1、礦物巖石學(xué),教師：趙軍紅 E-mail: jhzhao 地球科學(xué)學(xué)院,課程安排,概論、礦物學(xué)(8學(xué)時(shí)) 實(shí)習(xí)2次 火成巖(8學(xué)時(shí)) 實(shí)習(xí)2次 沉積巖(8學(xué)時(shí)) 實(shí)習(xí)2次 變質(zhì)巖(4學(xué)時(shí)) 實(shí)習(xí)1-2次 綜合實(shí)習(xí)1次(2學(xué)時(shí)),要 求,1、不得缺課，課堂做筆記； 2、重視實(shí)習(xí)課，不允許缺實(shí)習(xí)課； 3、實(shí)習(xí)作業(yè)要隨堂交； 4、平時(shí)實(shí)習(xí)成績(jī)未知鑒定成績(jī) 課程總成績(jī)。,本課程參考書(shū)目 樂(lè)昌碩，巖石學(xué)，地質(zhì)出版社，1984 趙珊茸、邊秋娟、凌其聰，礦物學(xué)，高等教育出版社，2004 路鳳香、桑隆康，巖石學(xué)，地址出版社，2002 曾廣策，礦物學(xué)巖石學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，內(nèi)部教材，2000（統(tǒng)一到教材科買） 其他礦物

2、學(xué)、巖石學(xué)教材或讀物,礦物巖石學(xué)概論,礦物巖石的重要性,是人類生存的物質(zhì)基礎(chǔ) 是“和諧社會(huì)”的重要保障 是可持續(xù)發(fā)展的根本,重實(shí)踐，勤觀察，多思考,學(xué)習(xí)目的： 1. 了解礦物學(xué)、巖石學(xué)的基本理論 2. 掌握肉眼鑒定常見(jiàn)礦物、巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大巖類常見(jiàn)巖石種屬的基本技能和基本方法，為專業(yè)課的學(xué)習(xí)和野外工作奠定基礎(chǔ) 3. 提高對(duì)造巖礦物和主要巖石的感性認(rèn)識(shí)、增強(qiáng)實(shí)踐能力 學(xué)習(xí)內(nèi)容： 包括礦物、巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖四部分及其 它們的肉眼鑒定、分類和命名方案,什么是礦物、巖石？,一. 礦物、巖石的概念,礦物(mineral): 是由地質(zhì)作用或宇宙作用所形成的、具有一定的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、在

3、一定的物理化學(xué)條件下相對(duì)穩(wěn)定的天然結(jié)晶態(tài)的單質(zhì)或化合物，它們是巖石和礦石的基本組成單位。 要素：天然產(chǎn)出 有化學(xué)式 具晶體結(jié)構(gòu) 無(wú)機(jī)物質(zhì) 巖石(rock): 是礦物或類似礦物（mineraloids）的物質(zhì)（如有機(jī)質(zhì)、玻璃、非晶質(zhì)等）組成的固體集合體，多數(shù)巖石是由不同礦物組成，單礦物的巖石相對(duì)較少。自然界的巖石可以劃分為三大類：巖漿巖（火成巖）、沉積巖和變質(zhì)巖。 要素：由礦物組成 固體集合體,方解石(calcite),水 晶 (crystal),石棉(asbestos),礦物：,金剛石 (diamond),綠柱石(beryl),孔雀石(malachite),黃鐵礦(pyrite),自然金(go

