普通地质学—矿物

第二章矿物地质学最直接的研究对象：地壳元素：具有一定核电荷数的原子。

同位素：具有不同原子量的同种元素的变种。

有的同位素其原子核不稳定，会自行放射出能量，具有放射性，称为放射性同位素；不具有放射性的同位素，称为稳定同位素。

地壳元素丰度（克拉克值）：地壳中各种元素的平均含量与总质量的比值。

美国地质学家和化学家克拉克根据大陆地壳中的五千多个岩石、矿物、土壤和天然水的样品分析数据，于1889年首次算出了16Km厚地壳内50种元素的平均含量与总质量的比值。

地壳中各元素分布极不均匀O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K，8种元素合计占地壳总重量的98.03%。

若对整个地球元素含量而言，则依次为Fe、O、Si、Mg、S、Ni、Ca、Al8种元素，占98.4%。

第一节矿物的概念一、矿物的定义矿物：是由地质作用形成的，在正常情况下呈结晶质的元素或无机化合物，是组成岩石和矿石的基本单元。

1．地质作用的产物实验室制造的物质，通常叫人造矿物(合成矿物)，不属于地质学中矿物的讨论范畴。

如人造金刚石、人造水晶等。

2.均匀固体如冰、石英等。

而水、气体不是晶体，也不是矿物。

3．矿物具有一定的化学成分，可用化学式来表示①单质元素。

如石墨C，金刚石C，自然金Au等。

②无机化合物。

如石英SiO2，钾长石K[AlSi3O8]，方铅矿、PbS，岩盐NaCl；煤没有一定的化学成分，不能用化学式来准确表示，所以不是矿物。

花岗岩是由长石、石英、黑云母多种物质聚集而成的，故不能称为矿物。

准矿物：其产出状态、成因和化学组成等方面均具有与矿物相同的特征，但不具有结晶构造的均匀固体。

自然界极为少见，较常见者是A型蛋白石和水铝英石。

二、晶体、非晶质体与准晶体晶体：内部原子或离子在三维空间呈周期性平移重复排列（即有序排列）的固态物质。

所以矿物都属于晶体。

晶体结构：内部原子、离子或分子呈有序排列的状态。

非晶质体：内部的原子或离子在三维空间不呈规律性重复排列的固体。

1、同质多像：相同化学成分的物质在不同的地质条件(如T，P)下形成不同的晶体结构，从而成为不同矿物的现象。

如碳原子可以在中低级变质条件下形成石墨，在超高压条件下形成金刚石。

它们的性质极不相同，石墨是黑色不透明的最软矿物，金刚石是无色透明的最硬矿物。

2.类质同像:矿物晶体结构中的某种原子或离子可以部分地被性质相似的它种原子或离子替代而不破坏其晶体结构的现象。

如橄榄石(Mg，Fe)2[SiO4]中Mg2+与Fe2+就是类质同像替代关系。

钠长石Na[AlSi3O8]和钾长石K[AlSi3O8]在高温时可以形成类质同像混晶，低温分解成条纹长石。

晶体因为内部原子、离子或分子排列规则，故在有足够生长空间的情况下它们能长成规则的几何多面体外形。

晶面：包围晶体的平面。

如白云石CaMg(CO3)2常呈菱面体，磁铁矿Fe3O4呈八面体，石盐NaCl常呈立方体。

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者，称为显晶质；若晶粒细微，要通过显微镜才能分辨者，称为隐晶质。

非晶质体由非晶质构成。

由火山喷发出来的部分物质因冷凝极快，来不及结晶，则形成非晶质体，称之为火山玻璃，在一定条件下，非晶质体可向晶质体转化。

如：火山玻璃→玉髓。

第二节矿物手标本的鉴定特征一、矿物的形态由于化学成分与内部结构的不同，不同矿物具有不同性质与特征，根据其物理与化学性质及特征来识别和鉴定。

1．矿物的单体形态一向伸长：呈柱状、针状等，如石膏、角闪石。

二向延展：呈片状、板状，如石墨、云母。

三向等长(等轴状)：呈粒状(立方体、八面体)，如石榴石、黄铁矿、磁铁矿。

双晶：晶体除单个生长之外，还可由两个或多个同种晶体按一定的相对方位关系连生在一起。

犹如双胞胎。

如石膏的燕尾双晶、十字石的十字双晶。

2．矿物集合体的形态集合体：由矿物单体组成的聚集体。

①矿物单体如为一向伸长，其集合体常为纤维状、针状、柱状、毛发状；②矿物单体如为两向延展，其集合体常为板状、鳞片状；③矿物单体如为三向等长，其集合体常为粒状、块状。

