第一章、矿物与岩石

1、1.1地壳与地质作用一、地球的总体特性 地球是一个不标准的旋转椭球体。 赤道半径6378.14KM，两极半径为6356.779KM 陆地面积占29.2%，海洋占70.8%。第一章 矿物与岩石二、地壳1、地球的层圈构造 外圈： 大气圈(atmosphere)、水圈(lithosphere)和生物圈(biosphere) 内圈： 地壳(lithosphere)、地幔(mantle)和地核(core) 大气圈是地球的最外圈，由空气、水气和尘埃组成，对地表气候分带和生命活动起着很大的作用。其底界为海、陆表面，没有明显的上界，为自然过渡到星际空间。 水圈通常人们把地球表面上的海洋、河流、湖泊、冰川以及地

2、下水等看成是一个包围地球的连续水层，称为水圈。 水在这样不停的运动中，以各种方式对地面（或地下）岩石进行破坏、改造，并且把破坏的物质带到另一些地方堆积下来，形成削高补低结果。 生物圈是生命活动的地带所构成的连续圈层。 2、地壳 地球的内部圈层构造 ：地震波研究发现，地球内部存在着地震波速度突变的若干界面，显示了地球内部物质的差异，具有层圈状构造。 （1）莫霍面位于地表以下数公里40km，纵波到达这一界面后，其速度由平均67km/s，突升为8.1km/s。大洋浅（平均8km）、大陆深（平均33km）。 是由南斯拉夫学者莫霍洛维奇（Mohorovicic）于1909年首先发现的，因此被称为莫霍洛维

3、奇面，简称莫霍面。莫霍面之上为地壳。 地壳平均厚度33KM，一般厚度1540KM，洋壳最薄，平均仅56KM。 (2)古登堡面位于地下2900km深度。横波到这一界面就消失了，纵波却能够通过。以最早（1914年）研究这一界面的美国地球物理学家古登堡的名字命名。莫霍面以下、古登堡面之上为地幔，古登堡面之下为地核。地幔：厚度约为2900KM，主要由固体物质组成。分为上地幔和下地幔。 地核 地核是地球内部古登堡面以下至地心的部分，厚度为3500KM。分为外核和内核。 3）地壳的表面形态地球表面高低不平，以海平面为界分为海洋和陆地两大地理单元。 海洋面积3亿6千万平方公里占70.8% 陆地面积1亿449

4、百万平方公里占29.2% 海洋：平均深度：3729m 最深：11034m（马里亚纳海沟）陆地：平均高度：875m 最高：8844.43m（珠穆朗玛） 两者相差近：20km （1）海底地形： 陆地地形：大的陆块叫大陆、小的叫岛屿 （2）高原500m以上广阔而平坦的地区 （3）丘陵低于500m，相对高差小于200m （4）盆地四周被山地或高地包围中间低平，外形似盆的地形 （5）平原海拔200m的广阔而平坦的地区 三、地质作用三、地质作用 在地质历史发展的过程中，促使地壳的组成物质、构造和地表形态不断变化的作用，统称为地质作用。地质作用按其能量的不同，可以分为：内力地质作用和外力地质作用。 1、内力

5、地质作用、内力地质作用：由地球内部能（如地球的旋转能、重力能、放射性元素蜕变的热能等）所引起的地质作用，主要在地下深处，并可波及到地表。包括：地壳运动、地震作用、岩浆作用和变质作用。 2、外力地质作用、外力地质作用：由地球范围以外的能源，如太阳的辐射能、日月的引力能等为主要能源在地表或地表附近进行的地质作用。包括：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用。 地壳中的化学元素绝大部分是以矿物的形式存在的，再由矿物有规律地组合而成各种岩石。地质学就是通过对矿物岩石的分析、鉴定来认识地壳的物质组成。 一、概述 矿物是通过地质作用自然形成的具有一定化学成分和物理特性的单质或化合物。其中构成岩石

