矿物与岩石珠宝

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矿物与岩石报告书班级:珠宝鉴定1532姓名:陈思宇学号:18任课教师:占文峰前言地球经过上亿年的变化形成了现今的地质结构,在众多地质物质中我们需要研究学习的矿物,岩石类物质大约有3000余种,在现代人的开发进化中,平均每年将会发现40余种新的矿物物质。然而在人类文明的发展下,我们给予矿物物质许多种分类,简单来说分为5类,自然元素矿物、硫化物及类似化合物矿物、卤化物等3种类别。1.岩浆岩岩浆岩又称火成岩,是由岩浆喷出地表或侵入地壳冷却凝固所形成的岩石,有明显的矿物晶体颗粒或气孔,约占地壳总体积的65%,总质量的95%。岩浆是在地壳深处或上地幔产生的高温炽热、粘稠、含有挥发分的硅酸盐熔融体。2.岩石的分类自然界中的岩浆岩是个大家族,种类繁多,形形色色,仅现有的岩石名称就达千种之多。虽然各种岩浆岩之间存在着化学成分、矿物成分、结构、产状和成因等方面的差异,但是它们彼此之间又有着一定的过渡关系。因此,正确认识不同岩石之间的差异和联系、共性和特性,搞清楚它们的共生关系和成因联系,是对岩浆岩这个家族进行归纳和划分的主要任务。1.岩浆岩的概述岩浆岩又称火成岩,是由岩浆喷出地表或侵入地壳冷却凝固所形成的岩石,有明显的矿物晶体颗粒或气孔,约占地壳总体积的65%,总质量的95%。岩浆是在地壳深处或上地幔产生的高温炽热、粘稠、含有挥发分的硅酸盐熔融体。是形成各种岩浆岩和岩浆矿床的母体。岩浆的发生、运移、聚集、变化及冷凝成岩的全部过程,称为岩浆作用。现已经发现700多种岩浆岩,大部分是在地壳里的岩石。常见的岩浆岩有花岗岩、安山岩、玄武岩、苦橄岩等。一般来说,岩浆岩易出现于板块交界地带的火山区。1.2岩浆来源岩浆分为原生岩浆和再生岩浆。原生岩浆是地核俘获的熔融物质形成的。地核俘获熔融物质和其他一些物质形成巨厚的熔融层。这些物质其成分是不均的。原生岩浆凝固形成最原始的地球外壳。我们所见到的各类侵入岩,如超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩和碱性岩等,以及火山喷发出的各类岩浆,它们都是再生岩浆,只是来源深度、通道物质成分及分异程度不同而已。再生岩浆包括原生岩浆变异出的岩浆和重熔岩浆。地球液态层是由原生岩浆经变异形成的再生岩浆组成的——经过温度、成分和物态的改变而形成的。1.3岩浆移动动力岩浆由地球深处移动到地壳内形成侵入岩或喷发到地表形成火山,岩浆移动的动力主要有二:其一,由于地球内球比重大于液态层和外球,在绕太阳公转时,内球始终偏向引力的反方向,内球不在地球中心。形成内球对液态层由内向外的挤压力,使岩浆和其他气液态物质由地球内部向外移动或喷发到地表。其二,岩浆结晶或发生其他物化反应,产生一些水和气,形成膨胀挤压力,使岩浆和其他气液态物质由地球内部向外移动或喷发到地表。1.4岩浆岩形成特征岩浆岩主要有侵入和喷出两种产出情况。侵入在地壳一定深度上的岩浆经缓慢冷却而形成的岩石,称为侵入岩。侵入岩固结成岩需要的时间很长。地质学家们曾做过估算,一个2000米厚的花岗岩体完全结晶大约需要64000年;岩浆喷出或者溢流到地表,冷凝形成的岩石称为喷出岩。喷出岩由于岩浆温度急剧降低,固结成岩时间相对较短。1米厚的玄武岩全部结晶,需要12天,10米厚需要3年,700米厚需要9000年。可见,侵入岩固结所需要的时间比喷出岩要长得多。1.4.1岩浆岩黏度黏度也是岩浆很重要的性质之一,它代表着岩浆流动的状态和程度。岩浆中二氧化硅的含量对黏度影响最大,其次是氧化铝,三氧化二铬,它们的含量增高,岩浆黏度会明显增大。酸性岩中二氧化硅,氧化铝的含量很高,因此,黏度也最大;溶解在岩浆中的挥发份可以降低岩浆的黏度、降低矿物的熔点,使岩浆容易流动,结晶时间延长。此外,岩浆的温度高,黏度相应变小;岩浆承受的压力加大,岩浆的黏度也增大。1.4.2岩浆岩的构造特征岩浆岩中有一些自己特有的结构和构造特征,比如喷出岩是在温度、压力骤然降低的条件下形成的,造成溶解在岩浆中的挥发份以气体形式大量逸出,形成气孔状构造。