第四章 造岩矿物总论.ppt

1、第四章 造岩矿物总论,第一节 矿物和矿物学的概念 第二节 矿物的化学成分 第三节 矿物的形态 第四节 矿物的物理性质 第五节 矿物的成因 第六节 矿物的分类 第七节 矿物研究方法简介,第四章 造岩矿物总论,第一节 矿物和矿物学的概念,矿物是地壳中的化学元素经各种地质作用所形成的并在一定条件下相对稳定的自然物体。,地壳的物质是由化学元素组成的，元素周期表中所列的各种元素，除人造元素外，都已在地壳中发现。各种化学元素除少数呈单质出现外，都以化合物的形式出现。地壳中的各种单质和化合物就组成了种类繁多的矿物。,一、矿物的概念,自然金狗头金,水晶石英,紫水晶石英,锆石,天然矿物自然铜,天然矿物自然铜,辰

2、砂,辰砂,第四章 造岩矿物总论,第一节 矿物和矿物学的概念,到目前人们所认识的矿物已达3000多种。 在自然界，由各种地质作用形成的物质是多种多样的，除了像石英、长石、石盐等固态物质外，还有呈液态(如水、自然汞等)、气态(如火山喷气中的二氧化碳、硫化氢等)或胶凝体(如A型蛋白石等)物质。,第四章 造岩矿物总论,第二节 矿物的化学成分,二、矿物学的概念,矿物学是地质学的一门分支学科。具体研究矿物的成分、结构、形态、性质、成因、产状、用途和他们的内在联系，以及矿物在时间和空间上的分布规律、形成和变化历史等。 它为地质学的其他分支学科及材料科学等应用科学在理论上和应用上提供了必要的基础和依据。,第四

3、章 造岩矿物总论,第二节 矿物的化学成分,一、地壳的化学成分,克拉克值（clarke）： 各种化学元素在地壳中的平均含量(即元素在地壳中的丰度(abundance)之百分数。,表示： 质量百分数（weight percent） 质量克拉克值 原子百分数（atom percent） 原子克拉克值,第四章 造岩矿物总论,第二节 矿物的化学成分,一、地壳的化学成分,地壳中含量最高的矿物都是原于克拉克值较高的Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg的氧化物及含氧盐矿物。例如，硅酸盐矿物占矿物种类总数的24，占地壳总重量的75；氧化物矿物占矿物种类总数的14，占地壳总重量的17。,地壳中分布最广泛的八种元

4、素,第四章 造岩矿物总论,第二节 矿物的化学成分,二、元素的离子类型,(一)惰性气体型离子 这类离子最外电子层结构与惰性气体原子最外电子层的结构相似，具有2个或8个电子。属于本类型离子的元素共有25种，它们的原子除可失去电子变成阳离子外，还有一部分常成为阴离子，如O2+、F、Br、I、S2等。 惰性气体型阳离子的半径一般都比较大，而极化性较小，它们易与O结合形成氧化物或含氧盐，特别是硅酸盐，形成大量造岩矿物。因此，这些元素又称为“造岩元素”，或称为“亲石元素”、“亲氧元素”。,第四章 造岩矿物总论,第一节 矿物和矿物学的概念,二、元素的离子类型,(一)惰性气体型离子,(二)铜型离子 周期表长周

5、期右半部分的有色金属和重金属元素的原子，失去电子成为阳离子时，其最外电子层具有18(或18+2)个电子，与一价铜离子相似。本类离子的离子半径较小，外层电子又多，极化性能很强，易与半径较大、又易被极化的S2结合生成以共价键为主的化合物，形成主要的金属矿物。因此，这类元素又称为“造矿元素”，或称为“亲铜元素”、“亲硫元素”。,第四章 造岩矿物总论,第二节 矿物的化学成分,二、元素的离子类型,(一)惰性气体型离子,(二)铜型离子,(三)过渡型离子 化学元素用期表上族的副族元素，失去电子成为阳离子时，其最外电子层为具有8到18个电子的过渡型结构，所以称之为过渡型离子。它们在周期表上居于惰性气体型离子与

6、铜型离子之间的过渡位置，其离子半径和极化性质也介于惰性气体型离子与铜型离子之间。最外电子层电子数愈接近于8的离子，其亲氧性愈强，易形成氧化物相含氧盐；愈接近于18者，亲硫性愈强，易形成硫化物。居于中间位置的Mn和Fe与O和S均可化合，如Fe可与S结合形成黄铁矿FeS2，又可与O结合形成赤铁矿Fe2O3。,第四章 造岩矿物总论,第二节 矿物的化学成分,三、矿物的化学成分及变化,每种矿物都有其特定的化学成分，各组分间遵守定比定律，并可用化学式来表示。例如，水晶几乎由纯的SiO2组成，只有当用现代化的测试手段作精确分析时，才能发现它常含有极微量大的Al或Fe等。通常视这类矿物为成分基本固定的矿物。而

7、大多数矿物的化学组成是可以在一定范围内变化的，这种变化的原因包括晶体的类质同像、晶格缺陷或晶体结构 上的不均匀性、胶态准矿物的吸附及矿物中水的变化。,第四章 造岩矿物总论,第二节 矿物的化学成分,三、矿物的化学成分及变化,大多数矿物由于存在类质同像替代的缘故，它们的化学成分并不固定，而可在一定范围内变化。对于类质同像矿物，如果把具有类质同像替换关系的组分看成一个整体，则其化学组成仍然遵守定比定律和倍比定律。例如，橄榄石(Mg,Fe)2SiO4、斜长石(Na,Ca) Al(A1,Si)Si2O8、闪锌矿(Zn,Fe)S等。圆括号内用逗号分开的元素间具类质同像代换关系，较靠前的元素含量较高。,第四