6、的矿物称为造岩矿物。 单质矿物是由单独一种自然元素组成的。如：石墨（C）、金（Au）。 多数矿物是由几种元素化合而成的。如：黄铁矿（FeS2）、方解石（CaCO3）、石英（SiO2）。 固态矿物（绝大多数矿物是以固体形态出现的） 其中大多数为晶质体，少数为非晶质体。 晶质体内部质点（原子、离子、分子）呈有规律的排列，在适宜的条件下可形成规则的几何外形。晶体又分为显晶质体和隐晶质体。 非晶质体内部质点没有规律，不是有规则的几何外形。又分为玻璃质体（火山作用形成的）和胶质体（沉淀作用形成的）。 二、矿物的形状和主要物理性质 （一）矿物的形状 矿物的形状是指矿物的外貌特征，是矿物成分、晶体构造和生成

7、环境等综合影响的结果。 矿物的形状是鉴定矿物的重要特征之一，而且还可以了解矿物的生成环境。 1.矿物单体的形状 矿物单体的形状是指矿物单个晶体的形状，主要有以下形状： 一向延伸型晶体：柱状、针状、纤维状等。如：石英、绿柱石、电气石、石棉等。 二向延展型晶体：板状、片状等。如： 云母、重晶石等。 三向等长型晶体：粒状。如：石榴子石、黄铁矿等。 2.矿物集合体的形状 自然界中绝大多数矿物是以集合体的形态出现，指的是同种矿物的不规则连生体。 柱状、针状、纤维状集合体板状、片状集合体粒状集合体 隐晶和胶态集合体显晶质集合体分泌体：如：玛瑙结核体：如：鲕状、豆状 、肾状赤铁矿钟乳状体：如：方解石钟乳、葡

8、萄状致密块状和土状块体：蛋白石、高岭土等 （二）矿物的主要物理性质 1.矿物的光学性质 矿物的光学性质是指矿物对自然光的反射、折射和吸收等所呈现的光学现象。 主要有：颜色、条痕、光泽和透明度。 颜色在矿物的新鲜面上直接观察到的颜色。条痕是矿物在较硬的瓷板上刻划后所留下的粉末颜色。 条痕色与矿物颜色可以一致（褐铁矿）也可以不一致（黄铁矿），是鉴定矿物的重要依据之一。 透明度指矿物透过可见光的程度。（以0.03mm厚度为标准，通常在矿物碎片边缘观察。） 透明：水晶、冰洲石一般分为三级 半透明：闪锌矿、辰砂 不透明：黄铁矿、磷铁矿光泽是指矿物表面对可见光的反射能力。 分为： 金属光泽：方铅矿、黄铜矿

9、 半金属光泽：磁铁矿、黑钨矿 金刚光泽：金刚石、锌闪矿 玻璃光泽：石英、长石、方解石 非金属光泽：油脂光泽、珍珠光泽（云母）、丝绢光泽（绢云母）、蜡状光泽（叶腊石）、土状光泽（高岭石）等2.矿物的力学性质 指矿物抵抗外力作用（刻划、打击、压拉等）所表现出来的性质。包括矿物的解理、断口、硬度。 解理矿物受外力作用后，沿一定方向裂开的性质。裂开的光滑平面叫解理面。分为五段： e.极不完全解理（无解理）：石英、石榴石a.极完全解理：云母（一组）b.完全解理：萤石（四组）、方解石（三组）、方铅矿（三组）c.中等解理：辉石（二组）、角闪石（二组）d.不完全解理：磷灰石、绿柱石断口矿物受外力作用后，沿任意

10、方向裂成凹凸不平的破裂面。常见的有： a.贝壳状断口：石英 b.锯齿状断口：自然铜c.参差不齐断口：黄铁矿 d.土状断口：高岭土 一般解理发育的矿物无断口，断口发育的矿物无解理。 硬度指矿物抵抗摩擦或刻划的强度，是鉴定矿物的重要依据之一。 矿物学上的硬度一般指的是相对硬度摩式硬度。1824年由奥地利矿物学家摩氏（Mohs）设立的，故又称为摩氏硬度计。 摩氏硬度计以选出的10种硬度不同的矿物，按硬度小到硬度大排序，作为测定比较其他矿物硬度的标准： 斜长石 39% 钾长石12% 石英12% 辉石11% 角闪石5%云母 5%稀土矿物4.6%橄榄石3%方解石1.5%白云石 0.9% 磁铁矿（钛铁矿）

