煤矿地质第二章三大类岩石简述

第二章

矿物和岩石第一节矿物一、矿物的概念：

矿物：是由各种地质作用形成的，在一定地质条件和物理化学条件下相对稳定的自然元素单质或化合物。

晶体与非晶体的概念

所谓晶体是指内部质点（原子、离子或分子）在三维空间呈周期重复排列的固体。也可以形象地说，晶体是具有格子构造的固体。（一）矿物的形态1．矿物的单体（单个晶体）形态（1）理想晶体的形态单形（由同形等大的晶面构成的晶体形态）、聚形（由两种或两种以上形状和大小的晶面构成的理想形态）。（2）实际晶体的形态歪晶（晶体在生长过程中，由于受外界条件影响，常不同程度地偏离其理想形态，形成歪晶）。（3）晶体的习性矿物晶体在一定条件，常常趋向于形成的某一习惯性形态，称为晶体的习性，简称晶习。三向等长、二向延展、一向伸长。（许多晶体的晶面上可以见到一系列平行或交叉的条纹，称晶面条纹）。一向伸长（A）三向等长（B）二向延展（C）晶体的习性分类三向等长型橄榄石晶体电气石一向延长型

晶面条纹是指某些矿物晶体表面常带有一些规则的细条纹。

它是矿物晶面的主要特征。2．矿物集合体形态

（1）显晶集合体（肉眼可以辨认出单体）

a．规则集合体穿插双晶（构成双晶的两个单体之间互相穿插，如萤石。）、接触双晶（双晶的两个单体之间简单的平面相接触。如石膏的燕尾双晶、斜长石的聚片双晶。）

b．不规则集合体粒状集合体、板状集合体、片状集合体、柱状集合体、放射状集合体、纤维状集合体、晶簇

7接触双晶穿插双晶78黄铁矿自形粒状集合体9黄铁矿集合体10板状集合体

矿物单体肉眼可见，单体呈板状，具不规则聚合，如重晶石、黑钨矿等集合体。柱状集合体矿物单体肉眼可见，单体呈柱状，具不规则聚合，如辉锑矿集合体。辉锑矿集合体12放射状集合体矿物单体肉眼可见，单体呈柱状或纤维状或针状，围绕一个中心呈放射状排列，如红柱石集合体。

纤维状集合体矿物单体肉眼可见，单体呈纤维状或针状、毛发状，呈平行排列，如石棉、纤维状石膏集合体。纤水碳镁石

显晶集合体形态粒状集合体片／板状集合体毛发状集合体棒状集合体放射状集合体针状集合体17晶簇

在岩石的空洞或裂隙中生长的肉眼可见的柱状单体，它们以洞壁或裂隙壁作为共同的基底大体向着一个方向生长组成蔟状的矿物集合体。蔟状集合体可以由同种矿物组成，如石英晶蔟；也可由不同矿物晶体组成。方解石晶蔟晶簇方解石晶蔟方解石晶蔟石英与闪锌矿集合体石英晶簇菱锰矿-玫瑰花状集合体（2）隐晶集合体（显微镜下可以辨认出单体）

a．结核体由隐晶质或非晶质物质围绕某一核心（砂粒、气泡等）自内向外逐渐生长而成的矿物集合体。鲕状（＜2mm）豆状（2-5mm）结核（＞5mm）b．分泌体在形状不规则或球状空洞中，由洞壁向中心逐层沉淀而成的矿物集合体。常具有同心层状构造。

c．钟乳状集合体（葡萄状集合体）在同一基底上逐层向外生长而成的矿物集合体。

d．膜状集合体、皮壳状集合体覆盖于岩石或矿物表面呈膜状产出。（3）胶态集合体（显微镜下也不能可以辨认出单体）不规则集合体片状集合体（黑云母）鲕状集合体（赤铁矿）肾状集合体（赤铁矿）粒状集合体（方解石）

晶簇（石英）结核

一般由非晶质或隐晶质胶体物质或肉眼不能分辨的矿物单体，围绕一个核心向外逐渐生长而成，多呈球状体或不规则状体。一般具有同心状或放射状构造。如含煤地层或煤层中常见黄铁矿、菱铁矿等结核。锰结核26

