《矿物与岩石》PPT课件

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1、 固 体 地 球 的 最 外 圈 是 地 壳 ， 它 是地 质 学 最 直 接 的 研 究 对 象 。 地 壳 由 岩 石 组 成 ， 岩 石 由 矿 物 组 成 ， 矿 物 由 各 种 元 素 组 成 ， 所 以 研 究 地 质学 首 先 要 从 元 素 与 矿 物 入 手 。 一 、 元 素 和 同 位 素 地 壳 的 基 本 组 成 是 各 种 元 素 。 各 种元 素 在 地 壳 中 的 含 量 相 差 很 大 。 目 前已 知 元 素 108种 ， 自 然 界 存 在 92种 。 元 素 ： 是 具 有 相 同 的 质 子 数（ 原 子 序 数 ） 的 一 类 原 子 的 总 称 .

2、 同 位 素 ： 具 有 不 同 原 子 量 的 同 种 元 素的 变 种 称 为 。放 射 性 同 位 素 ： 具 有 放 射 性 的 同 位 素 ，称 为 放 射 性 同 位 素 。稳 定 同 位 素 ： 不 具 有 放 射 性 的 同 位 素 ，称 为 稳 定 同 位 素 。半 衰 期 ： 放 射 性 元 素 蜕 变 到 它 原 来 数量 的 一 半 所 需 的 时 间 。 二 、 克 拉 克 值 美 国 克 拉 克 最 早 估 算 地 壳 中 元 素 的平 均 含 量 ， 鉴 于 他 在 这 项 工 作 中 的 贡献 ， 国 标 上 决 定 把 元 素 在 地 壳 中 的 重量 百 分

3、 含 量 ， 称 为 克 拉 克 值 (地 壳 元 素丰 度 )。 O， Si， Al， Fe， Ca， Na， K， Mg，Ti， H 等 10种 元 素 占 地 壳 总 重 量99.96%， 其 中 O， Si， Al， Fe占 88.31%。 克 拉 克 值 大 小 有 时 能 反 映 元 素 在 地壳 中 局 部 富 集 ， 如 Fe， Al等 。 但 有时 不 能 反 映 ， 如 锆 克 拉 克 值 比 铅 大 12倍 ，钛 比 锌 大 120倍 ， 实 际 上 却 常 有 铅 锌 矿 ，而 锆 钛 较 分 散 ， 不 易 集 中 成 矿 体 。 故 元素 富 集 除 克 拉 克 值

4、 外 ， 还 与 元 素 地 球 化学 性 质 及 地 质 作 用 有 关 。 矿 物 ： 是 由 天 然 产 出 且 具 有 特 定 的 （ 但一 般 并 非 固 定 的 ） 化 学 成 分 和 内 部 晶 体结 构 的 均 匀 固 体 ， 通 常 由 无 机 作 用 所 形成 。 它 们 在 一 定 的 物 理 化 学 条 件 范 围 内稳 定 ， 是 组 成 岩 石 和 矿 石 的 基 本 单 元 。 一 、 矿 物 的 定 义 1 矿 物 是 天 然 产 出 的 ， 是 地 壳 中各 种 地 质 作 用 的 产 物 。 实 验 室 制 造 的物 质 ， 如 人 造 金 刚 石 、 人

5、造 水 晶 等 ，通 常 叫 人 造 矿 物 。2 矿 物 具 有 一 定 的 化 学 成 分 (如 石英 SiO2， 石 墨 C， 金 刚 石 C等 )和 一 定 的内 部 结 构 ， 并 可 用 化 学 式 表 达 ， 从 而也 有 一 定 的 形 态 、 物 理 和 化 学 性 质 . 3.矿 物 是 均 匀 的 固 体 。 4. 任 何 一 种 矿 物 都 只 在 一 定 的 地质 条 件 下 才 是 相 对 稳 定 的 ， 当 外 界 条件 改 变 至 一 定 程 度 时 ， 其 成 分 、 结 构就 要 发 生 变 化 ， 同 时 生 成 适 应 新 环 境的 新 矿 物 。 如

