第九章晶体及岩石矿物学基础知识

1、第十六章 晶体及岩石矿物学 基础知识 16.1 晶体概念与晶体性质 16.2 光学基础知识 16.3 显微镜的调节与校正 16.4 显微镜下矿物性质鉴定 16.5 岩石、矿物分类及物理性质 16.6 常见岩石矿物类型 16.7 矿物粒径及百分含量测定 16.1 晶体概念与晶体性质 晶体：具有格子构造的固体物质。经X- ray衍射发现晶体内部指点有规则排列并 且重复出现，如食盐、砂糖，反之为非 晶体。 晶体具有四种性质。 晶体的性质 自形性：晶体自发的生长出规则的几何多面体形 态。 均一性：同一晶体各不同部分具有相同的性质。 异向性：同一晶体沿不同的方向有不同的物理性 质。 对称性：晶体上相等的

2、晶面、晶棱、角顶经一 定的操作后能重复出现。 最小内能：在相同的热力条件下，与同成分的非 晶质、液、气相相比内能最小。 稳定性：晶体具有固定的熔点。 16.2 光学基础知识 光和无限电波一样是一种电磁波，是一种 横波光的振动方向垂直与传播方向。 可见光是电磁波谱中的一部分，其波长范 围390-770m，从长至短颜色为红、橙、 黄、绿、兰、青、紫。 1毫微米=10埃=10-3 微米=10-6毫米=10-9米 光的性质 自然光：由点光源发出的光，光的传播方向 和光的振动方向瞬息变化。 偏振光：自然光经偏光片后变成只有一个振 动方向的偏振光。 16.3偏光显微镜 一、偏光显微镜的构造 XPT-07型

3、偏光显微镜（扫描图片） 镜臂：弓背形，连接作用，可倾斜 反光镜：有平、凹两面，可任意转动 下偏光镜：PP 由偏光片制成，有刻度可 转动 锁光圈：在PP上，可开合，控制进光亮 （基本不用） 聚光镜：在载物台下，把平行光束变为锥 形光束。（基本不用） 载物台：可转动圆形台面，有刻度，可固 定，有一对弹簧夹和固定螺丝 镜筒：连接镜头，其上有粗动、微动调焦 螺旋，上装目镜，中间有勃氏镜、上偏光 镜和试板孔 物镜：4、10、25、40、63 目镜：5、10 上偏光镜：AA表示 勃氏镜：位于目镜和上偏光镜之间 二、镜头盒（附件） 显微镜镜头盒中除目镜、物镜外还有附件： 1、测定颗粒大小及矿物百分含量：物镜

4、微尺 和物台微尺； 2、测定矿片的光率体椭圆半径及光程差：石 膏试板、云母试板、石英楔。 一台显微镜处于良好工作状态 的条件 1、目镜、物镜和载物台的视准轴在一条直 线上。 2、上下偏光镜的振动方向为已知并且互相 垂直，并且与目镜的十字丝相平行。 调整焦距 在调整焦距时必须注意：用手调粗动调 焦螺旋使镜筒下移，同时必须用眼睛从 左侧面目视物镜头至物镜头与载薄片的 距离最近为止。 显微镜准备 打开实验台右下面的拉门，用钥匙打开显 微镜木盒； 先从木盒上面拿出显微镜镜头盒，并置于 实验台的左上方； 取出实验记录本； 用右手拿显微镜弓背，左手托底，取出显 微镜； 摘掉布罩； 检查实验设备和镜头盒，填

5、写实验记录本。 实验中 按照实验题目和要求做实验； 实验过程中认真记录实验结果； 分析； 完成实验并填写实验报告。 实验后 整理实验用显微镜，整理镜头盒； 检查设备完好情况； 盖上布罩； 填写实验记录本； 经实验教师允许方可离开。 实验报告评分标准 实验一 偏光显微镜的构造与调节 16.4 显微镜下矿物性质鉴定 重点考察在单偏光系统下矿物性质鉴定 一、装置与特点 光源-反光镜-平行光束-下偏光镜-具有 PP振动方向的平行光束-晶体-发生折射、 双折射-目镜。 二、晶形 晶体在单偏光系统下呈现的外部形态，有 晶体自身性质和外界影响因素决定。 影响晶体形态的因素 1、不同晶体具有不同的晶体对称型，

