1、礦物巖石學,教師：趙軍紅 E-mail: 地球科學學院,課程安排,概論、礦物學(8學時) 實習2次 火成巖(8學時) 實習2次 沉積巖(8學時) 實習2次 變質(zhì)巖(4學時) 實習1-2次 綜合實習1次(2學時),要 求,1、不得缺課，課堂做筆記； 2、重視實習課，不允許缺實習課； 3、實習作業(yè)要隨堂交； 4、平時實習成績未知鑒定成績 課程總成績。,本課程參考書目 樂昌碩，巖石學，地質(zhì)出版社，1984 趙珊茸、邊秋娟、凌其聰，礦物學，高等教育出版社，2004 路鳳香、桑隆康，巖石學，地址出版社，2002 曾廣策，礦物學巖石學實驗指導書，內(nèi)部教材，2000（統(tǒng)一到教材科買） 其他礦物學、巖石學教材

2、或讀物,礦物巖石學概論,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”的重要保障 是可持續(xù)發(fā)展的根本,重實踐，勤觀察，多思考,學習目的： 1. 了解礦物學、巖石學的基本理論 2. 掌握肉眼鑒定常見礦物、巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大巖類常見巖石種屬的基本技能和基本方法，為專業(yè)課的學習和野外工作奠定基礎(chǔ) 3. 提高對造巖礦物和主要巖石的感性認識、增強實踐能力 學習內(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、具有一定的化學成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、在一定的物理化學

3、條件下相對穩(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 有化學式 具晶體結(jié)構(gòu) 無機物質(zhì) 巖石(rock): 是礦物或類似礦物（mineraloids）的物質(zhì)（如有機質(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(gold),要 點

4、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條件下相對穩(wěn)定，得以保存。 礦物是巖石和礦石的基本組成單位。 當前，礦物學通常以天然結(jié)晶質(zhì)無機物為主要研究對象，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：是在地表條件下，原先形成的各種巖石在風化、剝蝕、搬運、沉積、成巖過程中形成的巖石。 變質(zhì)巖：是由巖漿巖和沉積巖經(jīng)過變質(zhì)作用形成的。,三大類巖石的形成過程。,巖

5、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意義； 對指導找礦勘探、開發(fā)地下水資源，設(shè)計工程建筑有重要意義。,判斷：玻璃、石鹽、石油是礦物嗎？陶瓷、煤、水泥

6、是巖石嗎？,二. 礦物學、巖石學,礦物學（mineralogy）是研究礦物（包括準礦物）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，以及礦物的時空分布規(guī)律及其形成和變化的歷史的科學，它為地質(zhì)學的其他分支學科及材料科學等應用科學在理論上和應用上提供了必要的基礎(chǔ)與依據(jù)。 巖石學（petrology）是地質(zhì)學的一個分支，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。,（一）礦物學的研究內(nèi)容及其分析測試技術(shù),1. 礦物學的研究內(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 礦物的化學成分：（1）單質(zhì)：金剛石，自然金

7、 （2）化合物：橄欖石，斜長石等 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礦物學的研究分析測試技術(shù) 電子顯微鏡觀測 電子探針分析 化學分析法 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,礦物學的應用 礦物學的應用主要包括兩大方面：, 應用于地質(zhì)找礦, 研究作為礦產(chǎn)資源的礦物本身的開發(fā)和應用,（二）巖石學的研究內(nèi)容及其方法 1.巖石學的研究內(nèi)容三大類巖石的形成過程 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. 巖石學的研究方法巖相學（petrography）：立足于詳細的野

8、外及室內(nèi)的觀察與測試，以研究巖石分類和描述巖石特征為主。巖理學 (petrogenesis) : 是將巖相學的知識結(jié)合實驗研究和理論分析，通過歸納得到有關(guān)各類巖石成因，形成演化及構(gòu)造背景的結(jié)論。,巖石學觀察方法,（1）野外、手標本、顯微鏡（2）巖石和礦物成分的分析（3）巖石物理性質(zhì)測定（4）實驗巖石學觀察,野外觀察,花崗巖脈切斷輝長巖,安山巖手標本,顯微鏡觀察,角閃安山巖,實驗資料,巖石成分（含主要元素、微量元素和同位素）分析,怎樣學好礦物學巖石學？,勤動腦、多提問 理思路、重實踐,第一章礦物的成分、性質(zhì)與分類,第一部分 礦物的化學成分 第二部分 礦物的形態(tài) 第三部分 礦物的物理性質(zhì) 第四部分

9、 礦物的分類命名,第一部分 礦物的化學成分,礦物的化學成分： 礦物是自然界的天然產(chǎn)物，化學元素是形成礦物的物質(zhì)基礎(chǔ)。顯然，地殼中化學元素的豐度與礦物的形成、礦物的化學成分有著密切的關(guān)系。,常見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 量的17。如石英（SiO2） ，剛玉(A