6、黄 铁 矿 与 空 气 、 水 分 接触 ， 就 要 发 生 变 化 ， 生 成 褐 铁 矿 (铁 的氢 氧 化 物 )。 5. 部 分 学 者 对 矿 物 的 定 义 ： 他 们 认 为 大 多 数 矿 物 以 固 态 产 出 (如 长石 、 岩 盐 )， 但 也 可 以 呈 液 态 (如 水 、 石 油 、水 银 )或 气 态 (如 火 山 蒸 气 中 的 CO2、 水 蒸 气 和天 然 气 等 )形 态 产 出 或 胶 态 产 出 (蛋 白 石 )。 冰也 是 矿 物 。 矿 物 多 为 无 机 物 ， 但 也 有 若 干 有机 物 ， 如 甲 烷 等 。 二 、 晶 体 与 非 晶 质

7、 体 1 晶 体 :内 部 质 点 (原 子 、 离 子 、分 子 、 离 子 团 )在 三 维 空 间 有 规 律 重 复排 列 (即 有 序 排 列 )的 固 体 。 晶 体 中 各 质点 间 的 结 合 力 就 是 化 学 键 ， 包 括 离 子 键 、共 价 键 、 金 属 键 。 此 外 ， 还 有 分 子 间 的引 力 。 (1)晶 体 结 构 :由 于 质 点 呈 有 序 排 列 ，晶 体 内 部 就 具 有 格 子 状 结 构 。 格 子 状结 构 ， 根 据 各 质 点 之 间 联 线 的 长 度 及夹 角 即 空 间 排 列 方 式 的 差 异 ， 有 七 种不 同 的 形

8、 状 ， 它 们 归 属 于 按 晶 体 的 对称 特 点 所 划 分 的 三 个 晶 族 ， 七 个 晶 系 。 (2)不 同 晶 体 ， 其 质 点 的 种 类 不 同 ， 质点 的 排 列 方 式 和 间 距 不 同 ， 因 而 具 有不 同 的 晶 体 结 构 。 (3)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 可 以 形 成不 同 的 晶 体 结 构 ， 从 而 成 为 不 同 的 矿物 。 如 碳 原 子 可 以 形 成 金 刚 石 或 石 墨 ，它 们 的 性 质 极 不 相 同 ， 金 刚 石 是 无 色透 明 的

9、 最 硬 的 矿 物 ， 石 墨 是 黑 色 不 透明 的 最 软 矿 物 。 （ 4） 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 ， 此 种 现 象 称 为 类 质同 像 。 如 橄 榄 石 (Mg， Fe)2SiO4中 Mg+与 Fe+就 是 质 同 像 替 代 关 系 。 钠 长 石NaAlSi3O8和 钾 长 石 KAlSi3O8在 高 温时 可 以 形 成 类 质 同 像 混 晶 ， 低 温 分 解 成条 纹 长 石 ， 斜 长 石 (钠

10、 长 石 ， 钙 长 石 )。 (5)由 于 内 部 质 点 排 列 规 则 ， 故 在 生 长条 件 良 好 (速 度 缓 慢 且 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 。 包 围 晶 体 的 平 面 称 晶 面 。 几 何 多 面 体 的 外 形 就 是 格 子 构 造 在 宏观 上 的 反 映 。 如 石 盐 NaCl常 呈 立 方 体 ，白 云 石 CaMg(CO3)2常 呈 菱 面 体 ， 磁 铁 矿Fe3O4呈 八 面 体 ； 它 们 分 别 由 六 个 正 方形 的 晶 面 ， 6个 菱 形 的 晶 面 ， 8

11、个 等 边三 角 形 的 晶 面 构 成 的 。 多 数 矿 物 晶 体 是 由 几 何 形 状 和 大 小不 同 的 晶 面 聚 合 而 成 的 。 如 普 通 角 闪石 、 普 通 辉 石 。 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 。 2 非 晶 质 体 ： 通 常 是 指 内 部 质