隐晶质集合体玛瑙分泌体（二）矿物的物理性质

1．矿物的光学性质

颜色：矿物对不同波长可见光吸收、反射的效应。

条痕：矿物粉末颜色。

光泽：矿物表面对可见光波的反射能力。

透明度：矿物允许可见光波透过的程度。一般以0.001mm厚的矿物薄片为标准，可分为透明、半透明、不透明。

矿物的颜色石英（无色）闪锌矿（橙）自然金（黄）滑石（绿）锡石（黑）蓝铜矿（蓝）刚玉（紫）辰砂（红）

金属光泽半金属光泽

金刚光泽

玻璃光泽矿物的光泽自然金（金属光泽）硬锰矿（半金属光泽）金刚石（金刚光泽）石英（玻璃光泽）白钨矿（油脂光泽）滑石（蜡状光泽）石膏（丝绢光泽）砷铝矿（松脂光泽）2．矿物的力学性质

（1）解理和断口

矿物晶体在外力作用下，严格沿着一定结晶方向裂开成光滑平面的性质，称解理。主要级别：极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理、极不完全解理。

矿物晶体在外力作用下，不沿着一定结晶方向破裂而形成的断面，称为断口。主要类型有：贝壳状断口、参差状断口、平坦状断口、土状断口。根据解理产生的难易程度，可将矿物的解理分成五个等级：A极完全解理矿物在外力作用下极易裂成薄片。解理面光滑、平整。很难发生断口。如云母、石墨、辉钼矿等；B完全解理矿物在外力作用下，很容易沿解理方向裂成平面（但不成薄片）。解理面平滑。如方解石、方铅矿、萤石等；C中等解理矿物在外力作用下，产生明显的解理，但解理面不太连续和光滑，有断口。如白钨矿等；D不完全解理矿物在外力作用下，不易裂出光滑面，解理面小而不平整，易出现断口。如磷灰石｛0001｝及｛10

10｝解理；E极不完全解理矿物受外力作用后，极难出现解理，多形成断口，一般称为无解理。如石英、黄铁矿。解理的分级方解石三组完全解理石英贝壳状断口方解石（三组解理）角闪石（二组解理）云母（一组解理）（2）硬度指矿物抵抗外来某种机械作用（外力侵入）的能力，分为高、中、低三级。摩氏硬度计

3．矿物的其它物理性质

相对密度、磁性、发光性、脆性、延展性、弹性等。硬度矿物硬度矿物1滑石6（正）长石2石膏7石英3方解石8黄玉4萤石9刚玉5磷灰石10金刚石可简记为：滑石方、萤磷长、石英黄玉刚玉刚摩氏硬度计自然元素矿物必须掌握的常见矿物硫化物矿物氧化物和氢氧化物矿物硫酸盐矿物碳酸盐矿物硅酸盐矿物硅酸盐矿物第二节岩浆岩一、基本概念

岩浆是在岩石圈深处或软流圈内形成的粘稠熔融体，其主要成分为硅酸盐并含有较多的挥发分。岩浆的特征：

1.岩浆的主要成分为K+、Na+、Ca2-、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3等离子和硅酸根络阴离子。挥发分以H2O为主，其次为CO2、SO2、N2、HCl等。根据岩浆中SiO2含量，将其分为酸性岩浆（SiO2＞65%）、中性岩浆（SiO2：65%-52%）、基性岩浆（SiO2：52%-45%）和超基性岩浆（SiO2＜45%）。2.喷出地表的熔浆温度有高有低，基性的多为1000-1300℃，中性的多为900-1000℃，酸性的多为700-900℃。

