第1章矿物与岩石

1、1.1 地球概况 n 以人类目前的技术水平，工程建设涉及的范 围都只在地球表层：如世界上最深的矿山 南非兰德矿山，深度为3600；世界上最深的 钻井前苏联科拉半岛超深钻井也只有 13000。 n 由此可见，人类目前的工程活动都局限于地 球内圈层最上的一个圈层地壳。 n 地壳表面起伏不平，有高山、丘陵、平原、 湖盆地和海盆地等，这种千差万别、丰富多 彩的地球外貌是在各种内外地质作用下，经 过漫长的地质历史发展、演变而成的。 1.1 地球概况 地质作用 1.1 1.1 地球概况地球概况 一 地球概况 （一）地球的总体特性：（一）地球的总体特性： 不规则的旋转椭球体。不规则的旋转椭球体。 赤道半径：

2、赤道半径：6378.14km6378.14km； 两极半径：两极半径：6356.78km6356.78km。 陆地面积：陆地面积：29.2%29.2%， 海洋面积：海洋面积：70.8%70.8%。 l地球的圈层构造地球的圈层构造 l地球的圈层构造地球的圈层构造 软流圈软流圈 60km60km 250km250km 硅铝层（花岗质硅铝层（花岗质 层层）硅镁层（玄武质硅镁层（玄武质 层层） （下）地（下）地 幔幔 地地 幔幔 （上）地（上）地 幔幔 l地壳地壳分为两层：分为两层： 上：上：硅铝层硅铝层，也称花岗质层，只存在于大陆；，也称花岗质层，只存在于大陆； 下：下：硅镁层硅镁层，也称玄武质层，

3、分布于全球。，也称玄武质层，分布于全球。 670km670km 地地 壳壳 l岩石圈：岩石圈：软流圈之上的软流圈之上的 地幔顶层地壳地幔顶层地壳岩石圈岩石圈 软流圈软流圈 60km60km 250km250km 硅铝层（花岗质硅铝层（花岗质 层层）硅镁层（玄武质硅镁层（玄武质 层层） （下）地（下）地 幔幔 地地 幔幔 （上）地（上）地 幔幔 670km670km 岩石圈岩石圈 地地 壳壳 + 地壳主要元素百分比地壳主要元素百分比 1.1 1.1 地球概况地球概况 （二）地球的圈层构造（二）地球的圈层构造 n岩石圈：岩石圈：位于软流圈以上，岩石圈具有较强的刚性，位于软流圈以上，岩石圈具有较强的

4、刚性， 被分裂成若干板块驮于软流圈之上，并随之产生板被分裂成若干板块驮于软流圈之上，并随之产生板 块运动块运动( (德国科学家魏格纳德国科学家魏格纳19121912年提出年提出大陆漂移假大陆漂移假 说说) )，它是地壳构造运动发生的根源。，它是地壳构造运动发生的根源。 地壳地壳 造岩矿物：造岩矿物：固体，无机元素或元素化合物固体，无机元素或元素化合物 岩石：岩石：岩浆岩、沉积岩和变质岩岩浆岩、沉积岩和变质岩 1.1 1.1 造岩矿物造岩矿物 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 u评价岩石的工程性质必须先了解矿物的性质。评价岩石的工程性质必须先了解矿物的性质。 l矿物矿物指地壳中的化学元素在地质作

5、用下形成指地壳中的化学元素在地质作用下形成 的、具有一定化学成分和物理性质的的、具有一定化学成分和物理性质的 单质单质或或化合物化合物的集合体。的集合体。 如，金刚石（如，金刚石（c c）、石墨（）、石墨（c c）；）； 黄铁矿（黄铁矿（fesfes2 2）。）。 l造岩矿物：造岩矿物：构成岩石的矿物。构成岩石的矿物。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 一、矿物的基本概念一、矿物的基本概念 地壳中的化学元素，除极少数呈单质存在，地壳中的化学元素，除极少数呈单质存在，绝绝 大多数大多数的元素都以的元素都以化合物化合物的形态存在于地壳中。的形态存在于地壳中。 矿物常从与矿物常从与 岩浆岩伴生岩浆岩

