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第十六章晶体及岩石矿物学基础知识•16.1晶体概念与晶体性质•16.2光学基础知识•16.3显微镜的调节与校正•16.4显微镜下矿物性质鉴定•16.5岩石、矿物分类及物理性质•16.6常见岩石矿物类型•16.7矿物粒径及百分含量测定[]16.1晶体概念与晶体性质•晶体：具有格子构造的固体物质。经X-ray衍射发现晶体内部指点有规则排列并且重复出现，如食盐、砂糖，反之为非晶体。•晶体具有四种性质。[]晶体的性质•自形性：晶体自发的生长出规则的几何多面体形态。•均一性：同一晶体各不同部分具有相同的性质。•异向性：同一晶体沿不同的方向有不同的物理性质。•对称性：：晶体上相等的晶面、晶棱、角顶经一定的操作后能重复出现。•最小内能：在相同的热力条件下，与同成分的非晶质、液、气相相比内能最小。•稳定性：晶体具有固定的熔点。[]16.2光学基础知识•光和无限电波一样是一种电磁波，是一种横波——光的振动方向垂直与传播方向。•可见光是电磁波谱中的一部分，其波长范围390-770mμ，从长至短颜色为红、橙、黄、绿、兰、青、紫。•1毫微米=10埃=10-3微米=10-6毫米=10-9米[]光的性质•自然光：由点光源发出的光，光的传播方向和光的振动方向瞬息变化。•偏振光：自然光经偏光片后变成只有一个振动方向的偏振光。16.3偏光显微镜•一、偏光显微镜的构造•XPT-07型偏光显微镜（扫描图片）•镜臂：弓背形，连接作用，可倾斜•反光镜：有平、凹两面，可任意转动•下偏光镜：PP由偏光片制成，有刻度可转动•锁光圈：在PP上，可开合，控制进光亮•（基本不用）[]•聚光镜：在载物台下，把平行光束变为锥形光束。（基本不用）•载物台：可转动圆形台面，有刻度，可固定，有一对弹簧夹和固定螺丝•镜筒：连接镜头，其上有粗动、微动调焦螺旋，上装目镜，中间有勃氏镜、上偏光镜和试板孔•物镜：4×、10×、25×、40×、63ו目镜：5×、10ו上偏光镜：AA表示•勃氏镜：位于目镜和上偏光镜之间[]•二、镜头盒（附件）•显微镜镜头盒中除目镜、物镜外还有附件：•1、测定颗粒大小及矿物百分含量：物镜微尺和物台微尺；•2、测定矿片的光率体椭圆半径及光程差：石膏试板、云母试板、石英楔。[]一台显微镜处于良好工作状态的条件•1、目镜、物镜和载物台的视准轴在一条直线上。•2、上下偏光镜的振动方向为已知并且互相垂直，并且与目镜的十字丝相平行。[]调整焦距•显微镜的正常工作距离F.W.D：在正常观察时，显微镜的物镜前端和载物台薄片平面的距离。•在调整焦距时必须注意：用手调粗动调焦螺旋使镜筒下移，同时必须用眼睛从左侧面目视物镜头至物镜头与载薄片的距离最近为止。[]显微镜准备•打开实验台右下面的拉门，用钥匙打开显微镜木盒；•先从木盒上面拿出显微镜镜头盒，并置于实验台的左上方；•取出实验记录本；•用右手拿显微镜弓背，左手托底，取出显微镜；•摘掉布罩；•检查实验设备和镜头盒，填写实验记录本。[]实验中•按照实验题目和要求做实验；•实验过程中认真记录实验结果；•分析；•完成实验并填写实验报告。[]实验后•整理实验用显微镜，整理镜头盒；•检查设备完好情况；•盖上布罩；•填写实验记录本；•经实验教师允许方可离开。[]•实验报告评分标准•实验一偏光显微镜的构造与调节•[]16.4显微镜下矿物性质鉴定•重点考察在单偏光系统下矿物性质鉴定•一、装置与特点•光源---反光镜--平行光束---下偏光镜--具有PP振动方向的平行光束---晶体--发生折射、双折射---目镜。•二、晶形•晶体在单偏光系统下呈现的外部形态，有晶体自身性质和外界影响因素决定。[]影响晶体形态的因素•1、不同晶体具有不同的晶体对称型，因此对称特点不同，外形不同；•2、同一对称型的晶体由于构成的单形不同，外形不同；•3、同一晶体在不同的生长环境下生长的晶形不同。