第1-3节 矿物
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煤矿地质第二章三大类岩石简述
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
第二章
一、矿物的概念：
矿物和岩石
矿物
第一节
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）。
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。
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
第二章
一、矿物的概念：
矿物和岩石
矿物
第一节
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）。
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。
石油地质学第二章 矿物与岩石
白色， 白色，含铁呈褐色
玻璃光泽
3.5-4
白色， 土状、细粒片状、 白色，含杂质其他 土状、细粒片状、鳞 贝壳状或粗糙状断 土状或蜡状光泽 片状或块状集合体 色调 口
2
第三节 岩浆岩、变质岩与沉积岩
一、岩浆岩 1.物质成分 物质成分
SiO2 是 最 重 要 的 成 分。 是 岩 石 酸 性 程 度 （ 基 性 程 度） 的 标 志。 超基性岩 基性岩 中性岩 酸性岩 SiO2<45% 橄榄岩 SiO2=45～53% 辉长岩 ～ SiO2=53～66% 闪长岩 ～ SiO2>66% 花岗岩
光泽 解理与断口 硬度 土状或 贝壳状或 蜡状光 粗糙状断 泽 口 鉴定特征
土状、 土状、细 白色， 粒片状、 白色，含 粒片状、 杂质其他 鳞片状或 色调 块状集合 体
2
光泽和可 塑性
多种含水硅酸盐矿物的混合物。主要化学组成是 多种含水硅酸盐矿物的混合物。主要化学组成是Al2O3和SiO2两种氧化物
金属光泽
半金属光泽
金刚光泽
玻璃光泽
三、矿物的物理性质
2.力学性质 力学性质
（1）硬度 ） 矿物抵抗机械作用(刻画、压入、研磨）的能力。 矿物抵抗机械作用 刻画、压入、研磨）的能力。 刻画
摩氏硬度表
硬度等级 1 2 3 4 5 代表矿物 滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 硬度等级 6 7 8 9 10 代表矿物 正长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石
第二章 矿物与岩石
第一节 矿物的形态与物理性质
第二节 常见矿物及其鉴定特征 第三节 岩浆岩、变质岩与沉积岩
第一节 矿物的形态与物理性质
一、矿物的概念
天然产出的、具有一定的化学成分、结晶构 造、外部形态和物理性质的元素或化合物，是 岩石的基本组成单位。
第一章 第4节 矿物分类
1．层状铝硅酸盐粘土矿物 ． （1）构造特点： 此类粘土矿物大多不溶于水。 ⅰ 基本结构单位：Si、O四面体、Al、O八 四面体、 、 八 、 四面体 面体基本构造； 面体基本构造； ⅱ 粘土矿物晶架内的同晶置换（类质同象） 在Si、O层中，常常Al3+代替Si4+； 在Al、O层中，常常Mg2+ 代替Al3+ ，Fe3+ 代 替Al3+；
第四节 矿物的分类 一、矿物的分类
.
按晶体化学分类法，把矿物分为五大类十二 种类型，这里列出其中常见的几种，见下表：
常见矿物的化学类型
大类
一、 自然 元素 二、 硫化物
描述
单质金属或 非金属
代表性 矿物
自然铜 自然金 金刚石
化学式
Cu Au C
元素同硫 结合
卤族元素化 合物
1、元素同氧结 、 合 2、金属氧化物 、 与水联合派生
2
，
白云母 黑云母
5、角闪石：普通Ca 2 Na(Mg,Fe) 4(Al,Fe) 角闪石：普通 角闪石 [(Si,Al) 4O11](OH,F) 2晶体常呈长柱状，横 断面为假六边形，暗绿色，玻璃光泽，硬度56，两组完全解理。 6 、 辉 石 ： 普 通 Ca(Mg,Fe,Al)[(Si,Al) 2O6] ：晶体常呈短柱状，横断面呈八边形， 黑绿色，玻璃光泽，硬度5.5-6，两组中等解 理。绿辉石CaFe [Si2O6] 。 7 、 橄 榄 石 (Mg,Fe) 2[ SiO4]: 黄 绿 色 （橄榄绿），玻璃光泽，透明，硬度6-7，贝 壳状断口。
硅酸盐矿物的晶体结构
l
几类主要的硅酸盐矿物： 几类主要的硅酸盐矿物： 1、石英 ： 常发育成单晶或晶簇，或致密 、 石英： 块状，纯洁的石英无色透明，称为水晶 （crystal），因含杂质而显各种色调。 石英晶面为玻璃光泽，断口为油脂光泽， 无解理，贝壳状断口，硬度7。
第二章矿物
矿物的解理：是矿物在受到机械力作用沿着一定方向裂开的性质。
方解石（三组解理） 角闪石（二组解理）
云母（一组解理）
3.
