普通地质学—矿物1课件.ppt

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1、2.1 矿物的基本概念2.2 矿物的鉴定特征（物理性质）2.3 矿物的分类与介绍,第 二章 矿 物,固体地球的最外圈是岩石圈,它是地质学最直接的研究对象。,地壳由岩石组成,岩石由矿物组成,矿物由各种元素组成。,矿 物,矿物是组成地壳的基本物质单元，机械方法无法再划分,地壳的元素及其丰度,地壳的基本组成是各种元素。目前已知元素118种,自然界存在94种。各种元素在地壳中的含量相差很大。在不同地区、地球不同深度也不均匀。,矿 物,元素是组成矿物的基本物质单元，化学方法无法再划分,元素和同位素,元素:由同种原子组成的物质。具有不同原子量的同种元素的变种称为同位素,同种元素的同位素，物化性质基本相同，

2、总共有300余种。,自然铂,矿 物,同位素,放射性同位素：原子核不稳定，会自行放射出能量的同位素。,稳定同位素：原子核稳定，没有放射性的同位素。,O16、O17、O18、C12、C14、S32、S33、S36、H1等。占绝大多数。,U238、U235、U234、Th232、Rb87、K40等。粒子、粒子、射线。,矿 物,同位素,半衰期放射性元素蜕变到其原来数量的一半所需要时间,Rb87Sr87：500亿年；Th232 Pb208：139亿年；U238 Pb206：45亿年；K40 Ar40：7.13亿年；C14 N14：5692年；,矿 物,放射性同位素,化学元素在一定自然体系中的相对平均含量

3、称为元素丰度。按照不同自然体系计算出来的元素丰度，有地壳元素丰度、地球元素丰度、太阳系元素丰度和宇宙元素丰度等。,元素的丰度,矿 物,克拉克值大小有时能反映元素在地壳中局部富集，如：Fe、Al等。但有时不能反映。如：锆(Zr)克拉克值比铅(Pb)大12倍，钛（Ti)比锌(Zn)大120倍，实际上却常有铅锌矿，而锆钛较分散，不易集中成矿体。故元素富集除克拉克值外，还与元素地球化学性质及地质作用有关。,矿 物,克拉克值,O,Si,Al,Fe,Ca,Na,Mg,K,Ti,H等10种元素占地壳总重量99.96%,其中O,Si,Al,Fe，Ca占92.4%.,地壳中各元素的含量,矿 物,地壳中的元素除少

4、数以自然元素（如金、银、铂、铜、石墨）产出外，绝大多数以化合物形式产出，尤其是氧化物最为常见。,狗头金是一种产自脉矿或砂矿的自然块金。这种自然金因形状酷似狗的头形，故名狗头金。1976年8月在我国湖南资水中游车峙矿区发现一块近年来罕见的自然块金，重达4.35千克，取自40千克整的的矿石中取出的。,新疆阿勒泰发现的狗头金,矿 物,自然铜,自然硫,矿 物,金刚石,石墨,矿 物,石英,赤铁矿,矿 物,矿 物 种 数,随着人类认识自然界的能力的提高，发现的矿物种类增多。,矿 物,矿物：在各种地质作用下形成的具有特定化学成分和物理性质,呈结晶质的元素（单质）或无机化合物（化合物）。对矿物概念的争议,南京

5、大学地球科学数字博物馆 地质作用的天然产物 特定的化学成分 稳定的物理性质 均一固体，一般是晶体 一般是无机作用形成的,昆明理工大学矿物数字博物馆 是地质作用的天然产物 有一定的化学成分 有一定的晶体结构 有较稳定的物理性质 是组成岩矿石的基本单位,1-矿物的概念,矿 物,煤,花岗岩,天然气,哪些是矿物？,1-矿物的概念,矿 物,矿物（mineral）：是由地质作用或宇宙作用所形成的、具有一定的化学成分和内部结构、在一定的物理化学条件下相对稳定的(天然结晶态)的单质或化合物。它们是岩石和矿石的基本组成单位。绝大多数为固态，少数为液态和气态。,1-矿物的概念,矿 物,矿物是天然产出的，是地壳中各

