1、礦物與巖石,煤礦地質(zhì)學,第二章礦物與巖石,第一節(jié) 礦物,第二節(jié) 巖石,第一節(jié) 礦物,第一節(jié) 礦物 一、 組成地殼的化學元素 二、礦物的概念 三、 礦物的基本性質(zhì) 四、 常見礦物,第一節(jié) 礦物,一、組成地殼的化學元素 造巖元素:組成固體地殼的的主要化學元素。 克拉克值:各種化學元素在地殼中的平均含量(即元素在地殼中的豐度)之百分數(shù)。,地殼主要元素豐度,二、礦物的概念 礦物 礦物是由各種地質(zhì)作用形成的天然單質(zhì)或化合物。它們具有相對確定的化學組成，呈固態(tài)者還具有固定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；它們在一定的物理化學條件下穩(wěn)定，是組成巖石和礦石的基本單元。,第一節(jié) 礦 物,第一節(jié) 礦 物,三、 礦物的基本性質(zhì) 1、礦物

2、的單體體形態(tài) 一向延長：柱狀、纖維狀、針狀、放射狀 二向延長：板狀、片狀 三向延長：粒狀,2、礦物的集合體形態(tài),片狀、鱗片狀、針狀、纖維狀、放射狀集合體,礦物的集合體形態(tài),粒狀集合體,致密塊狀體,晶簇,第一節(jié) 礦 物,晶 簇,其他性質(zhì),第一節(jié) 礦 物,3、礦物性質(zhì),摩氏硬度計,第一節(jié) 礦 物,自然元素礦物,硫化物及其類似化合物礦物,氧化物及氫氧化物礦物,鹵化物,含氧鹽礦物,礦物,第一節(jié) 礦 物,四、常見礦物 方鉛礦PbS,晶體常為六面體或六面體與八面體的聚形；一般呈致密塊狀或粒狀集合體。鉛灰色，條痕黑灰色，金屬光澤，不透明。硬度2.52.75，三組立方解理完全，性脆 鑒定特征：鉛灰色，硬度低，

3、比重大，可以碎成立方小塊。 方鉛礦為最重要的鉛礦石，因其中常含銀，也是重要的煉銀礦石。我國方鉛礦產(chǎn)地甚多，湖南常寧縣水口山為知名產(chǎn)地。近年在云南蘭坪、廣東凡口、青海錫鐵山等地發(fā)現(xiàn)特大型鉛鋅礦床，其儲量已躍居世界前列。,方鉛礦的晶形,第一節(jié) 礦 物,黃鐵礦FeS2,經(jīng)常發(fā)育成良好的晶體，有六面體、八面體、五角十二面體及其聚形。有時呈塊狀、粒狀集合體或結(jié)核狀。淺黃（銅黃）色，條痕黑色（帶微綠），強金屬光澤，不透明。硬度66.5（硫化物中硬度最大的一種），無解理，性脆。 鑒定特征：完好晶體，淺黃色，條痕黑色，較大的硬度（小刀刻不動）。 黃鐵礦是在硫化物中分布最廣泛的礦物，在各類巖石中都可出現(xiàn)。黃鐵礦

4、是制取硫酸的主要原料。我國黃鐵礦床（亦稱硫鐵礦）分布很廣，廣東英德、安徽馬鞍山、甘肅白銀廠、內(nèi)蒙古等都有產(chǎn)出，近年在廣東云浮探明有特大型礦床。我國硫鐵礦儲量居于世界前列。,第一節(jié) 礦 物,黃銅礦CuFeS2,完好晶體少見，多呈致密塊狀或分散粒狀。金黃色（表面常有銹色），條痕黑（帶微綠）色，金屬光澤，不透明。硬度3.5-4，解理不清楚，性脆。比重4.1-4.3g/cm3。 鑒定特征：金黃色，條痕近黑色，硬度中等。 黃銅礦為煉銅的主要礦物。黃銅礦在氧化及還原條件下極易變成其它次生銅礦，如孔雀石、藍銅礦、輝銅礦、斑銅礦等。我國產(chǎn)地分布較廣，主要有甘肅白銀廠、山西中條山、長江中下游（如湖北、安徽）、云