8、章 造岩矿物总论,第二节 矿物的化学成分,三、矿物的化学成分及变化,矿物晶体内部存在的某种晶格缺陷或结构上的不均匀性，使得一些矿物的化学成分表现出非化学计量性，即不符合定比定律。这些矿物属于非化学计量矿物。例如，方铁矿的理想化学式为FeO，但实际成分为FelXO，Fe原子数略少于O原子数。这是因为方铁矿中部分Fe2+为Fe3+取代，为了保持晶体的电中性，晶格中便相应地形成了空位。又如镁铁闪石，它是一种双链结构硅酸盐矿物，化学组成为(Mg，Fe)7Si4O112(OH)2。近代高分辨率透射电镜观察的结果表明，其晶体结构中普遍夹杂有少量三链结构(Mg，Fe)l0Si3O84(OH)4，甚至更多重链

9、结构的晶格，因而导致整个晶体的平均化学成分偏离理想的化合比。,第四章 造岩矿物总论,第二节 矿物的化学成分,三、矿物的化学成分及变化,胶态准矿物化学组成上的变化首先表现在分散相和分散介质之间的量比关系上，即不受定比定律的约束。其次，肢体微粒具有很大的比表面积以及由此而引起的表面吸附能力，被吸附的离子对于胶体而言，不必考虑其半径的大小、电价的高低等因素，吸附量的多少主要取决于被吸附离子在介质中的浓度。可见，胶态准矿物的组成不但可变，而且相当复杂，变化的幅度很宽，它取决于矿物本身形成时的环境。,第四章 造岩矿物总论,第二节 矿物的化学成分,四、矿物中的水,1.水的存在形式 H2O、(OH)、H+和

10、(H3O)+,2.“水” 的类型 据“水”在矿物中的存在形式及其在晶体结构中的作用，主要分为吸附水、结晶水和结构水三种基本类型，以及层间水和沸石水两种过渡类型。,水在矿物中的作用,1）吸附水 被机械地吸附于矿物颗粒的表面和裂隙中，或渗入矿物集合体中的性水分子(H2O)。它不参加晶格，不属于矿物的化学组成。,注意： 1）吸附水含量不定，随温度和湿度而异。常压下，温度增至100110时，矿物中 吸附水即全部失去而不破坏晶格。 2）吸附水的一种特殊类型胶体水，是胶体矿物本身的固有特征，应列入矿物的化学式，如蛋白石：SiO2nH2O。 胶体水的失水温度一般100250。,2）结晶水 以H2O的形成存在

11、于矿物晶格中一定位置上的水，是矿物固有组分之一，水含量一定，其数目与其他组分的含量成简单的比例关系。,注意： 1）结晶水出现于大半径络阴离子的含氧盐矿物中。 2）结晶水的作用： 通过以一定的配位形式环绕小半径的阳离子形成水化阳离子，以增大阳离子的体积而不改变其电价，从而与大的络阴离子组成稳定的化合物，如石膏： CaSO42H2O 。 3）结晶水的失水温度一般均在 200500，个别可高达600。 4）失水后，矿物晶格即完全被破坏、改造而成新的结构。,3）结构水（化合水） 以(OH)、H+或(H3O)+离子形式存在于矿物晶格中一定位置上、并有确定的含量比的“水”。,注意： 1）尤以(OH)最常见

12、，主要存在于氢氧化物和层状硅酸盐等矿物中。如：水镁石水镁石 Mg(OH)2，高岭石AL4Si4O10(OH)8， 天然碱 Na3HCO32H2O，水云母 (K,H3O)Al2AlSi3O10(OH)2等。 2）结构水的失水温度一般约在6001000。失水后结构完全被破坏。,4)层间水 存在于某些层状结构硅酸盐（如粘土矿物）晶格中结构层之间结构的H2O，其主要与层间阳离子结合 成水合离子。,(1)结构层表面存在过剩的负电荷，可吸附其他金属阳离子，后者再 吸附H2O，从而在相邻结构层之间形成水分子层，即层间水。其含量随所吸附的阳离子的种类、环境的温度和湿度而异，可在相当大的范围内变化，并可有确定的

13、上限值。如多水高岭石Al4Si4O10(OH)84H2O等。 (2)失水温度一般100250。通常加热至几十度即开始脱水，常压下至110则大量失水。 ( 3)失水后，晶格并不被破坏，仅结构层之间距离缩短，晶胞参数C0减小，矿物的比重和折射率增大； 且在潮湿的环境中又可重新吸水。 如蒙脱石蒙脱石 (Na,Ca)0.33(Al,Mg)2(Si,Al)4O10(OH)2nH2O 具明显的吸水膨胀的特性； 而蛭石蛭石(Mg,Ca)0.5(Mg,Fe+,Al)3(Si,Al)4O10(OH)24H2O则表示出显著的热膨胀性。,5)沸石水 主要存在于沸石族矿物晶格中宽大的空腔和通道中的H2O，与其中的阳离

