普通地质学第3章矿物

本科必修课鲜本忠副教授联系方式：E-mail:;Tel:中国石油大学（北京）资源与信息学院普通地质学第三章矿物

中国最古老的地层──泰山群，

20-25亿年矿物是天然产出的、具有一定的化学组成和物理、化学性质的天然单质或化合物，是组成岩石和矿石的基本单位。矿物的概念矿物——造岩矿物（1）矿物是天然形成的，不是人工合成的。（2）矿物绝大多数是固体。（3）绝大多数固体矿物为晶质矿物，具有结晶构造，即矿物内部质点(原子、离子或分子)在三维空间有规则地成周期性重复排列而构成的格子构造。（4）矿物具有固定的化学组成，可用化学式表示。石膏CaSO4·2H2O、黄铁矿FeS2、磁铁矿Fe3O4、重晶石BaSO4（5）矿物是无机的。（6）矿物具有固定的物理性质。矿物的特征晶体－非晶体格子构造第三章矿物第一节矿物的基本特征

一、矿物的形态 二、矿物的主要物理性质第二节矿物的分类及主要类型 自然元素矿物、硫化物及其类似化合物、氧化物及氢氧化物矿物、含氧酸盐矿物、卤化物

石英、长石、方解石、白云石、白云母、黑云母、绿泥石、海绿石、高岭石、蒙脱石、黄铁矿、赤铁矿等学习目的：认识常见矿物——鉴定！矿物形态：

每种具有一定成分和内部结构的矿物都具有一定的规则外形。此外，矿物的形态也受生长环境的影响。矿物的形态单体形态集合体形态

一、矿物的形态同种矿物多个单体聚集在一起矿物鉴定成因分析（一）矿物的单体形态

一、矿物的形态

矿物分晶质矿物和非晶质矿物。只有晶质矿物才有可能呈现单体。所以，矿物的单体形态就是指矿物单晶体的形态。1、晶形（晶体形态）（1）单形——由同形等大的晶面组成的晶体。共47种，最常见的单形有12种。1.晶形2.双晶3.晶体的习性1、晶形（晶体形态）（2）聚形——由两种或两种以上的单形组成的晶体，其特点是一个晶体上具有大小不等、形状不同的晶面。自然界，往往形成不太规则的晶形（一）矿物的单体形态2、双晶——两个或两个以上的同种晶体按一定的对称规律形成的各种规则连生体。最常见的有三种类型：（1）接触双晶——由两个相同的晶体，以一个简单平面相接触而成。（2）穿插双晶——由两个相同的晶体，按一定角度相互穿插而成。（3）聚片双晶——由两个以上的晶体，按同一规律，彼此平行重复连生一起而成。a.穿插双晶（正长石）b.接触双晶（正长石）c.聚片双晶（斜长石）各种双晶类型有三类：

（1）一向延伸：晶体沿一个方向特别发育，呈柱状、针状、纤维状。如水晶、角闪石、石棉。（2）二向延展：晶体在两个方向上特别发育，呈片状、板状。如云母、重晶石。（3）三向等长：晶体在三个方向上发育均等，呈粒状，如石榴石、黄铁矿等（一）矿物的单体形态

二、矿物的形态3、结晶习性：矿物在生长过程中，有趋向于某一形状的习惯（习惯性形态）。辉锑矿StibniteSb2S3晶簇（h8cm，湖南）

斜方晶系。长柱状、针状晶体，晶面纵纹明显，晶体常弯曲或绕c轴扭转，柱状、晶簇状或放射状集合体。（1）一向延伸呈柱状、针状、纤维状白云母MuscoviteKAl2[AlSi3O10](OH,F)2

与白钨矿共生（18cm，四川）单斜晶系。板状晶体，常见片状、鳞片状集合体。（2）二向延展呈片状、板状（3）三向等长呈粒状（二）矿物的集合体形态

二、矿物的形态根据集合体中矿物颗粒大小，可分为3种类型：（1）显晶集合体——肉眼可以辨认单体。（2）隐晶集合体——在显微镜下才能辩认单体。（3）胶态集合体——显微镜下也不能辨认单体。矿物集合体——同种矿物多个单体聚集在一起的整体。——其形态取决于单体的形态和它们的集合方式

二、矿物的形态1）粒状集合体—粒状单体任意集合形成；2）片状、鳞片状、板状集合体—由二向延展的单体任意集合形成；3）柱状、针状、纤维状、毛发状、束状、放射状—由一向延伸单体集合形成；4）晶簇，druse—岩石的空洞或裂隙中，以洞壁或裂隙壁作为基底而生长的单晶体所组成的簇状集合体。（1）显晶集合体（2）隐晶集合体（3）胶态集合体按单体的结晶习性和集合方式白云母MuscoviteKAl2[AlSi3O10](OH,F)2