5、南東川以及內(nèi)蒙古、黑龍江等省區(qū)。近年在江西東北部德興、西藏玉龍等發(fā)現(xiàn)大型銅礦床。我國銅礦儲量居于世界前列。,第一節(jié) 礦 物,黃銅礦CuFeS2,黃鐵礦、黃銅礦與金的區(qū)別,第一節(jié) 礦 物,赤鐵礦Fe2O3,赤鐵礦包括兩類：一類為鏡鐵礦，晶體多為板狀、葉片狀、鱗片狀及塊狀集合體。鋼灰色至鐵黑色，條痕櫻紅色，金屬光澤，不透明。另一類為沉積型赤鐵礦，常呈鮞狀、腎狀、塊狀或粉末狀。暗紅色，條痕櫻紅色，半金屬或暗淡光澤，硬度較小。 鑒定特征：鏡鐵礦常以板狀、鱗片狀集合體、鋼灰顏色及櫻紅色條痕為特征。沉積赤鐵礦常以鮞狀、腎狀等形態(tài)、暗紅顏色及櫻紅色條痕為特征。 鏡鐵礦主要產(chǎn)于接觸變質(zhì)帶，沉積型赤鐵礦主要產(chǎn)于

6、沉積巖中。赤鐵礦為最重要的鐵礦石之一。赤鐵礦粉可用作紅色涂料和制紅色鉛筆。我國赤鐵礦產(chǎn)地甚多，遼寧鞍山、甘肅鏡鐵山、湖北大冶、湖南寧鄉(xiāng)、河北宣化和龍關(guān)等地都是著名的產(chǎn)地。我國各類鐵礦資源儲量占居世界前列。,第一節(jié) 礦物,磁鐵礦Fe3O4或FeOFe2O3,晶體常為小八面體，有時為菱形十二面體，通常呈粒狀或塊狀集合體。鐵黑色，條痕黑色，金屬或半金屬光澤，不透明。硬度5.5-6。解理不清楚，性脆。比重4.9-5.2g/cm3。具有強磁性。 鑒定特征：鐵黑色，條痕黑色，強磁性。 磁鐵礦主要在還原條件下形成，多產(chǎn)于與巖漿活動或變質(zhì)作用有關(guān)的礦床和巖石中。磁鐵礦是最重要的鐵礦石之一。我國產(chǎn)地甚多。磁鐵礦

7、中的Fe3+可以為Ti4+、Cr3+、V3+等所代替（類質(zhì)同像代替），當含V、Ti較多時，則稱釩鈦磁鐵礦。我國四川攀枝花即為大型釩鈦磁鐵礦基地。,第一節(jié) 礦 物,褐鐵礦Fe2O3nH2O,褐鐵礦是許多氫氧化鐵和含水氧化鐵等隱晶礦物和膠體礦物（針鐵礦、纖鐵礦及其它雜質(zhì)）集合體的總稱。成分不純，水的含量變化也很大，一般呈致密塊狀、粉末狀或呈鐘乳狀、葡萄狀等。黃褐、黑褐以至黑色，條痕黃褐色（鐵銹色），半金屬或土狀光澤，不透明。硬度45.5，風化后小于2，可染手。比重2.74.3g/cm3。 鑒定特征：顏色由鐵黑至黃褐，但條痕比較固定，為黃褐色。 褐鐵礦多為含鐵膠體溶液在地質(zhì)時代的湖海沉積而成，或者是