6、种地质作用的产物。实验室制造的物质，如人造金刚石、人造水晶等，通常叫人造矿物(合成矿物)，不属于地质学中矿物的讨论范畴。陨石来自其它天体，其中的矿物称为“陨石矿物”、“宇宙矿物”，这样可区别于地壳中形成的矿物。,注 意,矿物具有一定的化学成分(绝大多数为化合物,如石英SiO2,钾长石KAlSi3O8,方铅矿PbS,岩盐NaCl;少数为单质元素,如石墨C,金刚石C,自然金Au等)和一定的内部结构,从而也有一定的形态、物理和化学性质。如岩盐内部质点(NA+,CI-离子)的规则排列(格子状),其外形多呈立方体,受外力作用破碎后又呈小的立方体。,1-矿物的概念,矿 物,任何一种矿物都只在一定的地质条件

7、下才是相对稳定的,当外界条件改变至一定程度时,其成分、结构就要发生变化,同时生成适应新环境的新矿物。如黄铁矿与空气、水分接触,就要发生变化,生成褐铁矿(铁的氢氧化物)。,大多数矿物以固态产出(如石英、长石、岩盐),但也可以呈液态(水银)或胶态产出(蛋白质)。冰也是矿物。,一种天然产出的物质要被称为“矿物”，它必须：,是固体（石油和天然气不是矿物）,具有有序的内部结构,是无机物（煤不是矿物）,煤,花岗岩,天然气,1-矿物的概念,矿 物,在地质学中以矿物为研究对象的一个分支学科叫做矿物学。自然界目前已发现5000多种矿物,被利用的只有200来种。“人造矿物”百余种。造岩矿物-组成地壳岩石的主要矿物

8、;造矿矿物-形成有用矿产的矿物(矿石中有用组分)。,1-矿物的概念,矿 物,矿物的总体特征,1-矿物的概念,矿 物,2-晶体与非晶体,晶质体（结晶质）矿物：内部质点（原子、离子）在三维空间成周期性重复排列（有序排列）的固体。晶体矿物具有晶体结构的矿物。,1-矿物的概念,矿 物,“晶体”是指具有几何多面体外形特征的晶体，不具几何外形的称为晶粒。,非晶体不具有格子构造、没有规则的几何多面体外形。,矿物的非晶质体：黑曜岩、珍珠岩、蛋白石、火山玻璃,1-矿物的概念,矿 物,晶体的空间格子1 空间格子：表示晶体内部构造中质点重复规律的几何图形。空间格子最基本的特征:质点在三度空间作有规律的周期性重复。,

9、1-矿物的概念,矿 物,结点:空间格子中的点,代表具体晶体结构中的相当点.行列:结点在直线上的排列.结点间距：每一行列上相邻结点之间的距离称为结点间距。,面网:结点在平面上的分布.面网间距：平等且相邻的二面网间的垂直距离称面网间距。面网密度：面网中单位面积内结点的数目称为面网密度。,在内部结构上：晶体具有格子状构造，质点的排列既具有短程有序性，又具有长程有序性；非晶质体则不具有格子状构造，质点的排列只具有短程有序性，不具有长程有序性。外形上：晶体具有规则几何多面体形状，非晶质体为无定形体。在物性上：非晶质体不具有确定的熔点。在分布上：由于晶体比非晶体稳定，所以晶体的分布更广泛，自然界的固体物质

10、绝大多数是晶体。,晶体与非晶体的区别,1-矿物的概念,矿 物,准 晶：1985年在电子显微镜研究中发现的一种新物态，其内部结构的具体形式虽然仍在探索之中，但从其对称性可知，其质点的排列应是长程有序，但不体现周期重复，即不存在格子构造，人们把它称为准晶体。,由于仪器观测精度越来越高，过去许多以为是非晶质的矿物，其实是晶体微小的“隐晶质”。原来被列为非晶质矿物的种数变得越来越少。,绝大多数矿物都是晶体德国物理学家冯.劳埃（M.Von Laue,1879-1960）用X光观测晶体，发现不管晶体的外形如何，内部的原子、离子、分子都是有序的排列。这种质点的有序排列，就好像生物的基因物质脱氧核糖核酸（DN