12、点 既不 呈 规 则 排 列 (无 格 子 状 构 造 )， 也 无几 何 多 面 体 外 形 的 固 体 。 由 胶 体 粒 子(一 个 胶 体 粒 子 包 括 一 个 或 多 个 分 子 )凝 聚 而 成 的 胶 凝 体 就 属 于 非 晶 体 ， 如蛋 白 石 SiO2。 nH2O； 由 火 山 喷 发 出 来 的部 分 物 质 因 冷 凝 极 快 ， 不 能 结 晶 ， 也属 于 非 晶 质 体 (常 称 其 为 玻 璃 质 )。 三 、 晶 体 的 性 质 1 具 有 最 小 内 能 ， 具 稳 定 性 、 均一 性 (比 重 等 )、 异 向 性 、 对 称 性 、 自 限性 (几

13、 何 形 态 )。 2 根 据 单 个 晶 体 的 对 称 要 素 (对 称面 、 对 称 轴 、 对 称 中 心 )不 同 ， 即 其 对称 程 度 不 同 可 将 晶 体 进 行 分 类 ， 分 三 大晶 族 ， 七 个 晶 系 。 一 、 矿 物 的 形 态 矿 物 的 形 态 即 矿 物 的 单 体 及 集合 体 的 形 状 。 具 有 一 定 成 分 和 内 部 结 构的 矿 物 具 有 一 定 的 晶 体 形 态 特 征 ， 因 此在 矿 物 鉴 定 上 具 有 重 要 意 义 。 另 外 ， 矿物 的 形 态 也 受 生 长 环 境 的 影 响 ,因 此 ,它又 具 有 成 因

14、上 的 意 义 。 1 矿 物 的 单 体 形 态 在 相 同 条 件 下 生 长 的 同 种 晶 粒 ，总 是 趋 向 于 形 成 某 种 特 定 的 晶 形 和形 态 特 征 ， 这 就 是 矿 物 晶 体 的 结 晶习 性 。 如 石 英 晶 体 呈 柱 状 ， 云 母 是片 状 、 板 状 ， 石 盐 、 黄 铁 矿 呈 粒 状晶 体 等 。 分 为 三 类 ： 一 向 延 伸 呈 柱 状 、 针 状 、 纤 维 状 等 ， 如 石 英 、 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 、

15、八 面 体 )， 如 石 榴 石 、 黄 铁 矿 、 磁 铁 矿 。 矿 物 单 体 的 形 态 2 矿 物 集 合 体 的 形 态 同 种 矿 物 的 多 个 单 晶 聚 集 在 一 起 成群 产 出 ， 即 构 成 集 合 体 。 A 常 见 的 矿 物 集 合 体 的 形 态 (1)纤 维 状 、 毛 发 状 、 柱 状 、 放 射状 ； 2)鳞 片 状 、 片 状 ； (3)粒 状 (显 晶 质 集 合 体 ， 肉 眼 能分 清 颗 粒 界 限 ) (4)块 状 (肉 眼 或 放 大 镜 难 以 辨 认 颗粒 边 界 )， 块 状 集 合 体 中 坚 实 者 称 为致 密 块 状 集

16、合 体 ， 疏 松 者 称 为 土 状 。 B.特 殊 形 态 的 集 合 体（ 1） 晶 簇 (同 一 基 底 向 外 生 长 )： 岩石 的 空 洞 或 裂 隙 中 ， 良 好 的 生 长 条件 ， 晶 形 完 好 成 群 产 出 。（ 2） 鲕 状 或 豆 状 ： 园 球 状 集 合 体 ，内 部 具 同 心 层 状 ， 1cm； 杏 仁 体 -直 径 7） 硬 度 的 大小 主 要 由 矿 物 内 部 质 点 联 结 力 的 强 弱决 定 。 在 肉 眼 鉴 定 中 ， 主 要 指 矿 物 抵抗 外 力 刻 划 的 能 力 。 (2)解 理 ： 矿 物 受 力 后 沿 一 定 方 向规