14、子结合成水合离子。,注意： 1）水的含量随温度和湿度而异，上限值与其他组分含量具简单比例关系。 2）失水一般从80开始，至400时沸石水可全部失去。 3）沸石水易失去也易复得，其得失不会破坏晶格，只是矿物的晶格常数和某些物理性质稍有变化。失水后的沸石可重新吸水，并恢复到原来的含水限度，再现其原来的物理性质。 如钠沸石 Na2(Al2Si3O102H2O 。,丝光沸石结构照相,第四章 造岩矿物总论,第二节 矿物的化学成分,五、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

15、）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 K2O3Al2O36SiO22H2O,第四章 造岩矿物总论,第二节 矿物的化学成分,五、矿物的化学式,1概念,2表示方法 1）实验式： 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,第四章 造岩矿物总论,第二节 矿物的化学成分,五、矿物的化学式,2表示方法 2）结构式： 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

16、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,第四章 造岩矿物总论,第二节 矿物的化学成分,五、矿物的化学式,2表示方法 2）结构式： 矿物晶体结构式的书写原则： 矿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，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

17、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 。,注意： 在计算出矿物中各元素的离子数之后， 书写晶体化学式时，习惯上，将其具体 数值分别写在各元素符号之右下角， 同时成类质同像替代关系的各元素之间 无需再加逗号，并在小括号之后下角 列出小括号内各元素离子数之总和。,如某单斜辉石 (Ca0.960Na0.040)1.000(Mg0.820Fe2+0.060Fe3+0.050Al0.030 Mn0.020Ti0.020)1.000(Si1.920Al0.080)2.000O6,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,形态是矿物员醒目的外

18、观特征之一。不同的矿物，由于内部结构、成分等不同，往往有其特征性形态，同一种矿物，因为形成条件不向，也可能以不同的形态出现。因此，矿物的形态不仅是识别矿物的标志，也是分析矿物成因的依据。 对晶质矿物形态的研究以单体和集合体为主；对固态非晶质准（或似）矿物，则只有集合体形态。,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,矿物单体即矿物的单个晶体。矿物单体形态主要包括矿物晶体结晶习性（具体体现在晶体形状上)及晶面花纹两个方面。,(一)结晶习性,生长条件定时，同种晶体总能发育成一定的形状，这种性质称晶体的结晶习性，简称晶习或晶癖。,1概念,晶习的含义有二： 1）主要强调矿物晶体的总

19、体外貌 特征，即主要考虑晶体在三维空间 相对发育的情况和形态； 2）有时有具体指晶体常见的单形 的种类。,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,(一)结晶习性,2类型,1概念,依据晶体在三维空间发育程度，晶体习性大致分为三种基本类型： （1）一向延长型一向： 晶体沿一个方向特别发育，呈柱状、针状和纤维状等。,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,(一)结晶习性,2类型,1概念,依据晶体在三维空间发育程度，晶体习性大致分为三种基本类型： （2）二向延展型二向： 晶体沿两个方向相对更发育，呈板状、片状、鳞片状和叶片状等。,第四章 造岩矿物总论,第三节

20、 矿物的形态,一、矿物的单体形态,(一)结晶习性,2类型,1概念,（3）三向等长型三向： 晶体沿三个方向发育大致 相等，呈粒状或等轴状。 除了上述三种基本类型外，矿物的结晶习性还有一些过渡类型。如介于一向延长与二向延长型之间的板柱状；介于二向延长与三向等长型之间的厚板状：介于三向等长与一向延长型之间的短柱状等。,橄榄石晶体,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,(一)结晶习性,2类型,1概念,矿物单体的形状首先与其结构、成分等内部因案有关。如角闪石等结构中具有链状络阴离子团的矿物，常沿着链的方向发育成注状、针状、纤维状。另外，矿物单体形状还受晶体生长时的外部环境控制。如

21、由于生长时的温度不同，高温石英常发育成柱面不发育的短柱锥状，沿Z轴的切面呈菱形；再如方解石由于生长温度不同，其晶体可呈800多种形状。除石英、方解石之予，还有其他许多矿物的形状都不只是一种，根据晶体形状鉴定矿物时，尤其需要明白这一点，开注意根据矿物晶体形状分析其成因。,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,(一)结晶习性,(二)晶面花纹,实际晶体的晶面并非理 想平面，其上常会出现 多种凹凸花纹即晶面 花纹。肉眼较易识别的 包括晶面条纹和蚀像等。,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,(一)结晶习性,(二)晶面花纹,(1)晶面条纹(又称生 长条纹或

22、聚形条纹) 指在晶体的晶面上 出现且沿一定方向 排列的直线状条纹。 如上所述，矿物单晶体的形状与其生长时的外部环境有关。环境条件的改变会引起矿物晶体形状变化。如假设黄铁矿在A、B两种环境条件下，分别趋向于形成立方体和五角十二面体形态，当环境条件变化于A、B之间时，立方体和五角十二面体形态的生长速度交替变化，并在晶体表面留下痕迹(晶面条纹)。,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,(一)结晶习性,(二)晶面花纹,(2)蚀像 蚀像是晶体形成以后，晶面受溶蚀面产生的凹坑。蚀像的形成、形状和分布主要受晶体内部质点的排列方式控制。不同矿物种类，或同一矿物晶体上内部质点排列方式不同