6、因此 对称特点不同，外形不同； 2、同一对称型的晶体由于构成的单形不同， 外形不同； 3、同一晶体在不同的生长环境下生长的晶 形不同。 影响晶体生长 环境的因素 1、与晶体从熔体中析晶时的温度梯度有关； 2、晶形与结晶的先后顺序有关，早期析出为自 形晶、中期析晶为半自形晶、后期为它形晶； 3、由于缺陷和杂质的存在，又造成晶体的异常 生长； 常见的晶体形态分单体和集合体形态（一向、二 向、三向延长）； 4、镜下观察到的晶体形态还与薄片制备过程中 试样的切割和磨制方向有关。 三、解理与解理角 解理：晶体受力后沿一定方向裂开的性质。 裂开的面称为解理面，解理在垂直于解理 面的切片中表现为解理纹。 解

7、理分四个等级： 极完全解理、完全解理、中等解理、不完 全解理；或完全解理、中等解理、不完全 解理、极不完全解理 极完全解理 解理纹细密平直，贯穿始终，解理面光 滑，如云母。 完全解理 解理纹较粗、清晰，有中断现象，如辉 石、角闪石。 中等解理 解理纹较粗、少，沿某一方向断断续续 的排列，如橄榄石。 不完全解理 无解理，仅有不规则的断裂面，如石英。 影响解理纹清晰程度的因素 1、与矿物本身的性质有关 2、与切片方向有关 3、与相临两矿物的折射率差值有关，矿物与 树胶比较，差值越大，解理纹越清晰。 如辉石和斜长石均具有两组解理，但辉石清 楚而斜长石几乎无。 解理角 解理纹与解理纹间夹角。 特定矿物

8、的解理角为定值。方解石：78、 102，角闪石：56、124。 镜下影响测定的影响因素：切片方向、矿物自 身、相临折射率差值。 怎样才能测得真实解理角：切面同时垂直于两 组解理的解理面。 矿片的制备方法 切割-粗磨-细磨-粘片-恒温干燥-粗 磨-分级细磨-盖薄片。 四、矿物的多色性与吸收性 颜色： 手标本颜色：由于色素离子、原子对光 的反射、折射引起的。 薄片颜色：当晶体对七种色光产生不同 等吸收时，矿物呈现的颜色，呈现的为 吸收光的互补色；同等吸收时矿物呈现 无色。 颜色光学混合定律 兰 红 绿 品红靛蓝 黄 三原色：红、绿、兰 1、第一定律：相对的原色光与补色光相 加就是白色； 2、补色有

9、相临两种原色光相加而成；原 色光也可由相临两补色光相加而成。 多色性和吸收性 同一晶体同一切面，薄片的厚度不同， 颜色深浅也不同，转动舞台，同一晶体 的颜色和浓度会发生变化。 由于光波在晶体中振动方向不同，而使 矿物薄片颜色发生改变的现象称为多色 性；颜色深浅发生改变的现象称为吸收 性。 黑云母 实验二 单偏光镜下矿物性质鉴定一 五、相对折射率的判定 1、矿物颗粒的边缘和贝克线 矿物中两个折射率不同的矿物接触处可 以看到比较黑暗的轮廓，与轮廓相平行 的地方有一条亮带-即贝克线。 贝克线移动规律：当提升镜筒时，贝克 线总是向N值大的一方移动，当下降镜筒 时，贝克线总是向N值小的一方移动。 产生原

10、因产生原因 由于两界面N值不同，光进入后会出现折 射，产生光的集中与分散，光集中的地 方为贝克线，光分散的地方为边缘。 利用轮廓和贝克线判断相对折射率值 直接利用轮廓：N大，轮廓清楚，线条 粗黑。 贝克线移动规律：寻找两矿物的移动处。 色散效应：对于无色矿物，两矿物的N 很小时，在其相接触处的贝克线位置被两 条色带代替。一个为橙色，一个为兰色。 橙色总是在N值较低的一方，兰色总是在N 值高的一方。 2、矿物的糙面 定义：薄片中矿物表面光亮程度不均匀 或有麻点。 形成原因：硬度、磨制不同；不同矿物 的N值不同；与杂质的数量有关。 石英N=1.553 1.544,e=1.54 3、突起 定义：在镜

11、下观察时，矿物表面呈现高 低不平的现象，实际上均在同一平面上， 只是由于折射的结果。 突起等级：以e为标准，分析糙面及轮廓 的特征 Ne为正突起 低正突起：1.541.60 表面光滑，轮廓不 清楚如石英； 中正突起：1.601.66 表面粗糙，轮廓明 显如方解石； 高正突起：1.661.75 表面粗糙，轮廓显 著如橄榄石； 极高正突起：1.75 表面极粗糙，边缘呈 暗带如石榴子石。 N3 或N1 R=2095% 半金属光泽:N 2.63.0 R=820% 金刚光泽:N 1.92.6 R=1029% 玻璃光泽:非金属矿物 N 1.31.9 油脂光泽:非金属矿物 珍珠光泽:云母表面 丝绢光泽:纤维