11、A）一样。,1-矿物的概念,矿 物,内部原子、离子成分呈有序排列的状态，称为晶体结构,硅酸盐,1-矿物的概念,矿 物,1-矿物的概念,矿 物,矿物的同质多象现象,相同化学成分的物质在不同环境条件（温度、压力等）可形成不同的晶体结构，从而形成不同的矿物，这种现象称为“同质多像”。,类质同象,矿物晶体结构中的某种原子或离子部分地被性质相似的它种原子或离子替代而不破坏其晶体结构的现象。其物理性质差异不大。,1-矿物的概念,矿 物,（Mg，Fe）2SiO4,1-矿物的概念,矿 物,根据质点间置换的数量限度,完全类质同像类质同像中的某些质点间内能以任意比例相互代替，形成一个连续的类质同像系列。,类质同像

12、的类型,不完全类质同像类质同像中的某些质点间只能进行有限量的置换。,1-矿物的概念,矿 物,离子半径必须相近 离子类型相同或相近 置换前后，离子的总电价相等,类质同像形成的条件,温度升高有利于类质同像发生，但压力增大限制类质同像代替的范围。,当组分中某些组分浓度不足时，将促使其他类似组分进行类质同像置换。,环境变化对类质同像有影响 介质中组分的浓度对置换也有影响,在相同条件下生长的同种晶粒，总是趋向于形成某种特定的晶形和形态特征，这就是矿物晶体的结晶习性。如石英晶体呈柱状，云母是片状、板状，石盐、黄铁矿呈粒状晶体等。,一、矿物的形态,晶体形态：一定的矿物单个晶体一般具有特定的一种或几种形态。,

13、2-矿物的鉴定特征,矿 物,矿物的形态：矿物单体及同种矿物集合体的形状。单体形态：指矿物单独晶体的形状，单体形态只对晶体而言。即前述的晶体形态。集合体形态：同种矿物多个单体、晶粒聚集在一起的整体形状，或胶体矿物的整体形状。,矿物单体形态,绿柱石,2-矿物的鉴定特征,矿 物,矿物单体形态研究包括理想晶体的形态、实际晶体的形态和晶体习性等几个方面,2-矿物的鉴定特征,矿 物,理想晶体的形态,实际晶体的形态,理想条件下，晶体常生长成某种规则的几何多面体形态，多面体外表的规则平面称为晶面，相邻晶面相交的直线称为晶棱，不平行晶棱的相交点称为角顶。这些晶面、晶棱和角顶在空间成规律分布。,晶体在生长过程中，

14、受复杂的外界条件影响，常常不同程度的偏离其理想形态，形成歪晶。歪晶通常表现为同一单形的晶面发育不等，甚至部分晶面缺失。实际晶体的晶面也不是理想的几何平面，通常具有各种花纹和凹坑。在晶面上可见到的一些平行或交叉的条纹称为晶面条纹。,矿物晶体的习性,2-矿物的鉴定特征,矿 物,晶体习性：矿物晶体在一定条件下常常趋向于形成的某一习惯性形态，也成晶习。,根据单晶体在三维空间发育的相对比例，可将晶习分为三类：,磷灰石,2-矿物的鉴定特征,矿 物,矿物单体形态,双晶：由两个或多个同种晶体按照一定的相对方位关系连生在一起，称为双晶。如石膏的燕尾双晶、十字石的十字双晶。,矿物的集合体形态分为三类：,矿物单体为

15、一向延长型集合体常为纤维状、或针状、柱状,2-矿物的鉴定特征,矿 物,集合体形态取决于矿物单体的形态和他们的集合方式,水硅钙铀矿,2-矿物的鉴定特征,矿 物,矿物单体为二向延展型其集合体常为板状、片状等。,云母，片状,钨铅矿，板状,2-矿物的鉴定特征,矿 物,矿物单体为三向等长型,如晶体单体为三向等长，其集合体常为粒状（肉眼能分辨颗粒界线）或块状（肉眼不能分辨）。,2-矿物的鉴定特征,矿 物,普通角闪石,闪锌矿,石榴子石,2-矿物的鉴定特征,矿 物,放射状：长柱状或针状矿物以一点为中心向外呈放射状排列,晶簇：在岩石裂隙或空洞中长成的晶体完整的晶体群,鲕状和豆状：由圆球状矿物组成的集合体。圆球内

