工程地质矿物和岩石之矿物

第五章矿物和岩石第一节造岩矿物第二节岩浆岩第三节沉积岩第四节变质岩第一节造岩矿物地壳的组成元素：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg…等。它们绝大多数以化合物的形式存在地壳中。矿物–

地壳中天然形成的元素单质或化合物。

地球上已发现三千多种矿物，其中构成地壳岩石的主要（99%以上）矿物不过几十种。组成岩石的主要矿物称为造岩矿物。地壳组成矿物中最多的是硅酸盐，如：滑石Mg3[Si4O10](OH)2

高岭石Al3[Si4AlO10](OH)8绿泥石Mg5Al(OH)8AlSi3O10

云母K(Mg,Fe)3[Si3AlO10](OH,F)2角闪石(Ca,Na)2-3(Mg,Fe,Al)5[Si3(Si,Al)11](OH,F)2辉石(Ca,Mg,Fe,Al)2[(Si,Al)2O6]长石(K,Ca,Na)[AlSi3O8]还有，碳酸盐，如：方解石CaCO3，白云石CaMg(CO3)2，孔雀石Cu2CO3(OH)2。硫酸盐，如：石膏CaSO4·2H2O，重晶石BaSO4。氧化物，如：石英SiO2，刚玉Al2O3。方解石白云石孔雀石石膏石英（水晶）硫化物，如：

黄铁矿FeS2，方铅矿PbS，闪锌矿ZnS，辰砂HgS。卤化物，如：萤石CaF2，石盐NaCl。少数单质矿物，如：自然金Au，自然银Ag，自然硫S，自然铜Cu，金刚石C，石墨C。黄铁矿萤石金刚石矿物:具有特定的化学成分；绝大部分是结晶的，即其内部质点排列是有序的。→特定的物理性质、化学性质和外部形态→鉴定依据。矿物的肉眼鉴定特征主要包括颜色、形态、硬度、光泽、解理，等等。肉眼鉴定方法

--主要通过肉眼观察、不使用复杂的仪器设备的鉴定方法。有时会使用一些简单的工具，如放大镜、钢刀、盐酸等。肉眼鉴定方法，是野外地质勘察和室内岩矿鉴定的基本方法。1、矿物的颜色由于其特定的化学成分，矿物具有特定的颜色。矿物的颜色是指其新鲜表面在自然光下的颜色。颜色矿物的颜色非常丰富多样：白、黑、红、绿、黄、兰、紫、……

白色：方解石、白云石(白，或略带浅粉色)、斜长石、滑石、高岭石、白云母(薄片透明，厚片亮银白色)、石英(乳白色或透明，也有显灰色)。方解石白云石（白、浅粉色）斜长石水晶（透明、乳白）黑色：辉石、角闪石、黑云母；辉石黑云母角闪石黄色：黄铁矿(铜黄色)，自然金(金黄)，自然硫(浅黄)。黄铁矿自然硫自然金自然金红色：正长石(肉红色)、红刚玉(红宝石)、辰砂(鲜红色)、石榴石、粉红色电气石；辰砂电气石红刚玉(红宝石)正长石石榴石绿色：蛇纹石、橄榄石、绿泥石(暗绿色)、绿柱石、孔雀石、磷绿铅矿。橄榄石绿泥石绿色：蛇纹石、橄榄石、绿泥石(暗绿色)、绿柱石、孔雀石、磷绿铅矿。孔雀石绿柱石蛇纹石磷氯铅矿磷氯铅矿和水晶蓝色：兰晶石、兰铜矿、海蓝宝石蓝铜矿蓝晶石海兰宝石紫色：紫水晶矿物的颜色是五彩缤纷的。有些矿物，由于其美丽的色泽，如果具有一定的硬度，可以用做宝石。但总地来说，造岩矿物中，白色和黑色矿物占多数。本课程要学12种主要造岩矿物，其中10种为白色、黑色、以及接近白色或黑色的。2、矿物的形态绝大部分矿物都形成结晶体：矿物质在溶液中沉淀结晶、岩浆冷凝结晶、在外来化学活动性物质作用下反应结晶，在温度压力下结晶生长。晶体，是内部质点(离子)按特定空间形式排列的结构。

由于结晶矿物内部微观质点特定的空间排列结构，使其生长成特定的外部宏观形态。结晶矿物都具有形成自己特定形态的“本能”。如结晶岩盐(NaCl)的内部结构是由钠离子和氯离子严格地按立方体格式相间排列的，所以其晶体便成立方体形态。石盐的微观晶格结构和宏观形态某些矿物具有链状结晶结构，常形成针状，柱状，纤维状的晶体。如长柱状的角闪石，短柱状的辉石，纤维状的石绵。