10、l2O3)等。 礦物的化學成分：（1）單質(zhì)：金剛石，自然金（2）化合物：橄欖石，斜長石等,（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：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：粒狀，如橄欖石、石榴石,（1）一向伸長： 柱狀、針狀、毛發(fā)狀: 輝石、角閃石、電氣石,（2）二向延長：如板狀、板片狀、片狀等。 云母、綠泥石等具此習性。

11、,（3）三向等長：如等軸狀、粒狀。石榴石、黃鐵礦等具此習性。,2、礦物集合體形態(tài)： 同種礦物多個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,顯晶集合體：,下一頁,顯晶集合體：,常見的隱晶及膠態(tài)集合體按

12、形成方式及外貌特征主要有： 分泌體(secretion)、結(jié)核（concretion）、鮞狀及豆狀集合體（oolitic 2）待測礦物須選擇新鮮、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稱性和各向異性。如，藍晶石（100）面上的硬度，沿延長方向硬度為4.5，垂直延長方向硬度6.5,被稱為二硬石。,解理 Cleavages,礦物在外力作用（敲打或擠壓）下， 嚴格沿著一定結(jié)晶學方向破裂、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。,分為五個等級： （1）極完全解理：礦物在外力作用下極易裂成簿片

13、。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。, 不完全解理： 礦物受力后不易裂出 解理面，僅斷續(xù)可見 小而不平滑的解理面。 如磷灰石, 極不完全解理：即無解理。 礦物受力后很難出現(xiàn)解理面， 僅在顯微鏡下偶爾可見零星的 解理縫。,觀察解理的注意事項： (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晶體上看見解理。 （2）必須對同種礦物的多

14、個顆粒進行觀察。 （3）一個礦物可有一種級別的解理，也可有兩種級別的解理；可有一個方向的解理，也可有多個方向的解理。,（4）觀察解理組數(shù)和夾角必須在同一單體上進行。要盡量找到自由面多的單體，對著光線轉(zhuǎn)動標本，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，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的。在晶體、非晶質(zhì)礦物中都可見斷口。,斷口（ Fracture ）,依據(jù)其所呈現(xiàn)的形態(tài)來描述礦物的斷口，常見：, 貝殼狀斷口（conchoidal frac

15、ture）：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，見于強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，見于大多數(shù)脆性礦物及塊狀或粒狀集合體。 平坦狀斷口（even fracture）：斷面較平坦，見于塊狀礦物。 土狀斷口（earthy fracture）：斷面粗糙、呈細粉狀，為土狀礦物特有。 纖維狀斷口（fibrous fracture）：呈纖維絲狀，見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,其他力學性質(zhì) 脆性（Brittle）：礦物受外力作用（如刀刻、錘

16、擊）時易破碎的性質(zhì)。脆性與礦物硬度無關(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絲的性質(zhì)。通常溫度增高，礦物延展性增強。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，當外力除去后，在彈性限度內(nèi)，能恢復原狀的性質(zhì)。如白云母等。 撓性（ Flexible）：礦物因受外力而變形，當外力除去后，不能恢復原狀的性質(zhì)。如綠泥石、滑石、蛭石等。,（三）礦物的其他性質(zhì),相對密度（relative density） 磁性（magnetism） 導電性（electric conductivi

17、ty） 壓電性（piezoelectricity）,相對密度（relative density）,也稱比重，是純凈的單礦物在空氣中的重量與4時同體積的水的重量之比。 注意： 1）相對密度無量綱，其數(shù)值與密度相同，但它更易測定。 2）礦物的相對密度通常分為三級： 輕的：相對密度4。自然金屬元素礦物基 本屬此類,磁學性質(zhì)（magnetism） 礦物的磁性是礦物在外磁場作用下所呈現(xiàn)的被外 磁場吸引、排斥或?qū)ν饨绠a(chǎn)生磁場的性質(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（電磁性）礦物：其碎屑只能在強磁場中被吸引，永

18、久性磁鐵對它沒有影響。在礦物分選時，利用電磁鐵所產(chǎn)生強磁場才能引起礦物的磁性效應，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）無磁性礦物：在很強的電磁鐵作用下，也不能被吸引。如石英、方解石、石鹽等。,導電性（electric conductivity） 礦物對電流的傳導能力。 一般，金屬礦物是電的良導體，非金屬礦物是電的不良導體，而鐵和錳的氧化物及金剛石是半導體。,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),導熱性、熱膨脹性、熔點、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,目前在礦物學中比較廣泛采用的是以礦物化學成分和結(jié)構(gòu)為依據(jù)的晶體化學分類。礦物的本質(zhì)是化學成分和結(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)，在一定程度