地质学基础矿物

自色 锖色
晕彩
变彩
透明的石英晶簇
透明的石英晶簇
它色紫晶
它色紫晶
矿物光泽的分级
按照反射率的大小，光泽分为四级： 金属光泽 R>25%，呈抛光金属般的光泽； 半金属光泽 R=25-19%，呈未刨光金属般的光泽； 金刚光泽 R=19-10%，如同金刚石般的光泽； 玻璃光泽 R=10-4%，如同玻璃般的光泽；
贝壳状断口
橄榄石
橄榄石
石榴石
石榴石
（2）硬度 指矿物抵抗外来某种机械作用的能力。 矿物硬度计
3．矿物的其它物理性质
矿物受外力作用容易破碎的性质为脆性。延展性是矿物在锥击或引拉下，容 易形成薄片或细丝的性质。 矿物的弹性是矿物外力作用取消后，则能使弯曲变形恢复原状的性质。 挠性：矿物受外力作用发生弯曲变形，如当外力取消后，弯曲了的形变不能 恢复原状的性质。 矿物的密度指矿物单位体积的重量。矿物的相对密度是矿物在空气中的重量 与4℃时 同体积水的重量比。 矿物的磁性：指矿物能被永久磁铁或磁铁吸引或排斥的性质。 矿物的导电性：是矿物对电流的导电能力。根据导电能力可分为绝缘体、良 导体和半导体。 压电性：指某些矿物晶体，在机械作用的压力或张力影响下，因变形效应而 呈现的荷电性质。 含有放射性元素（如U、Th、Ra）的矿物叫放射矿物。放射性元素能自发地 从原子核内不放出粒子或射线，同时释放能量，这种现象叫做放射性，这一 过程叫放射衰变。
矿物断口的形状主要有下列几种： 贝壳状断口 呈圆形的光滑曲面，面上常出现不规则的
同心条纹，形似贝壳状。如石英和玻璃质体 锯齿状断口 呈尖锐的锯齿状。
延展性很强的矿物具有此种断口，如自然铜 参差状断口 参差不齐、粗糙不平。
大多数矿物具有此种断口。如磷灰石； 土状断口 土状矿物显此断口，如高岭土。
贝壳状断口
刚玉
2．晶体与非晶质体的概念 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。
空间格子及组成要素 空间格子及组成要素
二．矿物的化学成分与化学式
矿物的化学成分是决定矿物各种特性的基本因素。 （一）元素的离子类型 1．惰性气体型离子 最外层具有2或8个电子，结构与惰性气体原子的最外电子层结 构相似。离子半径较大，易与O2-结合形成氧化物或含氧盐，形 成大部分的造岩矿物，因此又被称为亲氧元素或造岩元素。
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 共47种）、
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）
单形
晶棱
角顶
（12种）
晶面
聚形
方方解解石石晶簇
（1）显晶集合体（肉眼可以辨认出单体） a．规则集合体 —— 双晶 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，如石膏燕尾双晶、斜长石聚片双晶。） b．不规则集合体（单体排列无规律，采用晶体习 性来描述） 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
金属光泽 半金属光泽 金刚光泽
玻璃光泽
金属光泽（黄铁矿）
金属光泽（黄铁矿）
金刚光泽（金刚石）
金刚光泽（ 金刚石）
玻璃光泽（水晶）
玻璃光泽（水晶）
油脂光泽（石英）
油脂光泽（石英）
黑云母 珍珠光泽
石膏
珍珠光泽 珍珠
丝绢光泽（纤维状石膏）
丝绢光泽（纤维状石膏）
2．矿物的力学性质 （1）解理和断口 解理：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。 断口：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。
第三章 矿 物 Mineral
自然金
自然银