辉石黑色柱状的为角闪石层状结晶结构的矿物，常形成片状，板状晶体。石膏(板状)重晶石(板状)重晶石(板状)云母（片状）其他独特的晶体形态方解石(菱形六面体)黄铁矿(立方体)刚玉(桶形)八面体萤石3、硬度矿物受到刻划作用时，所表现出来的强度，是矿物抵抗外力刻划的能力。可以用两种不同的矿物相互刻划，以比较其硬度的相对大小。比如，如果矿物A将矿物B划破留下划痕，就说明矿物A的硬度大于矿物B。德国矿物学家F.Mohs取自然界常见的十种矿物作为标准，将硬度分为1度到10度十个等级，即摩斯硬度标准(MohsHardness），也称为摩斯（摩氏）硬度计。硬度12345678910代表矿物滑石石膏方解石萤石磷灰石正长石石英黄玉刚玉金刚石如果说一个石头的硬度是4，意思是它的硬度和萤石相当；玛瑙硬度是6.5，说明它的硬度介于正长石和石英之间（比正长石大且比石英小）。用摩氏硬度标准描述硬度，只有1、1.5、2、2.5…9、9.5、10，总共19个数。而没有类似6.4或者7.8这样的硬度值。硬度测试的操作两个矿物的相对硬度大小，是用相互刻划的方法来测试的。如果矿物A将矿物B划破留下划痕，就说明矿物A的硬度大于矿物B。那么“矿物A将矿物B划破留下划痕”，是如何操作和确认的呢？如果打算用已知硬度的矿物A去刻划被测试矿物B，应该使用矿物A的一个尖端，来用力刻划矿物B的一个相对平展面（比如几毫米尺寸的平面），并观察划痕。如果B的平面被划出凹槽，则说明A的硬度大于B。有时，刻划过后虽然出现了痕迹，但却不一定能判断是被刻划面出现凹槽还是刻划尖端受损留下的痕迹。这时需要用手指轻轻擦拭痕迹，再仔细观察是否仍能看到痕迹甚至凹槽。注意，刻划时即使A的尖端受损，也不能据此判断A的硬度就小于B，还是要根据划痕的特征来判断：如果被刻划面上留下划痕，则判断A的硬度大。硬度测试的一点经验：如果测试尖端的硬度明显大于被测试的面的硬度，刻划时会感到明显的阻力，并划出明显凹槽；如果被测试面的硬度很大且比较光滑时，刻划时会感到打滑、吃不上劲。也可以使用某些已知硬度的简便的随身物件做测试工具。3钥匙6-6.55.53-3.52.5硬度钢刀刃玻璃铁钉指甲物件测试硬度的方便物件大多数矿物的硬度在7以下4、光泽光泽是矿物表面的反射特征。常见的矿物光泽特征有：金属光泽（黄铁矿）、玻璃光泽（方解石、长石）、油脂光泽（石英断口的光泽）、蜡状光泽（滑石）、珍珠光泽（云母）、丝绢光泽（石绵）、金刚光泽（金刚石）。光泽，实际上是通过反光特征反映出来的质感，用我们我们熟悉的某种材料来描述，比如金属、玻璃、丝绢等。所以，对于光泽的认识，主要是感性经验。5.解理矿物晶体在外力打击下，能沿一定方向的光滑平面裂开的性质称为解理。矿物可以在1个方向、2个方向、3个方向、甚至4个方向上发育解理。比如云母发育1组解理（可以沿解理面撕开成薄片），长石发育2组解理，方解石发育3组解理，萤石可发育4组解理。云母-沿解理撕开成薄片方解石-打碎后沿解理形成规则菱面体形态在岩石中，矿物颗粒通常比较小（比如只有几mm或更小），所以一般看不到具体发育了几组解理，而只能看到有或者没有解理。这对于区分和鉴别矿物也有一定意义，因为某些矿物不发育解理。例如，石英是没有解理的，如果发现岩石一种矿物颗粒有解理发育，就可以排除是石英的可能。6、其它特征有些特性对于大部分造岩矿物鉴定没有普遍意义，只对某些特定矿物非常有用。A.盐酸反应方解石（CaCO3）遇稀盐酸会明显地反应起泡（放出CO2气体）。CaCO3+HCl→Ca(OH)2+CaCl2+CO2↑另外，白云石不能直接和盐酸反应起泡，但白云石粉末可以和盐酸反应起泡。B.透明度：大部分造岩矿物是不透明的C.条痕:矿物在无釉瓷板上刻划留下的颜色。常用于鉴定金属氧化物或金属硫化物矿物。