与白钨矿共生（18cm，四川）单斜晶系。板状晶体，常见片状、鳞片状集合体。晶簇，druse

二、矿物的形态1）结核体——矿物溶液或胶体溶液中围绕某一核心自内向外逐渐生长而形成的球状、透镜状或瘤状集合体，同心层状构造。2）分泌体——矿物溶液或胶体溶液在形状不规则或球状表面向中心层层沉淀所形成的集合体；如玛瑙3）鲕状及豆状集合体—围绕某一物质生成而成，具同心层状结构，如鲕状铝土矿；4）钟乳状、葡萄状、肾状集合体—逐层堆积形成的集合体，内部常具同心层状，外表面常呈葡萄状和肾状。如钟乳石、石笋。（1）显晶集合体（2）隐晶集合体（3）胶态集合体（2）隐晶和胶态集合体表面趋于圆形。胶体老化后常变成隐晶质或显晶质。矿物的形态鉴定？？？

包括光学、力学及电学、热学和其他性质。这里介绍肉眼能够观察到的，有助于肉眼鉴定矿物。

三、矿物的主要物理性质（一）矿物的光学性质

——颜色、条痕、光泽和透明度（二）矿物的力学性质

——硬度、解理与断口、延展性、弹性等（三）矿物的其他物理性质

——相对密度、磁性、电性、发光性等（一）矿物的光学性质

１、矿物的颜色——自色、他色、假色（１）自色：是矿物本身固有的颜色，主要是由化学成分和结晶构造决定的，特别是色素离子起决定作用。颜色比较均匀、固定，具有鉴定意义。

三、矿物的主要物理性质

离子Ti4+Fe2+Fe3+Fe2++Fe3+Mn2+Mn4+颜色矿物褐红榍石

绿绿泥石

褐褐铁矿

红赤铁矿

黑磁铁矿玫瑰菱锰矿

黑软锰矿表3-1几种色素离子的颜色

（２）他色：矿物含有杂质而呈现的颜色，特点是颜色不固定、不均匀。（３）假色：因外界因素影响，如矿物内部的裂缝，表面风化等引起光线干涉作用而形成的颜色。１、矿物的颜色2、条痕指矿物粉末的颜色，它能减弱他色，消除假色，保存自色，所以常比矿物的颜色更固定，更具鉴定意义。（一）矿物的光学性质左为黄铁矿的条痕，右为赤铁矿的条痕透明矿物——粉末呈白色或无色，无鉴定意义；不透明矿物（金属）——有鉴定意义2、条痕3、光泽光泽：矿物表面反射光线的能力。矿物表面反射出来的光线越强，其光泽越强。（一）矿物的光学性质分为四级：（１）金属光泽：反光能力最强，大多数金属矿物具金属光泽，如黄铁矿、自然金、方铅矿等。（２）半金属光泽：比金属的光泽弱，如赤铁矿、磁铁矿等。非金属光泽：包括（3）金刚光泽（4）玻璃光泽（２）半金属光泽（3）金刚光泽：金刚石一样的光泽，如金刚石、辰砂、锡石等的光泽。（4）玻璃光泽：大多数透明矿物具有的光泽，如石英、方解石、长石等的光泽。当表面不平整时，可出现特殊光泽：油脂光泽：类似油脂或树脂一样的光泽，反射面由极小的曲面组成。珍珠光泽：由于矿物的薄层间夹有空气，产生内反射而成，如白云母的光泽。丝绢光泽：纤维状矿物具有的光泽，如石棉、纤维状石膏等具有的光泽。土状光泽：矿物（如高岭土）具有的光泽。（4）玻璃光泽4、透明度透明度是指矿物透过光线的能力的大小(或透光强度，以0.001mm厚度的薄片）。透明度可分三级：

透明：矿物能全部透过光线，并能透视物体，如水晶、冰洲石、石膏等。

半透明：矿物只能部分透光，能模糊透视物体，如黑云母、锡石、闪锌矿等。

不透明：矿物不透光，在矿物碎片薄的边缘不能透视物体。多数金属矿物不透明，如黄铁矿、磁铁矿、褐铁矿、自然金等。（一）矿物的光学性质（一）矿物的光学性质

——颜色、条痕、光泽和透明度（二）矿物的力学性质

——硬度、解理与断口、延展性、弹性等（三）矿物的其他物理性质

——相对密度、磁性、电性、发光性等

三、矿物的主要物理性质（二）矿物的力学性质1、硬度矿物对外部刻划和磨擦的抵抗能力称为硬度。

三、矿物的主要物理性质MohsScaleofMineralHardness德国，FrederichMoh，1824滑石石膏方解石萤石磷灰石正长石石英黄玉刚玉金刚石2、解理与断口