断口：
1）概念：矿物受到外力打击后不沿固定的结晶方向断 开时所形成的断裂面。 2）断口与解理的区别：一是断口由于沿任意面断开形 成的二是断口面不会象解理面那样是平滑的。 3）类型：据形状不同可分为： 贝壳状：断面呈椭圆形曲面，具以受力点为中心的同 心圆状线纹，如石英。 参差状：断面参差起伏不齐、粗糙不平，块状及粒状 集合体常具这种断口。如磷灰石。 锯齿状：断面呈锯齿状，常见于延展性较强的金属矿 物，如自然铜。 平坦状：断面相对较为平坦，如致密块状高岭石。
2. 解理: 1)概念：晶体受到外力打击时能沿着一定的结晶方向 分裂成为平面（解理面）的能力。 解释：晶体具有内部格子构造，格子构造是质点按一 定规律在三维空间内排列形成的。。质点在不同方向 组成了不同的面网，面网质点密度越大，该方向面网 间距离最大，其联结力最小，受到外力打击后也最易 沿面网方向裂开。所以说，解理面方向总代表着面网 质点密度最大，面网间联结力最小的方向。某些矿物 质点在几个方向上联结力比较弱，因此这种矿物可能 沿几个方向，产生解理面（方解石三组解理）。相反 有些以金属键结合的矿物，就没有解理产生。 2）类型：据矿物沿不同方向发生解理的能力不同， 可分为五级： 极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理、 极不完全理。 标准：解理面的产生解理的难易程度以及解理的显著 程度、平滑程度、连续程度。
蓝铜矿（蓝）
刚玉（紫）
石英（无色）
三、矿物的力学性质
矿物的力学性质是指矿物受外力作用
后而表现出来的性质。包括矿物的硬 度、解理、断口、弹性、挠性、延展 性等。 1.矿物的硬度： 1)概念：矿物抵抗外力机械作用的强度。 在肉眼鉴定中，主要是指矿物抵抗外 力刻划的能力。
矿物岩石学复习提纲
在理想的情况下，同一单形内的晶面应 该同形等大。例如：立方体、八面体、菱 形十二面体和四角三八面体都是单形。
二、 晶面符号
晶体定向后, 晶面在空间的相对位置就 可以根据它与晶轴的关系来确定, 表示晶面 空间方位的符号就叫晶面符号,常用的是米 氏符号:晶面在三根晶轴上的截距系数的倒 数比，用小括号括起来。
依次书写； ➢ 2）若晶体中存在多个同轴次对称轴或多个对称面
时，其个数写在相应对称要素的前面。如立方体 的对称型为3L44L36L29PC、三方单锥的对称型为 L33P。 • 晶体中的对称要素的组合受对称规律的控制，因 而晶体中存在的对称型是有限的。经推导，总共 只有32种（课本19页的表2-1）。
一层面网再长相邻 的另一层面网，晶 面（晶 体最外层面 网）是平行向外推
移生长的，这就是 科塞尔理论， 也称 层生长理论。
C B
A
层生长过程
第四节 晶体的形成
不足：把晶体生长过程简单化了，仅考虑晶面生 长速度的影响，未考虑质点的性质、 质点间的键 型、结构缺陷以及生长时的温度、压力、溶液 浓 度等内部及外部环境对晶体生长过程产生影响。 另外最佳生长位置都生长完后，如果晶体还要继 续生长，就必须在这一平坦面上先生长一个质点， 由此来提供最佳生长位置。这个先生长在平坦面 上的质点就相当于一个二维核，形成这个二维核 需要较大的过饱和度，但许多晶体在过饱和度很 低的条件下也能生长，为了解决这一理论模型与 实验的差异，弗兰克(Frank)于1949年提出了螺旋 位错生长机制。
第四节 单形和聚形
由于矿物内部和外部因素的影响，不同对 称型的矿物其形态不同，同一对称型的同 种矿物由于其生长环境不同，可以形成不 同的形态。
根据晶面特征可分为两类：单形和聚形
二、 晶面符号
晶体定向后, 晶面在空间的相对位置就 可以根据它与晶轴的关系来确定, 表示晶面 空间方位的符号就叫晶面符号,常用的是米 氏符号:晶面在三根晶轴上的截距系数的倒 数比，用小括号括起来。
依次书写； ➢ 2）若晶体中存在多个同轴次对称轴或多个对称面
时，其个数写在相应对称要素的前面。如立方体 的对称型为3L44L36L29PC、三方单锥的对称型为 L33P。 • 晶体中的对称要素的组合受对称规律的控制，因 而晶体中存在的对称型是有限的。经推导，总共 只有32种（课本19页的表2-1）。
一层面网再长相邻 的另一层面网，晶 面（晶 体最外层面 网）是平行向外推
移生长的，这就是 科塞尔理论， 也称 层生长理论。
C B
A
层生长过程
第四节 晶体的形成
不足：把晶体生长过程简单化了，仅考虑晶面生 长速度的影响，未考虑质点的性质、 质点间的键 型、结构缺陷以及生长时的温度、压力、溶液 浓 度等内部及外部环境对晶体生长过程产生影响。 另外最佳生长位置都生长完后，如果晶体还要继 续生长，就必须在这一平坦面上先生长一个质点， 由此来提供最佳生长位置。这个先生长在平坦面 上的质点就相当于一个二维核，形成这个二维核 需要较大的过饱和度，但许多晶体在过饱和度很 低的条件下也能生长，为了解决这一理论模型与 实验的差异，弗兰克(Frank)于1949年提出了螺旋 位错生长机制。
