矿物9988927716

第三章矿物地壳的物质组成:元素→矿物→岩石→地层→地壳地球的物质组成是人类社会获取资源的来源，但构成矿产资源的元素丰度很低，且成分散状，要形成矿产资源，必须浓缩上千万倍。地壳的元素组成：克拉克等人用了数十年时间研究，确定了50余中元素的分布，其地壳主要元素的重量百分比（克拉克值——主要元素在地壳中含量的百分比），10种主要元素占了99.96%。矿物的概念——指地壳和上地幔中的化学元素经过各种地质作用形成的并在一定条件下相对稳定的自然产物。有单质矿物和化合物矿物（按组成元素分）。迄今发现的矿物有3000多种，造岩矿物只有十多种。地壳主要元素的重量百分比表元素名称百分比（%）元素名称百分比氧O46.95钠Na2.78硅Si27.88钾K2.58铝Al8.13镁Mg2.06铁Fe5.17氢H0.14钙Ca3.65钛Ti0.62除少数是自然元素（C、Au、Ag、S、Hg、Pt等），其余大多以化合物出现，尤以氧化物为最多，硅、铝氧化物占74.48%地壳主要氧化物重量百分比（16km深度以内）氧化物名称重量百分比氧化物名称重量百分比SiO259.14Na2O3.84Al2O315.34K2O3.13FeO6.88MgO3.49Fe2O3H2O1.15CaO5.08TiO21.05第一节矿物的化学成分一、矿物的类型1、单质矿物：金、金刚石、石墨、汞等。2、化合物：由不通种类元素结合而成的矿物。简单化合物:如方铅矿（PbS）、石英（SiO2）；络合物:由阳离子和络阴离子组成，如方解石（CaCO3）、硬石膏（CaSO4）；复化合物:由两种或两种以上阳离子和络阴离子组成的化合物。含水化合物:矿物中含有水分子及OH根的矿物。3、胶体矿物——由胶体凝聚而成、无晶体构造的矿物，如蛋白石、玛瑙。实际上为准矿物，有自发地转化为结晶质的趋势。二、矿物的类质同象和同质异象：1、类质同象——某种矿物的晶格上被相似成分置换而不改变晶体构造的现象（形同质不同）。例如在菱镁矿(MgCO3)中，经常含有相当数量的铁；菱铁矿(FeCO3)中又经常含有相当数量的镁。前者，在菱镁矿结晶时，其中部分Mg2++被Fe2++置换。类质同象引起的化学元素相互替换的现象是地壳上矿物的普遍现象。其中有些元素可供利用，如方铅矿中总含有一定数量的银，黄铜矿中总含有一定数量的金等有用元素。2、同质异象——成分相同，而在不同理化条件下形成的晶体构造和物理化学性质不同的矿物现象（质同形不同），如金刚石和石墨。，金刚石和石墨都是由碳(C)组成的，但两者性质却截然不同，这是因为它们形成于不同的环境，具有不同的内部构造。第二节矿物的形态和主要物理性质一、矿物的形态：矿物的外貌特征。1、矿物的单体形态：按结晶习性可分为一向延长型、二向延长型和三向延型。2、集合体形态：①显晶集合体：规则集合体（双晶）、不规则集合体（粒状、柱状、片状、纤维状、晶簇状）。②隐晶及胶体集合体：分泌体、结核体、钟乳体、被膜体（氧化形成的次生皮壳）和土状体。矿物的形态特征(引用于中国地质大学《结晶矿物学》）二、矿物的物理性质（一）、光学性质：包括1、颜色（自色、他色与假色）、2、条痕：3、光泽：4、透明度：光学性质间的相互关系颜色是矿物对自然光的吸收程度不同所引起的。阳光(自然光)是由七种不同波长的光色所组成，由于矿物对七色光吸收程度的不同，因而使矿物出现白、灰、黑(全部吸收)等各种颜色；如果只吸收某些色光，就呈现另一部分色光的混合色。根据矿物颜色产生的原因，可将颜色分为自色、他色和假色：7色光的互补关系(1)自色：是矿物本身固有的化学组成中的某些色素离子而呈现的颜色。例如赤铁矿之所以呈砖红色，是因为它含有Fe3+；孔雀石之所以呈绿色，是因它含有Cu2+。自色比较固定，因而对矿物具有鉴定意义。(2)他色：是矿物混入了某些杂质所引起的颜色。如石英本来是无色的，但含有机质多时呈黑色(墨晶)；含锰呈紫色(紫水晶)。