6、伴生 的热液中结的热液中结 晶生成晶生成。 二、矿物的性质二、矿物的性质 （一）矿物的形态：（一）矿物的形态：是指固体矿物的是指固体矿物的外表形态外表形态。 包括包括单体、集合体单体、集合体形态。形态。 l矿物形态是其矿物形态是其成分成分和和内部结构内部结构的反映，一定成分的反映，一定成分 和内部结构的矿物，具有一定的晶体形态特征。当和内部结构的矿物，具有一定的晶体形态特征。当 然还受其生长时的然还受其生长时的外部环境外部环境的影响。的影响。 l不同不同的矿物具有的矿物具有不同不同晶体和形态特征，这是我们晶体和形态特征，这是我们 识别矿物的一个识别矿物的一个基本准则基本准则。 l研究矿物的形态

7、，在鉴定矿物、研究其成因、指研究矿物的形态，在鉴定矿物、研究其成因、指 导找矿及利用矿物资源方面具有重要的意义。导找矿及利用矿物资源方面具有重要的意义。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 n造岩矿物按其组成元素质点有无规则排列，造岩矿物按其组成元素质点有无规则排列， 分为：分为：晶质体晶质体和和非晶质体非晶质体矿物。矿物。 晶质体矿物晶质体矿物质点质点规则排列规则排列，外表呈现出外表呈现出 一些天然平面的一些天然平面的几何形态几何形态 非晶质体矿物非晶质体矿物质点排列无规则，外表不质点排列无规则，外表不 具有固定的几何形态具有固定的几何形态 造岩矿物绝大部分是结晶质。大部分非结晶质造岩矿物绝大

8、部分是结晶质。大部分非结晶质 矿物随着时间增长可自发转变为结晶质。矿物随着时间增长可自发转变为结晶质。 1 1、矿物、矿物单体单体形态形态 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 常见矿物晶体形态常见矿物晶体形态 (a)(a)食盐晶体食盐晶体 (b) (b) 石英晶体石英晶体 (c) (c) 金刚石晶体金刚石晶体 (d) (d) 绿柱石聚形晶绿柱石聚形晶 体体 (e) (e) 石榴子石聚形晶体石榴子石聚形晶体 (f) (f) 板钛矿聚形晶体板钛矿聚形晶体 (g) (g) 红柱石红柱石 放射状集合体放射状集合体 (h) (h) 方解石钟乳状集合体方解石钟乳状集合体 (i) (i) 玛瑙晶腺玛瑙晶腺 1

9、.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 （2 2）非晶质）非晶质体矿物体矿物质点排列无规则，外表质点排列无规则，外表 不具有固定不具有固定的几何形态的几何形态 火山玻璃岩 1 1、矿物、矿物单体单体形态形态 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 n非晶质体矿物非晶质体矿物 蛋白石 石油的转化物 天然沥青 晶体习性晶体习性 （二）矿物的形态（二）矿物的形态 2、矿物、矿物集合体集合体形态：形态： 同种矿物同种矿物多个单体聚集在一起多个单体聚集在一起的整体。的整体。 l显晶显晶集合体集合体 l隐晶和胶态隐晶和胶态集合体集合体 集合体集合体 重晶石重晶石 铜铜 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 （1）显晶结合体

10、形态）显晶结合体形态 2 2、矿物、矿物集合体集合体形态形态 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 显晶结合体形态显晶结合体形态 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 （2）隐晶和胶态）隐晶和胶态结合体结合体 2 2、矿物、矿物集合体集合体形态形态 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 隐晶和胶态集合体隐晶和胶态集合体 葡萄状集合体葡萄状集合体 隐晶和胶态集合体隐晶和胶态集合体 l取决于矿物的取决于矿物的化学成分化学成分和和内部构造内部构造。不同不同 矿物的化学成分或内部构造不同，反映出不矿物的化学成分或内部构造不同，反映出不 同的物理性质同的物理性质 l矿物的物理性质，矿物的物理性质，是鉴别矿物的重要依