4、ld),要 點(diǎn) 礦物系地球、月球及其他天體中天然形成的產(chǎn)物。 礦物具有一定的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而也具有一定的形態(tài)和物理、化學(xué)性質(zhì)，藉此我們可以鑒別礦物種。 礦物并非固定不變的，任何一種礦物都只是在一定的物理化學(xué)條件下相對(duì)穩(wěn)定，得以保存。 礦物是巖石和礦石的基本組成單位。 當(dāng)前，礦物學(xué)通常以天然結(jié)晶質(zhì)無(wú)機(jī)物為主要研究對(duì)象，液體和氣體均不在現(xiàn)代礦物之列。,三大巖概念,巖漿巖（火成巖）：是由地?；虻貧さ膸r石經(jīng)熔融或部分熔融形成巖漿冷卻固結(jié)的產(chǎn)物。 沉積巖：是在地表?xiàng)l件下，原先形成的各種巖石在風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積、成巖過(guò)程中形成的巖石。 變質(zhì)巖：是由巖漿巖和沉積巖經(jīng)過(guò)變質(zhì)作用形成的。,三大類巖石

5、的形成過(guò)程。,巖漿巖（igneous rock）,火山角礫巖 （Lava breccia）,黑云母花崗巖（Biotite granite）,沉積巖（sedimentary rocks）,高嶺石粘土巖 (Kaolinitic claystone),長(zhǎng)石砂巖 (arkose),變質(zhì)巖（metamorphic rocks）,純大理巖 (Pure marble),板巖 (slate),研究巖石的必要性 是構(gòu)成各種地質(zhì)構(gòu)造和地貌的物質(zhì)基礎(chǔ)； 對(duì)于了解地殼、地幔和其他星球的物質(zhì)組成、起源、發(fā)展等都具有重要的科學(xué)意義； 對(duì)指導(dǎo)找礦勘探、開(kāi)發(fā)地下水資源，設(shè)計(jì)工程建筑有重要意義。,判斷： 玻璃、石鹽、石油是礦物

6、嗎？ 陶瓷、煤、水泥是巖石嗎？,二. 礦物學(xué)、巖石學(xué),礦物學(xué)（mineralogy）是研究礦物（包括準(zhǔn)礦物）的成分、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、性質(zhì)、成因、產(chǎn)狀、用途和它們相互間的內(nèi)在聯(lián)系，以及礦物的時(shí)空分布規(guī)律及其形成和變化的歷史的科學(xué)，它為地質(zhì)學(xué)的其他分支學(xué)科及材料科學(xué)等應(yīng)用科學(xué)在理論上和應(yīng)用上提供了必要的基礎(chǔ)與依據(jù)。 巖石學(xué)（petrology）是地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支，它是研究巖石的分布、產(chǎn)狀、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、分類、成因、演化等方面的科學(xué)。,（一）礦物學(xué)的研究?jī)?nèi)容及其分析測(cè)試技術(shù),1. 礦物學(xué)的研究?jī)?nèi)容 研究礦物的成分、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、物理性質(zhì)、成因、 產(chǎn)狀、用途和它們相互間的內(nèi)在聯(lián)系 礦物的化學(xué)成分：（1）

7、單質(zhì)：金剛石，自然金 （2）化合物：橄欖石，斜長(zhǎng)石等 物理性質(zhì)：晶形、顏色、光澤、解理、裂理、斷口、 硬度、條痕等特征。,2礦物學(xué)的研究分析測(cè)試技術(shù) 電子顯微鏡觀測(cè) 電子探針?lè)治?化學(xué)分析法 光譜類分析 X射線分析 穆斯堡爾譜,電子顯微鏡,JXA-8100 電子探針（EPMA),鋯石的 CL照片,X射線衍射儀,礦物學(xué)的應(yīng)用 礦物學(xué)的應(yīng)用主要包括兩大方面：, 應(yīng)用于地質(zhì)找礦, 研究作為礦產(chǎn)資源的礦物本身的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,（二）巖石學(xué)的研究?jī)?nèi)容及其方法 1.巖石學(xué)的研究?jī)?nèi)容 三大類巖石的形成過(guò)程 研究巖石的分布、產(chǎn)狀、成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、分類、成因、演化等,2. 巖石學(xué)的研究方法 巖相學(xué)（petrogr