17、 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 方解石的解理 云母的解理 显微镜下观察角闪石的解理 (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

18、 口 -块 状 高 岭 土 。 水晶上的贝壳状断口 (4)弹 性 及 挠 性 ： 矿 物 受 力 后 发 生 弯 曲而 不 断 裂 ， 外 力 消 除 后 ， 又 能 恢 复 原 状的 性 质 叫 弹 性 。 外 力 消 除 后 ， 不 再 恢 复原 状 的 性 质 叫 矿 物 的 挠 性 。 云 母 具 弹性 ； 辉 钼 矿 具 挠 性 。(5)密 度 ： 矿 物 的 质 量 与 其 体 积 之 比 值 。比 重 ： 与 相 同 体 积 水 之 重 量 比 。 按 相 对密 度 或 比 重 将 矿 物 分 为 三 级 ： 轻 -比 重 小 于 2.5， 如 石 墨 ； 中 等 -比 重 2.

19、5-4， 如 石 英 、 方 解 石 ；重 -比 重 大 于 4， 如 重 晶 石 、 磁 铁 矿四 、 矿 物 的 其 它 性 质 磁 性 (磁 铁 矿 )、 放 射 性 、 吸 水 性等 。 第 四 节 几 种 常 见 矿 物 的 特 征 矿 物 分 类 ， 7大 类 ： 自 然 元 素 类 ，硫 化 物 类 ， 氧 化 物 类 ， 氢 氧 化 物 类 ，卤 化 物 类 ， 含 氧 盐 类 ， 硅 酸 盐 类 。 石 膏 、 赤 铁 矿 、 褐 铁 矿 、 、 粘 土 矿物 、 白 云 石 、 方 解 石 、 蛋 白 石 、 萤石 、 磷 灰 石 、 石 英 、 白 云 母 、 黄 铁矿

20、、 黄 铜 矿 、 方 铅 矿 、 闪 锌 矿 、 磁铁 矿 、 正 长 石 、 黑 云 母 、 斜 长 石 、角 闪 石 、 辉 石 、 橄 榄 石 、 石 榴 子 石 、绿 帘 石 红 柱 石 、 夕 线 石 、 、 绿 泥 石 、高 岭 石 、 阳 起 石 、 蓝 晶 石 十 字 石 、透 辉 石 、 硅 灰 石 、 石 墨 硅 酸 盐 矿 物 ： 为 金 属 阳 离 子 与 硅 酸 根 化合 而 成 的 盐 类 矿 物 。硅 氧 四 面 体 是 一 切 硅 酸 盐 矿 物 都 具 有 的基 本 结 构 单 位 。 其 特 点 是 每 一 个 硅 的 周围 有 四 个 氧 。 石 英 、

21、 钾 长 石 、 斜 长 石 、 云 母 、 角闪 石 、 辉 石 、 橄 榄 石 是 七 种 最 主 要 的 硅酸 盐 矿 物 。 孔 雀 石 菱 铁 矿重 晶 石 硬 石 膏 第 四 节 岩 石 岩 石 为 在 地 质 作 用 下 所 形 成 的 矿 物 的集 合 体 ,是 组 成 地 壳 的 主 要 物 质 。 岩 石 可以 由 一 种 矿 物 所 组 成 ,如 石 灰 岩 仅 由 方 解石 一 种 矿 物 所 组 成 ;也 可 由 多 种 矿 物 所 组成 ,如 花 岗 岩 则 由 石 英 、 长 石 、 云 母 等 多种 矿 物 集 合 而 成 。 沉 积 岩 、 岩 浆 岩 、 变 质 岩 岩 石 的 化 学 成 分岩 石 的 颜 色岩 石 的 结 构岩 石 的 构 造