16、部具有同心层构造，大似鱼卵者称为鲕状；大小如豆者称为豆状,钟乳状：形似屋檐下凝结的冰锥，横截面为圆形，内部具有同心层状构造,葡萄状和肾状：形似葡萄串者称为葡萄状，形如肾者称为肾状；其内部均具有同心层状或放射状构造,结核状：呈不规则的球形或椭球形者，称为结核体,2-矿物的鉴定特征,矿 物,二、矿物的物理性质,2-矿物的鉴定特征,矿 物,矿物的光学性质,2-矿物的鉴定特征,矿 物,光学性质：矿物在可见光作用下所表现的性质。包括颜色、透明度、光泽、条痕；,颜色：因对可见光选择性吸收而具有的颜色。,2-矿物的鉴定特征,矿 物,指物体在白光照射下所显示的颜色。在矿物学上分为自色、他色和假色。,自色：成因

17、上与矿物本身固有化学成分直接有关的颜色。即因矿物固有化学组成中某些色素离子而呈现的颜色。如赤铁矿的红樱色。他色：非矿物本身固有因素引起的颜色。（由于矿物所含杂质成分而呈现的颜色）。假色：由于光的干涉、衍射等物理光学过程所引起的呈色。包括 1)晕色：某些透明矿物的表面呈现出的一种彩虹状颜色，是由于照射到矿物表面的光线受到矿物解理面或薄层包裹体表面的层层反射造成的干涉现象；2)锖色：易氧化的矿物在其表面形成的氧化薄膜而呈现的颜色。,矿物的光学性质,描述方法：标准色谱法（红橙黄绿等）、双名法（次要色调放在前面，主要色调放在后面）和类比法（桔红色、铜黄色等）。,孔雀石,橄榄石,黄铁矿,2-矿物的鉴定特

18、征,矿 物,黄晶（二价铁）粉红色石英（二价铁）紫水晶（三价铁和锰）,水晶（纯净）烟晶（有机质、汽液等）乳石英（细小汽液）,他色（石英）,2-矿物的鉴定特征,矿 物,假色锖色和晕色（极细微平行解理面等对光连续反射而出现的）。,2-矿物的鉴定特征,矿 物,铸色（黄铁矿晶体表面氧化）,锖色,2-矿物的鉴定特征,矿 物,条痕：矿物在白色无铀瓷板上擦划时所留下的痕迹（即粉末颜色）,它对于基些金属矿物具有重要鉴定意义。如赤铁矿有赤红、铁黑或钢灰者,但其条痕总为樱红色，比较稳定。透明矿物的条痕都是近白色,无鉴定意义。,2-矿物的鉴定特征,矿 物,条痕可以消除假色、减弱他色，比矿物的颜色更固定,金属光泽：反光

19、极强，像极金属的新鲜面。半金属光泽：反光较强，较金属光泽稍暗淡、不刺目。非金属光泽：根据对光反射的特征进一步划分为：,2-矿物的鉴定特征,矿 物,光泽：指矿物表明对可见光波的反射能力。,矿物的光学性质,金刚光泽：光泽闪亮耀眼，无金属色彩。玻璃光泽：如同普通玻璃一样的光泽。,当矿物表面不平坦或成集合体时，常会呈现一些特殊光泽：,根据矿物的平坦表面如晶面、解理面对光的反射情况可分为：,油脂光泽：矿物表面像涂了一层油脂似的，如石英、磷灰石等蜡状光泽：像蜡烛表面那样的光泽，如块状滑石、蛇纹石等丝绢光泽：纤维状集合体表面呈现似丝绸一样的光泽，如纤维石膏、石棉等珍珠光泽：似珍珠或贝壳内壁的光泽，如云母土状