23、的晶面，其蚀像的形状和位像一般也不相同，因此，蚀像可用来鉴定矿物。图6-2是磷灰石和石英晶面上的蚀像。,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,二、矿物的集合体形态,集合体形态是指由同种矿物的许多个体集合在一起构成的形态。 矿物集合体的形态取决于其单体的形态及集合方式即定于 矿物的内部结构和生成环境。,根据集合体中矿物颗粒大小，可将集合体形态分为三类：显晶集合体形态（肉眼可以看出晶体颗粒的）、隐晶集合体形态（肉眼不能看出晶体颗粒，但显微镜下可看出晶体颗粒的）、胶体（准矿物）集合体形态（显微镜下也不能看出晶体颗粒的）。,（一）显晶集合体显晶集合体 显晶集合体：肉眼或借助于放

24、大镜 即能分辨出矿物各单体的集合体。,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,二、矿物的集合体形态,(1)粒状集合体 主要由三向等长的粒状 晶体颗粒构成。按颗粒 直径大小，又可分为粗 粒状（颗粒直径大于5mm） 、中粒状（51mm）、 细粒状（小于1mm）集合 体。如纯橄榄岩中的橄榄石即呈颗粒状集合体形态。,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,二、矿物的集合体形态,(2)片状、板状、鳞片状集合体 主要由二向延长的片状、板状、鳞片状晶体颗粒构成。如云母、石膏、石墨分别可呈片状、板状、鳞片状集合体形态。,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、

25、矿物的单体形态,二、矿物的集合体形态,(3)柱状、针状、纤维状、放射状集合体 主要由一向延长的柱状、针状、纤维状晶体构成。,纤维状集合体： 由一系列细长针状或纤维状的矿物单体平行密集排列而成。,放射状集合体： 由长柱状、针状、片状或板状的许多单体围绕某一中心成放射状排列而成。,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,二、矿物的集合体形态,(4)晶簇状集合体 晶簇是以岩石的孔洞壁或裂隙壁为共同基底生长的单晶体群所组成的集合体。,晶簇： 在岩石的空洞或裂隙中，丛生于同一基底，另一端朝向自由空间发育而具完好晶形的簇状单晶体群。,方解石晶蔟,方解石晶蔟,菱锰矿-玫瑰花状集合体,第

26、四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,二、矿物的集合体形态,(二)隐晶和胶态集合体 矿物的内部结构和生成环境。,隐晶物质的晶粒及胶体的胶粒都是肉眼无法看出的，而且胶体老化后常变成隐晶质，因此隐晶集合体和胶态集合体形态有许多共同之处。按其外形和成因，主要分为分泌体、结核、鲕粒及豆状体钟乳状体等。,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,二、矿物的集合体形态,(二)隐晶和胶态集合体 矿物的内部结构和生成环境。,(1)分泌体 在球状后不规则形状空洞中由胶体后晶质自洞壁逐渐向中心沉淀充填而成。分泌体中心经常留有空腔，其中有时还长有晶簇。由于溶液的周期性沉淀，

27、常出现同心环带构造，各环带在成分和颜色上往往有所不同。分泌体因直径大小不同，又被分为晶腺（大于1cm）和杏仁体（小于1cm），前者如玛瑙，后者如火山岩中的杏仁体,分泌体：,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,二、矿物的集合体形态,(二)隐晶和胶态集合体 矿物的内部结构和生成环境。,(2)结合体 结合体与分泌体邪恶形成过 程正好相反，它是矿物围绕某一中心 自内向外生长而成的一类成球状、透 镜状、瘤状等形态的矿物集合体。直 径常在1cm以上。多见于致密岩石或 疏松的沉积岩物中，在风化壳和氧化 带中也能形成。常形成结合体的矿物 有方解石、磷灰石、蛋白石、黄铁矿等。结合体内部

28、构造构造有放射状、同心层状和致密块状等。,锰结核,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,二、矿物的集合体形态,(二)隐晶和胶态集合体 矿物的内部结构和生成环境。,(3)鲕状及豆状体 许多形状、大小如同鱼卵的颗粒所组成的集合体，称为鲕状集合体（图6-8）；形状、大小如豆者（直径小于2mm）称豆状集合体。它们多由物质围绕悬浮的核心沉淀而成，有明显的圈层状构造。,豆状集合体：,返回,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,二、矿物的集合体形态,(二)隐晶和胶态集合体 矿物的内部结构和生成环境。,(4)钟乳状集合体 由溶液或胶体在较宽敞空间经蒸发结晶后凝固

29、，逐层堆积而成。一般将其形状与常见的物体类比而给予不同名称，如葡萄状、肾状、钟乳状等。钟乳状集合体内部常见同心层状、放射状构造。,钟乳状,葡萄状,肾状,返回,第四章 造岩矿物总论,第三节 矿物的形态,一、矿物的单体形态,二、矿物的集合体形态,(二)隐晶和胶态集合体 矿物的内部结构和生成环境。,在描述矿物集合体形态时，还经常用到其他一些术语。以隐晶集合体为例，如矿物呈细粉末状较疏松地聚集成不规则块体，称土状集合体；如矿物呈细粉末状散附在其他矿物或岩石表面上，称粉末状集合体；如矿物呈薄层状沉淀在其他矿物或岩石表面上，称被膜状集合体；可溶性盐类矿物的被膜称盐华。此外，当显晶或隐晶矿物聚集成紧密的不规