此外，还有一些特殊形态的集合体。

如：放射状；鲕状、豆状；钟乳状；葡萄状、肾状、结核状。

二、矿物的物理性质物理性质包括：光学性质、力学性质、磁性、电性等。

光学性质：透明度、光泽、颜色、条痕。

力学性质：硬度、解理、断口、延展性、脆性等。

其他性质：密度、磁性等。

1.透明度：矿物透过可见光的能力。

指显微镜下，矿物薄片（0.03mm厚）的透光性。

透明矿物：矿物薄片能透过光线者；不透明矿物：基本上不能透过光线者。

一般地，非金属矿物都是透明矿物，金属矿物都是不透明矿物，有些金属矿物为半透明矿物。

半金属光泽：反射强，像一般金属的反射光。

如磁铁矿。

非金属光泽：为透明矿物（非金属矿物）所具有。

①金刚光泽：反射较强而耀眼。

如金刚石；②玻璃光泽：反射相对较弱而呈玻璃板表面那样的反光。

如方解石、石英晶面上的光泽。

上述光泽是指新鲜矿物在平坦的晶面、解理面或磨光面上所呈现的光泽。

若矿物表面不平坦或成集合体时，光泽会减弱，或出现一些特殊的光泽，如油脂光泽、土状光泽。

3．颜色：矿物在白光照射下所显示的颜色。

A.自色：与矿物本身的固有化学成分直接有关的颜色。

对一种矿物而言，自色是相当固定且具特征性的。

如赤铁矿的樱红色。

B.他色：非矿物本身固有的因素引起的颜色。

原因：①矿物中机械混入微量杂质所引起；②类质同象过程中起替代作用的微量杂质元素所产生；③矿物中存在某种晶格缺陷。

C.假色：光的干涉、衍射等物理光学过程所引起的呈色。

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。

如黄铜矿为铜黄色、孔雀石为翠绿色、方铅矿为铅灰色等。

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，许多透明矿物均具有该特点。

4.条痕：矿物粉末的颜色。

对于某些金属矿物具有重要的鉴定意义。

如黄铁矿条痕为绿黑色；赤铁矿有赤红、铁黑或钢灰等色，但其条痕则总为樱红色，比较稳定。

透明矿物的条痕都是白色或近白色，无鉴定意义。

5.硬度（摩氏硬度计）：矿物抵抗外力机械作用的强度。

摩氏硬度计代表相对硬度。

摩氏硬度计背诵口诀：（1）一滑二石三方解，四莹五磷六正长，七英八黄九刚玉，十度最硬是金刚。

（2）滑石石膏方解石，莹石磷灰长石英，黄玉刚玉金刚石。

6.解理解理：矿物受外力打击时能够沿着一定结晶方向分裂成为平面（解理面）的能力。

根据矿物受力后裂成解理面的难易程度，可以将解理分成以下等级：A.极完全解理：极易裂成薄片，解理面平滑，很难发生断口。

如云母。

B.完全解理：常裂成规则形态，解理面相当光滑，较难发生断口。

如方解石、方铅矿。

C.中等解理：解理程度差，解理面不能一劈到底，常呈阶梯状，较易出现断口。

如长石、角闪石。

D.不完全解理：矿物碎块中难于找到解理面，断口常见。

如磷灰石。

7.断口：矿物受外力打击后不沿固定的结晶方向断开时所形成的断裂面。

见于解理不发育的矿物或矿物集合体中。

断口可用其裂面形状来描述，如贝壳状断口、锯齿状断口、参差状、平坦状等。

8.密度：与相同体积水之重量比。

分三级：轻：比重<2.5g/cm3，如石墨、石膏；中等：比重2.5--4g/cm3，如石英、方解石、萤石；重：比重>4g/cm3，如重晶石、磁铁矿、方铅矿等。

9.磁性：磁铁矿、磁黄铁矿能被普通磁铁吸引，而自然铋则被磁铁排斥。

第三节常见矿物矿物学：在地质学中以矿物为研究对象的一个分支学科。

已知矿物有4000多种，最常见的不过200多种。

地壳中常见的造岩矿物只有20-30种。

造岩矿物：组成地壳岩石的主要矿物。

造矿矿物：形成有用矿产的矿物。

一、矿物的分类按矿物的化学成分与化学性质，通常将矿物分为五类：1.自然元素矿物；2.硫化物及其类似化合物矿物；3.卤化物矿物；4.氧化物和氢氧化物矿物；5.含氧盐矿物（①碳酸盐类、硝酸盐类和硼酸盐类；②硫酸盐类、钨酸岩类、磷酸盐类、砷酸盐类和钒酸盐类；③硅酸盐类）。

二、常见矿物1.自然元素矿物：如石墨、金、铜、金刚石等。

2.硫化物及其类似化合物矿物：如黄铁矿、黄铜矿、辉锑矿、方铅矿、闪锌矿。

3.氧化物矿物：如石英、刚玉、赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、硬锰矿。

4.卤化物矿物：如萤石等。

5.含氧盐矿物：①碳酸盐矿物：如方解石、白云石、孔雀石。

长石：是硅酸盐矿物中分布最广的矿物，约占地壳质量的50%。

长石包括三个基本组分：钾长石、钠长石、钙长石。

钾长石与钠长石因其中含有碱质元素K与Na，故常称碱性长石。

第四节矿物的用途一、工业矿物原料工业原料可分为金属和非金属两种。

1.金属原料2.非金属原料二、矿物材料1.功能矿物材料2.光学矿物材料3.传导和绝缘矿物材料4.高硬矿物材料5.添加剂矿物材料6.宝玉石矿物材料7.观赏矿物材料8.药用矿物材料9.环境示踪矿物。