第三章-第2节-矿物学

1、,第一章 绪论 第二章 地球与海洋 第三章 地壳 第四章 大陆漂移、海底扩张与板块构造 第五章 海洋地质作用 第六章 海岸带的现代过程 第七章 河口与三角洲 第八章 大陆边缘及其地质构造 第九章 深海沉积 第十章 古海洋学 第十一章 海洋矿产资源,海洋地质学,地壳 地幔 地核,地球内部圈层,莫霍面,古登堡面,岩石圈 软流圈,地形地貌特征,大陆边缘 大洋盆地 大洋中脊,大西洋型 东太平洋型(又称安第斯型) 西太平洋型(又称东亚型),大陆架:平坦面、陆架谷 、边缘坝、砂丘 大陆坡：海底峡谷、大陆坡平坦面 大陆裙 岛弧与海沟 边缘海盆,海底高地及海岭 海山、海峰和平顶山 海盆,地 壳,地形(地貌)特

2、征,物质组成,地壳的运动,物质的时空关系,岩石,构造运动与 地质构造,地质年代,地 壳 的 物 质 组 成,岩石,岩浆岩 沉积岩 变质岩,一、地壳的化学组成 地壳由岩石组成，岩石是由矿物组成的，而矿物又是由各种元素组成的，所以研究矿物则要从了解元素入手。 由同种原子组成的物质叫元素。 美国著名的地质学家和化学家克拉克(FWClarke)最早测定了地壳中元素的平均含量。他根据采自全世界各地的5159个岩石样品的化学分析数据，于l889年首次求出了l6 km厚的地壳内50种元素的平均重量。鉴于他在这项工作中所做的突出贡献，国际上决定把各种元素在地壳中平均含量的百分数称为克拉克值。,地壳中分布最广泛

3、的八种元素,二、矿物的概念,矿物的定义：是在各种地质作用下形成的具有相对固定的化学成分和物理性质的均质体,是组成岩石的基本单位。 含义: 1、矿物是在各种地质作用下或者说在各种自然条件下形成的自然产物。如岩浆活动、变质作用等。 2、矿物具有相对固定和均一的化学成份及物理性质。 3、矿物是按照一定的规律结合起来形成各种岩石。,宝石钻石（金刚石），红蓝宝石（刚玉），水晶（石英） 观赏石各种矿物晶体、矿物集合体 提炼金属黄铜矿，磁铁矿，闪锌矿，方铅矿等等。 研磨材料刚玉，金刚石，黄玉，石榴子石，石英等。 光学材料冰洲石，云母，萤石，石英等。 化工原料黄铁矿，石盐，雄黄，雌黄，磷灰石，石膏等。 耐火材

4、料铝土矿，红柱石，矽线石，滑石，蛇纹石，菱镁矿等 保温、绝缘材料石棉，蛭石等 陶瓷原料高岭石，硅灰石，正长石，斜长石等。 其它用途药用，农用，造纸，颜料，添加剂，冶金熔剂等。,矿物的用途,（一）晶质体和非晶质体的概念 固体矿物按组成矿物质点（原子、离子或分子）排列是否的规律分为： 晶质体：凡是内部质点作规则排列，具有格子构造的物质即称为结晶质，结晶质在空间的有限部分称为晶体。晶质在合适的条件下能生成规则的几何外形（晶体） 。如石盐、黄铁矿等。,空间格子：是表示晶体内部构造中质点重复规律的几何图形。 相当点：质点种类相同、环境相同,空间格子要素： 结点 行列 面网 平行六面体（晶胞）,非晶质体：

5、内部质点无规律排列，不具固定的几何外形，如玻璃，蛋白石 自然界大多数矿物都是以晶质矿物的形态出现，如水晶（石英的晶体），钻石（金刚石晶体），冰洲石（方解石晶体），蓝宝石（刚玉晶体），碧玺（电气石晶体），海兰宝石，祖母绿（绿柱石晶体）等。 晶质体与非晶质体在一定的压力、温度条件下可以互相转化，非晶质体总是趋向于向晶质体转化，因为晶质具最小的内能。如玻璃的老化。,晶体的基本性质,1、自限性：晶体能自发地形成封闭的几何多面体的性质。实际晶体不具完整的几何形态，主要受空间限制。 2、均一性：在同一晶体的任意部位的同一方向上，都具有相同性质的特性。晶体内产任何部位的结构都是完全相同的，因而它们所表现出来

