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1、第二章：矿物,2.1 矿物的基本概念2.2矿物的识别特征2.3矿物的分类及常见矿物的分类,一矿物的基本概念,一矿物的定义矿物定义：通常矿物指的是狭义的矿物，指岩石圈中的化学元素的原子或离子通过各种地质作用形成的，并在一定条件下相对稳定的自然产物。目前已经发现的矿物有3000多种。绝大多数矿物是结晶质固态无机物。液态气态及有机矿物总共只有几十种。矿物形成的地质作用分类为：1.内生作用（与岩浆活动有关的作用，能量来自地球内部）。2.外生作用也称表省作用（地表常温常压条件下所进行的风化搬运和沉积等作用，能量主要来自太阳能）。3.变质作用（已经形成的矿物岩石在岩浆热液作用下或在一定的温度压力下发生改变
2、的作用）二矿物的晶体构造和化学组成（一）多数结晶质是多数矿物的特征，结晶质：组异像成他们的物质的质点（离子原子分子）有规律的排列成空间格子状构造的固体物质。（二）矿物的化学组成矿物的化学成分是组成矿物的物质基础，是决定矿物各种性质的本质的因素。首先，不同的化学组成可以形成不同的晶体构造。其次，矿物的化学组成直接或间接决定矿物的物理性质。1，类质同像，同质异像2.矿物中的水，吸附水，结晶水，结构水3矿物的化学式，表示方法有实验式和构造式,第二节：矿物的识别特征,一，矿物的形态（一）矿物单体的形态结晶质矿物在适宜的条件下，常可以形成规则的几何外形，如食盐是立方体，磁铁矿是八面体，石榴子石是菱形十二
3、面体。根据晶体在三维空间发育的程度不同，可以将矿物的结晶习性分为三类：一向延长型：晶体演一个方向延伸呈柱状针状。二项延长型，晶体演两个方向呈板状片状。三项延长型，晶体在三维空间发育均等，呈粒状。（三）矿物的形态：显晶集合体，用肉眼或放大镜可以分辨出各个矿物颗粒界限的，叫显晶结合体。常见的形态有：（1）纤维状放射状集合体，有针状柱状矿物平行排成纤维状或一点向外呈放射状排列。（2）片状鳞片状集合体：由片状晶体集合而成（3粒状 集合体：由粒状晶体集合而成（4）致密块状体：由极细粒矿物形成的集合体，表面致密均匀，肉眼不能分辨晶粒彼此界限,二，矿物的物理性质,长期以来人们根据物理性质来识别矿物。如颜色光
4、泽硬度解理比重和磁性等都是矿物肉眼鉴定的重要标志。,矿物的颜色,矿物的颜色多种多样。呈色的原因一类是白色光通过矿物时内部发生电子跃迁过程而引起对不同色光的选择性吸收所致另一类则是物理光学过程所致。导致矿物内电子跃迁的内因最主要的是色素离子的存在如Fe3+使赤铁矿呈红色V3+使钒榴石呈绿色等是晶格缺陷形成“色心”如萤石的紫色等。矿物学中一般将颜色分为3类自色是矿物固有的颜色他色是指由混入物引起的颜色假色则是由于某种物理光学过程所致如斑铜矿新鲜面为古铜红色氧化后因表面的氧化薄膜引起光的干涉而呈现蓝紫色的锖色矿物内部含有定向的细微包体当转动矿物时可出现颜色变幻的变彩透明矿物的解理或裂隙有时可引起光的
5、干涉而出现彩虹般的晕色等,条痕,指矿物在白色无釉的瓷板上划擦时所留下的粉末痕迹。条痕色可消除假色减弱他色通常用于矿物鉴定。,光泽,指矿物表面反射可见光的能力。根据平滑表面反光的由强而弱分为金属光泽(状若镀克罗米金属表面的反光如方铅矿)半金属光泽(状若一般金属表面的反光如磁铁矿)金刚光泽(状若钻石的反光如金刚石)和玻璃光泽(状若玻璃板的反光如石英)四级。金属和半金属光泽的矿物条痕一般为深色金刚或玻璃光泽的矿物条痕为浅色或白色。此外若矿物的反光面不平滑或呈集合体时还可出现油脂光泽树脂光泽蜡状光泽土状光泽及丝绢光泽和珍珠光泽等特殊光泽类型。,透明度,指矿物透过可见光的程度。影响矿物透明度的外在因素(