第四节 单形和聚形
由于矿物内部和外部因素的影响，不同对 称型的矿物其形态不同，同一对称型的同 种矿物由于其生长环境不同，可以形成不 同的形态。
根据晶面特征可分为两类：单形和聚形
矿物
(2)解理：矿物受力后沿一定方向规则裂开
成光滑面的性质叫解理。裂开面称解理面。云 母一个方向，方解石三个方向。 极完全解理：云母； 完全解理：方解石、方铅矿 中等解理：长石； 不完全解理：磷灰石
(3)断口：受力后不沿一定方向裂开，而
破裂成不规则的破裂面。解理不完全，则断
口愈显著。 贝壳状断口－石英； 参差状断口－黄铁矿； 平坦状断口－块状高岭土。
葡萄状、肾状、结核状：不规则者称结核状， 有时有同心层或放射状。葡萄状、肾状具同心 或放射状。磷质结核，磷灰石和黄铁矿结核可 以是微细晶粒。 粉末状集合体、被膜状、皮壳状：一种矿物 覆盖在其它矿物或岩石表面呈粉末状散布或薄 层、较厚层壳状产出者。
分泌体：在形状不规则或球状空洞中，胶体或晶质矿 物由洞壁向中心逐层沉淀填充而成。晶腺--直径>1cm； 杏仁体--直径<1mm。在晶腺中常见到周期性扩散沉淀 形成的环带，如由SiO2形成的玛瑙，其中常有空腔，空 腔中有时长有晶簇。
3．颜色与条痕：矿物吸引了白光中某种波长的色光后 (黄，绿，红)所表现出来的互补色；对各种色光吸收均 匀，即黑色或灰色；基本上都不吸收即白色。赤铁矿 (红)。 矿物的颜色是由其化学成分和结构特征决定的，固定 不变的，是重要鉴定标志。但是，外来原因可使颜色不 固定， 如纯净的石英为无色，由于混有杂质等原因出 现各种颜色。 条痕是矿物粉末的颜色。它对于基些金属矿物具有重 要的鉴定意义。如赤铁矿有赤红、铁黑或钢灰者，但其 条痕则总为樱红色。比较稳定。透明矿物的条痕都是近 白色，无鉴定意义。
由于生长条件不好，多数晶体的晶面发育不完整，
或很不完整，从而形成外形不规则的晶粒(晶体)。晶粒 大小不一，较粗的用肉眼或放大镜就可以看出来，岩 石中微细的晶粒则要通过显微镜才能分辨出来。
第二章 矿物-矿物的化学性质、分类
2.胶体及其吸附作用
1）胶体：一种或几种物质的微细质点（粒径0.001-0.1um）分散在另一种 物质之中所形成的不均匀分散体系。 包括分散相（分散质、胶体颗粒）和分散介质（分散媒）。 自然界胶体主要形成于表生作用，难溶矿物破碎成微细颗粒（ 0.0010.1um）时，分散在水中形成胶体溶液。 2）胶体矿物的形成 胶体颗粒带有电荷，与带不同电荷的胶体颗粒或离子发生相互作用时，胶 体颗粒便相互中和而失去电荷凝聚下沉与分散介质分离，逐渐凝固而形成胶 体矿物。如带负电荷的SiO2胶体颗粒与带正电荷的Fe（OH）3胶体颗粒相遇 时，凝聚成含SiO2的褐铁矿， SiO2含量不固定，因此，胶体矿物的化学组 成常常不固定，成分可以发生变化。 3）胶体吸附作用 除胶体矿物形成时本身的含量变化大，另外胶体颗粒还能吸附分散介质中 的离子，使其矿物成分不稳定而发生变化。如硬锰矿（mMnO2· MnO· 2O） nH 中常混入少量K2O、BaO、CaO、ZnO等组分，原因是带负电荷的MnO2胶 体颗粒能够从水溶液中吸附K+、Ba+、Ca+、Zn+等阳离子。
第三节 矿物的化学性质
矿物的形态和物理性质是其化学成分和内部构造在一定地质 条件下的综合反映，因此研究矿物的化学成分和内部构造对于 鉴定矿物、利用矿物和分析矿物的形成条件极其重要。 一、矿物的化学成分 矿物形成于地壳中，组成元素来自于地壳及其深处，是地壳中 元素永不停止的迁移运动中的相对静止状态的聚集形式，包括 单质和化合物。矿物的化学成分并不是绝对固定的，它可以在 一定范围内发生变化。引起矿物化学成分变化的原因有以下几 种： 二、矿物化学成分变化 1.固溶体：两种或两种以上彼此不能化合的组分，相互混溶成 均匀的固态物质，如日常所见的合金。按其组成方式分为： 1）交替固溶体：类质同像； 2）侵入固溶体：一种组分侵入于另一种组分结晶构造的间隙 之中，其中一部分就是以机械混入物形式出现的杂质。
矿物课件
第三节 常见的造岩矿物
4、粘土矿物 、 粘土矿物：沉积岩的主要造岩矿物之一，晶体颗粒细 小（0.001—0.002mm），肉眼无法辨认，我们常见的 是这类矿物的集合体，下面介绍三种主要粘土矿物： （1）高岭石：Al4[Si4O10](oH)8 （2）蒙脱石：（Al2Mg3）[Si4O10](oH)2nH2O （3）水云母（伊利石）
三、矿物的外形和几种物理性质 1、单体形态：一向伸长、二向延展、三向等长 2、集合体形态：柱、针、纤维、放射状；板、片、鳞片状；粒 状；晶簇；其它形态。（鮞、豆、结核、钟乳、土状等） （二）颜色（光学性质） 颜色（光学性质） 1、自色 自色：内部构造或色素离子的成分。 自色 2、他色 他色：外来带色杂质而引起。 他色 3、假色 假色：由某种物理因素引起的呈色现象,对于个别矿物有鉴定意 假色 义。