[]影响晶体生长环境的因素•1、与晶体从熔体中析晶时的温度梯度有关；•2、晶形与结晶的先后顺序有关，早期析出为自形晶、中期析晶为半自形晶、后期为它形晶；•3、由于缺陷和杂质的存在，又造成晶体的异常生长；•常见的晶体形态分单体和集合体形态（一向、二向、三向延长）；•4、镜下观察到的晶体形态还与薄片制备过程中试样的切割和磨制方向有关。[]三、解理与解理角•解理：晶体受力后沿一定方向裂开的性质。裂开的面称为解理面，解理在垂直于解理面的切片中表现为解理纹。•解理分四个等级：•极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理；或完全解理、中等解理、不完全解理、极不完全解理[]极完全解理•解理纹细密平直，贯穿始终，解理面光滑，如云母。完全解理•解理纹较粗、清晰，有中断现象，如辉石、角闪石。中等解理•解理纹较粗、少，沿某一方向断断续续的排列，如橄榄石。不完全解理•无解理，仅有不规则的断裂面，如石英。影响解理纹清晰程度的因素•1、与矿物本身的性质有关•2、与切片方向有关•3、与相临两矿物的折射率差值有关，矿物与树胶比较，差值越大，解理纹越清晰。•如辉石和斜长石均具有两组解理，但辉石清楚而斜长石几乎无。[]解理角•解理纹与解理纹间夹角。•特定矿物的解理角为定值。方解石：78、102，角闪石：56、124。•镜下影响测定的影响因素：切片方向、矿物自身、相临折射率差值。•怎样才能测得真实解理角：切面同时垂直于两组解理的解理面。[]矿片的制备方法•切割--粗磨--细磨--粘片---恒温干燥---粗磨---分级细磨---盖薄片。[]四、矿物的多色性与吸收性•颜色：•手标本颜色：由于色素离子、原子对光的反射、折射引起的。•薄片颜色：当晶体对七种色光产生不同等吸收时，矿物呈现的颜色，呈现的为吸收光的互补色；同等吸收时矿物呈现无色。[]颜色光学混合定律兰红绿品红靛蓝黄三原色：红、绿、兰•1、第一定律：相对的原色光与补色光相加就是白色；•2、补色有相临两种原色光相加而成；原色光也可由相临两补色光相加而成。[]多色性和吸收性•同一晶体同一切面，薄片的厚度不同，颜色深浅也不同，转动舞台，同一晶体的颜色和浓度会发生变化。•由于光波在晶体中振动方向不同，而使矿物薄片颜色发生改变的现象称为多色性；颜色深浅发生改变的现象称为吸收性。[]黑云母实验二•单偏光镜下矿物性质鉴定一五、相对折射率的判定•1、矿物颗粒的边缘和贝克线•矿物中两个折射率不同的矿物接触处可以看到比较黑暗的轮廓，与轮廓相平行的地方有一条亮带-即贝克线。•贝克线移动规律：当提升镜筒时，贝克线总是向N值大的一方移动，当下降镜筒时，贝克线总是向N值小的一方移动。[]产生原因•由于两界面N值不同，光进入后会出现折射，产生光的集中与分散，光集中的地方为贝克线，光分散的地方为边缘。[]利用轮廓和贝克线判断相对折射率值•直接利用轮廓：△N大，轮廓清楚，线条粗黑。•贝克线移动规律：寻找两矿物的移动处。•色散效应：对于无色矿物，两矿物的△N很小时，在其相接触处的贝克线位置被两条色带代替。一个为橙色，一个为兰色。橙色总是在N值较低的一方，兰色总是在N值高的一方。[]2、矿物的糙面•定义：薄片中矿物表面光亮程度不均匀或有麻点。•形成原因：硬度、磨制不同；不同矿物的N值不同；与杂质的数量有关。•石英N=1.5531.544,e=1.54[]3、突起•定义：在镜下观察时，矿物表面呈现高低不平的现象，实际上均在同一平面上，只是由于折射的结果。•突起等级：以e为标准，分析糙面及轮廓的特征[]Ne为正突起•低正突起：1.54~1.60表面光滑，轮廓不清楚如石英；•中正突起：1.60~1.66表面粗糙，轮廓明显如方解石；•高正突起：1.66~1.75表面粗糙，轮廓显著如橄榄石；•极高正突起：1.75表面极粗糙，边缘呈暗带如石榴子石。[]Ne为负突起•低负突起•高负突起•突起正负判定利用BL移动规律。[]16.5岩石、矿物分类及物理性质•16.5.1矿物及性质•16.5.2岩石学基础16.5.1矿物及性质•一、矿物：•定义：地壳中的化学元素在各种地质作用过程中形成的自然产物，包括单质和化合物。