12、、石膏 莫氏硬度 通常将矿物刻划比较硬度。莫氏硬度分 为10级：滑滑石、石石膏、方方解石、萤石、 磷灰石、长长石、石石英、黄黄石、刚刚玉、金金 刚石。 解理 黑云母：一组极完全解理 长石类：两组完全解理 方解石：中等三组解理 萤石：多组解理 断口 贝壳状断口 参差状 锯齿状 多片状 土状断口 比重又叫重度：纯净的矿物重量与4同体 积水的重量比。 矿物的其他力学性质如云母的弹性、高岭 石的可塑性、石棉的挠性、金属的延展性、 硫磺的脆性等。 矿物的电磁性：导电性（传导电流） 压电性（矿物将机械能和 电能互相转化） 铁磁性 顺磁性 逆磁性 晶体中键型 构成晶体的质点（离子、原子或分子）在空间 规律排

13、列。当原子和原子通过化学结合力产生 了结合时，则形成了化学键。化学键有三种形 式：离子键、共价键、金属键。而分子间的结 合一般称为分子间键或范氏键。 如碱金属离子和O2- 结合为离子键，Si-O结合 为离子键和共价键各占50%，电负性相差较大的 为离子键，相差较小的为共价键，实际上在一 个晶体中，不一定只存在一种性质的键，而经 常是几种形式的键的组合。如粘土矿物存在分 子间键和带共价键性的离子键。 键型离子键共价键金属键分子键 键强强 较强 一般 弱 键型与键强 三、矿物的形态 分为：显晶集合体形态：肉眼能辨认的集合体 隐晶集合体形态：显微镜下能辨认 胶态集合体：显微镜下也不能辨认的单体 矿物

14、的外表形态多数以集合体的形态表现出来， 按照晶体的结晶习性和生长方向来分： 1、有显著方向性；一向延长性-针状、柱状、纤维状、树枝状、 放射状。 2、有显著宽度：二向延长性-板状、片状、鳞片状。 3、无显著方向性：等向伸展-粒、豆、肾、鲕、土、块、乳。 四、成矿作用 矿物是地壳运动自然应力的结果： 1、内力作用：来自于地壳内部的作用力。 火山：喷出、伟晶汽化和热液过程 地震：褶皱、断层和造山过程。 造陆作用；包括深成岩作用 2、外力作用：来自地球外表和地球外引力。 风化作用：氧化和剥离 搬运作用：风、流水（径流）、潮汐的搬运和分选过程 沉积作用：机械沉积和化学沉积 胶结和紧结作用：水化、胶凝和

15、硬结过程 3、变质作用：接触交代和区域变质作用。 五、水在矿物中的存在形式 吸附水 胶体水 结晶水 沸石水 层间水 结构水 吸附水 吸附水：水不记入化学式，为矿物颗粒 或裂隙表面机械吸附的中性水分子，他 的含量随温度、湿度而不同，在常压下 攪排除，不破坏晶格。 水可呈气、液、固。 胶体水 胶体水也是一种吸附水，应记入矿物的 化学组成，他的含量变化很大如蛋白石： SiO2.nH2O. 结晶水 结晶水：水以中性水分子的形式存在于 矿物中，记入化学式，在晶格中具有固 定的位置。不同的矿物水与晶格的牢固 程度不同，水排除后晶格破坏，形成新 的结构。如石膏CaSO4.2H2O- CaSO4.1/2H2O

16、180 沸石水 水以中性水分子的形式存在于沸石族矿 物的空洞及孔道中80 400大量逸出，晶格不破坏，但物性改 变，又可吸附水。含量的变化有一定的 上下限范围。 层间水 水以中性水分子的形式存在于层状硅酸 盐结构层中，如蒙脱石 排除，不破坏晶格。但记入分子式。 结构水 （化合水）水以（）-、+、（3 ）+离子的形式参加成矿晶格。 六、常见矿物类型 研究线索为： 矿物名称、化学组成 物理性质：颜色、单体 集合体形态 光泽、透明度 力学性质 其他性质 化学性质 在工厂中用途 具体矿物种类见链接：岩石矿物文本文 件 一、概念 岩石：由一种或多种矿物组成的集合体。 单矿岩：由一种矿物集合而成的岩石。