矿物允许可见光透过的程度。 在肉眼观测时，要用同一厚度（0.03mm）作比较。 1、透明 透明： 完全或基本清楚地透过物象者。如：水晶。 透明 2、不透明 不透明：完全不能透见物象者。如：石墨、磁铁矿。 不透明 3、半透明 半透明：能模糊透见物体的轮廓的矿物。如：闪锌矿。 半透明 一般情况下，浅色矿物是透明的，而暗色矿物 不透明。
第三节 常见的造岩矿物
7、菱铁矿：FeCO3 、菱铁矿： 鲕状、结核状、呈褐色， 硬度3.5—4.5，坚硬不易破碎，比重3.9大于方解 石，遇稀盐酸产生黄绿色沉淀。 8、赤铁矿：Fe2O3 鲕状、豆状，褐红色，黑褐 、赤铁矿： 色，条痕褐红色，半金属光泽，硬度5.5，比重 较大，无磁性。 9、褐铁矿：Fe2O3nH2O 土状、多孔状，黄褐色， 、褐铁矿： 黑色，条痕黄褐色，半金属光泽，土状光泽，硬 度不一，2--5。
第三节 常见的造岩矿物
环境土壤学第一章 (第1节)
4、蛭石（Vermiculinite）
• 2:1型矿物，属于半胀缩型矿物； • 三 八 面 体 （ Mg 八 面 体 ） X1.1(Al2.3Si5.7) (Al0.5Fe3+0.7Mg4.8)O20(OH)4； • 同晶替代：蛭石中四面体片和八面体片都 有同晶置换作用，但主要发生在四面体片 中，Si被Al置换的数量比蒙脱石高，所以电 荷密度比蒙皂石类高 • 补偿离子不确定。 • 晶层间距为140nm
橄榄石[(Mg,Fe)2SiO4]：
橄榄绿色，立方形晶粒，断口常为贝壳状，硬度6.5～7。 富含铁，易分解，为土壤提供铁、镁等养分。
孔雀石[Cu2(OH)2(CO3)]
一、原生矿物
2、辉石、角闪石类 属链状结构硅酸盐，其Si-O四面体沿一 维方向延伸，又可分为单链结构的辉石类 和双链结构的角闪石类。 其中的Si/O=1:3。 3、云母类 属层状结构硅酸盐，常见的有白云母和 黑云母，土壤中的次生粘土矿物也多为此 类型。
2:1型层状硅酸盐晶体结构
3、伊利石（Illite）
2:1型矿物，属于非胀缩型矿物； 分子式： (OH)4Al4Si8O20 ； 同晶替代：K1.33Al4(Si6.67Al1.33)O20(OH)4同晶 替代现象主要以Al3+代Si4+(发生在硅氧片中)； 存在补偿离子K+； 在我国分布最为广泛的次生矿物； c轴间距为100nm。
1、氧化铁
Fe3+
OH--
Fe (OH) 3 老 化
高温老化
α-Fe2O3
低pH、缓慢沉淀
α-FeOOH
〔
失
水
O〕
〔O〕 γ-Fe2O3
Fe2+
OH--
矿物学基础知识(矿物及其化学成分)
第二章矿物及其化学成分第一节矿物的概念在古代，矿物泛指从矿山采据且未经加工的天然物体，随着人类对自然认识的深入和科学技术的进步，矿物的概念也在不断发展变化。
现代对矿物的定义是，地质作用或宇宙作用过程中形成的具有相对固定的化学组成以及确定的晶体结构的均匀固体。
它们具有一定的物理、化学性质，在一定的物理化学条件范用内稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。
现代的矿物概念，重点强调以下几个特征。
一、矿物是地质作用或宇宙作用的产物这一特征使矿物区别于在工厂或实验室由人工制造的产物。
由人工制造的、各方面性质与大然产出的矿物相同或相似的产物，可以称人造矿物或合成矿物，如人造水晶、人造金刚石等；而那些在自然界无对应矿物的人工合成物，则不能称为合成矿物，如钛酸锶、钇铝榴石等。
那些来自月球或陨石的矿物，为了强调其来源，特别称为月岩矿物和陨石矿物，或统称宇宙矿物。
二、矿物具有相对固定的化学成分矿物成分可用化学式来表达。
如方解石、闪锌矿，其化学成分可分别用化学式CaCO3和ZnS表示。
然而，由于形成环境的复杂性，矿物的成分可在一定范围内变化。
如闪锌矿中的Zn经常被Fe代替，但Fe的含量最高不能超过26%，向且Zn、Fe一起与S仍保持1:1的定比关系，化学式可表示为(Zn,Fe)S。
因此，可以说矿物成分是相对固定的。
三、矿物具有确定的晶体结构这表明矿物应该是晶体，但只有天然产出的晶体才属于矿物。
外观表现为固体的无晶体结构的物质，如蛋白石、水铝英石等不能称为矿物，这类在地质作用或宇宙作用中形成的具有相对固定的化学成分，但无确定晶体结构的均匀固体，称为准矿物或似矿物。
天然非晶质的火山玻璃，因无一定的化学成分，不属准矿物之列。
四、矿物是均匀固体这一特征排除了天然产出的气体和液体，它们可以是自然资源，但不属于矿物，如自然汞；同时也与岩石和矿石区分开来。
矿物作为组成岩石和矿石的基本单元，应该是各部分均匀的。
五、矿物并非固定不变任何矿物都稳定于一定的物理化学条件范围内，超出这个范围，矿物会发生变化，生成新条件下稳定的矿物。