30、则块体，以致于连显晶矿物的晶粒界线也无法用肉眼看清时，称块状或致密块状集合体（后者较前者感觉上更紧密一些）。,块状集合体：,土状集合体：,被膜状集合体：,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,决定因素： 矿物的成分和结构 矿物的形成条件 研究意义： 1）鉴别矿物的主要依据 2）提供有关矿物的信息 3）广泛应用于国民经济中,矿物在物理学研究所涉及的光学、力学、电学、磁学等方面表现,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,矿物的光学性质： 矿物对可见光吸收、反射、折射和透射时所表现的颜色、条痕、光泽、透明度等性质，也包括矿物受外部能量激发所产生的发光性质等。,（一

31、）、矿物的颜色 颜色： 矿物对入射的白色可见光（390770nm）中不同波长的光波吸收后，透射和反射的各种波长可见光的混合色。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,（一）、矿物的颜色 根据矿物颜色产生的原因，可将其分为自色、他色和假色三种类型。,自色是由矿物本身固有的化学成分和结构所决定的颜色，如赤铁矿的红色。,他色是非矿物本身固有的因素(如类质同像混入的微量的杂质元素，带色的细微机械混入物等)引起的颜色，如红宝石A12O3的红色是由于有微量的Cr3+替代A13+引起的。,假色是由于光的干涉等物理原因引起的，如白云母、方解石的解理面上虹霓般的晕色，,第四章 造岩矿

32、物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,（一）、矿物的颜色 根据矿物颜色产生的原因，可将其分为自色、他色和假色三种类型。,自色因其主要由矿物固有因素决定，对鉴定矿物有重要意义；他色可作为鉴定某些矿物的辅助依据；假色只对个别矿物有鉴定意义,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,（一）、矿物的颜色,矿物颜色命名描述方法常有两种。 其一是标淮色谱法，即利用标准色谱中红、橙、黄、绿、青、蓝、紫及白、灰、黑等色来描述矿物的颜色，如斜长石的颜色为白色。当矿物颜色与标准色谱的颜色有深浅等差别时，可在标淮色谱色名前加上适当的形容词，如浅灰色、淡红色等，当矿物颜色介于两种

33、标准色谱色之间时，可将次要颜色名称作为主要额色的形容词写在主要颜色名称之前，如黄绿色表示以绿色为主，其中带有黄色色调。 二是类比法，即以生活中常见实物的额色来描述矿物的颜色，如赤铁矿的猪肝色、橄榄石的橄榄绿色、雄黄的桔红色等。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,（一）矿物的颜色,(二)条痕 矿物粉末的颜色称条痕。 将矿物在白色无釉瓷板(条痕板)上擦划后留下的矿物粉末的颜色称条痕。条痕与颜色的描述方法相同。浅色、透明矿物的条痕大多为白、灰白等浅色，因此条痕对这些矿物的鉴定意义不大。此外，条痕也不适用于硬度高于条痕板的矿物。但是因而比矿物的颜色更为固定，在鉴别某些不

34、透明矿物时可具特殊意义。例如，赤铁矿可呈猪肝色、黑色，但其条痕均为樱红色。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,（一）矿物的颜色,(二)条痕,(三)光泽 矿物表面对可见光的反射能力称光泽。通常根据矿物晶体平坦表面反射光由强到弱的顺序，将光泽分为四级：金属光泽：呈明显的全属状光亮的光泽，如黄铁矿的光泽。 半金属光泽：如同未经磨光的金属表面的光泽，如磁铁矿的光泽。 金刚光泽：像钻石表面一样光亮的光泽，如闪锌矿的光泽。 玻璃光泽：类似平板玻璃表面光亮的光泽，如石英、方解石晶面的光泽。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,(三)光泽 此外，由

35、于受矿物的颜色、表面平坦程度、解理发育及集合方式等因素影响，矿物常表现出一些特殊的光泽，主要有： 油脂光泽：解理不发育的透明矿物在不平坦的断口上表现的油脂状光亮。石英、石榴石等矿物的断口具有这种光泽。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,(三)光泽 此外，由于受矿物的颜色、表面平坦程度、解理发育及集合方式等因素影响，矿物常表现出一些特殊的光泽，主要有： 丝绢光泽：透明矿物纤维状集合体表面的丝绢状光亮。纤维状石膏、石棉等矿物具有这种光泽。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,(三)光泽 此外，由于受矿物的颜色、表面平坦程度、解理发育及集

36、合方式等因素影响，矿物常表现出一些特殊的光泽，主要有： 珍珠光泽：部分透明、解理完全或极完全的矿物，由于内层解理面反射光相互干涉形成类似珍珠或贝壳珍珠层表面的光亮。白云母、板状石膏等矿物具有这种光泽。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,(三)光泽 此外，由于受矿物的颜色、表面平坦程度、解理发育及集合方式等因素影响，矿物常表现出一些特殊的光泽，主要有： 土状光泽：粉末或土状、疏松多孔状矿物集合体表面暗淡无光，它们所具有的光泽称土状光泽。高岭石的集合体(高岭土)等可呈这种光泽。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,(三)光泽 此外，由于

37、受矿物的颜色、表面平坦程度、解理发育及集合方式等因素影响，矿物常表现出一些特殊的光泽，主要有： 蜡状光泽： 某些透明矿物的隐晶质或非晶质致密块体上的似蜡烛表面的光泽。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,(四)透明度 矿物允许可见光透过的程度称为矿物的透明度。其大小主要取决于矿物对光的吸收程度。肉眼观察矿物的透明度时，为避免矿物厚度影响，通常隔着矿物薄片或碎块的刃边观察光亮处的近物，井根据所见物体的清晰程度将其极略分为透明、半透明和不透明三种。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,(四)透明度 矿物允许可见光透过的程度称为矿物的透明度