8、aphy）：立足于詳細(xì)的野外及室內(nèi)的觀察與測(cè)試，以研究巖石分類和描述巖石特征為主。 巖理學(xué) (petrogenesis) : 是將巖相學(xué)的知識(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，通過(guò)歸納得到有關(guān)各類巖石成因，形成演化及構(gòu)造背景的結(jié)論。,巖石學(xué)觀察方法,（1）野外、手標(biāo)本、顯微鏡 （2）巖石和礦物成分的分析 （3）巖石物理性質(zhì)測(cè)定 （4）實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)觀察,野外觀察,花崗巖脈切斷輝長(zhǎng)巖,安山巖手標(biāo)本,顯微鏡觀察,角閃安山巖,實(shí)驗(yàn)資料,巖石成分（含主要元素、微量元素和同位素）分析,怎樣學(xué)好礦物學(xué)巖石學(xué)？,勤動(dòng)腦、多提問(wèn) 理思路、重實(shí)踐,第一章 礦物的成分、性質(zhì)與分類,第一部分 礦物的化學(xué)成分 第二部分 礦物的形態(tài)

9、 第三部分 礦物的物理性質(zhì) 第四部分 礦物的分類命名,第一部分 礦物的化學(xué)成分,礦物的化學(xué)成分： 礦物是自然界的天然產(chǎn)物，化學(xué)元素是形成礦物的物質(zhì)基礎(chǔ)。顯然，地殼中化學(xué)元素的豐度與礦物的形成、礦物的化學(xué)成分有著密切的關(guān)系。,常見(jiàn)8種元素的元素豐度 （據(jù)B.Mason,1966）,地殼中以O(shè), Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg 等元素組成 的含氧鹽和氧化物礦物分布最廣。 其中硅酸鹽礦物占礦物總種數(shù)的24，占地殼總 重量的3/4。如：橄欖石(Mg, Fe)2SiO4) 、透輝 石(CaMgSi2O6)等七大造巖礦物皆為硅酸鹽礦物； 氧化物礦物，占礦物總種數(shù)的14 ，占地殼總重 量

10、的17。如石英（SiO2） ，剛玉(Al2O3)等。 礦物的化學(xué)成分： （1）單質(zhì)：金剛石，自然金 （2）化合物：橄欖石，斜長(zhǎng)石等,（一）礦物的形態(tài),形態(tài)：指礦物單體、礦物規(guī)則連生體及同種 礦物集合體的形態(tài)。它是礦物化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的外在反映，故可作為礦物的重要鑒定特征。,第二部分 礦物的形態(tài),1.礦物單體的形態(tài)：,根據(jù)晶體在三維空間的發(fā)育程度，大致分為三種基本類型： 1）一向伸長(zhǎng)：柱狀、針狀、毛發(fā)狀， 如輝石、角閃石 2）二向延伸：板狀、片狀、葉片狀，如 石墨、云母 3）三向等長(zhǎng)：粒狀，如橄欖石、石榴石,（1）一向伸長(zhǎng)： 柱狀、針狀、毛發(fā)狀: 輝石、角閃石、電氣石,（2）二向延長(zhǎng)：如板狀、

11、板片狀、片狀等。 云母、綠泥石等具此習(xí)性。,（3）三向等長(zhǎng)：如等軸狀、粒狀。石榴石、黃鐵礦等具此習(xí)性。,2、礦物集合體形態(tài)： 同種礦物多個(gè)單體聚集在一起就是礦物集合體。集合體形態(tài)取決于單體形態(tài)和集合方式。 按礦物顆粒大小，集合體分為： 顯晶集合體：肉眼能分辨其中礦物單體 隱晶集合體：顯微鏡下可以區(qū)分出礦物 單體 膠態(tài)集合體：顯微鏡下也不能辨別出單體,顯晶集合體的形態(tài)常見(jiàn)有： 柱狀（columnar）、針狀（acicular）、板狀（tabular）、片狀（schistic）、鱗片狀（scaly）、葉片狀（foliated）和粒狀（granular）等。,顯晶集合體：,下一頁(yè),顯晶集合體：,下一

