2 矿物与岩石鉴定--教案

2 矿物与岩石鉴定本章要点本章主要介绍了矿物、岩石的基本概念和主要性质，认识了常见造岩矿物和常见的岩石，了解了常见岩石的鉴定方法；为岩、土工程性质的认识奠定了一定的基础。

学习目标通过学习本章内容，能对常见造岩矿物和常见的岩石进行鉴定。

岩石是组成地壳的主要物质成分,是地壳发展过程中各种地质作用的自然产物。

岩石是矿物的集合体，是在地质作用下产生的，是由一种矿物或多种矿物以一定的规律组成的自然集合体。

由于地质作用的性质和所处的环境不同，不同的岩石的矿物成分、化学成分、结构和构造等内部结构也有所不同。

自然界的岩石的种类很多，按形成原因可分为岩浆岩、沉积岩、和变质岩三大类。

根据矿物组成将岩石分为单矿岩和复矿岩。

矿物的成分、性质及其他各种因素的变化，都会对岩石的强度和稳定性发生影响。

所以要认识岩石、分析岩石在各种自然条件下的变化，进而评价岩石的的工程地质性质，为工程建设服务，就必须先了解矿物的有关知识。

2.1 造岩矿物矿物是组成地壳的基本物质，它是在各种地质作用条件下形成的具有一定化学成分和物理性质的单质体和化合物。

其中构成岩石的主要矿物称为造岩矿物。

2.1.1矿物的一般知识矿物是构成岩石的基本单元，目前自然界已发现的矿物约3300多种，其中构成岩石的矿物有30余种。

造岩矿物绝大部分施结晶质的，结晶质的基本特点施组成矿物的元素质点（离子、原子或分子）在矿物内部按一定规律重复排列，形成稳定的格子构造，在生长过程中如条件适宜，能生成被若干天然平面所包围的固定的几何形态，但绝大多数矿物在发育时受空间条件的限制往往不具有规则的形态，如蛋白石（SiO2H2O）、褐铁矿（Fe2O3.nH2O）等。

自然界的矿物按其成因可分为三大类型：1.原生矿物(配图)在岩石或成矿的时期内,从岩浆熔融体中经冷凝结晶过程中所形成的矿物,如石英、长石、角闪石、黑云母等。

2.次生矿物指原生矿物遭受化学风化而形成的新矿物，如正长石经水解作用后形成的高岭石。

3变质矿物指在变质的过程中形成的矿物，如蛇纹石、滑石、石榴子石等。

2.1.2矿物的物理性质矿物的物理性质主要决定于它的内部结构和化学成分。

掌握矿物的物理性质是鉴别矿物的主要依据。

在实际工作中，一般用肉眼观察并借助简单的工具和试剂鉴定矿物。

其物理性分为光学性质、力学性质、其它性质。

（一）矿物的光学性质矿物的光学性质是指矿物对自然光的吸收、反射和折射所表现的各种性质。

1.颜色矿物的颜色指矿物对可见光中不同光波选择吸收和反射后映入人眼的现象.它是矿物最明显、最直观的物理性质,常用标准色谱的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫以及白、灰、黑来说明矿物颜色，也可以依据最常见的实物颜色来描述矿物的颜色，根据形成颜色的原因分为自色、他色和假色。