38、。 透明矿物允许绝大部分可见光透过，隔着其薄片或碎块刃边，可清晰地看到物体的轮廓，如白云母、石英、长石等； 不透明矿物基本上不允许可见光透过，隔着其薄片或碎块刃边看不见任何物体，如磁铁矿、黄铁矿等； 半透明矿物的有关性质介于透明和不透明矿物之间，其矿物有辰砂、雄黄等。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,矿物的颜色、条痕、光泽、透明度之间有内在的联系。一般而言，呈金属色的矿物，其条痕为深色：具金属或半金属光泽、不透明；呈非金属色的矿物，其条痕为浅色，具金刚光泽、玻璃光泽等，透明度较高。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,(五)发光性

39、 矿物受到外界能量激发(如加热，紫光、紫外线、X射线、阴极射线照射)时发出可见光的性质称发光性。矿物发光性的实质是其晶体结构中的质点受外界能量激发，发生电子跃迁，在电 子由激发态回到基态的过程中，又将吸收的能量以可见光的形式释放出来。按发光的性质不同，发光性分为萤光性和磷光性两种。矿物在受外界能量激发时发光，激发停止后发光立即停止的称萤光性，如金刚石、白钨矿等在紫外光照射下的发光现象；激发停止后仍继续发光一段时间的称磷光性，如磷灰石的热发光等。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,矿物的力学性质是指矿物在外力作用下表现出来的硬度、解理、断口、延

40、展性、弹性、挠性和脆性等物理性质。其中，硬度、解理、断口等对矿物鉴定最有意义。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,(一)硬度 矿物的硬度是指矿物抵抗外力机械作用的强度。根据机械作用力性质不同，硬度可以分为刻划硬度、压入硬度和研磨硬度等类型。 在矿物肉眼鉴定工作中，广泛应用的是摩氏硬度。所谓摩氏硬度是一种刻划硬度，即以10种硬度不同的代表性矿物的硬度为标准，从软到硬，定为l至10，共10个硬度等级。这些代表性矿物的名称及其摩氏硬度等级分别是： 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,第四章 造岩

41、矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,(一)硬度 在野外，常用指甲(硬度2左右)、铜钥匙(3)、铁刀(55.5)、碎瓷片(65.5)等较易得到的东西帮助测定矿物的硬度。 在测量矿物的硬度时，要在洁净、新鲜的单个晶体上进行。刻划时，用力要缓且均匀，避免用力压掘。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,(二)解理 矿物晶体受应力作用下，沿一定结晶学方向破裂成一系列光滑平面。这些光滑的平面称解理面。 注意：解理是晶质矿物才具有的特性。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性

42、质,(二)解理 极完全解理：极易产生解理，解理片极薄，解理面大而平坦光滑，如白云母、黑云母的001底面解理。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,(二)解理 完全解理：容易产生解理，并形成规则的解理块，解理面较大，且平坦光滑，如方解石的101菱面体解理。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,(二)解理 中等解理：较易产生解理，但解理面不大，且平坦及光滑程度较差，碎块上既有解理面又有断口，如普通辉石的110解理。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质

43、,(二)解理 不完全解理：较难产生解理，解理面小且平坦光滑程度差，碎块上以断口为主，如磷灰石的0001解理。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,(二)解理 极不完全解理(或称无解理)：肉眼见不到解理面，碎块上只发育断口。例如，肉眼观察见不到。-石英的解理面，只有借助有关仪器才能见到其零星的101菱面体解理面。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,(二)解理 某些矿物晶体上，可能沿着不同方向发育完善程度相同或不同的解理，例如，石盐晶体可沿三个互相垂直的方向发育完全解理；重晶石可沿一个方向发育完全

44、解理，另两个方向发育中等解理。晶体上出现解理的方向数称为解理组数；不同方向解理面之间的夹角称解理夹角。如：石盐具有三组完全解理，解理夹角为90。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,(三)断口 矿物受力后，在任意方向上裂成的凹凸不平的面称为断口。非晶质准矿物破裂后只形成断口；具极不完全解理(无解理)矿物的破裂面以断口为主；有较好解理的矿物在不发育解理的方向破裂以后，亦可形成断口。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,(三)断口 参差状断口：断口呈参差不平的形状，如磷灰石等矿物的断口。矿物断口的大

45、多数属此类型。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,(三)断口 贝壳状断口：断口呈贝壳形的曲面，面上有不规则的同心纹，形似贝壳状。如-石英的断口。 锯齿状断口：断口呈尖锐的锯齿状，自然铜等延展性很强的矿物具有此种断口。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,(三)断口 土状断口：断口面呈细粉状，为高岭石等土状矿物集合体所具有的断口。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,(三)断口 纤维状断口： 呈纤维丝状，见于纤维状矿物 集合体上。,矿物的脆性与延

46、展性 脆性：矿物受外力作用时易发生破碎 的性质。见于绝大多数非金属晶格矿物。 延性：矿物受外力拉引时易成为细丝 的性质。 展性： 矿物在锤击或碾压下易形成 薄片的性质。,延展性是矿物受外力作用发生晶格 滑移形变的表现，是金属键矿物的一种 特性。 肉眼鉴定时，用小刀刻划矿物表面， 若留下光亮的沟痕而不出现粉末或 碎粒，则矿物具延展性。,矿物的弹性与挠性 弹性：某些层状或链状结构的矿物 在外力作用下发生弯曲形变，当外力 撤除后，在弹性限度内能自行恢复原状 的性质。 挠性： 某些层状结构的矿物在撤除 使其发生弯曲形变的外力后，不能 恢复 原状的性质。 矿物的弹性和挠性取决于晶格内结构 层间或链间键力

