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南京大学地球科学系舒良树第二章矿物Mineral普通地质学(GeneralGeology)Chapter2MineralSection1Somebasicconceptions1.地壳由岩石组成；岩石由矿物组成；矿物由元素组成.2.元素是构成地球的最基本物质,由同种原子所组成.2.1元素(element):周期表共有112种,自然界有92种2.2同位素:是中子数不同（原子量不同）的同种元素的变种.同种元素的同位素，物化性质基本相同.总共有300余种.2.3可分放射性和稳定两种同位素（radio&stableisotope).放射性同位素:主要有U238,U235,U234,Th232,Rb87,K40等稳定同位素：主要有O16,O17,O18,C12,C13,S32,S33,S36,H12.4半衰期(half-life)：放射性元素蜕变到其原来数量的一半所需时间.半衰期:Rb87-Sr87:500亿年,Th232-Pb208:139亿年,U238-Pb20645亿年,K40-Ar40:15亿年,U235-Pb207:7.13亿年,C14-N14:5692年放射性同位素主要用来测定火成岩石的绝对年龄;稳定同位素主要用来确定岩石的物质环境与来源.如地壳,地幔,水圈,大气圈,生物圈,月球,陨石等。2.5同位素研究是当代倍受重视的国际前沿,地化专业主攻。3.克拉克值Clarkvalue:中上地壳中50种元素的平均含量.美国科学家克拉克采集了世界各地的样品5159个；用取得的化学分析数据,求出了16公里厚的地壳内50种元素的平均百分重量,后人称克拉克值,又称丰度Abundance。国际通用。单位ppm=10-6,即克/吨。目前还用ppb=10-9。克拉克值≠克拉值；5克拉=1克。3.2地壳中各元素的含量差别很大其中,O,Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mg,Ti,H10元素占99.96%;而O,Si,Al,Fe,Ca5元素占了92.46%。4.晶体(Crystal)定义：内部原子或离子在三维空间呈周期性平移重复排列的固体。或晶体是具有晶格构造的固体。这种固态物质称结晶质(晶质)。习惯上，将具有几何多面体外形的物体称为晶体（即，晶体是原子有规律排列的外观表象）。相应地，将不具几何多面体外形的晶体称为晶粒Crystalgrain。存在二种晶体：天然晶体（绝大多数）和人造晶体（少数）如人造石英、金刚石等。非晶质体Non-crystal：内部原子或离子在三维空间不呈规律性重复排列的固体.如火山玻璃，超冷液体。自然界极少。在一定条件下，非晶质体可向晶质体转化。如火山玻璃→玉髓。准晶体quasicrystal定义：其内部结构由多级呈相似的配位多面体在三维空间作长程定向有序分布的固体。quasicrystal为一种新的凝聚态固体，但其内部原子既不像非晶质体那样成完全无序的分布，又不具有像晶体那样的三维周期性排列有序。目前尚未发现天然产出的准晶体。5矿物Mineral定义：由天然产出且具有特定的（但一般并非固定的）化学成分和内部结构构造的均匀固体。自然界广泛。准矿物Mineraloid:在产出状态、成因和化学组成等方面均具有与矿物相同的特征，但不具有标准结晶构造的均匀固体。主要有A型蛋白石、水铝英石。自然界极少。6矿物的6项基本特征Sixbasicfeaturesofmineral特征1最基本特征是天然产出、有序结构、固体。特征2自然界的所有晶体都是矿物；绝大多数矿物都是晶体。现已发现矿物3300余种，绝大部分(99%)分布于地壳中。蛋白石、水铝英石是准矿物。特征3矿物的化学成分基本稳定,但可有杂质。特征4矿物可分为三大类①自然元素矿物:Au,Cu,S,C(金钢石,石墨).自然界很少.②分子化合物（分硫化物，卤(氟与氯)化物，氧化物三种）:如SiO2-石英,NaCl-石盐,FeS2-黄铁矿.自然界常见.③复杂分子团矿物:主要是硅酸盐矿物.种类多,含量高,分布广,占地壳总重量75%.如K(Mg,Fe)3[SiO3AlO10](OH,F)2,黑云母水,石油,天然气不是矿物(非固体)；煤也不是(排列无序)；花岗岩不是矿物(岩石)。特征5矿物具有同质多象和类质同象现象。同质多象Polymorphism定义:化学成分相同、但质点的排列方式不同（结构不同）的现象。将形成不同的矿物。如：C金刚石（高压）-石墨（常压)。类质同象Isomorphism定义:矿物结构中某种原子或离子部分被它种原子或离子取代，但不破坏其晶体结构的现象。如镁橄榄石→铁橄榄石。7.五类矿物Fivetypesofmineral1自然元素:金,自然铜,石墨,金刚石2硫化物:FeS2黄铁矿3卤(氟与氯)化物:CaF2萤石,NaCl石盐4氧化物:SiO2石英,Al2O3刚玉氢氧化物:Mg(OH)2水镁石5含氧盐(复杂分子团矿物).主要包括四种:硫酸盐:CaSO4硬石膏磷酸盐:Ce,La)[PO4]独居石碳酸盐:CaCO3方解石,MgCO3白云石硅酸盐:KAl2[Si3AlO10](OH)2白云母表1火成岩的七种主要造岩矿物若干特征8.岩石Rock:由一种以上矿物集成的固体.