6、如厚度含有包裹体表面不平滑等)很多通常是在厚为0.03毫米薄片的条件下根据矿物透明的程度将矿物分为透明矿物(如石英)半透明矿物(如辰砂)和不透明矿物(如磁铁矿)。许多在手标本上看来并不透明的矿物实际上都属于透明矿物如普通辉石等。一般具玻璃光泽的矿物均为透明矿物显金属或半金属光泽的为不透明矿物具金刚光泽的则为透明或半透明矿物。,断口解理与裂理,矿物在外力作用如敲打下沿任意方向产生的各种断面称为断口。断口依其形状主要有贝壳状锯齿状参差状平坦状等。在外力作用下矿物晶体沿着一定的结晶学平面破裂的固有特性称为解理。解理面平行于晶体结构中键力最强的方向一般也是原子排列最密的面网发生并服从晶体的对称性。解理
7、面可用单形符号(见晶体)表示如方铅矿具立方体100解理普通角闪石具110柱面解理等。根据解理产生的难易和解理面完整的程度将解理分为极完全解理(如云母)完全解理(如方解石)中等解理(如普通辉石)不完全解理(如磷灰石)和极不完全解理(如石英)。裂理也称裂开是矿物晶体在外力作用下沿一定的结晶学平面破裂的非固有性质。它外观极似解理但两者产生的原因不同。裂理往往是因为含杂质夹层或双晶的影响等并非某种矿物所必有的因素所致。,硬度,是指矿物抵抗外力作用(如刻划压入研磨)的机械强度。矿物学中最常用的是摩氏硬度它是通过与具有标准硬度的矿物相互刻划比较而得出的。10种标准硬度的矿物组成了摩氏硬度计它们从1度到 1
8、0度分别为滑石石膏方解石萤石磷灰石正长石石英黄玉刚玉金刚石。十个等级只表示相对硬度的大小为了简便还可以用指甲(2-2.5)小钢刀(6-7)窗玻璃(5.5-6)作为辅助标准粗略地定出矿物的摩氏硬度。另一种硬度为维氏硬度它是压入硬度用显微硬度仪测出以千克/平方毫米表示。摩氏硬度 H m与维氏硬度H v的大致关系是(kg/mm2)矿物的硬度与晶体结构中化学键型原子间距电价和原子配位等密切相关。,比重,指矿物与同体积水在 4时重量之比。矿物的比重取决于组成元素的原子量和晶体结构的紧密程度。虽然不同矿物的比重差异很大琥珀的比重小于 1而自然铱的比重可高达22.7但大多数矿物具有中等比重(2.54)。矿物
9、的比重可以实测也可以根据化学成分和晶胞体积计算出理论值。,弹性挠性脆性与延展性,某些矿物(如云母)受外力作用弯曲变形外力消除可恢复原状显示弹性而另一些矿物(如绿泥石)受外力作用弯曲变形外力消除后不再恢复原状显示挠性。大多数矿物为离子化合物它们受外力作用容易破碎显示脆性。少数具金属键的矿物(如自然金)具延性(拉之成丝)展性(捶之成片)。,磁性,根据矿物内部所含原子或离子的原子本徵磁矩的大小及其相互取向关系的不同它们在被外磁场所磁化时表现的性质也不相同从而可分为抗磁性(如石盐)顺磁性(如黑云母)反铁磁性(如赤铁矿)铁磁性(如自然铁)和亚铁磁性(如磁铁矿)。由于原子磁矩是由不成对电子引起的因而凡只含
10、具饱和的电子壳层的原子和离子的矿物都是抗磁的而所有具有铁磁性或亚铁磁性反铁磁性顺磁性的矿物都是含过渡元素的矿物。但若所含过渡元素离子中不存在不成对电子时(如毒砂)则矿物仍是抗磁的。具铁磁性和亚铁磁性的矿物可被永久磁铁所吸引具亚铁磁性和顺磁性的矿物则只能被电磁铁所吸引。矿物的磁性常被用于探矿和选矿。,发光性,些矿物受外来能量激发能发出可见光。加热摩擦以及阴极射线紫外线X 射线的照射都是激发矿物发光的因素。激发停止发光即停止的称为萤光激发停止发光仍可持续一段时间的称为燐光。矿物发光性可用于矿物鉴定找矿和选矿。,第三节 矿物的分类及常见矿物的描述,一 矿物的分类,矿物的分类方法很多。早期曾采用纯以化