钻石有极高的 硬度、标准的 金刚光泽，成 份为C,N和B是 最重要的杂质 元素，岩浆作 用的产物，是 岩浆中最早结 晶的产物之一
源于希腊文“adamas”，意为“无敌的”或 “强劲的”，在中国，金刚石这一名称最早 见于二十四史《晋书》中，有“咸宁三年 (公元277年)敦煌上送金刚石产自“天竺” 的记载；
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方解石单晶
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。 （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
晶面表面特征
晶面表面特征
黄铁矿的聚形纹
水晶的生长纹
二向延展与三向等长
2．矿物集合体形态 显晶\隐晶\胶态集合体
• 多种矿物宝石集锦
红宝石=刚玉（Al2O3) 祖母绿=绿柱石
夜明珠=发光的萤石
二、矿物各论
第一大类 自然元素 本类矿物为自然元素单质矿物，目前已知的自然元素矿物约有40 种。自然元素矿物主要指在自然界中呈单质和金属互化物产出的 矿物。
本大类矿物约占地壳总重量的0.1%，分布极不均匀。多数矿 物不透明、金属光泽、反射率强、硬度 低、密度大、延展性强 等金属特性，为电和热的良导体。具共价键和分子键的矿物表现 出明显的非金属性，除金刚石外，具硬度低、熔点低、导电和导 热性差的特点。
闪锌矿 （ZnS） （Zn,Fe）S 铁闪锌矿
菱镁矿Mg[CO3] （三）矿物的化学式
完全类质同像
Fe[CO3]菱铁矿
矿物的化学式是指用化学元素符号表示矿物化学成分
的方法，目前普遍采用结构式。
孔雀石Cu2[CO3](OH)2 蛋白石SiO2 • H2O 铁闪锌矿 （Zn,Fe）S
三．矿物的形态与物理性质 （一）矿物的形态
类质同像是最普遍、最有实际意义的原因。 1．类质同像的概念 矿物结晶时，晶体中的某些质点（原子、
离子、络阴离子或分子等）被性质相似的质点 以各种比例相互置换或取代，而晶体结构类型 和化学键性基本不变的现象，称类质同像。
2．类质同像的形成条件
（1）离子半径必须相近；
（2）离子类型相同或相近；
（3）置换前后，离子的总电价相等。
第二节 矿物各论
一．矿物的命名分类 1．矿物的分类 目前广泛采用的是以化学成分和晶体结构为依据的晶体化学分 类方法。 首先根据化学成分特征分出大类和类； 同类矿物再根据晶体结构划分族； 族以下分矿物种。 第一大类 自然元素 第二大类 硫化物及其类似化合物 第三大类 氧化物及氢氧化物 第四大类 含氧盐（硅酸盐类、碳酸盐类、硫酸盐类、 磷酸盐类等） 第五大类 卤化物
D 不完全解理 矿物在外力作用下，不易裂出解理面， 解理面小而不平整，易出现断口。如磷灰石解理；
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。
极完全解理（黑云母）
方解石的三组完全解理
显微尺度下角闪石的解理观察
矿物的断口
矿物受外力作用，在任意方向破裂所形成的凹凸不平的断面 断口在晶体或非晶体矿物上均可发生 断口可用来作为鉴定矿物的一种辅助特征
• 包括由单一原子结晶的矿
辰砂穿插双晶
接触双晶 接触双晶
聚片双晶
粒状黄铁矿集合体
粒状黄铁矿集合体
片状黑云母集合体
放射状红柱石集合体
放射状辉锑矿集合体
石棉纤维状集合体
石英晶簇
石英晶簇
（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/肾状集合体） 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。
2．矿物的命名 矿物的命名原则目前尚不统一。一般是以矿物的化学成分、 物理性质、形态特点或结合两种特点而命名。此外，还有一 些是以矿物的首先发现地或人名而命名的。