8、含鐵礦物的風化產(chǎn)物。褐鐵礦為一種煉鐵礦石，也可以用做褐色顏料。,第一節(jié) 礦 物,鋁土礦Al2O3nH2O,鋁土礦是由若干鋁的氫氧化物礦物所組成的混合物，經(jīng)常含有高嶺土、鐵礦等雜質(zhì)。鋁土礦多呈致密塊狀、鮞狀、豆狀等產(chǎn)出，白、灰、黃、褐等色，土狀光澤，硬度3左右，比重2.53.5g/cm3。 鑒定特征：外表似黏土巖，但硬度較高，比重較大，沒有粘性、可塑性及滑膩感。 鋁土礦主要是在濕熱氣候條件下由巖石風化在原地或經(jīng)搬運沉積而成。鋁土礦是煉鋁的主要礦石，我國分布廣泛，在華北東北地區(qū)大凡有石炭二疊紀煤系分布的地方往往有鋁土礦（如河北開灤、山東淄博、河南平頂山、遼寧本溪等），南方云、貴、閩諸省亦有鋁土礦。

9、我國鋁土礦儲量居世界前列，但多數(shù)硅鋁比值較低，冶煉比較困難。,第一節(jié) 礦 物,石英類礦物化學性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于酸（氫氟酸除外）。 鑒定特征：六方柱及晶面橫紋，典型的玻璃光澤，很大的硬度（小刀不能刻劃），無解理。隱晶質(zhì)各類具明顯的脂肪光澤。 石英是自然界幾乎隨處可見的礦物，在地殼中含量僅次于長石。它是許多巖石的重要造巖礦物。含石英的巖石風化后形成石英砂粒，遍布各地。石英用途很廣，可用制光學器皿，精密儀器的軸承，鐘表的“鉆石”等；石英砂可用作研磨材料、玻璃及陶瓷等工業(yè)的原料；質(zhì)純透明、無裂隙、無雙晶和包裹體的石英晶體，大小為(222)cm3時，可作壓電石英片和光學材料。廣泛應(yīng)用于雷達、導航、遙控、遙

10、測、電子、電訊設(shè)備等方面,石英SiO2,第一節(jié) 礦 物,硅酸鹽類礦物,本大類是金屬元素與各種含氧酸根（如SiO4、CO3、SO4、NO3等）的化合物，種類繁多，數(shù)量很大。本類礦物有800多種，約占已知礦物的1/4；按重量算，約占地殼總重量的3/4。硅酸鹽礦物是構(gòu)成地殼的最主要的造巖礦物，某些非金屬礦物原料（如滑石、石棉、云母等）以及某些稀有金屬也來源于硅酸鹽類。顏色多不固定，硬度除個別礦物一般較大。,第一節(jié) 礦 物,正長石K AlSi3O8 或K2OAl2O36SiO2,又名鉀長石，晶體為板狀或短柱狀，在巖石中常為晶形不完全的短柱狀顆粒。肉紅、淺黃、淺黃白色，玻璃或珍珠光澤，半透明。硬度6-6

11、.5，有兩組解理直交（正長石因此得名），比重2.56-2.58g/cm3。 鑒定特征：肉紅、黃白等色，短柱狀晶體，完全解理，硬度較大（小刀刻不動）。 正長石是花崗巖類巖石及某些變質(zhì)巖的重要造巖礦物，容易風化成為高嶺土等。正長石是陶瓷及玻璃工業(yè)的重要原料。,第一節(jié) 礦物,鑒定特征：細柱狀或板狀，白到灰白色，解理面上具雙晶紋，小刀刻不動。 斜長石類礦物見于巖漿巖、變質(zhì)巖和沉積巖中，分布最廣。斜長石比正長石更易風化分解成高嶺土、鋁土等。斜長石中鈉長石是陶瓷和玻璃工業(yè)的原料。,斜長石,第一節(jié) 礦 物,橄欖石（Mg，F(xiàn)e）2SiO4,晶體扁柱狀，在巖石中呈分散顆粒或粒狀集合體。橄欖綠色，玻璃光澤，透明至