11、学成分为依据的化学成分分类。以後有人提出以元素的地球化学特征为依据的地球化学分类以矿物的工业用途为依据的工业矿物分类等。一般广泛采用以矿物本身的成分和结构为依据的晶体化学分类。从矿物的分类及矿物成分来看，矿物分成单质和化合物两种。单质是由一种元素组成的矿物，如金刚石成分是碳，自然金成分是Au。化合物则是由阴阳离子组成的，根据阴离子成分不同分为若干类：化合物类型阴离子成分 硫化物 S-2 氧化物 O-2 氢氧化物（OH）-1 卤化物 F-1、Cl-1、Br-1、I-1 碳酸盐 CO3-2 硫酸盐 SO4-2 硝酸盐 NO3-1 铬酸盐 CrO4-2 钨、钼酸盐WO4-2、MoO4-2 磷、砷、钒
12、酸盐 PO4-3、AsO4-3、VO4-3 硅酸盐 SiO4-4 硼酸盐 BO3-3 亚硒、亚碲酸盐 SeO3-2、TeO3-2 硒、碲酸盐 SeO4-2、TeO4-2 碘酸盐 IO3-2 氧、氢氧卤化物 O2Cl2-6、(OH)3Cl-4 硫卤化物 S2Cl2 以上各类化合物加上单质矿物共十八类。这些矿物中硅酸盐矿物种数最多，占整个矿物种类的24%，占地壳总重量75%，硫卤化物最少，只有一种。矿物分为下列大类自然元素矿物硫化物及其类似化合物矿物卤化物矿物氧化物及氢氧化物矿物含氧盐矿物(包括硅酸盐硼酸盐碳酸盐磷酸盐砷酸盐钒酸盐硫酸盐钨酸盐钼酸盐硝酸盐铬酸盐矿物等)。新矿物。世界上已知矿物约30
13、00种。随著研究手段的改进新矿物种的发现逐年增多。若以20年为一个计算单位则新矿物的发现18801899年为87种19001919年为185种19201939年为256种19401959年为347种。80年代平均每年发现新矿物约 4050种。中国从1958年发现香花石开始至1989年已发现新矿物约70种。,二常见矿物的描述,橄榄石橄榄石主要成分是铁或镁的硅酸盐，同时含有锰、镍、钴等元素，晶体呈现短柱状或厚板状。橄榄石变质可形成蛇纹石或菱镁矿，可以作为耐火材料。,石榴子石,石榴子石化学通式为A3B2SiO43，晶体属等轴晶系的一族岛状结构硅酸盐矿物的总称。化学式中 A代表二价阳离子，主要有镁、铁
14、、锰和钙等；B代表三价阳离子,主要有铝、铁、铬、钛等。B组阳离子间因半径相似而常有类质同象代替，A组阳离子因Ca2+的半径较大，难以被 Mg2+、Fe2+、Mn2+等所代替。因此，石榴子石按成分特征,通常分为铝系和钙系两个系列，它们的主要成员见表。钙铁榴石中含 Ti（TiO2达4.6016.44）较高的变种称钛榴石。作激光材料的人造钇铝榴石Y3Al2AlO43是钇、铝分别置换钙、硅的结果。石榴子石晶体形态特征明显，多呈菱形十二面体、四角三八面体或二者的聚形集合体呈粒状。石榴子石的颜色随成分而异，玻璃光泽，其色彩美丽而透明者是珍贵的宝石。如镁铝榴石、翠榴石，后者是钙铁榴石，含微量Cr3+而颜色翠
15、绿，中国称宝石级的石榴子石为“紫牙乌”（或子牙乌）。石榴子石摩斯硬度 6.57.5，比重见表。,红柱石,晶体形态：斜方双锥晶类；晶体呈柱状，主要单形有：斜方柱m、n，平面双面c；晶体结构：晶系和空间群：正交晶系，D122hPnnm；晶胞参数：a0=7.78Å，b0=7.92Å，c0=5.57Å，z=4 粉晶数据：5.54（1）2.77（0.9）4.53（0.9）硬度：6.5-7.5 比重：3.13-3.16g/cm3 解理：不完全，解理完全 断口：由交叉好的解理或裂理产生的细长断口 颜色：常呈灰白色或肉红色，呈兰，绿，紫色者少见 条痕：白色 透明度：透明 光泽：玻