3.岩浆的粘度与SiO2、Al2O3、挥发分、温度及压力有关。

岩浆作用

岩浆作用是指岩浆的形成、运动直到结晶、冷凝成岩浆岩的过程。一、岩浆岩的物质成分

1．化学成分

SiO2、Al2O3、CaO、Na2O、FeO、MgO、K2O、Fe2O3等8种氧化物占岩浆岩化学组分总量的96.84%。

根据SiO2的含量将岩浆岩划分为

超基性岩（SiO2＜45%）

基性岩（SiO2：45%-52%）

中性岩（SiO2：52%-63%）

酸性岩（SiO2＞63%）

二、岩浆岩的结构和构造

岩浆岩的结构

是指其组成物质（矿物或玻璃质）的结晶程度、颗粒大小、自形程度及其相互关系。

构造

是指岩石中不同矿物集合体之间的排列方式和充填方式。（一）岩浆岩的主要结构类型

1．结晶程度全晶质结构、半晶质结构、玻璃质结构

2．矿物颗粒大小

显晶质结构:伟晶结构(>10mm)、粗粒结构(10-5mm)、中粒结构(5-2mm)、细粒结构(2-0.1mm)

按颗粒相对大小:等粒结构、不等粒结构、斑状结构及似斑状结构

按颗粒相互关系:文象结构（伟晶岩中石英呈楔形镶嵌于钾长石巨晶中，石英形似希伯莱文字）、条纹结构（钾长石与斜长石呈规律性交替生长所致）。隐晶结构（二）岩浆岩的主要构造

块状构造、斑杂构造、条带构造、流纹构造、气孔构造和杏仁构造、枕状构造流纹构造

指由不同颜色的矿物或火山玻璃组成的微细层状色带。这种构造常出现在流纹岩中或其它粘度较大的酸性、碱性岩中，在中性、基性岩中很少见到。流纹构造(面)指示熔岩流动面(流面)产状，但不指示熔岩流动(流线)方向。流纹构造形成是上、下层熔浆的差异流动作用和上覆熔岩对其下流动的熔浆产生的垂直于流纹面的挤压作用。52流纹构造53流面与流线

喷出岩和一些浅层侵入岩体中发育流动面状和流动线状构造。

喷出岩体中的流面由板状、片状矿物斑晶和火山灰流的晶屑定向排列组成。

喷出岩体中的流线由针状、柱状矿物及火山灰的岩屑的定向排列组成。

喷出岩体中的流线构造可以指示熔岩的相对流动方向；流面构造则指示熔岩表面形态及产状。绳状构造

熔岩表面呈绳索状扭曲的构造。常见于玄武岩流层面之上。是炽热塑性状态的熔岩的上部表面薄壳受下部熔浆流动影响而发生的拖拉和卷曲。绳状构造所在的面代表熔岩的顶面；弧形突出的方向指示熔岩流动的方向。绳状构造气孔构造和杏仁构造

熔浆自火山通道向外流出时，随温度和压力的降低，其中所含气体逃逸、冷却后在岩石中留下的空洞——气孔构造；当这些气孔被次生矿物(如沸石、玉髓、碳酸盐矿物等)充填便形成杏仁构造。枕状构造

为水下基性熔岩具有的一种原生构造。单个岩块形似“枕头”状而故名，岩枕形态呈底面平坦，顶部上凸，表面浑圆的圆状或椭圆状。由玻璃质的外壳和显晶质的内核构成。枕状构造内部可见放射状节理，以及含量从内向外减少的气孔。一、橄榄岩—苦橄岩类（超基性岩类）

1．一般特征：SiO2<45%，

主要矿物：橄榄石，辉石；

次要矿物：角闪石

一般无长石，绝无石英，色率大于90；

2．深成岩：橄榄岩－呈黑色，暗绿色，中粗粒结构，块状构造。3.主要矿物：橄榄石，辉石；次要矿物：角闪石，基性斜长石和黑云母；

副矿物：磁铁矿，铬铁矿等。

4.浅成岩：金伯利岩

喷出岩：苦橄岩，科马提岩

5．分布产状：地表分布面积很小，一般是小型岩株，岩盆或岩墙。二、辉长岩－玄武岩类（基性岩类）

1．一般特征：

SiO2含量为45％－52％;