20、光泽：矿物表面黯淡无光，像土一样，如高岭土,金属光泽,金属光泽,玻璃光泽,2-矿物的鉴定特征,矿 物,脂肪光泽,珍珠光泽,麦秆状白铅矿丝绢光泽,透明矿物：隔着矿物能清晰地透见另一侧物体，如水晶半透明矿物：可模糊透见他物，如闪锌矿不透明矿物：不能透见他物，如黄铁矿,2-矿物的鉴定特征,矿 物,矿物的光学性质,透明度：指光线透过矿物多少的程度。,通常，能被光线从矿物薄片（厚0.03mm）透过者称为透明矿物；不能通过者称为不透明矿物。,锡石，半透明,黄玉透明,硬度：矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的能力。摩氏硬度计：由10种标准矿物将硬度分为10级。只代表矿物硬度的相对顺序，但使用方便：选择被鉴定矿物的

21、新鲜平整面用标准硬度计棱角刻划，判断刻痕或粉痕。多次刻划比较后，确定矿物硬度。若未知矿物上无平整面而硬度计上有，则可用未知矿物的棱角刻划硬度计的平面。,矿物的力学性质,2-矿物的鉴定特征,矿 物,最完全解理：极易裂成薄片，解理面很光滑(云母)完全解理：易裂成规则的块体，解理面光滑、平整(方解石)中等解理：碎块上可见较小但清晰的解理面(正长石)不完全解理：碎块中解理面少见且不清晰(磷灰石)极不完全解理：即无解理。如石英、磁铁矿。,2-矿物的鉴定特征,矿 物,矿物的力学性质,解理：矿物晶体在外力作用（如敲打或挤压）下，严格沿着一定结晶方向裂开成光滑平面的性质，称为解理，这些光滑平面称为解理面。,解

22、理,矿物趋于沿一定方向产生破裂面的性质 受晶体结构中的薄弱面控制,云母片状,方解石偏菱面体,2-矿物的鉴定特征,矿 物,2-矿物的鉴定特征,矿 物,若矿物晶体沿某一方向有解理，受力后常形成一系列相互平行的解理面，称为一组解理,2-矿物的鉴定特征,矿 物,2-矿物的鉴定特征,矿 物,2-矿物的鉴定特征,矿 物,断口：矿物受外力打击后不沿固定的结晶方向开裂而形成的断裂面。,2-矿物的鉴定特征,矿 物,矿物的力学性质,断口发育程度与解理的完善程度互为消长。根据断开面形状，可以分为贝壳状断口、锯齿状断口、参差状断口、平坦状断口等。,通常断裂面方向无规律，断口的形态多样。断口主要见于解理不发育的矿物或矿

23、物集合体中。,断口和解理出现的难易程度是互为消长的,矿物的其它性质,2-矿物的鉴定特征,矿 物,脆性和延展性：受力易破碎或塑性变形的性质。弹性和挠性：变形后恢复原状的能力。比重（相对密度）：矿物在空气中的重量与4时同体积水的重量比。,轻矿物：矿物相对密度2.5，如石膏,中等矿物：矿物相对密度介于2.54之间，如石英等,重矿物：矿物相对密度4，如重晶石、方铅矿等,根据相对密度将矿物分为三类：,2-矿物的鉴定特征,矿 物,发光性：矿物在外界能量的激发（如紫外线、X射线、加热等）下发出可见光的性质。,磁性：矿物在外磁场作用下，被吸引、排斥和对外界产生磁场的性质。,强磁性矿物：小块矿物或其碎屑能被永久

24、磁铁吸引，如磁铁矿。,弱磁性矿物：矿物碎屑用永久磁铁无法吸引，只能被强电磁铁所吸引，如赤铁矿,无磁性矿物：强大的电磁铁也不能吸引的矿物，如石英、方解石等,若矿物在激发后，发光的现象随着激发的中断而立即停止，称为荧光（如萤石）；若停止激发后仍能继续发光一段时间，称为磷光（如磷灰石）,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,