《地质地貌学》第二章地壳的组成物质和利用
《地质地貌学》 第二章地壳的组成物质和利用
第一节 矿物的基本特征 第二节 矿物的分类和主要矿物 第三节 矿物的识别和利用 第四节 岩浆岩(火成岩) 第五节 沉积岩 第六节 变质岩
第一节 矿物的基本特征
一、矿物的概念
矿物是在地质作用下产生的，具有一定的化学成分和 物理性质的天然物体，是组成岩石的基本单元。
自然界的矿物绝大多数呈固体状态存在，只有少数呈 液态(如石油、汞)和气体(如天然气)状态存在。
固体矿物大部分是呈结晶物质出现，即组成它的 各种化学元素的质点(原子、分子、离子等)都有 规律的排列，形成结晶格子构造，如石盐(NaCl) 中Na+具有一定的化学成分和物理性质的天然物 和Cl-呈立方形交替排列。
(1)一向延伸型。晶体沿一个方向发育，包括柱状、 针状和纤维状，例如普通角闪石、石棉和辉锑矿等。
(2)二向延伸型。晶体沿两个方向发育，即沿平面 方向发育，包括板状、片状和鳞片状，如黑钨矿、 云母和石墨等。
(3)三向延伸型。晶体沿三个方向大致相等发育， 包括粒状和等轴状，如石榴子石和黄铁矿等。
另一类是由两个或两个以上的单形聚合而成的形 体，称为聚形。聚形的特点是在一个晶体上具有 大小不等、形状不同的晶面。聚形的种类没有一 定的数目，常见的聚形有六面体、八面体聚、六 方柱与六方双锥聚形等。
2．晶体习性 在相同良好生长条件下，同种矿物晶体往往具有常
见的形态，称为晶体习性。根据各种晶体在三维空 间上发育的相对程度，可分为三种基本类型： (1)一向延伸型 (2)二向延伸型 (3)三向延伸型
(1)结核和鲕状。结核是矿物质点围绕某一中心， 自内向外生长成球状、凸镜状、团块状、不规则 状的集合体。如钙结核、锰结核、黄铁矿等结核。 大小和形状如鱼卵的结核集合在一起称为鲕状体， 如鲕状赤铁矿。
第一节 矿物的基本特征 第二节 矿物的分类和主要矿物 第三节 矿物的识别和利用 第四节 岩浆岩(火成岩) 第五节 沉积岩 第六节 变质岩
第一节 矿物的基本特征
一、矿物的概念
矿物是在地质作用下产生的，具有一定的化学成分和 物理性质的天然物体，是组成岩石的基本单元。
自然界的矿物绝大多数呈固体状态存在，只有少数呈 液态(如石油、汞)和气体(如天然气)状态存在。
固体矿物大部分是呈结晶物质出现，即组成它的 各种化学元素的质点(原子、分子、离子等)都有 规律的排列，形成结晶格子构造，如石盐(NaCl) 中Na+具有一定的化学成分和物理性质的天然物 和Cl-呈立方形交替排列。
(1)一向延伸型。晶体沿一个方向发育，包括柱状、 针状和纤维状，例如普通角闪石、石棉和辉锑矿等。
(2)二向延伸型。晶体沿两个方向发育，即沿平面 方向发育，包括板状、片状和鳞片状，如黑钨矿、 云母和石墨等。
(3)三向延伸型。晶体沿三个方向大致相等发育， 包括粒状和等轴状，如石榴子石和黄铁矿等。
另一类是由两个或两个以上的单形聚合而成的形 体，称为聚形。聚形的特点是在一个晶体上具有 大小不等、形状不同的晶面。聚形的种类没有一 定的数目，常见的聚形有六面体、八面体聚、六 方柱与六方双锥聚形等。
2．晶体习性 在相同良好生长条件下，同种矿物晶体往往具有常
见的形态，称为晶体习性。根据各种晶体在三维空 间上发育的相对程度，可分为三种基本类型： (1)一向延伸型 (2)二向延伸型 (3)三向延伸型
(1)结核和鲕状。结核是矿物质点围绕某一中心， 自内向外生长成球状、凸镜状、团块状、不规则 状的集合体。如钙结核、锰结核、黄铁矿等结核。 大小和形状如鱼卵的结核集合在一起称为鲕状体， 如鲕状赤铁矿。
土木工程材料第一章材料的基本性质
素含量表示
矿物组成是指构成材料的矿物
----材-无料机的非如化金混学属材凝组料土成常是不以多同各相，材则的料材种料类的和矿数量物。组成就不同 ；
氧--化--材物-有料含机量的材表化料示学常以组各成化相合同物，可以它有是不决同定无的机矿非物金组属成材。料化学、
的含量表示
物理、力学等性质的重要因素。
第一节 材料的组成、结构和构造
对混凝土和砂浆，常用抗渗等级来表示：
S = 10H-1 式中：S — 抗渗等级；
H — 试件开始渗水时的水压力。
抗渗性能与材料内部孔隙率大小及孔隙特征有关， 抗渗等级愈高，抗渗性能愈好。
5、材料的抗冻性
指材料在水饱和状态下，能经受反复冻 融循环而不破坏的性能。用冻融循环次数表
示6、材料的导热性
当材料两面存在温差时，热量从材料的 一面通过材料传导到材料的另一面的性质。 用热导率（导热系数）表示。
第1章 土木工程材料的基本性质
第一节 第二节 第三节 第四节
材料的组成、结构和构造 材料的基本物理性质 材料的基本力学性质 材料的耐久性
第一节 材料的组成、结构和构造
一、材料的组成
化学组成：
矿物组成：
-----是指构成材料的化学元
矿物是指具有一定化学成分和
素及化合物的种类及数量。