主要矿物：辉石，斜长石；

次要矿物：橄榄石，角闪石，黑云母等；

不含或含少量石英，色率为50-70。

2．深成岩：辉长岩－呈灰黑色，中粗粒结构，块状构造或条带状构造。

主要矿物辉石，基性斜长石。次要矿物橄榄石，角闪石等。

浅成岩：辉绿岩－呈暗绿色，辉绿结构或斑状结构。

喷出岩：玄武岩－呈黑色，灰绿色或暗紫色，隐晶结构或斑状结构，气孔、杏仁构造。

三、闪长岩－安山岩类（中性岩类）

1．一般特征：

SiO2含量为52％－65％

主要矿物：中性斜长石，角闪石

次要矿物：辉石，角闪石，黑云母，石英

色率为15-40

2．深成岩：闪长岩－呈灰色至绿灰色，中、细粒粒状结构，块状构造，

主要矿物中性斜长石，角闪石。次要矿物辉石，黑云母，石英或钾长石。

浅成岩：闪长玢岩－斑晶是中性斜长石，角闪石,呈灰绿色，斑状结构，块状构造。

喷出岩：安山岩－呈灰色，后期变为灰褐色，灰绿，红褐色等。斑状结构或无斑。

隐晶结构，玻璃质结构，块状构造。

四、花岗岩－流纹岩类（酸性岩类)

1．一般特征：

SiO2>65%

主要矿物：钾长石，酸性斜长石，石英

次要矿物：黑云母，角闪石

副矿物：磁铁矿，锆石等

色率一般小于10

2．深成岩：花岗岩－呈浅肉红色，浅灰色等，粗－细粒结构或似斑状结构，块状构造。主要矿物钾长石，酸性斜长石和石英，次要矿物黑云母，角闪石。

浅成岩：花岗斑岩－全晶质斑状结构，块状构造，斑晶为钾长石和石英。

喷出岩：流纹岩－呈浅灰色，灰红色，斑状结构或隐晶结构，斑晶为透长石和石英。流纹构造和气孔、杏仁构造。

第三节变质岩一、变质作用的概念

变质作用是指在地球内力作用下，早先形成的各种岩石(沉积岩、岩浆岩、变质岩)基本上在固态下发生矿物成分和结构、构造的变化而变成一种新岩石的过程。

变质作用形成的岩石称为变质岩。

变质岩是自然界最主要的岩石类型之一，它与岩浆岩、沉积岩一起构成固态岩石圈。二、变质作用的控制因素

1．温度：(150-250℃,650℃)

2．压力：静压力、流体压力（变质反应）、应力（破裂构造、韧性构造）

3．化学活性流体：促进组分的溶解与迁移，降低岩石熔融温度

4．时间变质岩的构造

1．变余构造

变质作用对原岩改造的不彻底而保留原岩构造的某些特点。

2．变成构造

由重结晶作用和变质结晶作用所形成的构造。

如斑点状构造、板状构造、千枚状构造、片状构造、片麻状构造、眼球状构造、块状构造、条带状构造等。常见变质岩板岩：变质程度低，原岩矿物成分基本没重结晶，具板状构造，变余结构，一般是泥质岩，粉砂岩或凝灰岩变质形成。

千枚岩：变质程度较板岩高，原岩矿物基本重结晶，主要是绢云母、绿泥石、钠长石等。鳞片变晶结构，千枚状构造。

片岩：变质程度更高，具显晶质的鳞片粒状变晶结构，片状矿物是云母、绿泥石。

粒状矿物是石英、长石，片状构造。

片麻岩：矿物粒度大于1mm，中－粗粒粒状变晶结构，片麻状构造，石英和长石的含量

大于50％，长石含量大于25％。

石英岩：石英含量大于85%，粒状变晶结构，块状构造，一般是石英砂岩经接触热变质

或区域变质作用形成。沉积岩的概念：沉积岩是在地壳表层条件下，由风化作用、生物作用、火山作用及其它地质应力下改造的物质，经搬运、沉积、成岩等一系列地质作用形成的岩石。由沉积物固结成岩后形成的岩石。沉积岩的形成意义：在地表或近地表条件（常温常压）物质来源（母岩风化，火山喷发、生物活动的有机质、其它）生成过程（风化剥蚀、搬运、沉积，固结成岩）特征（层状分布、有层序性）有古生物化石

一、沉积岩的矿物成分特征

1．在岩浆岩中缺乏的一些矿物，如粘土矿物、沉积的铁锰矿物、白云石、方解石、玉髓和盐类矿物等，在沉积岩中大量生成（超过总量的1/3），表明它们是在风化-沉积作用中新生的自生矿物。