矿物晶体受外力敲击或挤压后严格沿着一定结晶方向破裂，并能裂成光滑平面的性质称为解理，这些光滑破裂面称为解理面。 断口：矿物受力后产生的不平滑的破裂面。断口的类型有平坦状、参差状、锯齿状、贝壳状。（二）矿物的力学性质

根据解理产生的难易、解理片厚薄等将解理分为5个级别：（1）极完全解理：可将矿物劈成薄片，解理面大而平整光滑，毫无断口。例如云母等。（2）完全解理：矿物呈板状裂开，解理面平滑。例如方解石、萤石等。（3）中等解理：解理面小而不太平滑。例如长石、辉石、角闪石等。（4）不完全解理：矿物碎块上以断口为主，偶见解理面，但小而不平整。例如磷灰石、锡石等。（5）无解理，如石英。极完全解理完全解理角闪石，中等解理磷灰石，不完全解理不同矿物或同一矿物的不同方向上，解理发育的程度也是不一样的（图3-8）：单向解理：有些矿物的解理只有一个方向，成薄片状，如云母、蛭石等。

双向解理：有些矿物的解理有两个方向，成块状，如辉石、角闪石。三向或多向解理：有些矿物甚至有三个方向和四个方向的解理。如方铅矿、方解石具三向解理；萤石具四组完全解理。单向解理双向解理三向解理四向及多向多向解理解理的方向性（2）断口按断口面的形状，断口可分为下述几种：贝壳状断口：矿物破裂后具有弯曲的凸面或凹面和同心状构造，很象贝壳，如石英、橄榄石的断口；平坦状断口：断口面虽然粗糙，但比较平整，如高岭石的断口；参差状断口：断口面粗糙极不平整，许多矿物具有此种断口，如电气石、黄铁矿等的断口；锯齿状断口：断口面狼牙锯齿，突起尖锐，如自然金属矿物的断口；贝壳状断口锯齿状断口（一）矿物的光学性质

——颜色、条痕、光泽和透明度（二）矿物的力学性质

——硬度、解理与断口、延展性、弹性等（三）矿物的其他物理性质

——相对密度、磁性、电性、发光性等

三、矿物的主要物理性质第一节矿物的概念及主要物理性质（三）矿物的其他物理性质1、密度——鉴定矿物、选矿——轻重矿物（2.86）2、磁性——指矿物可被外磁场吸引或排斥的性质，是含铁、钴、镍的少数矿物所特有的性质 肉眼鉴定时，用普通的磁铁来测试磁性3、电性——矿物受热生电的性质，如电气石；或受摩擦生电，如琥珀；或压电效应，如压电石英。4、发光性——矿物在外来能量激发下发出可见光的性质。如萤石加热后发蓝色荧光，磷灰石发磷光第三章矿物第一节矿物的基本特征第二节矿物的分类及主要类型 自然元素矿物 硫化物及其类似化合物 氧化物及氢氧化物矿物 含氧酸盐矿物 卤化物矿物常见的主要矿物及其鉴定特征

石英、长石、方解石、白云石、白云母、黑云母、绿泥石、海绿石、高岭石、蒙脱石、黄铁矿、赤铁矿等按照矿物的化学成分和晶体结构

一、自然元素矿物

以单质的形式出现，主要为金属，如金（Au）、银（Ag）、铜（Cu）、铂（Pt）、金刚石（C）、石墨（C）及硫磺（S）等。100种二、硫化物及其它类似化合物矿物

包括金属的含硫、含砷、含碲、含锑的化合物，以硫化物为最多。这类矿物共有200余种。常见的矿物有方铅矿（PbS）、黄铁矿（FeS2）等。350种第二节矿物的分类及主要类型自然界已发现3000多种，分为五类：硫化物及其类似化合物是指金属或半金属元素与硫等阴离子相化合而成的天然化合物，其中阴离子除了硫之外，还有硒、碲、砷、锑、铋，而阳离子主要是位于周期表右方的铜型离子和过渡型离子。它们相结合而形成硫化物及硒化物、碲化物、砷化物，锑化物和铋化物等。

三、氧化物和氢氧化物矿物

本类矿物包括金属和非金属元素与氧和氢氧根组成最简单的化合物，常见矿物有石英（SiO2）、赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿、褐铁矿、铝土矿（Al2O3）等。260种四、卤化物矿物