47、的强弱。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,三、矿物的相对密度、磁性、放射性及电学性质,(一)相对密度,纯净、均匀的单矿物的密度与同体积水在4时的密度比称矿物的相对密度。而矿物的密度是指单位体积矿物的质量，单位为gcm3。4时水的密度为1gcm3，所以，矿物相对密度和密度的数值相等，但相对密度无量纲。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,三、矿物的相对密度、磁性、放射性及电学性质,(一)相对密度,矿物相对密度的变化范围很大，可从小于1(琥珀)到23(铂族矿物)，但大多数矿物的相对密度在23.5

48、之间。在矿物手标本鉴定中，通常凭经验用手掂量，将矿物按相对密度分为三级：石盐(2.12.5)、石膏(2.3)等相对密度小于2.5的属轻级；石英(2.65)、斜长石(2.62.8)等相对密度为2.5至4.0的属中级；重晶石(4. 64.7)、磁铁矿(4.65.2)等相对密度大于4.0的属重级。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,三、矿物的相对密度、磁性、放射性及电学性质,(二)磁性,矿物的磁性是指在外磁场作用下，矿物被磁化时所表现的性质，包括矿物被外磁场所吸引、排斥以及被磁化的矿物对外界产生磁场等。,含V3+、Cr3+、Fe2+、Fe3+、Mn

49、2+及Cu2+等离子的矿物常具有磁性。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,三、矿物的相对密度、磁性、放射性及电学性质,(二)磁性,根据矿物在外磁场作用下的表现，一般将其分为四类： (1)磁性矿物或铁磁性矿物 矿物粉末或小碎块可被普通磁铁吸起，如磁铁矿等。 (2)电磁性矿物 矿物不能被普通磁铁吸起，但能被强电磁铁吸起，如赤铁矿、黑云母等。 (3)逆磁性或抗磁性矿物 矿物被外磁场排斥，如自然铋、黄铁矿等。 (4)无磁性矿物 既不能被外磁场吸引，又不能被外磁场排斥，如石英、斜长石等。 在矿物的手标本鉴定中，通常根据矿物粉末能否被普通磁铁吸引，将其分

50、为磁性矿物(能被吸引)和无磁性矿物(不能被吸引)两种类型。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,三、矿物的相对密度、磁性、放射性及电学性质,(三)放射性 含放射性元素矿物自发地放出粒子或射线，同时释放能量，这种性质称发射性。通常将含有放射性元素的矿物叫做放射性矿物。也有人只将主要由放射性元素组成的矿物(如晶质铀矿UO2、方钍石ThO2等)称为放射性矿物，将含有少量放射性元素的矿物(如锆石、独居石等)称为含放射性元素矿物。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,三、矿物的相对密度、磁性、放射性及电学

51、性质,(四)电学性质,(1)导电性 矿物对电流的传导能力称为矿物的导电性。其大小主要取决于矿物所具有的化学键的类型，并同原子或离于与化学键的空间分布有关。有些矿物极易导电，是电的良导体，如自然金属矿物、石墨等；有些矿物几乎完全不导电，是电绝缘体，如石英长石、方解石、白云母、石膏、石盐等；另一些矿物的导电性介于绝缘体和良导体之间，称半导体矿物，如少数富含铁、锰的硅酸盐及铁、锰等元素的氧化物。此外，当温度升高时，某些绝缘体矿物会变成半导体矿物。,第四章 造岩矿物总论,第四节 矿物的物理性质,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,三、矿物的相对密度、磁性、放射性及电学性质,(四)电学性质,(2)介

52、电性、压电性和(热电性)焦电性 矿物的介电性是指某些矿物在电场中被极化的性质。当几种矿物同时在一种电介质溶液中时，介电常数比电介质溶液大的就被电极所吸引。 对某些矿物晶体施加定向压力或加热时，其两端出现正负相反、数量相等电荷的性质分别称压电性和热电性(焦电性)。,第四章 造岩矿物总论,第五节 矿物的成因,一、形成矿物的地质作用,通常根据形成矿物的地质作用的性质和能量来源不同，将其分为内生作用、外生作用和变质作用。,(一)内生作用 内生作用主要是指由地球内部热能引起矿物形成的各种地质作用。根据其物理化学条件不同，可分为岩浆作用、伟晶作用、热液作用等。,第四章 造岩矿物总论,第五节 矿物的成因,一

53、、形成矿物的地质作用,(一)内生作用 1.岩浆作用 岩浆作用是指岩浆熔融体结晶形成矿物的作用。一般认为，岩浆是来自地球深处、高温、高压、富含挥发组分且以硅酸盐为主要成分的熔融体。在岩浆由地球深处向地表运移过程中，随着温度和压力的降低，形成不同的矿物，并构成不同的岩石类型。 在岩浆侵入作用中形成的主要造岩矿物有橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、普通角闪石、钾长石、斜长石、石英等。此外，岩浆作用还可形成重要的矿床。 火山作用是岩浆作用的一种特殊形式。在此作用过程中，岩浆沿地壳薄弱带上升至近地表或溢出地面，甚至喷向空中。由于外部压力骤然下降，冷却速度急剧加快，除形成大量与侵入岩类似的矿物外，还形成了透长石