2．沉积岩中缺乏一些岩浆岩的重要造岩矿物，如橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等。

3．石英、钾长石、钠长石、白云母等较多（这些矿物较稳定，沉积岩和岩浆岩中均较多）。

4．由生物作用形成的有机物质是沉积岩所特有的。74二、沉积岩的主要构造

沉积岩的构造是指岩石各个组成部分的空间分布和排列方式显示出来的形貌特征。层理构造75沉积岩成层性，即层状构造是沉积岩最主要的构造特征，也是区别于岩浆岩、变质岩的主要标志之一。水平层理

南京东郊湖山地区三叠系下青龙组机械成因的沉积构造——层理构造77板状交错层理机械成因的沉积构造——层理构造板状交错层理，美国大峡谷(刘焕杰摄，1989)79楔状交错层理内蒙阿拉善左旗呼鲁斯太山西组机械成因的沉积构造——层理构造交错层理，美国大峡谷(刘焕杰摄，1989)层面构造——波痕浪层对称波痕，日本九州岛(刘焕杰摄，1992)钙质结核

山西保德县扒搂沟太原组层面构造——结核三、沉积岩的结构

沉积岩的结构是指其组成物质（碎屑、晶粒等）的形状、大小、结晶程度及组合方式等。常见的类型有：碎屑结构、泥质结构、晶粒结构、生物结构

四、沉积岩的颜色

原生色（继承色、自生色）、次生色碎屑颗粒的分选性：指碎屑颗粒粗细的均匀程度。大小均匀者为分选好；大小混杂者称分选差。

1）碎屑结构碎屑颗粒的分选性比较：分选好（左）分选差（右）碎屑颗粒的磨圆度：指碎屑颗粒棱角的磨损程度。2）泥质结构主要由极细粒的泥质物质和少量的碎屑物质组成的结构。是陆源碎屑岩类中泥质岩的一种特征结构。3）化学结构为化学岩及生物化学岩所具有的结构。包括结晶结构、鲕状结构和豆状结构。4）生物结构：是指由原地生长的生物骨架形成的结构。它是由原地生长的造礁生物如珊瑚、苔藓、海百合、海绵等以及底栖生物，因对细粒的灰泥起阻挡和遮拦作用而使灰泥堆积下来形成的。

具生物格架碎屑结构的生物礁重庆綦江观音桥，石牛栏组

五、沉积岩的分类

其他沉积岩

一、陆源碎屑岩类

⑴物质成分：岩石碎屑－母岩的残余碎片。若岩屑含量高，说明母岩风化程度低或搬运距离短，矿物成熟度低。多出现在较粗的砾岩和砂岩中。

矿物碎屑－石英，长石和云母。长石多为钾长石和酸性斜长石。若长石含量高，说明岩石在干燥气候区和快速堆积形成。

矿物(成分)成熟度－石英/长石＋岩屑

化学物质－多以胶结物存在，有钙质、硅质、铁质（硫酸盐类和磷酸盐类）。

杂基(泥质)－充填于碎屑颗粒间的细粒机械混入物。有细粉砂(<0.01mm）和粘土物质，也起胶结作用。⑵碎屑岩的结构

结构类型：

陆源碎屑结构：砾状结构；角砾状结构；砂状结构；粉砂状结构；泥状结构

颗粒磨圆度：棱角状，次棱角状，次圆状，圆状，浑圆状

胶结类型（下图，从左至右）：基底式胶结，孔隙式胶结，接触式胶结，镶嵌式胶结砾岩的野外露头（图中可以明显地分辨出砾石与胶结物）

（据PhysicalGeology,2001版)

常见他生沉积岩——砾岩砾岩，美国西部绿河组(刘焕杰摄，1989)常见他生沉积岩——

砂岩常见他生沉积岩——

砂岩常见他生沉积岩——粉砂岩常见他生沉积岩——

泥岩二、火山碎屑岩类

1．碎屑成分：

岩屑、晶屑、玻屑

2．结构和构造

结构：集块结构，火山角砾结构和凝灰结构。

构造

似流纹构造：塑性，半塑