普通地质学第三章 矿物.ppt

第二章 矿物主要内容：• 地壳中的元素（简述）• 组成地壳的矿物（概念） • 矿物的主要物理性质（形状、光学、力学性质）• 常见矿物（18种矿物的鉴定特征）第一节 地壳中的元素 一、基本概念1、元素是构成地球的最基本物质,由同种原子所组成. 目前已知的化学元素有108种，天然存在的为92种，其中绝大多数元素都在地壳中有所分布地壳正是由这些化学元素自然形成矿物并组合成的岩石所构成的 2、同位素:是中子数不同（原子量不同）的同种元素 的变种 放射性同位素主要用来测定岩浆岩石的绝对年龄; 稳定同位素主要用来确定岩石的物质环境与来源.如地壳,地幔,水圈,大气圈,生物圈,月球,陨石等放射性同位素:主要有 U238,U235,U234,Th232,Rb87,K40等 稳定同位素：主要有O16,O17,O18,C12,C13,S32,S33,S36,H1同位素研究是当代倍受重视的国际前沿,地化专业主攻.第一节 地壳中的元素 3、半衰期：放射性元素蜕变到其原来数量的一半所 需时间. 第一节 地壳中的元素 如: Rb87-Sr87 : 500亿年, Th232-Pb208: 139亿年, U238-Pb206：45亿年, K40-Ar40 :15亿年, U235-Pb207 :7.13亿年, C14-N14 : 5692年二、地壳中的元素与克拉克值克拉克值（地壳元素丰度）——地壳中化 学元素平均含量百分比。

氧O46.30钠Na2.36 硅Si28.15钾Ka2.09 铝Al8.23镁Mg2.33 铁Fe5.63钛Ti0.57 钙Ca4.15氢H0.15表3－1 地壳主要元素的克拉克值（刘英俊等，1984）第一节 地壳中的元素 从表、图中可以看出，地壳中的各种化学元素分 布是极不均匀的：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg这 八种元素就占了地壳总量的99％，而其它元素的总和 还不到总量的1％ 第一节 地壳中的元素 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 第一节 地壳中的元素 第二节 组成地壳的矿物 一、概念 矿物——由天然产出且具有特定的化学成分和内部结构构造的均匀固体.水,石油,天然气是矿物吗？玻璃是矿物吗？煤是矿物吗？花岗岩是矿物吗？金刚石是矿物吗？否，它们不是固体否，它不是天然产出否，它没有一定的化学式否，它不均匀它是岩石，由长石、 石英和黑云母等物质聚集而成，是，它符合定义提问：F 为什么要关心矿物?Ø 饮料罐 : Ø 窗玻璃 : Ø 电线 : Ø 爽身粉 : Ø 首饰: Ø 计算机芯片 : Ø 固井: …………－我们所使用的产品几乎都源于矿物铝石英铜滑石金、银重金石 硅第二节 组成地壳的矿物 二、矿物分类（1）单质矿物——是由单独一种自然元素组成的矿物。