11、据是鉴别矿物的重要依据 二、矿物的物理性质及鉴定二、矿物的物理性质及鉴定 ( (一一) )矿物的物理性质：矿物的物理性质： 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 二、矿物的物理性质及鉴定二、矿物的物理性质及鉴定 肉眼鉴别矿物所依据物理性质主要有：肉眼鉴别矿物所依据物理性质主要有： 1.1.颜色颜色 2.2.光泽光泽 3.3.透明度透明度 4.4.条痕条痕 5.5.硬度硬度 6.6.节理、断口节理、断口 7.7.特性特性 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 1.1.矿物的物理性质矿物的物理性质颜色颜色 |颜色：颜色：矿物对可见光波的吸收作用产生的。矿物对可见光波的吸收作用产生的。 按成色原因，分为三种

12、：按成色原因，分为三种： 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 二、矿物的物理性质及鉴定二、矿物的物理性质及鉴定 自色自色 他色他色 假色假色 （1 1）自色：）自色：由矿物的化学成分和晶体结构所由矿物的化学成分和晶体结构所 形成的形成的矿物本身矿物本身的固有颜色。的固有颜色。如：黄金的金黄色、如：黄金的金黄色、 黄铜矿的赤黄色、孔雀石的翠绿色等。黄铜矿的赤黄色、孔雀石的翠绿色等。 v含含铁、锰铁、锰多的矿物，多的矿物，颜色较深。颜色较深。多呈灰绿、褐多呈灰绿、褐 绿、黑绿以至黑色。绿、黑绿以至黑色。如黑云母、普通角闪石、普如黑云母、普通角闪石、普 通辉石等。通辉石等。 v含含硅、铝、钙硅、铝、钙

13、等成分多的矿物，等成分多的矿物，颜色较浅。颜色较浅。多多 呈白、灰白、淡红、淡黄等各种浅色。呈白、灰白、淡红、淡黄等各种浅色。如石英、如石英、 长石、方解石等。长石、方解石等。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 1.1.矿物的物理性质矿物的物理性质颜色颜色 自自 色色 自色自色 自色自色 自色自色 自色自色 黑云母 方 解 石 自色自色 （2 2）他色：）他色：矿物混入某些矿物混入某些杂质杂质所引起的颜色，所引起的颜色， 与矿物本身性质无关。与矿物本身性质无关。 如：如：纯净的石英纯净的石英为无色为无色透明透明体；体； 含含微碳微碳粒粒时呈时呈烟灰色烟灰色( (即即墨晶墨晶) )； 含含锰锰时

14、呈时呈紫色紫色( (即即紫水晶紫水晶) )； 含含氧化铁氧化铁时呈时呈玫瑰色玫瑰色（即（即玫瑰石英玫瑰石英）等。）等。 由于他色不固定，对鉴定矿物没有很大意义。由于他色不固定，对鉴定矿物没有很大意义。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 水晶（水晶（无色透明无色透明） 含锰含锰含碳含碳 他色他色 粉红色石英粉红色石英 乳石英乳石英 烟晶烟晶 黄晶黄晶 他色他色 （3 3）假色：）假色：由矿物内由矿物内 部裂隙或表面氧化薄膜部裂隙或表面氧化薄膜 对光的对光的折射、散射折射、散射所引所引 起的颜色。起的颜色。 如：方解石解理面如：方解石解理面 出现的虹彩、斑铜矿表出现的虹彩、斑铜矿表 面斑驳的蓝色和

15、紫色等。面斑驳的蓝色和紫色等。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 彩虹彩虹 （3 3）假色）假色 斑铜矿表面斑驳的蓝色斑铜矿表面斑驳的蓝色 和紫色和紫色 矿物表面反射光线的能力（光亮程度矿物表面反射光线的能力（光亮程度 l按其强弱程度分：按其强弱程度分： 金属光泽金属光泽( (如金、银、铜，辉锑矿如金、银、铜，辉锑矿) )； 半金属光泽半金属光泽( (如赤铁矿，褐铁矿如赤铁矿，褐铁矿) )； 非金属光泽非金属光泽。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 2.2.矿物的物理性质矿物的物理性质光泽光泽 方铅矿方铅矿 黄铁矿黄铁矿 1 1、金属光泽：、金属光泽：反射很强，类似镀铬的金反射很强，类似镀铬的