按形成方式，岩石可分三大类：火成岩Igniousrock:占地壳岩石体积64.7%;沉积岩Sedimentaryrock:占地壳岩石体积7.9%，地表面积75%;变质岩Metamorphicrock:占地壳岩石体积27.4%.Section2Physicalcharacterofmineral1外形(Shape)1.1单晶体(Singlecrystal):一向延伸呈针状柱状,如辉锑矿Sb2S2(Stibnite);二向延伸呈板状、片状,如长石,云母;三向延伸呈菱面体,八面体,立方体,复合体,如方解石,萤石,角闪石,辉石,黄铁矿,金刚石等层状方解石cacite绿柱石beryl正长石orthoclase紫、绿色萤石fluorite黄铁矿pyrite闪锌矿Sphalerite1.2集合体(Aggregate):矿物微粒聚集体.一向的呈纤维状,如石棉;二向的呈鳞片状,绢云母;三向的呈粒状,橄榄石1.3特殊集合体:放射状,如硅灰石CaSiO3;钟乳状,如钟乳石;晶族状,如石英;鲕状、葡萄状、肾状,如赤铁矿.2光学性质(Optical)2.1透明度(Transparency):矿物薄片(厚0.03mm)能透过光线者,称透明矿物,如石英,云母,长石,方解石等.不透光者,称不透明矿物.所有金属矿物都是不透明矿物.2.2光泽(Luster):矿物的反光能力石棉asbestos橄榄石olivine肾状赤铁矿kidney-typehematite鲕状赤铁矿oolitichematite石英、水晶quartzcrystal金属光泽Metalluster:反射很强,所有金属矿物均此光泽。非金属光泽Non-metalluster:反射较弱，透明矿物的光泽。可细分金刚光泽(金刚石),玻璃光泽(长石),油脂光泽，(石英断口),丝绢光泽(绢云母),珍珠光泽(白云母),土状光泽(高岭石)6种。2.3颜色(Color)与条痕(Streak)●颜色:白,蓝,红,黑,浅绿,紫红等。●自色(Diochromatic):被化学成分和内部结构所决定的矿物本色.如方铅矿的铅灰色。●他色(Allochromatic):混入杂质后的矿物颜色。如石英(无色),紫晶(紫色,Fe多),蔷薇石英(Fe少),烟水晶(含Mn)。●假色（Pseudochromaticcolor）:表面氧化或吸附他物后的颜色.如褐色黄铁矿。●条痕色:矿物粉末的颜色。用瓷板划之,紫红的赤铁矿呈樱红色,黄铜的黄铜矿呈墨绿色。3力学性质(Mechanical):在外力下的表现。3.1硬度(Hardness):抵抗外力的强度。记牢10种不同硬度的矿物摩氏硬度记:1滑石,2石膏,3方解石,4萤石,5磷灰石,6长石,7石英,8黄晶9刚玉10金刚石。硬度大的可刻动小的.指甲为2-2.5,小刀为5-5.5,玻璃63.2解理(Cleavage):外力下矿物按质点结合力最弱的网面定向开裂。◆极完全解理(云母)◆完全(方解石)◆中等(角闪石)◆不完全(橄榄石)◆极不完全(石英)。3.3断口(Fracture):外力下解理不发育矿物的不规则裂开。贝壳状(石英),锯齿状(石膏),参差状(黄铁矿),平坦状(高岭土)。3.4弹性:受力后能恢复原状的，如云母。3.5挠性:受力后不能恢复原状的,又称范性变形,如蛭石。3.6延展性:可用外力任意改变其形状的。延:一维;展:二维(黄金)。TwogroupsofcleavageinpyroxenecrystalTwogroupsofcleavageintremolitecrystal贝壳状断口Shell-shapefracture4其它物理性质4.1比重(Specificgravity):矿物质量与同体积40C水的质量比。轻:2.5;中:2.5-4;重4(方解石2.7,黑钨矿7.5,金19.3)4.2磁性(Magnetism):本身有磁性或能被磁铁吸引。如磁铁矿。4.3发光性:外光照射后能发光。荧光:切断光源后,发光消失。磷光:切断光源后,仍发光一时。白钨矿,萤石(紫外光)-浅蓝荧光;金刚石(X射线)-天蓝荧光。4.4双折射:冰洲石;导电:石墨;滑感:滑石Section3Identificationofmineral肉眼鉴定：看(形态,色,光泽，解理，成分)-掂(比重)-刻（硬度）-敲(断口)仪器鉴定：偏光显微镜,化学成分分析,SEM,TEM(Scan(Transmission)ElectricMicroscope),激光探针Section4Generalmineral1常见的：方解石CaCO3,石英SiO2,长石。云母2贵重的：金刚石C,金Au,银Ag3工艺品：玛瑙SiO2红宝石,蓝宝石Al2O3（刚玉）4工业原料：赤铁矿Fe2O3,磁铁矿Fe3O4,黄铜矿CuFeS25药用：辰砂HgS,雄黄As4S46环境气候示踪矿物干旱炎热：石膏、石盐。HP/LT：蓝闪石、多硅白云母、红帘石(俯冲碰撞带).UHP：柯石英、金刚石(陆内深俯冲,100公里深度).7偏光镜下常见的:长石,石英,云母,辉石,角闪石,方解石红色刚玉Redcorundum辰砂cinnabar尖晶石spinel软锰矿pyrolusite硬锰矿psilomelane兰铜矿azurite孔雀石malachite锡石cassiterite方解石cacite文石aragonite第二章重点一、重要概念Importantconception放射性同位素；稳定同位素；克拉克值；矿物；晶体，准晶体；同质多象；条痕，解理，断口；摩氏硬度计；矿物集合体二、Basicfeatures1.矿物的五项基本特征2.矿物的常规鉴定3.矿物有哪些物理、力学和光学性质