如 ：石墨（C）、金（Au） 1、根据化学成分分为单质和化合物第二节 组成地壳的矿物 （2）化合物——是由几种元素化合而成的矿物如：黄铁矿（FeS2）方解石（CaCO3）石英（SiO2） 第二节 组成地壳的矿物 2、组成矿物的原子/离子的空间排列型式分为晶（体）质和非晶质体晶体（大多数）——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 非晶质体（少数）——内部质点没有规律，不是有规则的几何外形 晶体和非晶体的矿物分别被称为结晶质矿物和非晶质 矿物第二节 组成地壳的矿物 （1）矿物的各种特征，不仅与其化学成分有关，更受其晶体 结构的控制石盐（NaCl)的晶体结构石盐晶体氯 离 子钠 离 子晶体特征第二节 组成地壳的矿物 同质多像: 化学成分相同、但质点的排列方式不同（ 结构不同）的现象将形成不同的矿物如：C 金 刚石（高压）-石墨（常压）类质同像:矿物晶体构造中部分质点被其它性质相似的 质点替换，晶体构造不被破坏的现象如：菱镁矿MgCO3中的Mg2+被Fe2+部分或完全取代形成菱 铁矿FeCO3 第二节 组成地壳的矿物 碳原子强键金刚石（C）的晶体结构碳原子强键弱键石墨（C）的晶体结构（2）同一矿物、同一晶体结构可以有不同的晶体外 部形态石英(SiO2)晶体第二节 组成地壳的矿物 黄铁矿(FeS2)晶体（立方体）（五角十二面体）第二节 组成地壳的矿物 第三节 矿物的主要物理性质 • 肉眼鉴定矿物的主要依据Ø 晶体形态 （Crystal shape） Ø 颜色 （Color） Ø 条痕 （Streak） Ø 光泽 （Luster） Ø 硬度 （Hardness） Ø 解理 （Cleavage）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.矿物的形状是指矿物的外貌特征，是矿物 成分、晶体构造和生成环境等综合影响的结 果。

一、矿物的形状 （2）二向延展型晶体：板状、片 状等如： 云母、重晶石等 云母（1）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 （3）三向等长型晶体：粒状如：石榴子石、黄铁矿等 黄铁矿金刚石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：由一向 延长的柱状、针状、纤维状晶体颗粒 组成 板状、片状集合体：由二向延长的板 状、片状晶体颗粒组成 粒状集合体：由三向等长的粒状晶体 颗粒组成 晶簇状集合体：以岩石的孔洞壁或裂 隙壁为基底生长的单晶体群组成1）显晶质集合体石英石墨（2）隐晶和胶态集合体：肉眼无法看出颗粒分泌体：胶体或晶质自孔洞壁逐渐向中心沉淀充填如：玛瑙 结核体：物质围绕中心向四周生长如：鲕状、豆状 、肾状赤铁矿 钟乳状体：溶液胶体在宽敞空间中蒸发结晶或凝固， 逐层堆积而成如：方解石钟乳、葡萄状 致密块状和土状块体：蛋白石、高岭土等 二、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 Ø 颜色Ø 条痕Ø 光泽Ø 透明度 1、颜色——在矿物的新鲜面上直接观察到的颜色。

• 除少数无色透明者外，矿物一般都有自己的颜色• 含有杂质时本来的颜色会被改变• 少数矿物易以其特征的颜色产出橄榄石方铅矿正长石自色——矿物自身固有的颜色，由矿物成分中 所含色素离子和内部构造决定•如低价铁(Fe2+)矿物呈黑色、绿色，高价铁(Fe3+)矿 物呈红色、褐色，矿物中铜(Cu2+)的含量达到一定程 度，则呈现为绿色、蓝色等金刚石和石墨成分相同 ，内部构造不同，颜色亦不相同，金刚石无色透明， 石墨为黑色颜色的类型他色——矿物中混入某些杂质表现出的颜色•如纯水晶(SiO2)原本无色透明，但常见带有紫、 黑、褐、红等多种颜色的水晶，即是这种缘故 其中的黑水晶就是因其形成时混人有机质所致， 而蔷薇石英与混入钛和某些高价铁含量有关，呈 微红色假色——矿物内部裂纹、表面氧化膜等引起 的光线干涉干扰作用的呈色现象•例如铜蓝、斑铜矿表面氧化后形成的紫蓝色被膜 ，方解石内部裂纹中产生的像彩虹一样的晕色， 以及云母层层叠叠所产生的干涉颜色颜色描述方法：（1）标准色谱法：用标准色谱红、橙、黄、绿、青、蓝、紫及白、灰、黑来描述Ø 当颜色有深浅差别时可加上深、浅，如浅灰色Ø 当矿物颜色介于标准色谱两种颜色之间时，将次要颜色写在主要颜色之前，如黄绿色。