12、頁(yè),顯晶集合體：,常見(jiàn)的隱晶及膠態(tài)集合體按形成方式及外貌特征主要有： 分泌體(secretion)、結(jié)核（concretion）、鮞狀及豆?fàn)罴象w（oolitic 2）待測(cè)礦物須選擇新鮮、致密、純凈的單礦物，最好是具良好的棱角、晶面或解理面的單晶體。有些礦物的硬度具對(duì)稱性和各向異性。如，藍(lán)晶石（100）面上的硬度，沿延長(zhǎng)方向硬度為4.5，垂直延長(zhǎng)方向硬度6.5,被稱為二硬石。,解理 Cleavages,礦物在外力作用（敲打或擠壓）下， 嚴(yán)格沿著一定結(jié)晶學(xué)方向破裂、并裂成光滑平面的性質(zhì)稱為解理。這些平面稱為解理面cleavage plane. 解理是鑒別礦物的可靠依據(jù)之一。,分為五個(gè)等級(jí)： （1

13、）極完全解理：礦物在外力作用下極易裂成簿片。解理面光滑、平整。如云母、石墨、石膏等。, 完全解理： 礦物受力后易裂成光滑的平面或 規(guī)則的解理塊，解理面顯著而平滑， 常見(jiàn)解理面的階梯。如方解石、螢石, 中等解理： 礦物受力后常破裂成 較小的不很平滑的平面， 解理面不太連續(xù)，常呈 階梯狀，且閃閃發(fā)亮， 清晰可見(jiàn)。, 不完全解理： 礦物受力后不易裂出 解理面，僅斷續(xù)可見(jiàn) 小而不平滑的解理面。 如磷灰石, 極不完全解理：即無(wú)解理。 礦物受力后很難出現(xiàn)解理面， 僅在顯微鏡下偶爾可見(jiàn)零星的 解理縫。,觀察解理的注意事項(xiàng)： (1）解理只能在晶質(zhì)礦物中出現(xiàn)，非晶質(zhì)或膠體礦物中不能出現(xiàn)解理。肉眼能夠在較大的礦物

14、晶體上看見(jiàn)解理。 （2）必須對(duì)同種礦物的多個(gè)顆粒進(jìn)行觀察。 （3）一個(gè)礦物可有一種級(jí)別的解理，也可有兩種級(jí)別的解理；可有一個(gè)方向的解理，也可有多個(gè)方向的解理。,（4）觀察解理組數(shù)和夾角必須在同一單體上進(jìn)行。要盡量找到自由面多的單體，對(duì)著光線轉(zhuǎn)動(dòng)標(biāo)本，觀察解理組數(shù)和夾角；也可在解理面上觀察解理紋的方向來(lái)確定解理組數(shù)。,方解石,(5）注意區(qū)分晶面與解理面,礦物受力作用后不依一定結(jié)晶方向裂開(kāi)，而是在任意方向上呈各種不平整的斷面，此種斷面稱為斷口。 礦物的解理與斷口出現(xiàn)的難易程度是互為消長(zhǎng)的。在晶體、非晶質(zhì)礦物中都可見(jiàn)斷口。,斷口（ Fracture ）,依據(jù)其所呈現(xiàn)的形態(tài)來(lái)描述礦物的斷口，常見(jiàn)：,