氟、氯、溴、碘四种元素称为卤族元素。卤簇元素与钾、钠、钙、镁等元素化合而成的矿物叫卤化物矿物，如岩盐（石盐NaCl）、钾盐(KCl)、萤石（CaF2）等。120种第二节矿物的分类

五、含氧酸盐矿物

这类矿物包括硅酸盐（800种）、碳酸盐（80种）、硫酸盐（260种）、铬酸盐、砷酸盐、钨酸盐、钒酸盐、硼酸盐和硝酸盐。常见物矿有正长石（K（AlSi3O8））、云母、海绿石、高岭石、方解石（CaCO3）、白云石、重晶石（BaSO4）、石膏（CaSO4.2H2O)等等。第二节矿物的分类常见造岩矿物的主要特征及其鉴定方法地壳中的矿物种类很多，约有3000多种；但数量较多且分布较广的矿物并不多。造岩矿物：数量多、岩石中常见、种类少，20-30种.按质量计算，地壳中： 长石占59.5%、石英占12.6%

辉石、角闪石、橄榄石占16.8%

云母占3.8%，含钛矿物占1.5%，磷灰石占0.5%石英长石

正长石微斜长石斜长石云母

白云母黑云母方解石白云石普通角闪石普通辉石橄榄石粘土矿物石膏高岭石伊利石绿泥石蒙脱石赤铁矿磁铁矿黄铁矿褐铁矿一、石英（SiO2）

多为无色透明，少数呈乳白、紫、烟灰、黑等色，透明至半透明，硬度7，贝壳状断口，油脂光泽，相对密度2.65。

水晶、紫水晶玛瑙(隐晶质)、燧石碧玉石英可分为粗晶石英和隐晶石英：粗晶石英的种类：1、水晶：无色透明。2、紫水晶：紫色，含少量低价铁。3、烟石英（烟晶）：烟黄到棕色或黑色，含少量放射性物质。4、茶晶：黄色石英。5、乳石英：乳白色，含微小的液体包裹体。隐晶石英包括具有纤维状晶体和粒状晶体两大类：具纤维状构造的隐晶石英又叫玉髓。据颜色又可分为：1、玛瑙：具有不同颜色、不同孔隙度的纹带构造。2、蓝玉髓：无纹带，因含铜而呈鲜蓝到淡蓝绿色，不透明到半透明。3、绿玉髓（澳洲玉）：因含镍而成苹果绿色。4、红玉髓：因含氧化铁而呈肉红色或深红色。5、血石（血滴石）：含有红色铁矿或碧玉斑点的暗绿色玉髓。玛瑙，北海道天然玛瑙粒状隐晶石英：1、碧玉：因含大量细小的赤铁矿粒子，故呈红色，光泽暗淡，不透明。2、火石（燧石）：黑色。碧玉碧玉燧石石英的产状：1、出现于各种岩石中。2、出现在热液金属矿脉或岩脉中。3、以燧石的方式出现在石灰岩或白云岩中。4、作为硅质生物的骨骼。5、溶解于地下水中置换生物骨骼或树干。用途：1、作为宝石和首饰。2、制造玻璃。3、制造光学仪器、无线电振荡器。4、油层压裂材料二、长石根据其化学成分和两组解理面夹角的大小，可分为：正长石微斜长石斜长石

（一）正长石K（AlSi3O8）

晶体呈短柱状或板状，一般呈肉红色、褐红色、浅黄色，玻璃光泽；硬度6，两组完全解理，解理面之间成900夹角，相对密度2.54~2.57。

（二）微斜长石

其化学成分为及主要物理性质与正长石相同，晶形也相似，但两组解理面之间夹角为89°40′,因近似于90°而得名。（三）斜长石

为Na(AlSi3O8)与Ca(Al2Si2O8)的任意混合。白色或灰白色，玻璃光泽，硬度6-6.5，一组完全解理和一组中等解理，两组解理夹角为86°24′－86°50′，故名斜长石，相对密度2.61-2.76。

三、方解石（CaCO3）晶体多呈菱面体,少数为柱状。多为无色透明或白色，无色透明者叫冰洲石。硬度３。三组菱面体解理完全，加盐酸强烈起泡，其化学反应方程式如下：CaCO３+２HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

容易与白云石、石英、斜长石混淆。

主要鉴定特征：硬度、解理及与盐酸反应。产状：1、作为造岩矿物，形成石灰岩、白垩土、大理岩。2、作为洞穴沉积，形成钟乳石、石笋。3、作为泉水沉积，形成石灰华、钙泉华。4、作为砂岩的胶结物。5、作为晶洞充填物，可形成冰洲石。6、通过生物化学作用，以贝壳、生物礁的方式产出。方解石CalciteCaCO3花状（12cm，广西）

