03第3章矿物与岩石第1节概述、第2节矿物

第1节概述第2节矿物第3节火成岩第4节沉积岩第5节变质岩课程重点：（1）矿物的基本特征；（2）火成岩与沉积岩的形成过程及基本特征第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》一、矿物与岩石的概念二、矿物学与岩石学理论的建立课后作业第1节概述宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》第3章矿物与岩石第1节概述一、矿物与岩石的概念地壳的物质组成可分为三个层次，分别是元素（element）、矿物（mineral）、岩石（rock），分别是地球化学、矿物学、岩石学三个学科的研究对象。三者之间的关系，共生组合的概念。（作简单介绍）元素形成矿物，矿物组成岩石，岩石构成地壳及上地幔。矿物的定义：矿物是指在各种地质作用下形成的，具有相对固定化学成分和物理性质的均质物体，是组成岩石的基本单位。宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》第3章矿物与岩石矿物的定义包含三个方面：1.矿物是在各种地质作用下形成的自然产物。2.矿物是由地壳中的各种化学元素组成，具有相对固定和均一的化学成分及物理性质。3.矿物不是孤立存在的，而是按照一定的规律结合起来，形成各种岩石。特别强调，矿物是自然产物，不少人造物品不能称之为矿物。例如：食糖和很多人工合成的化学药品，都不算矿物。当然，如果人造化合物如果和某种矿物有相近的成分和性质，则可称之为人造矿物或合成矿物。宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》矿物是人类生产资料和生活资料的重要来源，是构成地壳岩石的物质基础。自然界的矿物大约有3000种，但最常见的只有50－60种，至于构成岩石主要成分的不过20－30种。（这也是我们实习的主要内容）矿物共生组合的概念及意义。岩石的定义：岩石是在各种地质作用下，按一定方式结合而成的矿物集合体，它是构成地壳及地幔的主要物质。大多数岩石是由几种矿物组成的。（简单说明一下矿物与岩石的区别）第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》研究岩石的意义在于：1.岩石记录了过去发生的事件，是研究地球历史的客观依据。包括特定环境形成的岩石，还有岩石中保存的一些化石等特殊物体。如：海底黑烟囱、叠层石、石灰岩等。历经沧桑，记录沧桑。2.岩石是研究地质构造、地貌，以及各种地质作用的物质基础。例如：蛇绿岩等的研究。石之不存，构造焉附。3.岩石中含有很多有用矿产，有的岩石本身就是重要的矿产。如：石灰岩、磷块岩等。南山有石，金玉其中。根据成因，岩石可分为火成岩（岩浆岩）、沉积岩和变质岩。第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》海底黑烟囱第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》二、矿物学与岩石学理论的建立中国的《山海经》金、玉、石、土古希腊《石头论》金属、石质、黏土18世纪中叶以前，对矿物的认识还局限在物理性质的描述与分类，如：李时珍的《本草纲目》阿格里科拉对矿物物理性质的系统分类19世纪中叶，美国丹纳的《矿物学系统》晶体结构、化学组成19世纪中叶的偏光显微镜的应用。20世纪物理、化学理论在矿物学中的应用，使其更加成熟。第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》关于地层以及岩石成因的“水火之争”，使得岩石学的基础理论得以建立。莱伊尔总结了水成论及火成论，提出了岩石的多成因观点，建立了岩石学理论。19世纪后期，偏光显微镜的应用，形成了显微岩石学。后来，美国的克拉克等人，研究岩石的化学成分和性质，建立了岩石化学。鲍温等人通过对岩石进行高温高压熔融实验，开创了实验岩石学。第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》一、矿物的基本特征二、矿物的分类三、重要矿物简述第2节矿物宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》（一）矿物的内部结构和晶体形态（二）矿物的化学成分（三）矿物的集合体形态和物理性质一、矿物的基本特征宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》（一）矿物的内部结构和晶体形态1.晶质体和非晶质体所谓晶质体，就是化学元素的离子、离子团或原子按一定规则重复排列而成的固体。矿物的结晶过程，实际上就是在一定介质、一定温度、一定压力等条件下，物质质点有规律排列过程。（见微知著，以小显大）在适当环境，如果晶质体有生长的足够空间，则晶质体往往表现为一定的几何外形。称之为晶体（crystal）。一般两者不作区别。少数矿物呈非晶质结构，其内部质点不规则排列，因此一般不能表现为规则的几何外形，如：沥青、火山玻璃、琥珀等。第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》C60晶体结构示意图第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》金刚石晶体结构示意图第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》晶体的外形第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》非晶质结构示意图第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》非晶质的蛋白石第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》非晶质的琥珀第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》非晶质的火山玻璃第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》非晶质的银粉第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》2.晶形（crystalform）在一定条件下，矿物可以形成良好的晶体。晶体的形态多种多样，但基本可以分为两类：单形和聚形。同形等大的晶面组成的晶体，称为单形。另一类是由两种以上的单形组成的晶体，称为聚形。根据晶形的复杂程度，可把晶体分为六大晶系：（1）立方晶系也称等轴晶系，有4个3次对称轴和3个相互垂直的4次对称轴或2次对称轴。（2）正方晶系也称四方晶系，有1个4次对称轴。