54、、鳞石英等高温相矿物。而且，除斑晶外，由火山作用形成的矿物一般结晶细小。,第四章 造岩矿物总论,第五节 矿物的成因,一、形成矿物的地质作用,(一)内生作用 2.伟晶作用 伟晶作用是指形成伟晶岩及有关矿物的作用。例如，岩浆结晶到后期，残余岩浆熔融体中富含二氧化硅、碱质、挥发组分及稀有元素，当温度降至400700左右时，矿物从熔浆中直接结晶形成伟晶岩。 伟晶岩矿物主要有钾长石、钠长石、云母、石英等，此外，还有电气石、黄玉、绿柱石、锂辉石等富含稀有元素相挥发分的矿物。,第四章 造岩矿物总论,第五节 矿物的成因,一、形成矿物的地质作用,(一)内生作用 3.热液作用 热液作用是指从气水溶液一直到热水溶液

55、过程中形成的矿物的作用。地壳中热液作用多种多样，按热液来源不同，可分为岩浆期后热液、变质热液和地下水热液等。限于篇幅，这里只介绍岩浆期后热液作用。 岩浆期后热液是由岩浆侵入并冷却过程中分泌出的以H2O为主的挥发组分，随着温度的下降，从气水溶液转变而成的热水溶液。其作用温度在50050，形成深度为数千米至近地表。岩浆期后热液作用按温度大致可分成高、中、低温三种类型。,第四章 造岩矿物总论,第五节 矿物的成因,一、形成矿物的地质作用,(一)内生作用 3.热液作用 (1)高温热液作用 其温度范围在500一300之间，常与气化作用联系在一起，因此，又 称气化一高温热液作用。主要形成由黑钨矿、白钨矿、锡

56、石、辉钼矿、辉铋矿、磁铁矿、磁黄铁矿等WSnMoBiNiFe型矿物组合。非金属矿物有石英及含挥发分的电气石、黄玉、绿柱石、云母等。,第四章 造岩矿物总论,第五节 矿物的成因,一、形成矿物的地质作用,(一)内生作用 3.热液作用 (2)中温热液作用 其温度范围在300200之间。主要形成黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等CuPbZn型矿物组合。非金属矿物以石英为主，其次有方解石、白云石、重晶石等。,第四章 造岩矿物总论,第五节 矿物的成因,一、形成矿物的地质作用,(一)内生作用 3.热液作用 (3)低温热液作用 其温度范围在20050之间。主要形成雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂、自然银等AsSbHgAg型矿物组

57、合。非金属矿物有石英、重晶石、方解石等。,第四章 造岩矿物总论,第五节 矿物的成因,一、形成矿物的地质作用,(一)内生作用,(二)外生作用,外生作用发生在地壳的表层。主要是在太阳能的影响下，由岩石圈、水圈、大气圈和生物圈相互作用而导致矿物形成的各种地质作用。外生作用包括风化作用和沉积作用。,第四章 造岩矿物总论,第五节 矿物的成因,一、形成矿物的地质作用,(一)内生作用,(二)外生作用,1.风化作用 风化作用是指出露于地表或近地表的矿物和岩石，在太阳能、大气、水和生物的长期作用下，发生机械破碎和化学分解的作用。在风化作用过程中，K、Na、Ca等易溶组分形成真溶液被 地表水或地下水带走，Si、A

58、1、Fe、Mn等难溶组分则残留在原地，或搬运到不远的地方堆积形成新的矿物。,第四章 造岩矿物总论,第五节 矿物的成因,一、形成矿物的地质作用,(一)内生作用,(二)外生作用,1.风化作用 不同矿物抵抗风化的能力不同。一般具有层状结构且富含水的硅酸盐矿物，以及变价元素的高价氧化物和氢氧化物在地表较稳定。例如，钾长石KAlSi3O8在H20和CO2的作用下，其成分中的钾逐渐琳失，可变成水云母、高岭石、三水铝石等。而石英在风化过程中可因机械破碎作用变成碎屑，残留于原地或被搬运至它处。,第四章 造岩矿物总论,第五节 矿物的成因,一、形成矿物的地质作用,(一)内生作用,(二)外生作用,2.沉积作用 沉积

59、作用是指矿物和岩石在风化作用过程中所形成的风化产物，经水流、空气等介质搬运，并在地表适当条件下发生堆积的作用。根据沉积方式的不同，可分为机械沉积、化学沉积(包括胶体沉积在内)和生物化学沉积。,第四章 造岩矿物总论,第五节 矿物的成因,一、形成矿物的地质作用,(一)内生作用,(二)外生作用,2.沉积作用 （1）机械沉积 风化条件下物理和化学性质稳定的产物,被风和水流等搬运到河谷或水盆地中后因介质搬运力降低而发生机械沉积.,第四章 造岩矿物总论,第五节 矿物的成因,一、形成矿物的地质作用,(一)内生作用,(二)外生作用,2.沉积作用 (2)化学沉积 矿物岩石在风化作用下遭受分解，其成分中可溶组分溶解于水形成的真溶液或沿断裂带上升的深部卤水等进入内陆湖泊、封闭或半封闭的泻湖或海湾后，在蒸发环境下，溶液浓度不断提高，当达到过饱和时，即发生结晶作用，形成磷酸盐、硫酸盐、硼酸盐、硝酸盐及卤化