三方晶系。晶体多样，常见柱状、板状和片状，晶簇状、板状、片状、粒状、块状、钟乳状和鲕状集合体。方解石的用途：1、制造水泥；2、制造石灰；3、制造光学仪器（冰洲石）；4、建筑材料（大理岩等）。四、白云石（ＣaＭg(CO3)2）与热盐酸反应剧烈：CaMg(CO3)2+4HCl=CaCl2+MgCl2+H2O+CO2↑

鉴定特征:与方解石相同,唯与盐酸起反应上有差别。是白云岩的主要造岩矿物成分，由于它比方解石难以风化，所以在野外常见白云石突出在碳酸盐岩的风化面上。白云石黄海北道白云石五、白云母((KAl2(AlSi3O10)(OH)2)

晶体呈六方形、菱形片状或板状,有时为短柱状。无色透明,含杂质则带他色,玻璃光泽，解理面具珍珠；有一组极完全解理，可劈成薄片，且具弹性，硬度2.5-3；相对密度2.76-3,绝缘隔热性特强。白云母MuscoviteKAl2[AlSi3O10](OH,F)2与白钨矿共生（18cm，四川）单斜晶系。板状晶体，常见片状、鳞片状集合体。六、黑云母((K（Mg,Fe）3(Si3AlO10)(OH)2)

除颜色为黑色和褐色以及不具绝缘性以外,其它特征均与白云母相同。

黑云母福岛县石川郡中野七、黄铁矿（Ｆes2）

晶形为立方体或五角十二面体,或两者的聚形,晶面上有三级彼此垂直的平行条纹。浅黄色,表面带黄褐色，条痕绿黑色，不透明，强金属光泽，硬度6~6.5，性脆，无解理，具参差状断口。成因：沉积型、岩浆型、热液型和接触交代型，后三种与岩浆活动有关。

晶形为立方体，无色透明或白色，玻璃光泽，表面因潮解而具油脂光泽；三组完全解理，解理面夹角为90°，硬度2，性脆；相对密度2.1-2.2；易溶于水，有咸味，燃烧有黄色火焰。八、石盐（岩盐，加工后成为食盐）九、石膏（CaSO4·2H2O）

晶体常有板状，白色或无色透明(透石膏)，玻璃光泽，解理面上具珍珠光泽，纤维石膏为丝绢光泽;硬度1.5~2。有一组极完全解理，薄片具挠性；相对密度2.3；较易溶于水。石膏经脱水后转变为硬石膏（CaSO４），后者经水化作用后又变成石膏，体积增大60%。十、重晶石（BaSO４）

晶体常呈板状，少数呈柱状或三向等长的晶体。集合体多为致密块状，也有粒状、钟乳状和椭圆形结核状。无色透明或灰白、淡褐、天青、淡红等色，玻璃光泽，解理面具珍珠；光泽硬度3~3.5，性脆，有二组完全解理，解理面夹角为90°。因相对密度（4.3-4.7）比一般浅色矿物大而得名。十一、普通角闪石(Ca2Na(Mg,Fe)4(Al,Fe)[(Si,Al)4O11](OH)2))

晶体为长柱状，横切面为近似菱形的六边形。黑色带绿或褐色，条痕白色带绿，玻璃光泽；有二组完全解理，解理面夹角为124°(或56°),硬度5.5-6;相对密度3.1-3.3。

角闪石十二、普通辉石((Ca,Na)(Mg,Fe2+，Al)[(Si,Al)2O6]

晶体为短柱状，横切面近于呈正八边形,集合体为致密粒状。黑、黑绿及黑褐色，条痕灰绿色，玻璃光泽；有两组中等解理，解理面夹角为87°或(93°),硬度5-6;相对密度3.2-3.6。辉石

十三、橄榄石（Mg，Fe）2（SiO4））单晶体少见，常为三向等长的粒状集合体。呈橄榄绿色，风化后为黄、褐、棕红等色，玻璃光泽；无解理，具贝壳状断口，断口具油脂光泽，硬度大（6.5-7）；相对密度：3.3-3.5。十四、粘土矿物伊利石绿泥石高岭石蒙脱石绿泥石高岭石蒙脱石海绿石海绿石是一种含高价铁的硅酸盐矿物，它产出于海面以下30至1000米深的海底。主要由3种作用形成，一是海底生物粪便蚀变；一是海水对伊利石粘土和黑云母粘土的改造；一是从海水中直接沉淀。海绿石