6、的性质也必然是一致的。 3、异向性：在同一晶体的不同方向上具有不同的性质，称为异向性。 蓝晶石硬度不同；方解石、云母解理方向。 4、对称性：晶体中相同的部分（如晶面、晶棱、角顶）或相同的性质，在不同的方向或位置上作有规律地重复出现的特性。 5、定熔性：晶体具有一定的熔点，而非晶质体则没有一定的溶点。 如石英 熔点1710 玻璃没有熔点 6、稳定性：是指化学组分相同，但处于不同的物态下的物体以晶体最为稳定。 由于晶体内部质点有规律的重复排列，而使质点间的引力和斥力达到平衡。如果要使质点间的距离增大或减小，都将导致势能的增加。由此看来，晶体具有最小内能熔化时吸热，结晶时放热是减小内能的结果。非晶质

7、放置长时间后，有转化为晶体的趋势，以求达到稳定。,晶体的形成方式,（一）由液体转变为晶体 1从熔体中结晶：由岩浆作用所形成的火山岩其绝大多数矿物都是以熔融的岩浆中结晶生成的。 2从溶液中结晶：在过饱和溶液中进行，如盐类矿物。 （二）由气体转变为晶体 必要的条件是需要足够低的蒸汽压。如火山爆发时生成的石盐NaCl、碘、硫、氯化铁等，冬季：雪、霜、窗花。 （三）由固体转变为晶体 1固态的非晶体转变为晶体。火山玻璃石髓晶体。 2一种晶体转变为另一种晶体。石墨金刚石（1300、高压）；-石英-石英（常压下、573）。它们的成分未变，但内部构造改变了，物理性质也变化。,矿物的晶体结构影响矿物的形态与物理

8、性质,（二） 矿物的单体形态 在条件允许的情况下，自然界中的矿物在总是趋向于生长成具有一定规则几何外形的多面体形状，其形状取决于其晶体结构和生成时物理化学条件。同一化学成分的矿物在不同的生成条件下可以长成不同的几何外形。 单形：由同一形状、大小相等的晶面 组成，如立方体黄铁矿 聚形：由两种或两种以上的晶面组成。 如石英 双晶：同种矿物的两个或两个以上的晶体规 则连生称为双晶。 （旋转后或中心反 伸后可重合或互成镜像）,矿物的单体形态,柱状,针状,板状,片状,多面体,立方体,单形和聚形,双晶类型,（1）接触双晶： 两个晶体以一个简单的平面相接触而形成的双晶。如石膏的燕尾双晶、锡石的膝状双晶。 （

9、2）穿插双晶： 两个晶体互相穿插而形成的双晶。其接合面是不规则的。如正长石的卡斯巴双晶、十字石穿插双晶。 （3）聚片双晶： 若干个单个晶体，按接触双晶的规律重复而形成的双晶。其接合面是互相平行的。如钠长石的聚片双晶。,矿物的结晶习性,一向延长型 形成针状、柱状,一向延长型：,二向延长型形成 板状、片状,二向延展型：,三向等长型，形成粒状,三向等长型：,晶面条纹之一：,晶面条纹之二：,（三）矿物的集合体形态 非晶质矿物没有单体形态，晶质矿物也多以集合体形态出现。 1晶簇状：石英、方解石 2粒状：黄铁矿、磁铁矿 3鳞片状：绿泥石、石墨 4纤维状和放射状：纤维石膏、菊花石 5结核状：鲕状赤铁矿、豆状