11、1.5其他矿物 4.5%三、常见矿物 地壳中发现的矿物有三千多种，但是常见矿物只有几十种，主要矿物不过十几种： 1.3 岩石岩石 岩石是由矿物按照一定规律组合起来的集合体。 地壳是由各种不同的岩石组成，按照岩石的形成原因不同分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩。 分布岩石出露面积（占大陆表面积%）体积（占地壳体积）岩浆岩与变质岩合占25%65%沉积岩75%5%变质岩与岩浆岩合占25%30%三大类岩石的分布三大类岩石的分布 岩浆岩是由岩浆冷凝固结而形成的岩石。 岩浆岩按成因分类： 侵入岩侵入岩（深成岩、浅成岩） 喷出岩喷出岩 1、岩浆岩的矿物成分、岩浆岩的矿物成分 按矿物颜色分 深色矿物深色矿物:黑云母

12、、角闪石、辉石、橄榄石 浅色矿物浅色矿物：石英、正长石、斜长石、白云母 按SiO2含量分为：酸性、中性、基性和超基性火山2火山3火山4 指岩石中矿物的形态、大小、和结晶程度以及颗粒之间的关系。常见的结构有： （1)岩浆岩的结构2、 岩浆岩的结构和构造按结晶程度分按颗粒绝对大小分按颗粒相对大小分按晶形完整程度分深成岩浅成岩全晶质结构半晶质结构显晶质结构等粒结构不等粒结构似斑状结构斑状结构自形结构半自形结构他形结构喷出岩玻璃质结构隐晶质结构 指岩石中不同矿物集合体之间的排列方式及其在空间填充方式所表现出来的特点。 （2) 岩浆岩的构造常见结构常见于岩石块状结构条带状结构各类侵入岩流纹结构酸性喷出岩

13、（流纹岩）气孔结构杏仁结构基性喷出岩（玄武岩）枕状结构海底基性喷出岩（玄武岩）3、常见岩浆岩为中性深成侵入岩。多为灰白色灰绿色、肉红色常为中粒等粒结构，块状构造。主要矿物为斜长石、角闪石，次要矿物为辉石、黑云母、石英、钾长石。为酸性深成侵入岩。肉红色、灰白色、白色，等粒结构或似斑状结构，块状构造。主要矿物为石英、钾长石、斜长石，次要矿物为黑云母、角闪石。为酸性浅成侵入岩。具斑状结构，斑晶为长石、石英。块状构造。颜色及矿物成分与花岗岩相似。为酸性喷出岩。灰白色、粉红色，斑状结构、隐晶质结构，常具流纹构造或拉长的气孔状构造。矿物成分与花岗岩相似。花岗岩花岗斑岩流纹岩闪长岩橄榄岩为超基性深成侵入岩。

14、多呈绿色、暗绿色、黑色等，粒状结构、块状构造。主要由橄榄石、辉石组成。新鲜者少见，大多发生次生蚀变。为基性深成侵入岩黑色、灰色或深灰色，粒状结构、块状构造。主要矿物为斜长石、辉石，次要矿物为橄榄石、角闪石、黑云母等。为基性喷出岩。黑色、灰黑色，变化后呈暗红色、暗绿色。斑状结构或隐晶质结构，常具气孔状构造或气孔被其它矿物充填形成杏仁状构造。主要矿物为斜长石、辉石、橄榄石。为中性喷出岩。红褐色、浅褐色或灰绿色。斑状结构，块状或气孔状、杏仁状构造。主要矿物为斜长石、辉石角闪石、黑云母。安山岩辉长岩玄武岩二、 沉积岩 沉积岩是在地表及地表附近不太深的地方，由母岩经过风化、剥蚀、搬运、沉积、成岩等外力地