2）类比法：用生活中常见的实物颜色来描述，如赤铁矿的猪肝色，橄榄石的橄榄绿色2、条痕——是矿物在较硬的白色瓷板上刻划后所留下的粉末颜色只有硬度比白瓷板软的矿物才能刻划出条痕 条痕色与矿物颜色可 以一致也可以不一致可消除杂质等因素的 干扰，比颜色更为可靠 的鉴定标志是鉴定矿 物的重要依据之一 赤铁矿3、光泽——是指矿物表面对可见光的反射能力 分为：金属光泽半金属光泽非金属光泽：油脂光泽、珍珠光泽、丝绢光泽、蜡状光泽、土状光泽、金刚光泽、玻璃光泽金属光泽：方铅矿、黄铁矿 黄铁矿半金属光泽：磁铁矿、黑钨矿非金属光泽：油脂光泽、珍珠光泽（云母）、丝绢光泽（石棉）、蜡状光泽（叶腊石）、土状光泽（高岭石）、金刚光泽：金刚石、锌闪矿、玻璃光泽：石英、长石、方解石石 绵高岭石金刚石石 英4、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、磷铁矿一般，呈金属色的矿物，其条痕一般为深色、具金属或半金属光泽、不透明；反之，呈非金属色的矿物，其条痕一般为浅色、具非金属光泽，透明度较高。

颜颜色无色浅色深色金属色条痕无色或白色无色或浅色浅色或彩色深色或金属色透明度透明半透明不透明光泽泽玻璃—金刚刚半金属金属矿物的光学性质间的关系 由于矿物的光学性质是矿物对光线的吸收、反射和折射所表 现出来的物理现象，因而，颜色、条痕、透明度和光泽彼此 间相互关联，具有一定的内在关系，如下表所示三、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硬度、解理、断口 1、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： 摩氏硬度计1. 滑石6. 长石 2. 石膏 白瓷板 指甲7. 石英 3. 方解石 铜币8. 黄玉 9. 刚玉 4. 萤石10.金刚石 5. 磷灰石 刀刃/玻璃应该指出，莫氏硬度计中标准矿物等级只表示其硬 度的相对大小，且各级硬度之间的差异亦是不均等 的乃至悬殊很大例如，按力学测试，石英硬度是滑石的3500倍，而金刚石硬度 为石墨的400万倍。

• 确定矿物硬度可以采用已知矿物与未知矿物相互间 刻划的简单办法经切割的钻石（金刚石，硬度＝10）经切割的黄玉（硬度＝8）红宝石（刚玉，硬度＝9）提问：将欲测定的矿物能刻划萤石，但不能刻划磷灰石，相反却为磷灰石所刻划，其硬度为多少？则其硬度应在4－5之间，因此可定为4.52、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级： 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、绿柱石云母－片状角闪石石英萤石方解石－偏菱 面体方铅矿石墨：二向 延长石英：一向 延长石盐：三向 等长柱状片状立方体3、断口——矿物受外力作用后，沿任意方 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 1、相对密度——指矿物的重量与4℃时同体积水 的重量之比习惯称为比重 在肉眼鉴定矿物时，一般凭经验用手掂量大 致估计。

分为三段： ①轻矿物：相对密度小于2.5；如石盐、石膏、高岭石②中等密度矿物：相对密度2.5－4；如正长石、角闪石四、矿物的其它性质 2、磁性－磁铁矿、磁黄铁矿能被普通磁铁吸引③重密度矿物：相对密度大于4；如重晶石、磁铁矿一、矿物的类型按化学成分和主要阴离子/阴离子组合分为5大类 Ø 自然元素矿物 Ø 卤化物矿物 Ø 硫化物矿物 Ø 氧化物和氢氧化物矿物 Ø 含氧酸盐矿物第四节 常见矿物Ø 自然元素矿物金（Au）、金刚石（C）、硫（S）、石墨（C）…金刚石（C）硫（S ）金（Au ）Ø 卤化物矿物萤石（CaF2）、石盐（NaCl）、钾盐（KCl）…萤石（CaF2）石盐（ NaCl）Ø 硫化物矿物黄铁矿（FeS2）。