因他色具有不固定的性质，所以对鉴定矿物意义不大。〔3)假色：由于矿物内部有裂隙或因表面有氧化膜等原因，引起光线发生干涉而呈现的颜色。如方解石、石膏内部有细裂隙面时呈现的“晕色”(似虹一样的颜色)。假色只能对某些矿物有鉴定意义，如黄铜矿风化表面呈暗紫色。对于颜色的描述，一般采用二名法，也就是把次要色调放在前面，主要或基本色调放在后面。如黄褐色，即以褐色为主略带黄色。另外还可用比拟法，如天蓝色、殷红色、乳白色等。为了更好地掌握颜色的描述，一般利用标准色谱和实物对比矿物进行描述。观察颜色应选择在新鲜面上。2．条痕色条痕色是指矿物粉末的颜色。把矿物放在无釉瓷板划一下，看瓷板上留下的粉末颜色就是条痕色。这种粉末的颜色可以消除假色，减弱他色，保存自色。条痕的颜色是比较固定的，是鉴定矿物的方法之一。条痕的颜色与矿物颜色可以相同，也可以不同。如黄铁矿的颜色为淡黄铜色，条痕为绿黑色；赤铁矿的颜色有的是铁黑色，也有的为红褐色，但其条痕都一般是殷红色。在试矿物条痕时，应注意硬度大于瓷板的矿物是划不出条痕的，但可将其碾碎观察粉末的颜色。3．透明度矿物透过可见光波的能力称为透明度。矿物按透明程度分为三类：(1)透明矿物观察矿物透明度是以矿物边缘是否透过光线为标准。透明矿物碎片厚为百分之一厘米即能透光。肉眼鉴别标志是隔着矿物碎片边缘能清晰地透视对面物体的轮廓。如水晶、冰洲石、石膏、长石等。(2)半透明矿物矿物碎片厚度在百分之一厘米到万分之几厘米之间能透光。肉眼鉴别标志是隔着矿物碎片边缘能模糊看到对面物体或有透光现象，如辰砂、闪锌矿等。(3)不透明矿物矿物碎片为万分之几厘米仍不能透光。肉眼鉴别标志是隔着矿物碎片边缘不能见到对面任何物体，如磁铁矿、黄铁矿、自然金、石墨等。矿物的透明度与矿物的集合体方式有关，如方解石单体透明。但细粒集合体就不透明。另外也与矿物的厚薄有关，如透明的白云母在厚度大时也不透明。因此，观察矿物的透明度一般是在矿物的同一厚度下进行比较，通常以隔着矿物的碎片边缘能否可见对面其他物体为标准。4、光泽是指矿物新鲜表面对光线的反射能力。矿物按光泽强弱分为如下几种：(1)金属光泽反射光的能力很强，如同光亮的金属器皿表面的光泽那样。如金、黄铁矿。(2)半金属光泽反射光的能力强，但没有金属光泽那样光亮。铁矿等就具有这种弱的金属光泽。(3)非金属光泽是一种不具金属感的光泽。又可细分为以下几种：1)金刚光泽反射光的能力较强，象金刚石所具有的那种光泽。如金刚石石等。2)玻璃光泽反射光的能力弱，如同玻璃表面那样的光泽。如石英、长石、一般为透明矿物所特有。3)油脂光泽具玻璃光泽的矿物如石英等，因断口不平或表面有细微小孔而引起光线有一定程度的散射，使矿物表面呈现脂肪似的光泽。4)丝绢光泽具有平行纤维状矿物，由于反射光互相干涉而产生象丝绢一样的光泽。如石棉、纤维石膏等。5)珍珠光泽呈片状并具极完全解理的浅色透明矿物，因光的连续反射，常呈现类似珍珠一样的光泽。如云母、片状石膏就具有这种光泽。6)蜡状光泽某些隐晶质致密块状集合体或胶状矿物呈现为蜡状光泽。如蛇纹石、蜡石等。7)土状光泽疏松土状集合体的矿物表面有许多细孔，光投射其上，就会发生散射，使表面暗淡无光，象土块似的，如高岭土。矿物的颜色、条痕色、透明度及光泽，它们之间存在看一定的内在联系和规律。矿物的颜色、条痕、光泽和透明度之间的关系颜色无浅色彩色黑色或金属色条痕无或白色浅色或无色浅色或彩黑、绿黑、灰黑、褐黑或金属色光泽玻璃光泽——金刚光泽半金属光泽金属光泽透明度透明半透明不透明（二）、矿物的力学性质矿物的力学性质是矿物在外力(如刻划、打击、压、拉等)作用下所表现出来的各种性质。对矿物具有签定意义的有硬度、解理、断口，其次还有脆性、延展性、挠性、弹性等。1．硬度硬度是矿物抵抗机械作用(刻划、压人、研磨）的能力或程度。矿物的绝对硬度用精密的硬度计测定。