15、质作用所形成的层状岩石。1、沉积岩中的矿物组成沉积岩的常见矿物有石英、白云母、粘土矿物、钾长石、钠长石、方解石、白云石、石膏、硬石膏、赤铁矿、褐铁矿、玉髓、蛋白石等。其中方解石、白云石、粘土矿物、石膏、硬石膏等是沉积岩的特有矿物。 火成岩中常见的橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、中性及基性斜长石在沉积岩中很少出现， 2、沉积岩的颜色沉积岩具有各种各样的颜色。根据颜色可以分析岩石成分和沉积时的古地理环境，是沉积岩命名的根据之一。 石英砂岩，往往显示白色、灰白色；长石砂岩，往往显示肉红、黄白等色。 岩石中含有少量的Fe203，就会呈现红色（氧化环境）；含有少量的FeO，就会呈现绿色（还原环境）； 描述

16、岩石的颜色，常用复合名称描述，有时加以深浅字样，如紫红色、蓝灰色、深紫色、浅灰色等。凡是复合颜色，前面的是次要颜色，后面的是主要颜色。 岩石中若含有微量MnO2，便会呈现黑褐色；含有一些有机炭质，常常呈现灰、黑色。 3、沉积岩的结构： 不同类型的沉积岩由于物质来源不同，形成的作用和方式不同，所以具有不同的结构类型： 陆源碎屑岩 碎屑结构 火山碎屑岩 火山碎屑结构 粘土岩 泥质结构化学岩（生物化学岩） 晶粒结构4、沉积岩的构造 指在成分、颜色、结构上基本均一的沉积岩组合。 厚度从薄如纸到1米以上，是沉积岩的基本单位；相邻两个层的接触面叫层面。 （1）层理构造是由沉积物的成分、颜色、结构沿垂直于沉

17、积物表面（层面）方向变化而显示出来的一种层状构造。是与岩浆岩、变质岩区别的重要标志。常见的有： a.水平层理由一系列与层面平行的细层组成的层理。一般形成于平静的或微弱流动的水环境中。b.斜层理由一系列与层面斜交的细层组成的层理。一般是在单向水流（或风）的作用下形成的，常见于河床沉积物中。c.交错层理有些斜层理与原先生成的斜层理呈一定角度相交，相互交错而形成的。d.递变层理同一层内碎屑颗粒粒径向上逐渐变细。 （2）、层面构造 b.泥裂是未固结的沉积物露出水面干涸时，经脱水收缩干裂而形成的裂缝。3、结核指在成分、颜色、结构等方面与周围沉积岩具有明显区别的矿物集合体。有球形、椭球形、透明状以及不规则

18、状等。 4、化石是在自然作用下，保存在沉积岩中的古代生物遗体、遗骸及遗迹、遗物的总称。 a.波痕在尚未固结的沉积层面上，由于流水、风或波浪的作用形成的波状起伏的表面，经成岩作用后被保存下来。5、常见的沉积岩石灰岩砾岩砂岩粉砂岩页岩白云岩碎屑中2mm的砾石含量在50%以上的岩石砾石成分有的单一有的复杂碎屑中20.05mm的砂粒含量在50%以上的岩石,矿物成份以石英、长石、岩屑为主碎屑中0.05-0.005mm的砂粒含量在50%以上的岩石,矿物成份以石英为主、长石次之、岩屑少见。具页状层理的水云母粘土岩，其它混入物较多，如硅质、铁质等常称为硅质页岩、铁质页岩。由微晶、亮晶、泥晶方解石组成。常呈灰白色灰黑色。遇稀盐酸强烈起泡由白云石组成。灰白色、灰色。遇稀盐酸不起泡或微起泡石灰岩砂岩泥岩三、变质岩 变质岩地壳中原来已经存在的各种岩石，在温度、压力和化学活动性流体的作用下，使原来的岩石在结构、构造或物质成分上发生变化而形成的新