自色矿物本身所含有色素离子的颜色（见表2-1），自色对矿物具有重要的鉴定意义。

如孔雀石含有Cu2+呈现出绿颜色，而赤铁矿含有Fe3+呈现出红颜色。

(配图)鉴定意义。

如水晶（SiO2）本身是无色透明的，但当含有少量氧化锰杂质时呈紫色（紫水晶），含钛时呈红色（蔷薇水晶），含碳时呈褐色至深黑色（烟水晶或墨水晶）等等。

(配图)假色矿物内的某些物理原因所引起的颜色，比如光的干涉、内散射等，对某些矿物具有鉴定意义。

如斑铜矿（Cu5FeS4）风化表面呈紫蓝色，称为“锖色”现象；石英、方解石内部有细裂隙面时呈彩虹色，称为“晕色”等。

(配图)原生矿物按其自色分为浅色矿物和深色矿物两类，浅色矿物有石英、长石、白云母等，深色矿物有橄榄石、黑云母、角闪石、辉石等。

2.条痕条痕是矿物粉末的颜色，一般指矿物在白色无釉瓷板（简称为条痕板）上擦划时所留下的矿物粉末痕迹。

条痕对不透明、深色、金属矿物具有鉴定意义。

对浅色矿物无鉴定意义。

例如：黄铁矿——为绿黑色的细条痕；黄铜矿——绿黑色中显铜粉末的粗条痕；赤铁矿——不论外观何色，条痕为樱红色。

(配图)3.光泽光泽是矿物对可见光的反射能力。

根据矿物表面对光反射能力的强弱，用类比方法分为四级；金属光泽、半金属光泽、金刚光泽和玻璃光泽，绝大多数矿物呈非金属光泽。

还有一些特殊的光泽如油脂光泽、珍珠光泽、丝绢光泽、蜡状光泽、土状光泽等。

矿物遭风化后，光泽强度就会有不同程度的降低，如玻璃光泽变成油脂光泽等。

4.透明度透明度是指矿物透过可见光的能力，即光线透过矿物的程度，在矿物学中，一般以1cm 厚的矿物的透光度为标准，将矿物的透明度分为三级：⑴透明——隔着矿物能清楚地见到另一侧物体的轮廓。

如水晶.冰洲石.云母片等。

⑵半透明——隔着矿物能见到另一侧物体的模糊阴形，如蛋白石、辰砂等。

⑶不透明——隔着矿物完全不能见到另一侧的任何形象，如磁铁矿、石墨等。

在矿物鉴定工作中，通常取0.03mm的薄片进行比较，以透光程度将矿物分为透明的和不透明的两类。

当手标本不具备标准厚度的情况下，应以光学性质的四个方面的内在联系作综合分析判断。

一般而言，颜色浅淡、条痕无色或白色、非金属光泽的非金属矿物，都是透明的；颜色深暗、条痕黑色或暗色、金属光泽的金属矿物．基本上是不透明的；介于两者之间的为半透明的矿物（见矿物光学性质对照表2-2）。

但存在以下两种特殊的情况：浅色矿物铝土矿为半透明的和深色矿物橄榄石为透明的。

矿物的力学性质是指矿物在受力后所表现的物理性质。

1.硬度：硬度是矿物抵抗刻划、研磨的能力。

一般用肉眼鉴定时，通常以己知硬度的矿物去刻划被测定的矿物，以此鉴定其相对硬度。

在野外鉴别矿物硬度时，还可采用简易鉴定方法来测试其相对硬度。

即利用指甲、铁刀（铅笔刀）、玻璃刀和钢刀将矿物划分为三个判定（不标明具体数值）硬度等级：指甲能刻出划痕的为低硬度；指甲刻不出、小刀（铅笔刀）可刻出划痕的为中硬度；小刀刻不出、钢刀可刻出划痕的为高硬度。

一般只判断；低、中、高。

国际上采用“摩氏硬度计”（1824年奥地利矿物学家摩氏首先提出），以常见的10种矿物作为标准，从低到高分为10级，代表矿物为：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石（见表2-3）。

(配图)矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性质，称为解理。

裂开的光滑平面为解理面。

不具方向性的不规则破裂面，称为断口根据解理的完全程度，可将解理分为以下几种：(配图)1. 极完全解理：矿物极易断开成薄片状.纤维状.规则块体（云母.石棉.方解石）2.完全解理：矿物极易裂开成薄斤、纤维状、规则块状，如云母、石棉、方解石等。