当气孔十分繁多时,岩石会变得很轻,甚至可以漂在水面,形成浮岩。如果这些气孔形成的空洞被后来的物质充填,就形成了杏仁状构造。岩浆喷出到地表,熔岩在流动的过程中其表面常留下流动的痕迹,有时好像几股绳子拧在一起,岩石学家称之为流纹构造、绳状构造。如果岩浆在水下喷发,熔岩在水的作用下会形成很多椭球体,称之为枕状构造。可见,这些特殊的构造只存在于岩浆岩中。岩浆岩不论侵入到地下,还是喷出到地表,它们和周围的岩石之间都有明显的界限。如果岩浆沿着层理或片理等空隙侵入,常形成类似岩盆、岩床、岩盖等形状的侵入体,它们和围岩的接触面基本上和层理、片理平行,在地质学上称为整合侵入;如果岩浆不是沿着层理或片理侵入,而是穿过围岩层理或片理的断裂、裂隙贯入,这种情况形成的侵入体被称为不整合侵入体。人们通常所说的岩墙,就是穿过岩层近乎直立的板状侵入体,厚度一般为几十厘米到几十米,长度可以从几十米到数十公里,甚至数百公里。由于岩浆岩和围岩有很密切的接触关系,因此,围岩的碎块常被带到岩浆中,成为岩浆的捕虏体。但是生物化石和生物活动遗迹在岩浆岩中是不存在的。在岩浆从上地幔或地壳深处沿着一定的通道上升到地壳形成侵入岩或喷出到地表形成喷出岩的过程中,由于温度、压力等物理化学条件的改变,岩浆的性质、化学成分、矿物成分也随之不断地变化,因此,在自然界中形成的岩浆岩是多种多样、千变万化的,如基性岩、中性岩、酸性岩,还有碱性岩、碳酸盐岩等岩类,也充分说明了岩浆成分的复杂多样性。1.5岩浆冷凝特征岩浆岩是由岩浆直接冷凝形成的岩石,因此,具有反映岩浆冷凝环境和形成过程所留下的特征和痕迹,与沉积岩和变质岩有明显的区别。不论喷出岩,还是侵入岩,大部分岩浆岩都是块状结晶的岩石,只有少数急速冷却形成的玻璃质岩石,如黑耀岩,外貌象沥青,就是完全由玻璃质组成的,这种玻璃质岩石一般只形成在岩浆岩中。人们已经注意到每块岩石里面都有许多大小、形状、颜色不同的颗粒,它们就是组成岩石的矿物。虽然已知的矿物有将近4000种,但是,比较常见的组成岩石的矿物并不是很多。岩石学中把这些主要组成岩石的矿物称为主矿物;在岩石中虽然常见、但含量很少的矿物称为副矿物;没来得及结晶的玻璃质或隐晶质称为基质。岩浆岩中除了具有特有的结构、构造之外,还有一些特有的矿物。有些在岩浆岩中出现的矿物(如石英、长石、角闪石、云母等),它们在沉积岩或变质岩中也可以见到。但是,有些矿物(如霞石、白榴石等)却只有在偏碱性的岩浆岩中才能见到。此外,不同的岩石中还有着不同的矿物组合。比如在比较高温和高压条件下形成的岩石,组成它们的矿物不论在成分上,还是在结构和构造上都具有在高温和高压条件下相应的特点。而在低温常压条件下形成的岩石,其矿物的特征和组合就与之截然不同。因此,科学家们研究岩石常常是从组成岩石的矿物入手,首先在显微镜下确定岩石是由哪些矿物组成的,每个矿物的含量有多少,矿物颗粒的大小和形状是什么样,还要观察这些大小不同、形态各异的矿物是怎么分布和排列的,这就引出了“岩石结构和构造”的概念。然后,还要配合岩石的化学成分分析资料以及岩石在自然界中产出的位置和状态,也就是地质学家们所说的“岩石在野外的产状”的详细观察。最后,把所有获得的资料综合考虑,才能够知道所研究的岩石是属于哪一类,岩石定名是什么以及它们是怎么形成的。1.6岩浆岩的化学成分主要造岩元素包括:O、Si、Al、Fe、Mg、Ca、K、Na、Ti等,还有少量的P、H、N、C等。主要化合物由SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O、H2O等九种氧化物组成。二氧化硅是最重要的一种氧化物,它是反映岩浆性质和直接影响矿物成分变化的主要因素。随着二氧化硅含量的增加,FeO和Mg逐渐减少;而氧化钠、氧化钾则渐趋增加。CaO、氧化铝在纯橄榄岩中含量很低,但在辉长岩中则随二氧化硅含量的增加而增加,尤其是后者更为显著,而后随着SiO2含量的增加又逐渐降低。1.6.1岩浆岩的矿物成分主要矿物、次要矿物、副矿物。主要矿物指在岩石中含量多,并在确定岩石大类名称上起主要作用的矿物。