16、金 属平滑表面的反光。如黄铁矿、方铅矿。属平滑表面的反光。如黄铁矿、方铅矿。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 2 2、半金属光泽：、半金属光泽：反射强，如同一般金属的反射强，如同一般金属的 反光，如磁铁矿的光泽。反光，如磁铁矿的光泽。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 造岩矿物造岩矿物绝大部分绝大部分属于非金属光泽。属于非金属光泽。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 由于矿物表面的性质或矿物集合体的集合方式由于矿物表面的性质或矿物集合体的集合方式 不同，又会反映出各种不同特征的光泽。不同，又会反映出各种不同特征的光泽。 a.a.玻璃光泽；玻璃光泽； b.b.珍珠光泽；珍珠光泽； c.c.丝绢

17、光泽；丝绢光泽； d.d.油脂光泽；油脂光泽； e.e.蜡状光泽；蜡状光泽； f.f.土状光泽。土状光泽。 a. a. 玻璃光泽玻璃光泽 反光如镜，如长石、反光如镜，如长石、方解石方解石解理面上解理面上 呈现的光泽。呈现的光泽。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 b. b. 珍珠光泽珍珠光泽 光线在解理面间发生多次折射和内反射，在解光线在解理面间发生多次折射和内反射，在解 理面上所呈现的像珍珠一样的光泽，如云母等。理面上所呈现的像珍珠一样的光泽，如云母等。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 珍珠：珍珍珠：珍 珠光泽珠光泽 云母云母 c. c.丝绢光泽丝绢光泽 纤维状或细鳞片状矿物，由于光的反射

18、互相干纤维状或细鳞片状矿物，由于光的反射互相干 扰，形成丝绢般的光泽，如纤维石膏和绢云母等。扰，形成丝绢般的光泽，如纤维石膏和绢云母等。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 d. d.油脂光泽油脂光泽 矿物表面不平，致使光线散射，如石英矿物表面不平，致使光线散射，如石英 断口上呈现的光泽。断口上呈现的光泽。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 琥琥 珀：树脂光泽珀：树脂光泽 e.e.蜡状光泽蜡状光泽 像石蜡表面呈现的光泽。如蛇纹石、滑石等致像石蜡表面呈现的光泽。如蛇纹石、滑石等致 密块体矿物表面的光泽。密块体矿物表面的光泽。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 蛇纹石蛇纹石 蜡状光泽蜡状光泽 f.

19、f.土状光泽土状光泽 矿物表面暗淡如土，如高岭石等疏松细粒块体矿物表面暗淡如土，如高岭石等疏松细粒块体 矿物表面所呈现的光泽。矿物表面所呈现的光泽。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 矿物透光的能力矿物透光的能力。（将矿物切成。（将矿物切成0.03mm0.03mm厚的薄片）厚的薄片） a a、透明矿物：、透明矿物：通过薄片边缘能通过薄片边缘能清晰清晰地看到后地看到后 面物体的轮廓。如水晶等非金属。面物体的轮廓。如水晶等非金属。 b b、半透明矿物：、半透明矿物：通过薄片边缘能通过薄片边缘能模糊模糊地看到地看到 后面物体的轮廓。如浅色矿物。后面物体的轮廓。如浅色矿物。 c c、不透明矿物：、不透