----相-金组属成材：料指常材以各料化中学结元构相结近构、特性征质的相单质同或的化均合匀物部。分。
孔隙率 密度 表观密度 强度 吸水率 抗冻性 导热性
↑
2.烧结普通砖进行抗压试验，测得浸水饱和后的破坏荷载 为185kN,干燥状态的破坏荷载为207kN（受压面积为 115×120mm），问此砖的饱水抗压强度和干燥抗压强度各 为多少？是否适宜用于常与水接触的工程结构物？ 3.某岩石的密度为2.75g/cm3，孔隙率为1.5%；今将该岩 石破碎为碎石，测得碎石的堆积密度为1560kg/m3.试求 此岩石的表观密度和碎石的空隙率。 4.何谓材料的耐久性？工程结构设计中如何考虑？
工程地质学-第一章 矿物与岩石
5. 解理：矿物晶体在外力打击下，能沿一定方向裂开的 性质。
6. 断口：矿物在受外力打击出现的不规则裂面。 7. 硬度：矿物抵抗机械作用（如刻画、压入、研磨）的 能力，用摩氏硬度表示，分为十级。 表示十级硬度的十重矿物：
滑石方，萤磷长，石英黄玉刚玉刚
第二节 火成岩
岩浆侵入地壳内部所形成的岩石称为侵入岩（深成岩或浅 成岩）；岩浆喷出地表后冷凝或堆积而成的岩石称为喷出岩。 岩浆是高温高压并富 含气体的熔融体。
第四节 变质岩
一、变质作用类型 变质岩是地壳中原来的岩石经变质作用而形成的岩石。
根据变质因素和变质方式的不同，可以分为： 1．接触变质作用
发生在侵入体与围岩的接触带内的一种变质作用。 热接触变质作用：变质过程中侵入体与围岩间无化学成分的 相互交代 接触交代变质作用：变质过程中侵入体与围岩间有化学成分 的相互交代
2. 颜色：矿物在自然光下呈现的颜色，分自色、他色。 自色：矿物本身固有的颜色 他色：矿物中被杂质的颜色所混杂，呈现其他颜色。 3. 条痕：矿物在白色无釉磁板上摩擦留下的粉末的颜色 4. 光泽：矿物表面对可见光的反射能力。依据强弱可分 为：金属光泽、半金属光泽、非金属光泽。 造岩矿物一般呈非金属光泽：玻璃光泽、油脂光泽、珍 珠光泽、丝绢光泽。
2．动力变质作用 又称碎裂变质作用，是在构造运动产生的强应力作用下，使 原岩及其组成矿物发生变形、机械破碎及轻微的重结晶现象 的一种变质作用。
3．区域变质作用 由于区域性的地壳活动，在大范围内发生的变质作用，称 为区域变质作用。在区域变质作用过程中，温度、压力和溶 液等物理化学因素的变化都比较复杂，实际上是各种变质 因素综合影响的结果。
1 力学强度高 2 抗风化能力差 3 岩石的结构和构造对工程地质及水文地质性质影响大
地质学基础03矿物
第三节 矿物的形态
蓝晶石
一 矿物的
单体形态
二 矿物的
钙沸石
集合体形
态
一 矿物的单体形态
结晶习性分为三种基本类型：
一向延长型 二向延长型 三向等长型
一向延长型
石英
黄玉
磷灰石
蓝晶石
二向延长型
石膏
云母
黄铁矿
三向等长型
方铅矿
石榴子石
方解石
晶面花纹：矿物晶体表面出现多种凹凸花纹。
黄铁矿
石英
二 矿物的集合体形态
钾长石包含正长 石、钾微斜长石、 透长石及冰长石等 变种，其成分无变 化，仅结构略有差 别。其中常见的是 正长石。单晶体常 为柱状或板柱，常 为肉红色，有时具 有较浅的色调。玻 璃光泽。硬度6。 有两组方向相互垂 直的解理。
微斜长石
倍长石 （右）
钠长石 （左）
斜长石：
钠长石与 钙长石组 成类质同 像系列， 包括：
• 天然产出 • 具有一定的内部结构 • 具有一定的化学成分 • 组成岩石的基本单位 萤石
二 晶体与非晶体
• 晶体：结晶质点呈规则排 列的固体。如：石英晶体， 石盐晶体。
• 非晶体：质点无规则排列。 如：玻璃质，胶体等。
石英晶体（SiO2）
• 自然界中以晶体矿物为主， 也存在非晶质矿物。
宝石
石盐的晶体结构（立方体）
石 英
石英晶簇
晶
簇
矿物的个体（晶体颗
粒或胶粒）集合在一起 以集合体形式出现的。
阳起石（左） 放射状集合体
孔雀石（右） 肾状集合体
第四节 矿物的物理性质
一 矿物的光学性质 二 矿物的力学质 三 矿物的其他性质一 矿物的光学性质
晶体光学：矿物的解理
15
萤石
1.434
树胶(加拿大树胶), N=1.54
可见临界角不同，见到解理缝机会不同
举例：Py的2组解理——α大，见到解理缝机会多 长石2组解理——α小，见到解理缝机会少
解理的可见性与 解理夹角
Z(c) Ng
101
y(b)
210 010
x(a) 100
Np
Nm
顽火辉石的光性方位图
二、解理夹角的测定
喀雅克登塔格角 闪辉长岩
完全解理（角闪石与辉石）
不完全解理（橄榄石）
喀雅克登塔格堆晶角闪辉长岩
裂纹（石榴子石）
西藏榴闪岩
3、镜下观察解理特征的影响因素
主要特征包括 解理组数 缝宽窄 清晰程度 完善程度
影响因素 （1）切片方向—— （2）矿物和树胶之间的折射率差值
（1）切片方向的影响
(a)切片方向与解理缝垂直——缝最窄，代表真实的缝宽，升降镜筒，解 理缝不发生左右移动.