12、半透明。硬度6.5-7。解理中等或不清楚。性脆。比重3.3-3.5g/cm3。 鑒定特征：橄欖綠色，玻璃光澤，硬度高。 橄欖石為巖漿中早期結(jié)晶的礦物，是基性和超基性火成巖的重要造巖礦物，不與石英共生。橄欖石在地表條件下極易風化變成蛇紋石。,第一節(jié) 礦物,普通輝石和普通角閃石,第一節(jié) 礦 物,云母,白云母KAl2AlSi3O10OH2,金云母KMg3AlSi3O10OH2,黑云母K（Mg，F(xiàn)e）3AlSi3O10OH2,無色及白、淺灰綠等色。呈細小鱗片狀、具絲絹光澤的異種稱為絹云母,金黃褐色，常具半金屬光澤。多見于巖漿巖與石灰?guī)r的接觸帶,黑褐至黑色，較白云母易風化分解,鑒定特征：單向最完全解理，

13、硬度低，有彈性。 云母是重要的造巖礦物，分布廣泛，占地殼重量的3.8。白云母和金云母為電器、電子等工業(yè)部門的重要絕緣材料。,第一節(jié) 礦物,滑石Mg3Si4O10OH2,一般為致密塊狀或葉片狀集合體。白、淺綠、粉紅等色，條痕白色，脂肪或珍珠光澤，半透明。硬度11.5，單向最完全解理，薄片有撓性。比重2.72.8g/cm3，有滑膩感?；瘜W性穩(wěn)定。 鑒定特征：淺色，性軟（指甲可刻劃），具滑膩感。 滑石是耐火、耐酸、絕緣材料，在橡膠和造紙工業(yè)中也用作填料。我國滑石儲量豐富，遼寧蓋平大石橋至海城一帶及山東掖縣、蓬萊等地為知名產(chǎn)地。,第一節(jié) 礦 物,高嶺石Al4Si4O10OH8或Al2O32SiO22H

14、2O,一般呈隱晶質(zhì)、粉末狀、土狀。白或淺灰、淺綠、淺紅等色，條痕白色，土狀光澤。硬度12.5。比重2.62.63g/cm3。有吸水性（可粘舌），和水有可塑性。 鑒定特征：性軟，粘舌，具可塑性。 高嶺石主要是富鋁硅酸鹽礦物特別是長石的風化產(chǎn)物,高嶺石為主要粘土礦物之一。高嶺石及其近似礦物和其他雜質(zhì)的混合物，通稱高嶺土。高嶺土是陶瓷的主要原料。我國為產(chǎn)高嶺土有名國家，高嶺土即因江西景德鎮(zhèn)附近的高嶺所產(chǎn)質(zhì)佳而得名。,第一節(jié) 礦 物,碳酸鹽類礦物,本類礦物已知約80種，占地殼重量的1.7。其中分布最廣的是鈣和鎂的碳酸鹽類，為沉積巖的重要造巖礦物；其次還有鐵、錳、銅等碳酸鹽，可以構(gòu)成金屬礦床。,第一節(jié)

15、礦 物,方解石CaCO3,晶體常為菱面體，集合體常呈塊狀、粒狀、鮞狀、鐘乳狀及晶簇等。無色透明者稱冰洲石，具顯著的重折射現(xiàn)象；一般為乳白色，或灰、黑等色，玻璃光澤。硬度3，三組解理完全。比重2.71g/cm3遇稀鹽酸產(chǎn)生氣泡。 鑒定特征：錘擊成菱形碎塊（方解石因此得名），小刀易刻動，遇HCl起泡。 方解石主要是由CaCO3溶液沉淀或生物遺體沉積而成，為石灰?guī)r的重要造巖礦物；在泉水出口可以析出CaCO3沉淀物，疏松多孔，稱石灰華；在低溫條件下，可以形成另一種同質(zhì)多像體，常呈纖維狀、柱狀、晶簇狀、鐘乳狀等，稱為文石（或稱霰石）。冰洲石是重要的光學儀器材料。,第一節(jié) 礦 物,白云石CaMgCO32,