10、赤铁矿 6钟乳状：肾状赤铁矿、皮壳状孔雀石、钟乳石 7树枝状：模树石（氧化锰） 8土状：高岭石,矿物的集合体形态,显晶集合体：,显晶集合体：,显晶集合体：,分泌体：,鲕状集合体：,豆状集合体：,钟乳状：,葡萄状,肾状,块状集合体：,土状集合体：,被膜状集合体：,三、矿物的化学成分,（一）矿物的化学成分类型 1单质： 由同一种元素的原子自相结合 而成的矿物。如自然元素矿物。 2化合物： 由两种或两种以上元素组成的 矿物。如含氧盐、氧化物和氢氧化物、 卤化物、硫化物及其类似化合物 矿物。,（二）类质同象和同质异象,1类质同象：晶体结构中的某些质点（离子、原子或分子）被性质相似的质点以各种比例相互置

11、换或取代，而晶体结构类型、化学键性和离子正负电荷的平衡保持不变或基本不变，仅晶胞参数和物理性质发生变化的现象，称。 完全类质同象：如Fe橄榄石Mg橄榄 Fe2SiO4 Mg2SiO4 不完全类质同象（有限类质同象）：如闪锌矿(Zn,Fe)S 置换条件： 1）互相置换的质点其半径大小应相似，即互相置换的质点在晶格中所占的容积应相似。 （2）互相置换的离子类型（或极化性质成键性）应该相似，否则，晶格结构将被破坏，不能形成类质同象。 （3）互相置换的离子，总电价必须保持不变。因为在离子化合物中，只有电价平衡才能稳定，否则晶体结构中由于失去电价平衡而破坏，不能形成类质同象。 Mg2+ = Fe2+ N

12、i2+ = Zn2+ Fe3+ = Cr3+ = Al3+ 等价类质同象 Na+ + Si4+ = Ca2+ + Al3+ 不等价类质同象,2同质异象（同质多象）：化学成分相同的物质，在不同的物理化学条件下，可以生成具有不同的结晶构造，从而具有不同的形态和物理性质的矿物，这种现象叫同质异象。如石墨和金刚石、方解石与文石等。,（三）矿物的化学式,1概念 矿物的化学式： 以组成矿物的 化学元素符号按一定原则表示矿物的 化学成分。是以单矿物的化学全分析 所得的相对质量百分含量为基础而 计算出来的。,2表示方法 1）实验式： 仅表示矿物中各组分的种类及其数量比。 如白云母H2KAl3Si3O12 或

13、K2O3Al2O36SiO22H2O,2）结构式： 即晶体化学式。既能表明矿物中 各组分的种类及其数量比，又能 反映出它们在晶格中的相互关系 及其存在形式。 如白云母KAl2(Si3Al)O10(OH)2,矿物晶体结构式的书写原则： 基本原则是阳离子在前，阴离子 或络阴离子在后。络阴离子需用方括号 括起来。如石英SiO2，方解石CaCO3。 对复化合物，阳离子按碱性 由强弱、价态从低高排列。如 白云石 CaMgCO32，磁铁矿 FeFe2O4 （即Fe2+Fe3+2O4）, 附加阴离子通常写在阴离子或络阴离子之后，如氟磷灰石Ca5PO43F ， 白云母KAl2(Si3Al)O10(OH)2 矿

14、物中的水分子写在化学式的最末尾，并用圆点将其与其他组分隔开。若含水量不定，则常用nH2O 或aq表示，如石膏 CaSO42H2O， 蛋白石 SiO2nH2O或SiO2aq 。, 成类质同像替代关系的离子， 用小括号括起来，并按含量由多 少排列，中间用逗号分开。 如铁闪锌矿(Zn, Fe)S ， 黄玉 Al2SiO4(F,OH)2 。,四、矿物的物理性质,光学性质,力学性质,电学性质,其它性质,颜 色,光 泽,透 明 度,条 痕,解 理,硬 度,密 度,断 口,压 电 性,热电性,荷电性,弹 性,挠 性,延展性,发光性,磁 性,放射性,脆 性,导 电 性,（一）颜色：矿物对可见光波的选择性吸收引