第三节 矿物的解理（Cleavage）
一、解理
1. 概念:
解理——指矿物晶体在外力作用下，沿一定方 向裂成一系列光滑平面的性质，这个光滑 平面称解理面。
解理缝——解理在岩石薄片中的投影称为解理 缝，即相互平行的细缝，解理缝间距大致 相等。
裂纹——若矿物在外力 作用下，裂成细缝 是弯曲的、非直线 的，则为裂纹，或 者裂理。例如石英。
(b)若切片方向法线与解理缝呈一角度α——解理缝宽度大于实际宽度
且α越大，解理缝越宽、越不清晰，升降镜筒，改变焦点平面位置， 解理缝会左右移动
(c) 若α 继续增大，解理缝越来越模糊，到一定角度就看不见解理 缝————此时解理面与薄片法线之间的夹角称为解理缝可见临界角。
第1章 地球的基本特征
◈ 石英岩
3.4 化石
5.6亿-2.4亿，存活了3.2亿
❖ 始祖鸟生 活于约1亿 5千5百万 到1亿5千 万年前晚 侏罗纪， 化石分布 在德国南 部
1996年，在北票市上园乡的一个小山村四合屯， 当地农民在挖掘孔子鸟化石时发现了四块长毛的小 型肉食恐龙化石。这是世界上第一次被发现的长毛 恐龙的化石，因而被誉为“中华鸟龙”。它的发现 对鸟类起源于恐龙的假说提供了有力的支持，直接 支持了鸟类由小型的 食肉的栖地性恐龙进化而成的理论。
2.3 海底扩张理论
海底扩张的证据（沉积物的年龄）
海底扩张的结果（形成喜马拉雅山）
2.4 板块运动形成海沟
❖ 马里 亚纳 海沟
2.5 地震带与板块的吻合
2.6 火山地震的成因
❖ 准确预报地震难在何处
❖ 科学家们都说“上天容易入地难”。人类可以借助天文望远镜观测成 百上千光年（距离单位，是光波在一年中“行走的路程”，约９５６０ ８亿公里）远的浩瀚太空；但对地表以下仅十几公里深处的情况还一头 雾水。但恰恰是这地表以下的十几公里处，是最应该关注的，因为在此 处孕育的“地下杀手”——地震，给人类带来的浩劫最大。中国地震局 地球物理研究所研究员王林瑛在接受媒体采访时曾表示，观测地下比观 测太空要难得多，因为我们要探测到可能发生的地震，必须得到达孕育 地震的深度，要到十几公里甚至几十公里的深部，而目前的技术水平不 能支持这样的探测。人类对地下探测到达的最远距离仅距地表１０公里 多，苏联在上世纪７０年代实施的科拉半岛超深钻探工程，最终深度为 １２２６１米。
❖ 但水晶是在炽热的岩浆作用下形成的
❖ 水晶是一种经过亿万年才能形成的宝石，所 以质地更坚硬，而且通体透明，充满灵气， 就算被尖锐物体怎么刮擦也不会出现裂痕。 水晶内含有铁、锰、锌、钾等大量微量元素， 佩戴水晶可以发挥这些微量元素的作用，对 人体起到保健的作用。
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第二节 矿物的化学成分
矿物是自然界的天然产物，化学元素是形成矿 物的物质基础。因而地壳中化学元素的丰度与矿物 的形成、矿物的化学成分有着密切关系。国际上把 各种化学元素在地壳中的平均含量的百分数称为克 拉克值。
地壳中主要化学元素的克拉克值 元素 克拉克值 (%) 元素 克拉克值 (%)
氧（O）
硅（Si） 铝(Al) 铁(Fe)
一向
二向
三向
二、引起矿物化学成分变化的主要因素
1．类质同象（同晶置换）——对于晶体矿物
类质同象（同晶置换）：晶体中某种质点被 类似质点所顶替（置换或取代）而能保持 原有晶格类型，只稍微改变其晶格常数的 现象，称为类质同象。
闪锌矿的化学式为ZnS。理论上，Zn+2和S-2在数目上 比例为1：1。但自然界产出的闪锌矿中常常含有Fe+2、 Cd+2、Mn+2……，不同产地的闪锌矿中，铁、镉、 锰……的含量常常不同 。
褐铁矿
黄铁矿
褐铁矿
黄铁矿
正长石常风化成高岭石：
4K [AlSi3O8] + 4H2O + 2CO2
（钾长石） Al4 [Si4O10] (OH)8 + 8SiO2 + 2K2CO3 （高岭石）
正长石
高岭石
二、矿物的成因类型
1、原生矿物(primary mineral)（岩浆矿物或 内
生矿物）：地下深处高温高压条件下，岩浆上升冷凝 结晶而成的各种矿物。如石英、长石、云母等；
结晶水：石膏CaSO4.2H2O 结构水：高岭石Al4[Si4O10](OH)8
伊利石 KAl2[(Si,Al)4O10](OH)2.nH2O 白云母KAl2[AlSi3O10](OH,F)2 黑云母 K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2
四、 矿物的化学式
类质同象的写法：
橄榄石（ Mg,Fe) 2[SiO4] 闪锌矿 (Zn,Fe,Mn,Cd…)S
三、矿物中的水
矿物中的水可分为两类，即：
不加入晶格的吸附水和自由水和加入晶格的结晶水、 结构水等。 1、吸附水 是指机械地吸附于矿物中的水，含量不 等，随温度变化。 2、结晶水 在矿物的晶个格中呈H2O分子状态，在 晶格中有一定位置。
3、结构水 以OH、H等形式参加矿物晶格，在晶 格中占有一定的位置。结构水是矿物中结合最牢的一 种水，因此只有在很高的温度条件下，水才逸出而破 坏晶格。
白云母 KAl2[AlSi3O10](OH,F)2
第三节
矿物的形态及物理性质