16、晶體常為菱面體，但晶面稍彎曲成弧形；普通多呈塊狀、粒狀集合體。乳白、粉紅、灰綠等色玻璃光澤。三組解理完全，硬度3.54。比重2.82.9g/cm3。在稀鹽酸中分解緩慢。 白云石主要是在咸化海（含鹽量大于正常海）中沉淀而成，或者是普通石灰?guī)r與含鎂溶液置換而成。白云石是白云巖的主要造巖礦物，可用作優(yōu)質(zhì)耐火材料（用于鋼鐵及冶金方面）。,第一節(jié) 礦 物,硫酸鹽類礦物,本類礦物種類雖多（約260種），但占地殼的重量很?。?.1）。大部礦物是在地表條件下形成的。,第一節(jié) 礦 物,石膏CaSO42H2O,晶體常為近菱形板狀，有時呈燕尾雙晶；一般呈纖維狀、粒狀等集合體。無色透明，或白、淺灰等色，晶面玻璃光澤，

17、纖維狀者具絲絹光澤、硬度2，一組最完全解理，薄片有撓性。比重2.3g/cm3。加熱失水變?yōu)槭焓唷?鑒定特征：一組最完全解理，可撕成薄片，或纖維狀、粒狀；硬度低，指甲可以刻動。 石膏主要是干燥氣候條件下湖海中的化學沉積物，屬于蒸發(fā)鹽類，可用于水泥、模型、醫(yī)藥、光學儀器等方面。我國石膏產(chǎn)地遍及20余省，湖北應(yīng)城、湖南湘潭、山西平陸、內(nèi)蒙古鄂托克旗等皆產(chǎn)石膏，儲量在世界上名列前茅。,第一節(jié) 礦 物,火成巖,沉積巖,變質(zhì)巖,巖石,第二節(jié) 巖 石,第二節(jié) 巖石,一、火成巖(巖漿巖） 二、沉積巖 三、變質(zhì)巖,一、 火成巖(巖漿巖),火成巖的化學成分,火成巖中SiO2與其它 主要氧化物之間變化規(guī)律,一、

18、火成巖,火成巖的礦物成分,組成火成巖的常見礦物有長石、石英、云母、角閃石、輝石、橄欖石、霞石、白榴石、磁鐵礦、磷灰石等十余種，約占火成巖總質(zhì)量的99，因此稱這些礦物為火成巖的造巖礦物。在造巖礦物中，長石占60以上，其次是石英，所以長石、石英在火成巖的分類和鑒別中具有重要意義。,一、 火成巖,據(jù)造巖礦物在火成巖中的含量及其在分類命名中所起的作用，可以將其分為三類： 主要礦物、次要礦物、副礦物 據(jù)造巖礦物的化學成分特點將其分為二類： 鐵鎂質(zhì)礦物：富含鐵鎂組分的硅酸鹽礦物，包括橄欖石類、輝石類、角閃石類、黑云母類等。又稱暗色礦物。 硅鋁質(zhì)礦物：富含硅鋁組分、不含鐵鎂組分的硅酸鹽礦物，包括石英類、長石

19、類及副長石類。又稱淺色礦物 。,一、火成巖,火成巖的組構(gòu),組構(gòu)泛指巖石的各個組分以及組分之間的邊界在空間上的相互排列方式，它是火成巖形成條件的反映。國內(nèi)一般將組構(gòu)分為結(jié)構(gòu)和構(gòu)造兩個方面。,結(jié)構(gòu) 主要指巖石的組成部分自身的特點(結(jié)晶程度、顆粒大小、晶體形態(tài)、自形程度)及其相互間的關(guān)系。火成巖的結(jié)構(gòu)主要決定于巖石形成時的物理化學條件，諸如巖漿的溫度、壓力、揮發(fā)組分、黏度、冷卻速度等因素。,構(gòu)造 主要指巖石的組成部分在空間的分布、排列、充填的方式?；鸪蓭r的構(gòu)造除與巖漿自身特點有關(guān)外，還受巖石形成時的地質(zhì)因素（構(gòu)造運動、巖漿的流動等)影響。,一、 火成巖,一、火成巖,火成巖 的構(gòu)造,一、火成巖,火成巖