15、貝殼狀斷口（conchoidal fracture）：呈圓形或橢圓形的光滑曲面，形似貝殼。 鋸齒狀斷口（hackly fracture）：呈尖銳鋸齒狀，見(jiàn)于強(qiáng)延展性的自然金屬元素礦物。 參差狀斷口（uneven fracture）：呈參差不平狀，見(jiàn)于大多數(shù)脆性礦物及塊狀或粒狀集合體。 平坦?fàn)顢嗫冢╡ven fracture）：斷面較平坦，見(jiàn)于塊狀礦物。 土狀斷口（earthy fracture）：斷面粗糙、呈細(xì)粉狀，為土狀礦物特有。 纖維狀斷口（fibrous fracture）：呈纖維絲狀，見(jiàn)于纖維狀礦物集合體上。,貝殼狀斷口：,返回,土狀斷口,參差狀斷口,纖維狀斷口,其他力學(xué)性質(zhì) 脆性（B

16、rittle）：礦物受外力作用（如刀刻、錘擊）時(shí)易破碎的性質(zhì)。脆性與礦物硬度無(wú)關(guān)。具脆性的礦物如石鹽、螢石、金剛石等。 延展性（Malleable，ductility）：礦物在錘擊或拉引下容易形成薄片或細(xì)絲的性質(zhì)。通常溫度增高，礦物延展性增強(qiáng)。自然金、自然銅、自然銀等具有很好的延展性。 彈性（Elastic）：礦物因受外力而變形，當(dāng)外力除去后，在彈性限度內(nèi)，能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。如白云母等。 撓性（ Flexible）：礦物因受外力而變形，當(dāng)外力除去后，不能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。如綠泥石、滑石、蛭石等。,（三）礦物的其他性質(zhì),相對(duì)密度（relative density） 磁性（magnetism） 導(dǎo)電

17、性（electric conductivity） 壓電性（piezoelectricity）,相對(duì)密度（relative density）,也稱比重，是純凈的單礦物在空氣中的重量與4時(shí)同體積的水的重量之比。 注意： 1）相對(duì)密度無(wú)量綱，其數(shù)值與密度相同，但它更易測(cè)定。 2）礦物的相對(duì)密度通常分為三級(jí)： 輕的：相對(duì)密度4。自然金屬元素礦物基 本屬此類,磁學(xué)性質(zhì)（magnetism） 礦物的磁性是礦物在外磁場(chǎng)作用下所呈現(xiàn)的被外 磁場(chǎng)吸引、排斥或?qū)ν饨绠a(chǎn)生磁場(chǎng)的性質(zhì)。 在礦物鑒定和分選中，通常把礦物的磁性分為三類： （1）強(qiáng)磁性礦物：能被永久磁鐵所吸引，如磁鐵礦、磁黃鐵礦和自然鐵。 （2）弱磁性（電

18、磁性）礦物：其碎屑只能在強(qiáng)磁場(chǎng)中被吸引，永久性磁鐵對(duì)它沒(méi)有影響。在礦物分選時(shí)，利用電磁鐵所產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)才能引起礦物的磁性效應(yīng)，所以稱為電磁性礦物。赤鐵礦、黃銅礦、普通角閃石、輝石都屬這類礦物。 （3）無(wú)磁性礦物：在很強(qiáng)的電磁鐵作用下，也不能被吸引。如石英、方解石、石鹽等。,導(dǎo)電性（electric conductivity） 礦物對(duì)電流的傳導(dǎo)能力。 一般，金屬礦物是電的良導(dǎo)體，非金屬礦物是電的不良導(dǎo)體，而鐵和錳的氧化物及金剛石是半導(dǎo)體。,壓電性（piezoelectricity）,某些礦物單晶體，在壓力和張力作用下，因變形效應(yīng)而出現(xiàn)的荷電性質(zhì)。 晶體的壓電性具明顯的異向性。,其他物理性質(zhì),導(dǎo)熱性、熱膨脹性、熔點(diǎn)、易燃性、揮發(fā)性、吸水性、可塑性、放射性,第四部分 礦物的分類命名,目前在礦物學(xué)中比較廣泛采用的是以礦物化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)為依據(jù)的晶體化學(xué)分類。礦物的本質(zhì)是化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一。它們決定了礦物本身的性質(zhì)，并與一定的生成條件有關(guān)，在一定程