3.中等解理：矿物能沿解理作不完整的裂开，解理面不光滑不连续．如角闪石、辉石等。

4.不完全解理：在块体矿物上很难见到解理面．偶而可见的解理面既小又不平滑，如磷灰石、橄榄石等。

矿物解理的完全程度和断口是相互消长的，解理完全时则不显示断口。

反之，解理不完全或无解理时，则断口显著。

如不具解理的石英，则只显示贝壳状断口。

解理是造岩矿物的另一个鉴定特性。

矿物解理的发育程度，对岩石的力学强度产生不同的影响。

断口又分为：贝壳状、参差状、锯齿状、平坦状。

（三）矿物的其它性质有些矿物还具有独特的性质如磁性、弹性、发光性、放射性、人的感觉感官性等。

2.1.3常见的造岩矿物矿物的种类繁多，由于其物理性质测试简单，常是鉴定和分类的主要依据。

下面介绍几种重要的造岩矿物的物理性质。

1. 石英(SiO2)石英(SiO2)无色，因含杂质等可呈各种颜色。

无条痕，断口呈贝壳状，油脂光泽，硬度高，透明。

晶体呈六方柱双锥状。

化学性质稳定，抗风化能力强，含石英越多的岩石，岩石的工程性质越好。

石英广泛分布在各种岩石和土层中，是重要的造岩矿物。

2..正长石(KAlSi3O8)呈柱状、板状、块状，颜色为肉红色或黄褐色或近于白色，条痕白色，玻璃光泽，硬度高，中等解理，两组解理面近于90°正交。

易于风化，完全风化后形成高岭石、绢云母、铝土矿等次生矿物。

3. 斜长石呈长状、板条，白色至暗灰色，无痕，透明、玻璃光泽，硬度高，中等解理，两组解理面呈86°左右斜交。

易于风化，解理面上有细条纹。

成分中以Na+为主的是酸性斜长石，以Ca2+为主的是基性斜长石，两者之间的为中性斜长石。

斜长石是构成岩浆岩最主要的矿物。

4.白云母呈片状、鳞片状，薄片无色透明，珍珠光泽，硬度低，薄片有弹性,一组极完全解理,具有高的电绝缘性.抗风化能力较强,主要分布在变质岩中。

5.黑云母呈片状或板状，颜色深黑，其它性质与白云母相似，硬度低，玻璃或珍珠光泽、半透明、易风化，风化后可变成蛭石，薄片失去弹性，当岩石含云母较多时，强度降低。

广泛分布于岩浆岩和变质岩中。

6.角闪石呈长柱状、针状，颜色暗绿至黑色，玻璃光泽，硬度高，半透明，中等解理，两组解理交角56°。

较易风化，风化后可形成粘土矿物、碳酸盐及褐铁矿等。

多产于中性岩浆岩和某些变质岩中。

7.辉石呈短柱状、粒状，黑色，玻璃光泽，半透明，中硬度、中等解理，两组解理面交角87°。

较易风化，多产于基性或超基性岩浆岩中。

8.橄榄石呈粒状集合体，橄榄绿色，玻璃光泽，透明、高硬度，断口贝壳状。

常见超基性岩浆岩中，易风化。

9.方解石呈菱面体或六方柱，无色或乳白色，玻璃光泽，四度，三组完全解理，与稀盐酸起泡反应。

方解石是组成石灰岩的主要成分，用于制造水泥和石灰等建筑材料，也可作电气及炼钢的熔剂等。

10.白云石菱面体，集合体呈块状，灰白色，玻璃光泽或珍珠光泽，硬度为中，透明，中等解理、遇热稀盐酸时微弱起泡。

11.石膏（CaSO4·2H2O）集合体呈致密块状或纤维状，一般为白色，条痕白，硬度低，丝绢光泽，透明，一组完全解理，广泛用于建筑、医学等方面。

12.粘土矿物泥黄色，浅色条痕，土状光泽，透明，低硬度，平坦状断口。

泛指各种形成粘土的矿物。

(1)高岭石常呈致密块状、土状，白色，土状光泽，透明，硬度低，平坦状断口。

透水性差，干燥时粘舌，易捏成粉末，湿润具有可塑性。

(2)蒙脱石呈土状、块状，白色，土状光泽，透明，硬度低，平坦状断口。

吸水性很强，透水性差，吸水后体积可膨胀几倍至十几倍，具有很强的吸附力和阳离子交换性能。

(3)伊利石呈块状，白色，平坦状断口。

不具膨胀性和可塑性，因产于美国伊利诺斯州而得名。

13.蛇纹石集合体呈致密块状，颜色黄绿，腊状光泽，硬度中，半透明，断口平坦，可作室内装饰材料。

为富镁质超基性岩变质后形成的主要变质矿物，常与石棉共生。

14.绿泥石集合体为隐晶质土状或片状，浅绿到深绿色，玻璃光泽，半透明，一向中等解理，薄片有挠性无弹性，硬度低，强度较低，是长石、辉石、角闪石、橄榄石等的次生矿物，在变质岩中分布最多。

15.滑石集合体呈致密块状，白色，淡黄色，淡绿色，珍珠光泽，硬度低，一组完全解理。

富有滑腻感，工业上常用原料。

为富镁质超基性岩，白云岩等质后形成的主要变质矿物。

16.石榴子石晶体菱形十二面体或粒状，颜色随成分而异，玻璃光泽，硬度高，半透明，无条痕，无解理，主要用于研磨材料。