15、起 按矿物呈色原因分为： 自色：由矿物本身固有的组分引起。如赤铁矿、孔雀石 他色：由于外来带色杂质的混入引起。如各色的石英 （紫水晶Fe，蔷薇水晶Mn） 假色：由于矿物内部的裂隙或表面的氧化膜对光的折射、 散射引起（方解石、斑铜矿） 矿物颜色定名原则：标准色谱法：红色、绿色 双名法：黄绿色、绿黑色 类比法：桔红色、铜黄色、柠檬黄色,石英（无色）,闪锌矿（橙）,自然金（黄）,滑石（绿）,锡石（黑）,蓝铜矿（蓝）,刚玉（紫）,辰砂（红）,（二） 条痕：矿物粉末的颜色 （一般是用矿物在无釉素磁板上刻划） 特点：比颜色更稳定， 清除假色、减弱他色 如：各种颜色的石英条痕总是白色或略带浅色 赤铁矿可有红

16、色、钢灰色、铁黑色，但条痕总 是樱红色） 意义：对矿物鉴定有重要意义， 特别是对于彩色矿物或深色矿物， 但对于鉴别浅色矿物意义不大，因浅色或无色矿物条痕多 是白色的或无色的。对硬度太大的矿物也无法用条痕鉴别。 但则意义明显。,（ 1） 金属光泽：类似于金属表面的反光。如黄铁矿，黄铜矿 （ 2）半金属光泽：类似于金属光泽但较为暗淡，如铬铁矿 （ 3）非金属光泽： 单 体：金刚光泽 玻璃光泽 珍珠光泽 油脂光泽 集合体：腊状光泽 丝绢光泽 土状光泽,（三） 光泽：矿物表面反射光的能力,腊状光泽,自然金（金属光泽）,金刚石（金刚光泽）,石英（玻璃光泽）,白钨矿（油脂光泽）,滑石（蜡状光泽）,石膏（丝

17、绢光泽）,（四） 透明度：矿物透光的程度 （以0.03mm薄片为准） 透 明：绝大部分光线可以通过矿物，隔着矿物薄片可以清楚 地看到对面的物体。 半透明：部分光线可以通过矿物，隔着矿物薄片可以模糊地 看到对面的物体 不透明：光线几乎不能通过矿物，隔着矿物薄片看不到对面 的物体 矿物颜色、光泽、透明度、条痕之间的关系,（五） 硬度：矿物抵抗外来机械作用的能力 抗压硬度、抗磨硬度、抗刻划硬度（摩氏硬度计） 肉眼鉴定矿物时常用小刀（硬度55.5）、指甲（硬度22.5）将矿 物分为三个硬度级别： 高硬度：大于小刀 中硬度：小于小刀，大于指甲 低硬度：小于指甲,（六）解理：矿物在外力作用下严格沿着一定结

18、晶方向裂开成 光滑平面的性质。按解理形成的难易程度分为： 极完全解理：矿物极易沿一定方向破裂成薄片，解理面大而平整光滑。如云母、石墨、辉钼矿等； 完全解理：矿物很易沿解理方向裂成平面，解理面光滑，很难发生断口。如方铅矿、方解石、萤石等； 中等解理：矿物可以沿解理方向裂成平面，解理面不太光滑，可有断口出现。如角闪石、辉石等； 不完全解理：矿物不易裂成平面，仅断续可见不明显和不平整的解理面。如磷灰石、锡石等； 无解理 （极不完全解理） ：较难出现解理面或者说无解理。如石英、黄铁矿等。,（七） 断口：矿物受力后不沿结晶方向破裂而成的断面。 按形态分 贝壳状断口 参差状断口 锯齿状断口 土状断口 （八

19、） 密度：矿物在空气中的质量与4同体积水质量比（g/cm3)。 小密度：小于 2.5 (轻） 中密度： 2.54 （中） 大密度：大于4 （重）,（九） 矿物的其它物理性质 1. 脆性：矿物容易被击碎或压碎的性质。 2. 延展性：矿物在锤压或拉引下，容易形成薄片或细丝的性质。 3. 弹性：矿物受外力变形，而在外力释放后又能恢复原状的性质。 4. 挠性：矿物受外力变形，而在外力释放后不能恢复原状的性质。 5. 磁性：矿物颗粒或粉未能被磁铁吸引的性质。 6. 导电性：矿物对电流的传导能力。 7. 电性：有的矿物受热生电，称热电性。如电气石； 有些矿物受摩擦生电，称荷电性。如琥珀 ； 有些矿物在压力