一、矿物的形态 （一）单体形态 一向延长型：呈柱状、针状、如角闪石、电气石 二向延长型：晶呈板状、片状，如板状石膏、云母； 三向延长型：呈粒状，如橄榄石、石榴子石等。 （ 二）双晶 同种物质的晶体有规则的连生在一起。 （三）集合体形态 1、显晶质集合体 2．隐晶及胶状集合体
46.13
26.00 7.45 4.20
钠(Na)
镁(Mg) 钾(K) 氢(H)
2.40
2.35 2.35 1.57
钙(Ca)
3.25
一、
矿物的化学成分决定它的内部构造和外部性状
1、矿物的化学成分决定它的内部构造（晶格） （1）矿物的内部构造（晶格）主要取决于内因——化学成 分； 因为化学成分决定：
第一章
矿物
本章教学目的和要求： 一、目的：为第二章“岩石”的学习做准备。
二、要求：
1、要求掌握矿物、类质同象、粘土矿物的 概念; 2、掌握野外对常见造岩矿物的鉴定方法。重 点掌握七类硅酸盐矿物的特征； 3、对主要的农用矿物、粘土矿物特征有基本 了解。
第一章 矿物 第一节 矿物的概念
一、矿物的定义
◆质点的种类及数量比；
◆质点的相对大小及配位数之间的关系；（ 由于质点 的相对大小直接影响到晶体构造中配位数，不同大小 质点阴阳离子半径不同，配位数不同，则引起不同的 格子。 ◆离子（原子）的外电子层结构
（2）矿物的内部构造其次受制于外因—— 环境因素：T、P、C、PH值等。如金刚石和石墨的区别
金刚石
三、
粘土矿物
第一节 矿物的概念
一、 矿物的定义
矿物：矿物是天然形成的单质或化合物， 具有一定的化学成分，绝大多数为晶质 固态的无机物，稳定于一定的物理化学 条件。
1、矿物是自然界各种地质作用形成的天然产物。 2、矿物是具有一定化学成分的单质或化合物。 3、大多数矿物为结晶质固态的无机物，极少数 为非晶质、非固态、有机物。 4、矿物具有一定的物理化学性质，对于结晶矿 物，还具有一定的形态。
石墨
晶格 架状构造
形态 粒状
褐色、黄色等
层状构造
片状
颜色 无色，含杂呈兰、 钢灰色
光泽 金刚光泽
透 明 度
半金属光泽
透明 10
不透明 1
硬度
石墨
金刚石
2 、矿物的化学成分也决定其外部性状
形态：一向：针状、柱状
二向：片状、板状
三向：粒状 物理性质：颜色、硬度、解理、比重等。 如孔雀石呈绿色，为Cu离子的颜色； 赤铁矿显红色，是Fe离子的颜色； 重 晶 石 (BaSO4) 、 方 铅 矿 (PbS) ， 磁 铁 矿 (Fe3O4)比重大都与元素的原子量有关等等。
闪锌矿的晶体构造
2．胶体吸附作用——对于胶体矿物
绝大多数矿物是结晶质的，但还有一部分 是非结晶质的胶体矿物。大多数次生矿物是胶 体矿物或由胶体矿物转变而成的，有些热液矿 物的生成也和胶体有关。 由于胶体质点带电荷，具选择性吸附作用， 如正胶体有Al(OH)3、Fe(OH)3等， 负胶体有SiO2、粘土质、腐殖质等。
2、次生矿物(secondary mineral)（表生矿物或 外生矿物）：原生矿物在地表常温常压条件下，经过 风化作用，沉积作用所形成的一类矿物。如粘土矿物， 岩盐、石膏等； 3、变质矿物(metamorphic mineral)：已形 成的矿物经变质作用（高温高压）形成的矿物。如红 柱石，蛇纹石，硅灰石等。C7源自8 9 10解理可分为五级：
（1）极完全解理：如云母 （2）完全解理 ：如方解石 (3) 中等解理 ：如长石 （4）不完全解理：为断口， （5）极完全解理 也为断口，如石英。
6．矿物的其它物理性质 磁性；放射性；发光性。 如萤石发萤光，磷灰石发磷光等。
方解石的完全解理
石英的贝壳状断口
二、矿物的成因类型
第二节
一、 二、 三、 四、
矿物的化学成分
矿物的化学成分决定它的内部构造和外部性状 引起矿物的化学成分变化的主要因素 矿物中的水（见书） 矿物的化学式
第三节
矿物的形态及物理性质
一、矿物的形态 二、矿物的物理性质
第四节 矿物的分类
一、 二、
矿物的分类 常见矿物
（一）、硅酸盐矿物 （二）其它常见矿物
矿物单体形态
矿 物 双 晶
水晶晶簇
辉锑矿
黑钨矿
云母
矿物集合体形态
萤石晶簇
赤铁矿
二、矿物的物理性质
1．颜色和条痕 2．透明度和光泽
3．相对密度
4．硬度
5.解理与断口
矿物的颜色是矿物对白光中各单色光选择性吸收的 结果，此外，还取决于化学成分中的8种过渡元素： V、Cr、Ti、Mn、Cu、Fe、Co、Ni: Cr呈绿色，翡翠、祖母绿； Cu呈绿色，如孔雀石； Mn：粉红色，如蔷薇辉石、蔷薇辉石； Fe2+：浅绿色和兰色，如橄榄石、兰宝石； Fe3+：褐红色，如钙铁榴石。 Co： 兰色，如兰色尖晶石。
5、矿物稳定于一定的物理化学条件。
石盐的晶格
闪锌矿的晶格
水晶
方解石
磁铁矿
石盐
在氧化环境下，黄铁矿将变成褐铁矿： 4FeS2+15O2+2H2O==2Fe2(SO)3+2H2SO4
黄铁矿
Fe2(SO4)3很容易水解成褐铁矿：
Fe2(SO4)3+6H2O====Fe2O3.3H2O+3H2S O4
矿物的颜色
矿物
滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 正长石
矿物硬度分级 成分 Mohs硬度
Mg3Si4O10(OH)2 CaSO4.2H2O CaCO3 CaF2 Ca5F(PO4) 3 K[AlSi3O8] 1 2 3 4 5 6
石英 黄玉 刚玉 金刚石
SiO2
Al2(OH,F)2SiO4 Al2O3