20、明矿物：通过薄片边缘通过薄片边缘看不见看不见后面物后面物 体的轮廓。如磁铁矿等金属矿物。体的轮廓。如磁铁矿等金属矿物。 （3 3）透明度）透明度 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 透明度透明度 l 条痕是指条痕是指矿物粉末的颜色矿物粉末的颜色。在白色无釉瓷在白色无釉瓷 板上刻划可以得到矿物的粉末颜色板上刻划可以得到矿物的粉末颜色，即条痕。即条痕。 l矿物的条痕矿物的条痕可以消除假色可以消除假色，减弱他色，比矿，减弱他色，比矿 物的颜色更固定物的颜色更固定，它对于某些金属矿物具有它对于某些金属矿物具有 重要的鉴定意义。重要的鉴定意义。 如赤铁矿有赤红、铁黑或钢灰色，但其如赤铁矿有赤红、铁黑或钢灰

21、色，但其 条痕则都是条痕则都是樱红色樱红色，他们的条痕比较稳定。，他们的条痕比较稳定。 透明矿物的条痕都是近白色，无鉴定意义。透明矿物的条痕都是近白色，无鉴定意义。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 （4 4）条痕）条痕 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 （5 5）硬度）硬度 摩氏硬度计 滑石滑石1正长石正长石 6 石膏石膏2石英石英 7 方解石方解石 3黄玉黄玉 8 萤石萤石 4刚玉刚玉 9 磷灰石磷灰石 5金刚石金刚石 10 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 （5 5）硬度）硬度 级别级别 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 矿物矿物 滑滑石石 石石膏膏 方方解石解石 萤萤石石 磷磷

22、灰石灰石 长长石石 石石英英 黄黄玉玉 刚刚玉玉 金金刚石刚石 鉴别鉴别 指甲刻划指甲刻划 小刀可刻划小刀可刻划 刀刻不动刀刻不动 可刻划玻璃可刻划玻璃 v常见造矿物的硬度为常见造矿物的硬度为2 26.56.5左右，左右，6.56.5以上以上 的只有石英、橄榄石、石榴子等少数几种。的只有石英、橄榄石、石榴子等少数几种。 v野外常用指甲（野外常用指甲（2 22.52.5）、铁刀刃（）、铁刀刃（3 3 5.55.5）、玻璃（）、玻璃（5.55.56 6）、钢刀刃（）、钢刀刃（5 55.55.5） 鉴别矿物的硬度。鉴别矿物的硬度。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 （5 5）硬度）硬度 l解理：解理

23、：矿物受打击后，能沿一定方向裂开成矿物受打击后，能沿一定方向裂开成 光滑平面的性质，称为解理。光滑平面的性质，称为解理。裂开的裂开的 光滑平面称为解理面。光滑平面称为解理面。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 （6 6）解理和断口）解理和断口 解理是造岩矿物的另一个鉴定特征。解理是造岩矿物的另一个鉴定特征。 a a、极完全解理、极完全解理: :极易裂开成薄片，解理面极易裂开成薄片，解理面 大而完整，平滑光亮，如云母。大而完整，平滑光亮，如云母。 b b、完全解理、完全解理: :常沿解理方向开裂成小块，解常沿解理方向开裂成小块，解 理面平整光亮，如方解石。理面平整光亮，如方解石。 c c、中等解

24、理、中等解理: :既有解理面，又有断口，如既有解理面，又有断口，如 正长石。正长石。 d d、不完全解理、不完全解理: :常出现断口，解理面很难常出现断口，解理面很难 出现，如磷灰石。出现，如磷灰石。 根据解理的完全程度，将解理分根据解理的完全程度，将解理分4 4种：种： 云母的 极完全 解理 方方 解解 石石 的的 完完 全全 解解 理理 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 断口：断口：若矿物受敲击后，若矿物受敲击后，裂开面无一定方向裂开面无一定方向， 呈各种凹凸不平的形状，则称为断口。呈各种凹凸不平的形状，则称为断口。 1.2 1.2 造岩矿物造岩矿物 断口断口 l锯齿状锯齿状( (石膏石膏) ) l贝壳状贝壳状( (石英石英) ) l平坦状（石引石）平坦状（石引石） l土状（铝土矿）土状（铝土矿） l粒状（大理石）粒状（大理石） 解理不完全，断口愈显著