具有相对固定的内部构造、化学组成和物理性质，在一定的物理化学条件下稳定存在，是组成岩石、矿石、脉石的基本单位。有气、液、固三种形态，已知有三千多种自然矿物。[]分类•自然矿物：矿石矿物、脉石矿物•矿石矿物：在现代科学技术条件下，有开采利用价值的矿物。•脉石矿物:与矿石矿物相伴生的无用矿物。•宇宙矿物：来自于天体的单质和化合物。•人造矿物：人工合成的矿物•工艺矿物：通过实验室和生产而得到的具有自然界标准矿物特性的矿物。•矿石：矿石矿物+脉石矿物的集合体。•矿体：∑矿石•矿床：∑矿体[]•为了统一矿物的命名，以化学成分、形态和物性命名。金属矿物称“矿”，非金属矿物称“石”，宝石称“玉”；还有把成分和形状组合：菱镁矿、方铅矿；把成分和性质组合：黄铜矿、闪锌矿。•矿物：单组分、二元化合物、三元化合物、四元化合物。[]二、矿物的物性和化学结构间关系•矿物的光学性质：主要是矿物对光线的吸收、折射（双折射）、反射后所表现出的各种性质，如手标本颜色、薄片颜色、透明度、光泽•矿物的力学性质包括：解理、断口、硬度。[]透明度•矿物的透明度分为：透明、半透明、微透明和不透明。[]光泽•矿物表面反光的性质，按N值的大小可分为：•金属光泽：N3或N1R=20~95%•半金属光泽:N2.6~3.0R=8~20%•金刚光泽:N1.9~2.6R=10~29%•玻璃光泽:非金属矿物N1.3~1.9•油脂光泽:非金属矿物•珍珠光泽:云母表面•丝绢光泽:纤维、石膏[]莫氏硬度•通常将矿物刻划比较硬度。莫氏硬度分为10级：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄石、刚玉、金刚石。[]解理•黑云母：一组极完全解理•长石类：两组完全解理•方解石：中等三组解理•萤石：多组解理[]断口•贝壳状断口•参差状•锯齿状•多片状•土状断口[]•比重又叫重度：纯净的矿物重量与4℃同体积水的重量比。•矿物的其他力学性质如云母的弹性、高岭石的可塑性、石棉的挠性、金属的延展性、硫磺的脆性等。•矿物的电磁性：导电性（传导电流）•压电性（矿物将机械能和电能互相转化）•铁磁性•顺磁性•逆磁性晶体中键型•构成晶体的质点（离子、原子或分子）在空间规律排列。当原子和原子通过化学结合力产生了结合时，则形成了化学键。化学键有三种形式：离子键、共价键、金属键。而分子间的结合一般称为分子间键或范氏键。•如碱金属离子和O2-结合为离子键，Si-O结合为离子键和共价键各占50%，电负性相差较大的为离子键，相差较小的为共价键，实际上在一个晶体中，不一定只存在一种性质的键，而经常是几种形式的键的组合。如粘土矿物存在分子间键和带共价键性的离子键。[]键型离子键共价键金属键分子键键强强较强一般弱键型与键强三、矿物的形态•分为：显晶集合体形态：肉眼能辨认的集合体–隐晶集合体形态：显微镜下能辨认–胶态集合体：显微镜下也不能辨认的单体•矿物的外表形态多数以集合体的形态表现出来，按照晶体的结晶习性和生长方向来分：•1、有显著方向性；一向延长性-针状、柱状、纤维状、树枝状、放射状。•2、有显著宽度：二向延长性-板状、片状、鳞片状。•3、无显著方向性：等向伸展-粒、豆、肾、鲕、土、块、乳。[]四、成矿作用•矿物是地壳运动自然应力的结果：•1、内力作用：来自于地壳内部的作用力。–火山：喷出、伟晶汽化和热液过程–地震：褶皱、断层和造山过程。–造陆作用；包括深成岩作用•2、外力作用：来自地球外表和地球外引力。–风化作用：氧化和剥离–搬运作用：风、流水（径流）、潮汐的搬运和分选过程–沉积作用：机械沉积和化学沉积–胶结和紧结作用：水化、胶凝和硬结过程•3、变质作用：接触交代和区域变质作用。[]五、水在矿物中的存在形式•吸附水•胶体水•结晶水•沸石水•层间水•结构水[]吸附水•吸附水：水不记入化学式，为矿物颗粒或裂隙表面机械吸附的中性水分子，他的含量随温度、湿度而不同，在常压下１００～１１０℃攪排除，不破坏晶格。水可呈气、液、固。•胶体水•胶体水也是一种吸附水，应记入矿物的化学组成，他的含量变化很大如