20、的產(chǎn)狀,火成巖產(chǎn)狀是指巖體的大小、形狀、與圍巖的接觸關(guān)系，以及形成時所處的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境和距離當時地表的深度等。根據(jù)巖漿的活動方式不同可將火成巖的產(chǎn)狀分成兩大類，即侵入巖的產(chǎn)狀和噴出巖的產(chǎn)狀(但有時兩者之間并無截然界線),侵入巖的產(chǎn)狀 巖床、巖盆、巖蓋、 巖脈與巖墻、巖株、巖基,噴出巖的產(chǎn)狀 火山錐、巖鐘 、 熔巖流 、熔巖被,一、火成巖,1-巖基2-巖株 3-巖墻4-巖床 5-巖盆6-巖蓋 7-火山頸 8-熔巖錐 9-熔巖流 10-熔渣錐 11小型火山口 12大型火山口 13-火山碎屑流,14-小火山;15-具有放射狀巖墻的火山頸;16-熔巖被,2.1 火成巖,馬達加斯加東面列維昂島上的巖鐘（

21、據(jù)A.H.查瓦里茨基）,一、 火成巖,夏威夷群島基拉 韋亞的熔巖瀑布,一、火成巖,一、火成巖,礦物成分分類,橄欖巖 苦橄巖類 超基性巖； 輝長巖 玄武巖類 基性巖； 閃長巖 安山巖類 正長巖 粗面巖類 花崗巖 流紋巖類 酸性巖,中性巖,一、火成巖,一、火成巖,一、火成巖,主要 類型,橄欖巖,輝長巖,玄武巖,閃 長 巖,安 山 巖,正長巖,花崗巖,流紋巖,一、 火成巖,沉積巖與火成巖的平均化學成分十分接近，因為組成沉積巖的原始物質(zhì)絕大部分是來自火成巖的風化產(chǎn)物。所以沉積巖在化學成分上繼承了母巖的基本特征。但是二者也有所區(qū)別。,沉積巖的化學成分,沉積巖與火成巖中鐵的總量相近但沉積巖中Fe2O3的含

22、量大于FeO，而火成巖中Fe2O3的含量小于FeO。因為沉積巖形成于富氧的地表環(huán)境，鐵多以高價形式存在；火成巖多生成于缺氧的地殼深部，鐵多以低價形式存在。,Na2O與K2O的總量，沉積巖低于火成巖。因為Na、K元素活潑，在地表環(huán)境不易固定，有相當一部分轉(zhuǎn)移至水圈中。,沉積巖中K2O的含量大于Na2O，火成片中K2O含量小于Na2O。因為鉀易被沉積巖中的粘土礦物吸附，且含鉀的白玉母、水白云母在地表環(huán)境很穩(wěn)定，故母巖中的鉀大部分保存在沉積巖中；而鈉大部分轉(zhuǎn)移至海水中，故沉積巖中鈉含量較低。,沉積巖比火成巖富含H2O、CO2。因為地表環(huán)境中的H2O、CO2參與了沉積巖形成過程。此外沉積巖中常有大量的有機質(zhì)，而火成巖中幾乎沒有,二、 沉積巖,沉積巖的礦物成分,沉積巖中已發(fā)現(xiàn)的礦物有160余種，主要礦物約20種，如石英類、長石類、云母類、粘土礦物、碳酸鹽礦物、硫酸鹽礦物以及Fe、Mn、Al的氧化物和氫氧化物礦物。一般沉積巖僅含