20、和张力的交互作用下产生电荷效应，称为压电效应。如石英。 8. 发光性：矿物在外来作用的激发下，如在加热、或受紫外线照射 等时产生发光的现象。 荧光：激发停止，发光也停止。 磷光：激发停止后仍可继续发光。 9. 放射性：含放射性元素的矿物特有的性质。 10.其它性质：吸水性、膨胀性、嗅觉、味觉、触觉等。,五、矿物的分类与命名,（一）矿物的分类：根据化学组成的基本类型，将矿物分为五个大类。 第一大类：自然元素大类 第二大类：硫化物和类似化合物大类 第三大类：氧化物和氢氧化物大类 第四大类：卤化物大类 第五大类：含氧盐大类 硅酸盐类 碳酸盐类 硫酸盐类 磷酸盐类,自然元素矿物,硫化物矿物,氧化物和氢

21、氧化物矿物,赤铁矿,硫酸盐矿物,碳酸盐矿物,硅酸盐矿物,硅酸盐矿物,（二）矿物的命名,由于历史的原因，矿物的命名很难统一，归纳起来主要根据以下几种因素： 根据成分：钨锰铁矿，银金矿。 根据颜色：孔雀石、橄榄石。 根据性质：方解石、重晶石、萤石。 根据形态：石榴石、十字石。 根据成分和性质：蓝铜矿、磁铁矿。 根据地名：高岭石、香花石。 根据人名：章氏硼镁石。 此外，人们习惯上对金属矿物、称为矿。如方铅矿、黄铁矿等。而对一些非金属矿物，称为石。如方解石、萤石等。宝石类矿物、称为玉，如刚玉、软玉，对于表生次生矿物，称为华，如钴华、钨华。但也有许多例外。,（三）介绍几种常见造岩矿物,组成岩石的最重要矿

22、物称为造岩矿物。 主要造岩矿物： 包括 石英 、 钾长石、 斜长石 、 云母 、角闪石、 辉石和橄榄石。,石英,石英 （SiO 2) :发育单晶并形成晶簇，或为致密块状、 粒状集合体、纯净的石英无色透明，称为水晶。因含杂质可呈各种颜色。晶面具玻璃光泽。断口油脂光泽。无解理。贝壳状断口。硬度7。比重2.65。具压电性。,白云母 K2AlSi3O10(OH ,F )2 单晶体为短柱状或板状、 集合体为鳞片状，具平行片状极完全解理 、薄片无色透明 珍珠光泽。 黑云母K(Mg,Fe)3AlSiO3(OH,F)2 特点与白云母相近，惟颜色随含铁量增加而变暗，多呈褐棕色或黑色。,(Si,Al)O4,AlO

23、4(OH)2,白云母KAl2AlSi3O10(OH)2,返回,正长石KAlSi3O8,晶体常呈短柱状，厚板状。正长石常见的双晶为卡斯巴双晶。肉红色，浅黄红或浅黄白色。玻璃光泽。两组完全解理。交角呈90。硬度6。比重2.57。,斜长石（Ca，Na）（Al，Si）AlSi2O8,晶体常呈板状，厚极状，双晶极发育常风见有斜长石简单双晶和斜长石聚片双晶，白色或灰白色，含杂质时可带其它色调。玻璃光泽。两组完全解理，交角86。度土。硬度6.5。比重2.61（钠长石）2.76（钙长石）。,普通辉石,单斜晶系。晶体呈短柱状，横切面近八边形，常呈接触双晶或聚片双晶。绿黑色至黑色，少数呈暗绿色或褐色。玻璃光泽。两组柱面解理完全，交角87。硬度5.66。比重3.23.6。,橄榄石,主要是由镁橄榄石Mg2SiO4和铁橄榄石Fe2SiO4所组成的连续类质同象系列。常含有Mn、Ni、Co等元素。晶形通常呈粒状集合体。一般呈黄绿色或橄榄绿色。玻璃光泽或油脂光泽。硬度67。解理不完全。比重