岩浆的温度、压力变化过程中,岩浆组成物

质发生化学成分的组合,而形成的一系列矿物。

2、外生矿物是地表岩石、矿物、生物,在外力的作用下发生氧化或还原作用,而

形成的新矿物。如褐铁矿、铝土矿。

3、变质矿物是岩石或矿物在变质作用下发生化学组成、晶体结构等方面的变化,

生成的新矿物。如石墨。

(二)结晶化学分类

根据矿物的化学成分、晶体结构进行分类:

1、自然元素石墨、金刚石、硫磺。

2、硫化物方铅矿、闪锌矿、辰砂、辉睇矿、黄铁矿、黄铜矿。

3、卤化物萤石、石盐。

4、氧化物和氢氧化物。

5、含氧盐

(三)矿物的命名

1、根据矿物的化学成分。如锡石。

2、根据矿物的物理性质。如方解石。

3、根据矿物的形态。如石榴子石。

4、根据矿物的物理性质和形态。如红柱石。

5、根据矿物的化学成分和物理性质。如黄铜矿。

6、根据人名、地名。如高岭石(江西景德镇高岭)、章氏硼镁石(纪念章鸿钊)。

二矿物的肉眼鉴定

矿物的肉眼鉴定是用肉眼或借助放大镜观察矿物的外表形态、物理性质,来确定矿

物的类属。

(-)一般步骤

1、观察矿物的光泽。

2、实验矿物的硬度。

3、观察矿物的条痕和颜色。

4、进一步观察矿物的形态及其它物理性质:单体形态、集合体形态、透明度、解理、

断口等。

5、观察矿物的特殊性质。

(二)重要矿物

石墨强金属光泽,硬度1-2,鳞片状集合体,钢灰、黑灰色,一组极完全解理,

不透明,污手。

方铅矿强金属光泽,硬度2—3,粒状、致密块状体,铅灰色、黑色,三组完全

解理,易碎成小方块,不透明,比重大。

闪锌矿金刚光泽、半金属光泽、松脂光泽,硬度3.5-4,致密块状体,铁黑色、

浅黄一棕黑色、白一浅黄褐一红色,六向解理完全,浅色半透明、深色不透明。

辉睇矿强金属光泽,硬度2—2.5针状、柱状、块状集合体,铅灰色、黑灰色,

一组完全解理,不透明。

黄铁矿强金属光泽,硬度6-6.5,浅铜黄色、黑色,无解理,不透明,立方体晶

粒。粒状、块状集合体形态。

黄铜矿金属光泽,硬度3.5-4,致密块状体,金黄色、精色、黑色,无解理,不

透明。

辰砂金刚光泽,硬度2—2.5,粒状、块状集合体,朱红色,条痕朱红色,比重大。

氟石玻璃光泽,硬度4,粒状、块状集合体,绿、紫、白、红等颜色,四组完

全解理,透明,阴极射线照射发荧光。

赤铁矿半金属、土光状泽,硬度5.5-6.5,细状、肾状、块状集合体,暗红、樱红

色,无解理,不透明,平坦、参差状断口。

磁铁矿金属、半金属状泽,硬度5.5-6,粒状、块状集合体,铁黑色、黑色,无解

理,不透明,有强磁性。

石英(脉石英)玻璃、脂肪状泽,硬度7,块状、粒状集合体或晶簇,乳白色、

无色,无解理,透明。

水晶颜色复杂,为石英的单晶。

褐铁矿土状光泽、半金属光泽,硬度1-5.5,土状、块状、钟乳状体,黄褐一深褐

黄褐色,无解理,不透明。

黑鸨矿半金属、金刚光泽,硬度5-5.5,板状、块状集合体,条痕褐色、黄褐-黑褐

色,一组解理完全,不透明。

橄榄石玻璃光泽,硬度6.5-7,粒状集合体,橄榄绿、暗绿、浅黄绿色,无解理,

透明。

滑石脂肪、珍珠光泽,硬度为1,块状、片状、鳞片状集合体,白色、灰白色,条

痕白色,一向解理完全,半透明,有滑腻感。

高岭石土状光泽,硬度1-2.5,土状集合体,白色、浅灰色,无解理,不透明,

吸水、具有可塑性。

普通辉石玻璃光泽,硬度5-6,粒状集合体,墨绿色,条痕浅灰绿色,二组柱面完

全、解理面交角为87°93',不透明,短柱状晶粒。

普通角闪石玻璃光泽,硬度5-6,粒状集合体,墨绿色,条痕浅灰绿色,二组柱面