次要矿物指在岩石中含量少于主要矿物的矿物。副矿物指在岩石中含量很少,在一般岩石分类命名中不起作用的矿物。硅铝矿物和铁镁矿物。硅铝矿物也称为浅色矿物,指SiO2和Al2O3的含量较高,不含铁镁的矿物。如石英、长石等。铁镁矿物也称暗色矿物,指FeO与MgO含量较高,SiO2含量较低的矿物。如橄榄石、辉石、角闪石及黑云母等矿物。岩浆岩矿物的成因类型。按矿物成因可分为原生矿物、他生矿物及次生矿物。原生矿物是指在岩浆结晶过程中形成的矿物。他生矿物是指由岩浆同化围岩和俘虏体使其成分改变而形成的矿物。次生矿物是指在岩浆形成后,由于受到风化作用和岩浆期后热液蚀变作用,原来的矿物发生变化而形成的新矿物。2.岩石的分类自十九世纪七十年代起,国内外地质学家就为之做出了不懈的努力。经过一百多年的研究和实践,对岩浆岩的分类已经得到了大多数科学家的肯定。一般情况下,划分岩浆岩类型主要考虑岩石的基本特征和产状两大因素。在划分岩浆岩类型时,岩石化学成分中的酸度和碱度是主要考虑因素之一。岩石的酸度,是指岩石中含有SiO2的重量百分数。通常,SiO2含量高时,酸度也高;SiO2含量低时,酸度也低。而岩石酸度低时,说明它的基性程度比较高。除了岩石化学成分之外,矿物成分也是岩浆岩分类的依据之一。在岩浆岩中常见的一些矿物,它们的成分和含量由于岩石类型不同而随之发生有规律的变化。如石英、长石呈白色或肉色,被称为浅色矿物;橄榄石、辉石、角闪石和云母呈暗绿色、暗褐色,被称为暗色矿物。通常,超基性岩中没有石英,长石也很少,主要由暗色矿物组成;而酸性岩中暗色矿物很少,主要由浅色矿物组成;基性岩和中性岩的矿物组成位于两者之间,浅色矿物和暗色矿物各占有一定的比例。根据产状,也就是根据岩石侵入到地下还是喷出到地表,岩浆岩又可以分为侵入岩和喷出岩。侵入岩根据形成深度的不同,又细分为深成岩和浅成岩。每个大类的侵入岩和喷出岩在化学成分上是一致的,但是由于形成环境不同,它们的结构和构造有明显的差别。深成岩位于地下深处,岩浆冷凝速度慢,岩石多为全晶质、矿物结晶颗粒也比较大,常常形成大的斑晶;浅成岩靠近地表,常具细粒结构和斑状结构;而喷出岩由于冷凝速度快,矿物来不及结晶,常形成隐晶质和玻璃质的岩石。根据上述原则,首先把岩浆岩按酸度分成四大类,然后再按碱度把每大类岩石分出几个岩类,它们就是构成岩浆岩大家族的主要成员。比如超基性岩大类:钙碱性系列的岩石是橄榄岩-苦橄岩类;偏碱性的岩石是含金刚石的金伯利岩;过碱性岩石为霓霞岩-霞石岩类和碳酸岩类。基性岩大类:钙碱性系列的岩石是辉长岩-玄武岩类;相应的碱性岩类是碱性辉长岩和碱性玄武岩。中性岩大类:钙碱性系列为闪长岩-安山岩类;碱性系列为正长岩-粗面岩类;过碱性岩石为霞石正长岩-响岩类。酸性岩类:主要为钙碱性系列的花岗岩-流纹岩类。2.1超基性岩类在四大岩类中,超基性岩类在地表分布很少,是四大岩类中最小的一个分支,仅占岩浆岩总面积的0.4%。超基性岩体的规模也不大,常形成外观象透镜状、扁豆状的岩体,它们好像一串大小不同的珠子一样沿着一定方向延伸,断断续续排列,有时可以追索上千公里。超基性岩颜色比较深,大部分都是黑灰色、墨绿色,比重也很大,一般都在3.0以上,因此很坚硬,常具致密块状构造。它的化学成分特征是酸度最低,SiO2含量小于45%;碱度也很低,一般情况下K2O+Na2O不足1%;但铁、镁含量高,通常FeO+Fe2O3在8-16%之间,MgO含量范围较宽,在12-46%之间。超基性岩基本上由暗色矿物组成,主要是橄榄石、辉石,二者含量可以超过70%。其次为角闪石和黑云母;不含石英,长石也很少。这类岩石最常见侵入岩是橄榄岩类,喷出岩是苦橄岩类。2.2基性岩类基性岩类岩石颜色比超基性岩浅,比重也稍小,一般在3左右。侵入岩很致密,喷出岩常具有气孔状和杏仁状构造。其化学成分的特征是SiO2为45-52%,Al2O3可达15%,CaO可达10%;而铁镁含量约各占6%左右。在矿物成分上,铁镁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