（3）六方晶系有1个6次对称轴。第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》（4）斜方晶系无高次对称轴，2次对称轴和对称面总和不少于3个。（5）单斜晶系无高次对称轴，2次对称轴和对称面都不多于1个。（6）三斜晶系无对称轴和对称面，有的甚至没有对称中心。第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》四方晶系示意图第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》斜方晶系第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》单斜晶系第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》三斜晶系第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》在自然晶体中，常发现两个或两个以上有规律地连生在一起，称为双晶。最常见的有三种：接触双晶穿插双晶聚片双晶第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》接触双晶第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》穿插双晶第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》3.结晶习性在相同条件下，形成的同种晶体经常具有的形态，称为结晶习性。大致可以分为三种类型（龙生龙，凤生凤，老鼠儿子会打洞）一向延伸型晶体一个方向特别发育，如：石棉、石膏等矿物常形成柱状、针状、纤维状。二向延伸型晶体沿两个方向都特别发育，如：云母、石墨等常形成板状、片状、鳞片状。三向延伸型晶体沿三个方向的发育程度相近，如：黄铁矿、石榴子石、金刚石等常形成粒状或近似球状。此外，有些矿物晶体的晶面上常有一些条纹，称为晶面条纹。如：水晶柱面上的横条纹，电气石柱面上的纵条纹。第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》矿物的结晶习性第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》晶面条纹第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》（二）矿物的化学成分1.矿物的化学组成类型按照化学组成，矿物大致可分为以下几种类型：（1）单质矿物：基本上由一种自然元素组成，如：金、金刚石等。这种矿物为数不多。（2）化合物：大多数矿物都是化合物矿物，具体又可分为：①成分相对固定的化合物，包括简单化合物、络合物、复合物。②成分可变的化合物，不同的成分在一定范围或以任一比例发生变化。是由类质同相引起的。（鱼目混珠，滥竽充数）类质同相：指在结晶格架中，性质相近的离子互相顶替的现象。组成相似的物质，形成了相同或相近的晶体外形及物理性质。第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》（3）含水化合物指含H2O、OH－、H＋、H3O＋的化合物。矿物中的水可分为吸附水、层间水、结晶水和狭义的结构水。2.矿物的同质多相同一种化学成分的物质，在不同的外界条件下，可以结晶成两种或以上的不同结构的晶体，构成结晶形态和物理性质不同的矿物，这种现象称为同质多相。（同根而生，命运殊途）利用这一现象，可以确定矿物形成时的环境。3.胶体矿物胶体矿物是胶体溶液失水形成的胶凝体。如：蛋白石、褐铁矿等。作业二：3.辨析类质同像与同质多像的概念，举出相应的实例。第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》红柱石－蓝晶石－硒线石相图第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》水的相图第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》（三）矿物集合体的形态和物理性质1.矿物集合体的形态自然界中的矿物大多数是以矿物晶体、晶粒的集合体的形式出现的。集合体形态具有鉴定特征的意义。（可顾名思义加以理解）主要包括：（1）粒状集合体（2）片状、鳞片状、针状、纤维状、放射状（3）致密块状体（4）晶簇（5）杏仁体和晶腺（6）结核和鲕状体（7）钟乳状、葡萄状、乳房状集合体（8）土状体（9）被膜第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》矿物集合体的形态第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》矿物集合体的形态第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》2.矿物的物理性质矿物的化学成分不同，晶体构造不同，从而表现出不同的物理性质。具体的物理性质有：（1）矿物的颜色包括自色、他色和假色。（类比：本色、化妆色、晒黑色）自色是矿物本身的颜色，而他色是由矿物中的杂质引起的颜色，假色则是由某些物理和化学原因引起的颜色。（2）条痕矿物粉末的颜色称为条痕。（庐山真面目）第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》矿物的他色第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》斑铜矿的假色第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》（3）光泽指矿物表面反射光线时表现的特点。光泽可以分为（光线的强弱、矿物的质感、反光的特点）①金属光泽②半金属光泽③非金属光泽非金属光泽包括金刚光泽和玻璃光泽。此外，由于矿物表面的平滑程度或集合体形态的不同而引起一系列特殊的光泽。包括：脂肪光泽、珍珠光泽、丝绢光泽及土状光泽等。第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》矿物的光泽第3章矿物与岩石宝鸡文理学院地理科学与环境工程系——《地质学基础》（4）透明度指矿物允许光线透过的程度。矿物的透明度可以分为3级：①透明矿物的碎片边缘能清晰地透见他物，如水晶、冰洲石等。②半透明矿物的碎片边缘可以模糊地透见他物，如辰砂等。③不透明矿物的碎片边缘不能透见他物，如黄铁矿、磁铁矿等。（5）硬度指矿物抵抗外力刻画、压入、研磨的程度。德国摩氏选择了10种矿物作为标准硬度计，又称摩氏硬度计。在野外工作，可利用指甲和小钢刀来代替硬度计，将矿物硬度分成软、中、硬三种。（钻石恒久远