如赤铁矿（Fe2O3）具有红色条痕、黄铁矿（FeS2）条痕为黑色。D.磁性：磁铁矿具有磁性。E.比重：金属氧化物、硫化物矿物比重较大，通常在4.0以上。而大部分造岩矿物的比重在2.7-3.0以下。F.气味：硫化物矿物在重击之下会发出类似羽毛烧焦时的气味。G.弹性：云母片有弹性（被弯折一定的弧度后，仍能恢复原来的平展状态）。H.挠性：绿泥石片无弹性，具挠性（薄片弯折之后，不能恢复）。小结：肉眼鉴定方法，主要依据颜色、形态、硬度、解理、光泽、盐酸反应等，其中最常用的特征是形态、颜色和硬度。12种常见的造岩矿物（按硬度大小排列）：滑石、高岭石、绿泥石、黑云母、白云母、方解石、白云石、角闪石、辉石、正长石、斜长石、石英。常见矿物肉眼鉴定特征矿物名称颜色，形态，硬度等鉴定特征滑石白、灰、淡黄、淡绿色，薄片状、致密块状，硬度1，腊状光泽，摸之有滑感高岭石白、因含杂质可呈浅黄、浅褐色，土状，硬度1-1.5绿泥石浅绿至深绿色，片状，硬度2-2.5，珍珠或玻璃光泽黑云母深褐、黑色，片状，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光泽，薄片透明，有弹性白云母无色、银白色，片状，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光泽，薄片透明，有弹性方解石白色、无色透明，菱面体、粒状，硬度3，玻璃光泽，遇稀盐剧烈起泡白云石灰白、淡粉红色，菱面体、粒状，硬度3.5-4，玻璃光泽，粉末可与稀盐酸反应起泡角闪石黑、黑绿色，针柱状，硬度5-6，玻璃光泽辉石黑色，短柱状粒状，硬度5-6，玻璃光泽正长石多为肉红色，板条状、粒状，硬度6，玻璃光泽斜长石灰白色、白色，板条状、粒状，硬度6，玻璃光泽石英无色、烟灰色，粒状、六方柱状，硬度7，玻璃或油脂光泽，无解理滑石白、灰、淡黄、淡绿色，薄片状、致密块状，硬度1，腊状光泽，摸之有滑感。滑石白、灰、淡黄、淡绿色，薄片状、致密块状，硬度1，腊状光泽，摸之有滑感。高岭石白色，因含杂质可呈浅黄、浅褐色，土状，硬度1-1.5。绿泥石浅绿至深绿色，片状，硬度2-2.5，珍珠或玻璃光泽。黑云母薄片褐色透明、厚片黑色，片状，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光泽，一组极完全解理，薄片有弹性。白云母薄片无色透明、厚片银白色，片状，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光泽，一组极完全解理，薄片有弹性。白云母薄片无色透明、厚片银白色，片状，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光泽，一组极完全解理，薄片有弹性。方解石白色、无色透明，菱形六面体、不规则粒状，硬度3，玻璃光泽，三组完全解理，遇稀盐剧烈起泡。方解石(图片来自/）白云石灰白、淡粉红色，菱面体、不规则粒状，硬度3.5-4，玻璃光泽，三组完全解理、粉末可与稀盐酸反应起泡。角闪石黑、黑绿色，针柱状，硬度5-6，2组中等解理，玻璃光泽。（右下图标本中，黑色、针柱状的是角闪石）角闪石黑、黑绿色，针柱状，硬度5-6，2组中等解理，玻璃光泽。（右下图标本中，黑色、针柱状的是角闪石）辉石黑色，短柱状、粒状，硬度5-6，2组中等解理，玻璃光泽。（左下图标本中，黑色粒状的是辉石；右下为完整辉石晶体）正长石多为肉红色，板条状、不规则粒状，硬度6，玻璃光泽，2组中等解理。正长石多为肉红色，板条状、不规则粒状，硬度6，玻璃光泽，2组中等解理。（左下图及右图的标本中，肉红色的为正长石）正长石单晶体晶形完整的正长石斜长石白色、灰白色，板条状、不规则粒状，硬度