宝石矿物
经过加工，能用于装饰的矿物， 称为宝石矿物。 1 晶莹艳丽，光彩夺目，矿物
的颜色和光泽优良； 2 质地坚硬，经久耐用； 3 稀少，物以稀为贵。 宝石矿物主要有20种。最贵重 宝石四种：金刚石（钻石）、 红宝石、蓝宝石和祖母绿（欧 美）/翡翠（中华文明）。
中国自建国以来，矿物学得到迅速发展。1950年发现了我国 第一个新矿物-香花石；至今陆续发现并被国际矿物学会（IMA） 通过的中国新矿物已达数十种。
第一节 矿物通论
一．矿物与晶体的概念 1．矿物的概念
矿物是在各种地质作用中形成的，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。
褐铁矿
❖ 解理的分级
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；
三 类：金属、石头、土。并描述了16种矿物（主要是宝石）的形状。
描述矿物阶段：19世纪中叶，在化学元素学说、原子-分子学说、组成 化合物原子的配比定律和门捷列夫周期表的提出之后，借助化学分 析、偏光显微镜及晶体测角仪等方法开始系统的研究矿物，使矿物得 以迅速发展，形成了独立的科学。这个阶段矿物学总的特点是对矿物 种的描述和鉴定，且基本上是宏观的研究。
著名的产地有南 非Kimberly、印 度、扎伊尔、俄 罗斯乌拉尔山、 美国、中国山东、 辽宁、贵州等地。
石英晶簇
黄铁矿
孔雀石
黄铜矿 孔雀石
自然硫
自然铜
矿物学的发展简史
萌芽阶段：石器时代，利用矿物和岩石制作生产工具和装饰品。从奴 隶社会到封建社会由铜器时代向铁器时代过渡，矿冶事业得到发展。 世界上最早技术矿物原料的书籍——中国的《山海经》（公元前475年 前后），该书中提到80多种矿物、岩石、矿石的名称。用文字记载矿 物并尝试将其分类是希腊学者亚里士多德（公元前384-322年）和他的 门人提奥弗拉斯特（公元前371-286年）把和金属相类似的矿物归属于 “似金属类”，提氏写了一篇有关矿物学的《石头论》，把矿物分为
从宏观研究进入到微观研究的新阶段：19世纪末（1895年）伦琴 发现了X射线后，1912年劳埃用晶体作为光栅，发现了晶体对X射 线的衍射现象，使人们获得了用实验方法研究晶体内部结构的重 要手段，从而使矿物学从宏观研究跃进到微观研究的新领域。
现代矿物学阶段：最近二十年来，由于物理学、化学中的一些近 代理论如晶体场理论、配位场理论、分子轨道理论、能带理论被 应用于矿物学研究；一系列电子光学和激光测试技术的引入；各 种波谱手段的建立；矿物热力学性质数据测定新技术，特别是高 温超压等实验技术的实现；电子计算机技术的配合使用，等等， 促使矿物学发生了全面深刻的变化，导致矿物学的第四次变革， 使矿物学进入近代矿物学阶段。
2．铜型离子 最外电子层结构与铜离子相似，具有18或18+2个电子。位于元素周期表的右 半部包括有色金属和半金属元素。离子半径较小，易与S2-结合形成硫化物。 3．过渡型离子 最外电子层具有8-18个电子。在元素周期表中位于前二者之间的过渡位置。
（二）引起矿物化学成分变化的原因 引起矿物化学成分变化的因素很多，其中
（3）胶态集合体（显微镜下也不能可以辨认出单体）
鲕状赤铁矿(半金属光泽)
鲕状赤铁矿
球状黄铁矿结核
球状黄铁矿结核
葡萄状赤铁矿
肾状赤铁矿
玛瑙分泌体
绿色孔雀石
绿色孔雀石
（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的吸收、反射的效应。 （自色、他色、假色） 条 痕 粉末颜色 光 泽 表面对可见光波的反射能力。 金属光泽、半金 属光泽、金刚光泽、玻璃光泽、油 脂光泽、蜡状光泽、丝绢光泽、珍珠光泽、土状光泽. 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。