16、璃光泽 发光性：无 其他：性脆,绿帘石,英文名称：epidote。绿帘石矿物名称：绿帘石。结晶状态：晶质体。晶系：单斜晶系。晶体习性：柱状或柱状集合体，常发育晶面纵纹。常见颜色：浅至深绿色至棕褐色、黄、黑。光泽：玻璃光泽至油脂光泽。解理：一组完全解理。摩氏硬度：67。密度：3.40（+0.10，0.15）g/cm3。绿帘石 光性特征：非均质体，二轴晶，负光性。多色性：三色性，强，绿色，褐色和黄色。折射率：1.7291.768（+0.012，0.035）。双折射率：0.0190.045。紫外荧光：一般无。吸收光谱：445nm强吸收带，有时具475nm弱吸收线，但不特征。放大检查：气液包体，固体矿
17、物包体。特殊性质：遇热盐酸能部分溶解；遇氢氟酸能快速溶解。,普通辉石,，常有钛的混入，偶而还有微量钠。单斜晶系。具有辉石类矿物的基本特征。黑色，或带绿及带褐的黑色，少数为暗绿色和褐色。折射率ng1.710-1.724，nm1.6871.706，np1.682-1.700；重折率0.018-0.025；+2v=50度61度。相对密度3.23.6。单斜晶系。晶体短柱状，横切面为八边形。两组柱面中等解理，相交近直角（87或93）。摩氏硬度5-6，比重3.23-3.52。普通辉石是常见的辉石矿物，主要产于基性和超基性岩中，有时也出现在中性岩和酸性岩以及某些结晶片岩中。世界各地都有产出。其晶体可用于磨制
18、黑宝石。,普通角闪石,普通角闪石是闪石矿物中的一类，它并不是指一种矿物。如镁钙闪石、浅闪石、韭闪石等都属于普通角闪石。普通角闪石普通角闪石一般多出现于变质岩和火成岩中，是分布很广的造岩矿物之一，含有大量普通角闪石的变质岩就叫做角闪岩。普通角闪石的晶体呈长柱状，横断面为近似菱形的六边体，晶体的集合体一般为粒状、针状或纤维状。颜色绿黑至黑色，有玻璃光泽。角闪石矿物中最常见的一种。角闪石（hornblende)这个名称来自德语，原为矿工术语，horn可能指号角的颜色，blende意思是欺骗者。这种矿物呈黑色，并发光，属于金属矿石，可其中并不含有价值的金属,透闪石,具有细长柱状或纤维状的晶态，良好的柱
19、状解理。解理角度的不同，可以和辉石区别；颜色比较淡，可以和普通角闪石区别。,白云母,白云母，化学组成：KAl2Si3AlO10(OH,F)2,理想的组份是八面体片含 Al，也可少量地被 Fe 3+、Mg、Fe 2+甚至 Mn、Cr、V 等所置换。白云母具有高度完全的底解理、颜色淡白。薄片富弹性的特点。白云母也叫普通云母、钾云母或云母，是云母类矿物中的一种。白云母是良好的电绝缘体和热绝缘体，并且它能够大量出产，因此具有重要的经济价值。一般它产于变质岩中，但也产于花岗岩等岩石中。白云母并非只是白色，它可以是较淡的褐、绿、红色到无色，具有玻璃光泽到丝绢光泽。形状为大板块状，六方晶体或细粒的集合体。,
20、黑云母,英文Biotite 黑云母化学组成：K(Mg,Fe2+)3(Al,Fe3+)Si3O10(OH,F)2,类质同象代替广泛，所以不同岩石中产出的黑云母,其化学组成成分差距很大。一般酸性和碱性岩浆岩中的黑云母，FeO高，MgO低；基性岩和超基性岩1中的黑云母，MgO高，FeO低；在碱性伟晶岩中的黑云母，MgO低，而Fe2O3相对要高一些。黑云母的晶体形态与金云母相同。颜色为黑色、深褐色，有时带浅红、浅绿或其它色调。含钛高的呈浅红褐色，富含高价铁则呈绿色。透明至不透明。玻璃光泽，黑色则呈半金属光泽。硬度23，比重3.023.12。黑云母受热水溶液的作用可以蚀变为绿泥石、白云母和绢云母等其他矿物。黑云母因为含铁高，绝缘性能差，远不如白云母。黑云母细片常用作建筑材料填充物。粒径较大的黑云母，极容易根据其片状形态，较深的颜色以及弹性，具有云母的完全解理，和受热以后，可略带磁性的特点等加以鉴别 在深成岩和浅成岩中，特别是酸性或偏碱性的岩石中，大都含有黑云母。,