一般试硬度的方法有两种：(1)用两种矿物互相刻划硬度大的矿物能够刻划硬度小的矿物，通过这样可以比较矿物相对硬度的大小．用十种硬度不同的矿物作标准，称摩氏硬度计。由小到大分为十级。摩氏硬度简要记为：1滑2石3方解，4荧5磷6正长，7英8黄9刚玉，硬度最大数金刚。滑石方，萤磷长，石英、黄玉、刚金刚。摩氏硬度只代表矿物硬度相对大小的顺序。实际上，金刚石的绝对硬度为石英的1150倍；石英的绝对硬度为滑石的3500倍。如何使用摩氏硬度计呢?如欲试硬度的矿物用方解石刻不动，用萤石则能刻动，那么这个矿物的硬度介于3—4之间。(2)用小刀、指甲来刻划一般指甲刀刻动的硬度在2.5以下。小刀刻不动的矿物硬度在5.5以上。试硬度时，应注意在矿物单体的新鲜面上刻划。如在松散或土状、粒状集合体及风化面上刻试，则硬度会降低。不同的矿物具有不同的硬度，但同一种矿物在不同的方向上，其硬度也不尽相同。如蓝晶石，在平行于晶体的延长方向上硬度为4.5，而垂宜于晶体延长方向上的硬度则为6.5。2．解理和断口(1)解理矿物受打击后，总是沿一定的结晶方向破裂成光滑的平面，这种性质称为解理。矿物所裂开的光滑平面．称为解理面。如方解石受打击后，破碎成菱面体小块；石盐被打击后，破碎成立方体小块。根据解理发育程度(破开的难易，解理面平滑程度)，可将解理分为如下几种：1)极完全解理矿物晶体能裂成薄片，解理面光滑平整。如云母可以一片片地剥开。2)完全解理矿物晶体能裂成表面平整的碎块或成厚板状，解理面完好，平整光滑。如方解石的菱面体解理、石盐的立方体解理等。3)中等解理晶体裂开的碎块上，既有解理面，又可见到断口，破裂面不甚平滑。如辉石等。4)不完全解理晶体破裂时，很难发现平坦的解理面，常为不规则的断口。如磷灰石5)无解理(即断口)实际上看不到解理面。如石英、石榴子石等。(2)断口矿物受打击后，不依一定的结晶方向发生破裂而形成的断开面，称为断口。具有不完全解理或不具解理的矿物以及隐晶质和非结晶质矿物，在外力打击下便出现断口。断口的形态往往有一定的特征，可以作为鉴定矿物的辅助依据。常见的断口有以下几种：1)贝壳状断口断口成圆滑的曲面，具同心圆纹，似贝壳的膜。如石英的断口。2)锯齿状断口断口形似锯齿，如自然铜等。3)参差状断口断口面粗糙不平，参差不齐。如磷灰石等。4)平坦状断口断口面平坦且粗糙，无一定方向。如块状高岭土等。总的来看，解理的完善程度与断口的发育程度互为消长。解理发育的矿物，断口不发育；无解理的矿物则多产生贝壳状断口；同一矿物其解理不发育的部位，则常易产生断口。如云母有—个方向可产生根完全解理，而垂直于极完全解理方向，往往产生锯齿状断口。解理是矿物有效的鉴定特征之一。但应注意解理面与晶面的区别：解理面常比较新鲜、平整、光亮、无晶面条纹；加力于晶面后，平行解理方向，可连续出现新的解理面。描述矿物解理时，应说明解理方向、组数、发育程度及解理的交角大小等。例如石盐具三组完全解理，解理交角为90。；斜长石具两组完全解理，解理交角为86．5。；云母具—组极完全解理。3、矿物的其他性质：如磁性、密度（轻矿物，2.5以下；中等的2.5-4；重的大于4）、发光性（荧光、磷光）、感觉性质（滑石、叶蜡石的滑感、含砷矿物敲击时的蒜臭味、石盐的咸味等）、吸水性等。第三节矿物的分类一、矿物按成因分类1、内生矿物——指岩浆作用阶段形成的矿物。2、外生矿物——在地表或低压低温条件下形成的矿物。3、变质矿物——变质作用形成的矿物。但有些矿物可以在不同条件下均可形成。如黄铁矿可以是内生矿物、也可是外生矿物，变质作用亦能生成。二、按化学成分和结构划分分成五大类，即自然元素类、硫化物极其类似化合物、卤化物、氧化物与氢氧化物、含氧酸盐。1、天然元素类：如自然金、自然铜、自然铂、自然硫、金刚石、石墨等。2、硫化物极其类似化合物类：包括金属硫化物、碘化物、砷化物、锑化物等。3、氧化物及其氢氧化物：与氧和氢氧根组成的简单化合物。4、卤化