解理完全,解理面交角为124°,不透明,长柱状晶粒。

白云母玻璃、珍珠光泽,硬度2.5-3,片状、鳞片状集合体,无色、绿黄褐等颜色,

一组极完全解理,透明。

正长石玻璃光泽、解理面珍珠光泽硬度为6,粒状、块状集合体,肉红色、浅黄色、

浅黄白色,89°40'。

斜长石玻璃光泽,硬度6-6.5,粒状、块状、板状集合体,白色、灰白色,二组解

理,一组完全、一组中等,半透明,解理面交角86°24'-86°50'。

方解石玻璃光泽,硬度3,块状、粒状集合体,无色、乳白色,三组菱面解理完全,

透明,有重折射特性。

白云石玻璃光泽,硬度3.5-4,粒状、块状,灰白色、粉红色、灰绿色,三组菱面

解理完全,透明。

石膏丝绢光泽,硬度2,纤维状、粒状状集合体,白色、浅灰白色,一组极完全解

理,透明。

第二章岩石

岩石:在各种不同的地质作用下形成的,由一种或多种矿物有规律组合而成的矿物

集合体叫岩石。

关于岩石的形成有学说有两种:火成说和水成说,目前还应有第三种说法,即变质

成岩作用。

第一节岩浆作用和岩浆岩

-岩浆、岩浆作用和岩浆岩

1、岩浆

在地下深处天然形成的,富含挥发成分的高温粘稠硅酸盐熔岩流体叫岩浆。它是岩

浆岩和岩浆矿床的母体。

根据岩浆中含有的挥发成分的多少,可把岩浆分为酸性岩浆、中性岩浆、基

性岩浆、超基性岩浆等类型。

2、岩浆活动和岩浆作用

(1)岩浆活动

岩浆在高温高压作用下,沿地壳脆弱部分或构造裂隙上升的活动叫岩浆活动。这种

上升可能达到地表,也可能仅上升到地下某一深处。

(2)岩浆作用

指岩浆发育、岩浆活动和岩浆固结成岩的作用。

岩浆作用这•概念强调岩浆本身及其周围地壳化学性质和物理性质的变化。

(3)岩浆作用的分类

根据岩浆活动所达到地壳的部位,可把岩浆作用分为喷出作用和侵入作用两类。

1)岩浆的喷出作用和喷发物

岩浆冲破上覆岩石喷出地表发生的岩浆作用叫岩浆的喷出作用、又叫火山活动。

喷发物:

气体:60%的水汽,另外还有H2S、HF、HC1等。

液体:熔岩性质不同的熔岩喷出地表后有不同的产状。如熔岩流、熔岩被、熔岩锥。

固体:火山灰、火山渣、火山弹——火山碎屑(经过胶结可形成火山碎屑岩)。

2)岩浆的侵入作用

深部岩浆向上运动,进入已有岩石但未达到地表而发生的岩浆作用叫侵入作用。

根据侵入深度可把岩浆侵入作用分成两类:

深成侵入作用:发生于3公里以下的侵入作用。

浅成侵入作用:发生于地表至3公里深处的侵入作用。

包围着侵入岩的原有岩石叫围岩,被围岩包围的岩石实体叫侵入体。

cL1JMZ/1J_I

3、石浆石

地下深处的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝结晶而成的岩石叫岩浆岩,乂叫火成岩。

由喷出作用形成的岩浆岩叫喷出岩。

由侵入作用形成的岩浆岩叫侵入岩。

深成侵入形成的岩石叫深成岩。浅成侵入形成的岩浆岩浅成岩。

二岩浆岩的化学成分和矿物成分

1、岩浆岩的化学成分

复杂。儿乎包括了地壳中所有的化学元素,但含量很不均衡。最多的元素有:氧、

硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛,这些元素的总含量约占岩浆岩总质量的99.25%。

岩浆岩的化学成分常以氧化物计。

岩浆岩中的主要氧化物:SiO2(主导成分)、AI2O3、Fe2O3,FeO、MgO>CaO,Na2O>

KaZ。等七种。占岩浆岩氧化物总质量的98%。另外Si02含量与其它氧化物含量之间有

密切关系:SiO2含量增加,FeO和MgO减少,KaO和NaO增加。

SiO2的含量可把岩浆岩分成:

超基性岩(SiO2<45%)一一形成时析出橄榄岩

(上两类岩石含少量或不含橄榄石或石英)

基性岩(SiO245%-52%)

中性岩(52%—65%)

酸性岩(SiC)2>65%)形成时有石英析出

2、岩浆岩的矿物组成

(1)岩浆岩的造岩矿物

石英、长石类、白云母、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石,这儿种矿物的总丰度为

99%,

其中,角闪石、辉石、橄榄石、黑云母,富含铁、镁,颜色较深,叫深色矿物或铁

镁矿物。

长石、石英、白云母、富含硅铝,颜色较浅,叫浅色矿物或硅铝矿物。

各种矿物在颜色不同的岩石中含量不同。

(2)主要矿物、次要矿物、副矿物

1)主要矿物

在岩石中含量很大、对岩石的分类和命名起决定作用的矿物叫主要矿物。同一类岩

石的主要矿物是一致的。如花岗岩类的主要矿物是长石和石英。

可以作为主要矿物的矿物有石英、正长石、斜长石、角闪石、辉石、橄榄石、云母、

副长石等。

2)次要矿物

在岩石中含量较少,是岩石进一步命名的依据,如在闪长岩中,有石英无石英都叫

闪长岩,但可把有石英的闪长岩叫石英闪长岩。

同一种矿物,在不同的岩石中含量不同,因此,对某一种矿物来说,在一类岩石中

是主要矿物,而在另一种岩石中可能是次要矿物。

3)副矿物

对岩石的分类,命名无意义,通常肉眼看不到。

3、造岩矿物的结晶顺序和共生组合规律

鲍文反应序列:

深色矿物浅色矿物岩石种类

橄榄石超基性岩

辉石基性斜长石基性岩

角闪石中性斜长石中性岩

黑云母酸性斜长石

正长石

白云母酸性岩

石英

三岩浆岩的结构、构造和产状

(一)结构

组成岩石的矿物的结晶程度、晶粒大小、晶粒的相对大小、晶粒形状状及矿物晶粒

之间的结合关系等所反映的岩石是构成特征,叫岩石的结构。

岩石的结构有以下几种类型:

1、结晶程度即矿物结晶充分与否

(1)全晶质结构

矿物成分全部结晶,如花岗岩、辉长岩、闪长岩等。

(2)半晶质结构

矿物成分部分结晶,如流纹岩、安山岩等。

(3)非晶质结构(玻璃质结构)

岩石质地如同玻璃,断口光滑,质地均一。如黑耀岩。

(4)影响结晶程度的因素

1)岩石生成环境

2)岩石成分:同种条件下,基性岩结晶程度较好。

2、晶粒大小(绝对大小)

(1)显晶质结构

肉眼可看到晶粒,又分:

粗粒结构:晶粒直径大于5mm

中粒结构:晶粒直径在5mm—1mm之间

细粒结构:晶粒直径在0.1mm—1mm之间

(2)隐晶质结构

肉眼看不到晶粒,岩石呈致密状,但用显微镜可看到晶粒。

3、晶粒的相对大小

(1)等粒结构

岩石中矿物晶粒大小均匀

(2)斑状结构

岩石可分两部分,一部分为显晶质,呈晶粒状态存在,称斑晶,•部分为隐晶质或

玻璃质,称基质。成因:斑晶在地下形成后,未等基质部分发生结晶就上升到地表或地

表附近。具有斑状结构的岩石•般为浅成岩或喷出

(3)似斑状结构

这种结构的岩石也可分为两部分:一部分为粗大晶粒,一部分为细小晶粒。这两部

分的晶粒都可用肉眼看到,其中粗大的晶粒叫斑晶,细小的晶粒叫显晶基质。似斑状结

构的成因是:组成斑晶的成分因在岩浆中过饱和而先结晶,形成粗大晶粒,其它部分晚

结晶形成细小晶粒。

4、晶粒形状

(1)自形晶矿物晶体具有自己应有的形状。

(2)半形晶自身晶体形状不完全。

(3)他形晶无自身晶形,只是充填空隙,形状不规则。

•般,先结晶的矿物有自形晶,而后结晶的矿物的晶粒为他形晶。

5、其它结构

(1)伟晶结构晶粒非常大,直径从1cm到儿厘米。具有伟晶结构岩石叫伟

石LUO

(2)文象结构长石和石英同时结晶,两种自形晶体互相穿插,形成形似文字的结

构。这种结构一般是岩浆富含挥发成分所形成的脉岩。

(3)细晶结构长石、石英等形成的他形晶粒结构,一般是脉岩。

(二)构造

组成岩石的矿物集合体的大小、形状、排列、空间分布等所反映出来的岩石构成特

征。

岩石的结构主要有以下几种特征:

1、气孔构造和杏仁构造

岩浆中的挥发成分溢出后,熔岩迅速凝结留下各种形态的气泡,这种构造叫气孔构

造。当气孔被后来的矿物充填后,便形成杏仁构造。

2、流纹构造

在熔岩或岩浆流动时,形成不同颜色的条纹、拉长的气孔或长条、柱状的矿物晶粒

定向排列的构造叫流纹构造。这种构造只在喷出岩中出现。

3、斑杂构造

岩石不同部分的矿物成分或结构有差别,使岩石呈不均匀状的构造叫斑杂构造。

4、块状构造

岩石中的矿物排列无一定方向。

(三)岩体产状

岩体产状即岩浆岩的产出状态,指岩浆岩体的形态、大小和与围岩的关系等特征。

1、喷出岩的产状

熔岩流、熔岩被、熔岩锥

2、侵入岩的产状

(1)深成岩的产状

1)岩基

围岩被剥蚀后在地表大规模出露的深成侵入体叫岩基。岩基的出露面积一般大于

100平方公里;其成分稳定,一般由花岗岩、花岗闪长岩等岩石组成;岩基与围岩呈不整

和接触关系;岩基与围岩的接触带发生强烈的接触变质现象:侵入过程中,由于力量强

大,常有围岩碎块落入岩浆中,形成捕虏体。岩基一般为山体的核心部分,其长轴与山

脉的走向一致。

2)岩株

面积小于100平方公里的深成侵入岩。其出露形态浑圆,并且很陡,下部一般与岩

基相连,实际上是岩基的细小分支可。一般由中性岩组成。

(2)浅成岩的产状

1)岩床

基性岩浆灌入岩层层理,形成的块状岩体。其特点:成分为基性岩;规模不定;与

上下围岩平行;围岩有轻微变质。

2)岩盘(岩盖)

粘性较大的岩浆顺层侵入岩层,由于不易流动而形成的伞状岩体。其特点:成分一

般为酸性岩,也有中基性岩;事实上为穹形岩层,下为平坦底版,边缘尖灭,规模较小,

直径小于几平方公里;微微有变质现象。

3)岩墙和岩脉

岩墙岩浆侵入岩石裂隙而形成的板状岩体。其成分多样,规模不一可以是一次侵

入形成,也可以是儿次形成,长因岩石裂隙成组而形成岩墙群。围岩无变质现象。

岩脉也是岩体的细小分支,与岩墙不同的是岩墙与围岩无成分上的联系,而岩脉

的成分往往与围岩的成分有相似之处。

4)火山颈

火山管中的熔岩体及火山碎屑物质被剥蚀后露出地表,形成火山颈(岩颈)。它介于

喷出岩与浅成岩之间。

四岩浆岩的分类和主要岩浆岩

(一)岩浆岩的分类

1、分类原则

(1)化学成分

根据含量,可把岩浆岩分成以下儿类:

超基性岩SiO2少于45%

基性岩SiO2在45%—52%

中性岩SiO2在52%—65%

酸性岩SiO2多于65%

(2)矿物成分

肉眼鉴定岩石只能依靠观察岩石的矿物成分来确定其化学成分。以矿物成分对岩石

分类有以下几个依据:石英——酸性指示矿物;长石的种类和比例;暗色矿物的类型。

铁镁矿物长石H英

橄榄石、

超基性岩无无

辉石

基性斜长

基性岩辉石无

中性斜长

中性岩角闪石无

酸性斜长

石英

酸性岩黑云母石

白云母

正长石

(3)产状

根据岩浆岩的产状可以把岩浆岩分为:喷出岩(熔岩流、熔岩锥、熔岩被)、侵入岩

(深成岩、浅成岩)。

2、岩浆岩分类表

参见教材《主要岩浆岩分类鉴定表》

(二)主要岩浆岩

1、岩浆岩的鉴定步骤和描述方法

(1)一般步骤

1)观察颜色

岩浆岩的颜色取决于其深色矿物和浅色矿物的比例,从超基性岩到酸性岩颜色由深

到浅,因此,在一般情况下,根据矿物的颜色就可以确定矿物的类型。通常深色矿物超

过50%,岩石为深色,多为基性岩。深色矿物少于30%,岩石为浅色。多为酸性岩,但

黑耀岩除外,黑耀岩为黑色,却是酸性岩。

2)鉴定岩石的结构和构造

3)鉴定岩石的矿物成分

在鉴定岩石的矿物成分时要注意:

一、石英和橄榄石分别是酸性岩和基性岩的指示矿物。

二、基性、中性、和酸性斜长石用肉眼不易确定,可以根据与之共生的深色矿物来

判断。

三、隐晶质无斑晶的岩石只好根据其颜色来命名。

(2)岩浆岩的描述

1)等粒结构的岩石的描述

颜色;结构和构造;矿物成分:主要矿物、次要矿物(粒径、含量、百分比);命名。

2)斑状结构的岩浆岩的描述

颜色;结构和构造;矿物成分:斑晶(成分、粒径、含量百分比)、基质或显晶基质

(颜色、成分、粒径、含量百分比);命名。

2、几种重要岩浆岩的鉴定

玄武岩黑色或黑灰色,隐晶质或玻璃质,气孔构造,矿物成分肉眼不可辩。

辉长岩灰、黑色,中、粗粒、等粒。块状构造,主要矿物:辉石、斜长石,次要

矿物:橄榄石、辉石、角闪石。

闪长岩灰色、灰绿色,中粗粒、等粒结构,块状构造,主要矿物:角闪石、斜长

石。次要矿物:黑云母、石英、角闪石

安山岩浅紫色、灰色,斑状,流纹构造、气孔构造、杏仁构造,斑晶:中性斜长

石、有时有角闪石、辉石、黑云母。基质:隐晶质。

花岗岩肉红色、灰白色,粗粒、等粒结构,块状构造,主要矿物:石英(30%)、

正长石、斜长石(正长石多于斜长石)、黑云母,次要矿物:角闪石。

流纹岩肉红色,斑状结构,流纹构造,斑晶:长石、石英,均细小,直径小于2mm,

基质:致密隐晶质,有拉长气孔。

黑耀岩黑色,玻璃结构,杏仁构造,成分不可辩。

第二节外力作用和沉积岩

一外力作用和沉积岩的形成

1、沉积岩的概念

沉积岩是在地壳的发展过程中,在地表或接近地表的常温常压条件下,任何先成岩

石遭受风化、剥蚀的产物,以及生物作用和火山作用的产物,在原地或经外力搬运形成

的沉积层,又经成岩作用而成的岩石。

2、先成岩石的破坏阶段:风化作用和剥蚀作用

(1)风化作用

风化作用即地表岩石在大气、水的联合作用以及温度变化和生物活动下,发生••系

列崩解和分解作用,并且破坏的产物基本残留在原地的作用。

根据风化作用的方式和性质可把它分成物理风化作用、化学风化作用和生物风化作

用三种类型。

1)物理风化作用即岩石只发生机械破碎,而不改变其化学成分的风化作用。因此,

物理风化作用也叫机械风化作用。

温度变化引起的物理风化作用:昼夜气温变化引起的岩石破碎、球状风化矿粒胀缩

差异风化、冰劈作用等。

影响物理风化的因素:

岩石的矿物成分:深色矿物较浅色矿物易风化;由多种矿物组成的岩石比单一矿物

的岩石易的易受风化:全晶质岩石比隐晶质岩石易受风化。

气候条件和地形条件:温差大,冻融频繁的地区,物理风化速度快;高亢地形部位,

的裸露岩石的,较低洼地形部位被破碎物质覆盖的岩石风化速度快。

2)化学风化作用是指岩石在水、氧、二氧化碳以及其它化学物质的作用下,发生

化学变化,并且产生新矿物的风化作用。

化学风化作用的类型:

氧化作用:空气或水中的游离氧使矿物中的低价离子转变为高价离子。

水及水溶液作用:水化作用(水直接加入到矿物中,使矿物变为新的含水矿物,而

这些水以结晶水的形式存在);水解作用;水溶液作用。

岩石风化以后,一些新形成的矿物残留原地形成矿床,如正长石风化生成粘土矿物

(高岭石),另一些矿物随水溶液迁移它处。

影响化学风化作用的因素:

岩石的性质:由于岩石的化学性质不同,在同一•环境下遭受的化学风化程度也不同。

对于同一类岩石,岩石中的主要矿物为二氧化硅的岩石不易受到化学风化;如果岩石中

含有K、Na、Ca、Mg等阳离子的长石类矿物,易受化学风化,并生成多种次生矿物。

对于不同类岩石,岩浆岩和变质岩的生成环境与地表环境差异大,在常温常压下易风化,

而沉积岩的生成于地表或接近于地表能适应地表环境,不易风化。

气候条件和地形条件:干燥少雨低温,高亢地形环境的岩石化学风化程度地;而高

温、多水、排水良好的地形部位化学风化程度高。

3)生物风化作用

生物及其生命活动对岩石产生的风化作用叫生物风化作用,乂有物理生物风化作用、

化学生物风化作用两类。

(2)剥蚀作用

流水、风、冰川、地下水、海洋等外力对地表岩石和风化物的破坏作用叫剥蚀作用。

风蚀作用:吹扬作用、磨蚀作用。

流水(包括海浪)的剥蚀作用:冲蚀作用、磨蚀作用。

冰川的剥蚀作用:刨蚀作用、磨蚀作用。

地下水的剥蚀作用:化学剥蚀作用

3、搬运作用阶段

风化、剥蚀的产物,被流水、风、冰川、海洋、重力等转移离开原来位置的作用叫

搬运作用。

(1)机械搬运作用

风化、剥蚀产生的物质及粘土物质多以机械运输的方式被外力搬运。流水和风的搬

运作用有浮运、底运两种形式;冰川的搬运作用有速度不定,时间较长的特点;海洋的

搬运作用有距离远,数量大的特点;重力搬运是较常见的•种形式。

(2)化学搬运作用

化学风化的产物以溶液或胶体的形式被搬运的作用叫化学搬运作用。•般溶解度大

的物质以溶液的形式搬运,溶解度小的物质以胶体形式搬运,而大多数化合物以溶液和

胶体两种方式被搬运。

4、沉积作用阶段

风化剥蚀产物在搬运过程中,由于水的流速、风速、减小,冰川的融化以及其它因

素的变化沉积下来的现象叫沉积作用。

根据沉积作用的方式可把沉积作用分为机械沉积作用、化学沉积作用、生物沉积作

用,其中以机械沉积作用为最普遍。

沉积下来的物质,由于理化性质不同,按先后远近的顺序在水平发现上呈条带分

布的现象叫沉积分异作用。

(1)机械沉积分异作用

由于重力作用,使搬运过程中的风化剥蚀物质发生沉积的作用叫机械沉积分布作

用。机械沉积分异作用沉积下来的物质按其比重、粒径的不同,呈一定规律的水平

分布叫机械沉积分异作用。

1)河流沉积作用

沉积地点:下游河床展宽处;近岸处,尤

其是凸岸处;河口处;支流河口处;河心水流

搬运方向

受阻处;河床突然展宽处。

河流沉积分异:

河流沉积分异的界线是不明显的,往往沉积分异砾砂粉沙枯土

想下游方向,沉积物的颗粒是逐渐变细的,但

由于河水流速的季节变化或年际变化,这种渐比重大小

变也是上下交错的。粒假大小

风的沉积分异叮河流的沉积分异相似。

(2)化学沉积分异作用

以真溶液或胶体溶液形式搬运的

化合物,在水环境变化后,形成沉积

的作用叫化学沉积作用。

化学沉积物质由于化学性质(主

要指溶解度)的不同,按先后远近顺

序呈有规律的水平分布叫化学沉积分

异。

1)胶体溶液沉积:由氧化物和盐,4WU爱“

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