17、复矿岩：由两种或两种以上矿物集合而 成岩石。 二、地质作用对岩石形成的影响 地质作用：内力作用（地壳隆起、褶皱、 断裂、凹陷）和外力作用（地壳表面消 平、平坦、风化、变质、沉积）。 地质作用分类：岩浆作用、沉积作用、 变质作用（热变质作用和接触交代变质 作用） 按照形成原因不同分为三类： 岩浆岩、沉积岩、变质岩。 1.岩浆作用 岩浆：存在于地壳内部的硅酸盐熔融体， 包含水和各种挥发份。 岩浆作用：熔融的岩浆侵入地下深处或喷 出地面以后冷凝结晶而成的。 岩浆岩：熔融的岩浆侵入地下深处或喷出 地面以后冷凝结晶而成的岩石。有深成岩、 浅成岩和喷出岩 岩浆岩分类 地球主要由岩浆岩组成，主要成分SiO2

18、， 重要造岩矿物为：橄榄石、钙黄长石、辉 石、霞石、角闪石、黑云母、正长石、白 榴石、斜长石等。 岩浆岩89%、沉积岩5%、变质岩6%。 依SiO2含量不同分为如下 超基性岩： SiO290%，橄榄石为代表岩石。 基性岩： SiO2=4552%,主要矿物：长石极少， 斜长石 辉石为主90%，辉长岩为代表岩石。 中性岩： SiO2=5265%,主要矿物：石英90%，橄榄石为代 表岩石。 酸性岩：SiO265%,石英20%,长石 少量云母 （1015%），花岗岩为代表岩石。 碱性岩：SiO2=5265无石英、长石、付长石，碱性 辉石及碱性角闪石，霞石正长石为代表岩石。 2。沉积作用 沉积作用：在外

19、力作用消失之后，被搬 运移动的物体堆积沉淀的过程。 沉积岩：在地表或近地表,在常温常压下, 由风化剥蚀作用、生物作用或火山作用 所提供的一些碎屑物质和溶解物质,在 原地或经外力搬运后沉积、压实而形成 的坚固层状岩石称为沉积岩。 沉积岩的分类发很多，但按成因分为三 类：碎屑岩、粘土岩、化学岩和生物化 学岩 碎屑岩 主要由母岩风化的碎屑物质经压实、胶 结等成岩作用生成，部分碎屑岩直接由 火山喷发的碎屑物胶结而成，胶结物成 分复杂，直接影响碎屑岩的化学成分与 性质。 主要有：砾岩、角砾岩、凝灰岩、砂岩。 常见矿物：石英、长石、白云母、锆石、 磷灰石、石榴石、蓝晶石、金红石、十 字石等。 粘土岩 由5

20、0%以上d0.01mm粘土矿物细粒组成，粘土矿 物来源于母岩化学分解和胶体的凝聚。占沉积岩 的80%，因还有部分母岩风化的细微碎屑，所以 从成分和成因的意义上看其具有碎屑岩与化学岩 的双重性质。 主要有粘土岩及页岩 矿物；高岭石、蒙脱石、水云母 化学岩和生物化学岩 大部分母岩经化学分解作用形成的真溶液 或胶体溶液，经搬运沉积而成的岩石，此 外，生物化学作用和生物遗体堆积而成的 岩石也是。 分布最广为碳酸盐类：石灰岩、白云岩等， 还有硅质岩、铝质岩、铁质岩、锰质岩。 矿物：石英、蛋白石、玉髓、方解石、白 云石、菱镁矿、石膏、褐铁矿、铝土矿、 软锰矿、磷灰石、石盐等 3.变质作用 变质作用：原生于地壳中的岩石或矿床， 由于地壳的运动和岩浆活动产生的 及热的汽水溶液的影响，在固态状态下， 其矿物成分、结构发生一系列改变，而 成为新的岩石或矿床。 变质作用：热变质作用、接触交代变质 作用、动力变质作用、区域变质作用。 变质岩 岩浆岩、沉积岩通过变质作用使其成分、 结构发生变化形成的岩石。如石英岩变 成大理岩。 石英岩、片麻岩。 9.6 岩石的构造 岩石中矿物集合体间或集合体 与其他组分间 在空间填充排布的特点。 按颗粒外形：自形晶、半自形晶、他形晶； 按颗粒结晶程度：全晶质、