野外礦物巖石鑒定的理論與方法(白志達)

1、野外礦物巖石鑒定的理論與方法(北京)地學院 1野外礦物鑒定的主要內容顏色對不同光波選擇吸收和反射的結果： （自色；他色-由外來帶顏色的物質混入二使礦物染成的顏色，如石英；假色-尤光的內反射、內散射、干涉等所引起的顏色如寶石的變彩）晶形（礦物形態(tài)）包括晶體形狀、結晶習性、晶體的大小及晶面花紋等光澤礦物表面可見光反射的能力（礦物的拋光面上）（金屬、非金屬（玻璃、金剛光澤、珍珠、油脂、絲絹、蠟狀）2條痕粉末痕跡（主要對金屬礦物有意義）硬度抗外來機械作用的能力（摩氏硬度）解理在外力打擊下總是沿一定結晶方向裂成平面的固有特性（內因）裂理（外因引起）斷口（貝殼、鋸齒、參差）比重3最主要的造巖礦物鎂鐵質礦物

2、長英質礦物副長石類礦物碳酸鹽類礦物粘土類礦物副礦物4最常見的造巖礦物5由于類質同象置換關系造成礦物種屬的有規(guī)律變化6不同巖類出現(xiàn)不同的礦物組合(隱晶)粗面巖隱晶(細)質顯晶質7鎂鐵質礦物橄欖石斜方輝石單斜輝石角閃石云母類8一、橄欖石類橄欖石類礦物是二價元素為陽離子構成的正硅酸鹽，具有典型的孤立硅氧四面體構造，硅氧四面體之間主要由二價陽離子聯(lián)系起來，一般無Al代替Si的現(xiàn)象。橄欖石的化學通式為R2SiO4，其中R為二價陽離子Fe2+、Mg2+、Mn2+、Ca2+、Zn2+，構成三個類質同象系列：鎂橄欖石(Mg2SiO4)鐵橄欖石(Fe2SiO4)錳橄欖石(Mn2SiO4)鐵橄欖石(Fe2SiO4

3、)鈣鎂橄欖石(Ca,Mg)2SiO4)鈣鐵橄欖石(Ca,Fe)2SiO4) 9常見橄欖石種屬自然界分布最廣泛的是FoFa系列，它是一個完全的類質同象系列，即它的兩個端元組分可以以任意比例相互混合。為了更好地對它進行描述，按其中Fo（鎂橄欖石(Mg2SiO4)分子英文名稱Forsterite的縮寫）和Fa（鐵橄欖石(Fe2SiO4) 分子英文名稱Fayalite的縮寫）分子百分比不同，可分如下6個亞種。 10Fo-Fa11晶體特性手標本上，晶體呈厚板狀、短柱狀、粒狀，可以有010、100解理，但不完全，常發(fā)育裂理；橄欖石的顏色由黃綠色至墨綠色，隨鐵含量的增加而逐漸變深。以橄欖綠為特征，玻璃光澤，

4、硬度6.5-7，貝殼狀斷口。橄欖巖包體的橄欖石顏色極為艷麗，可以作為低級寶石。 12蝕變特征沿裂隙和顆粒的邊緣常分布有次生蝕變礦物蛇紋石（灰白、淺黃色、蠟狀光澤，纖維狀、葉片狀放射狀、網狀）以及不透明的磁鐵礦小顆粒,噴出巖中則成伊丁石化（紅褐色、呈橄欖石假象）13產狀偏基性的火成巖超基性巖某些變質巖14二、輝石類輝石類礦物是自然界分布最廣、最主要的造巖礦物之一，屬單鏈硅酸鹽類，按晶系可分為斜方輝石和單斜輝石兩大亞類。輝石類礦物的晶體化學式通式為XYZ2O6,其中XCa2+、Na1+、Mn2+、Li1+、Mg2+、Fe2+，占M2位，一般離子半徑較大；YAl3+、Cr3+、Ti4+、Fe3+、M

5、g2+、Fe2+，占M1位，一般離子半徑較?。籞Si，Al。 15輝石的分類自然界主要為Ca、Mg、Fe三個端元組分的固溶體單斜16輝石類礦物的共同特征1、通常為短柱狀，巖漿巖中一般為等粒狀，少數為略扁的板狀晶體，橫斷面一般為八邊形。由于各軸面發(fā)育程度不同，也可以為四邊形，堿性輝石種屬霓石系列為長柱狀或針狀。172.典型的截面形態(tài)與解理110及110解理183.顏色大多數具綠黑、綠褐、黑褐等色，少量具翠綠色（產于超基性巖中含鉻透輝石）、灰、灰綠色（透輝石），古銅輝石具古銅色、紫蘇輝石呈褐紫色。19光澤半金屬光澤或玻璃、金剛光澤，這是和一些粒狀暗色礦物的重要區(qū)別斷口新鮮斷面上呈密集而不整齊的階梯

6、狀斷口，即不完全解理面蝕變輝石也可被蛇紋石、滑石交代，但不及橄欖石，輝石被蛇紋石交代后常形成被成為“絹石”的蛇紋石變種，呈絹石化的輝石假象，呈錦黃色、絲絹光澤和良好解理的寬板狀晶體，輝石也可被皂石（蒙脫石族礦物，肥皂塊狀）和纖閃石交代，標本上不易鑒定20主要見于火成巖和深變質巖及矽卡巖，堿性種屬輝石堿性巖的主要造巖礦物。211、斜方輝石斜方輝石亞類一般看作是由頑火輝石（En，Mg2Si2O6）和斜方鐵輝石（Fs，F(xiàn)e2Si2O6）兩種獨立端元組分組成的連續(xù)固溶體，根據二端元成分的比例不同，通常將其化分為六個亞種：頑火輝石（En100-88Fs0-12）、古銅輝石（En88-70Fs12-30）

7、、紫蘇輝石（En70-50Fs30-50）、鐵紫蘇輝石（En50-30Fs50-70）、易熔石或尤萊輝石（En30-12Fs70-88）、斜方鐵輝石（En12-0Fs88-100）。比較常見的種屬為玩火輝石和紫蘇輝石，自然界尚未發(fā)現(xiàn)有斜方鐵輝石端元的存在。主要為負光性22斜方輝石灰白-褐綠色，硬度5=6，正確鑒別需顯微鏡斜方輝石常呈不規(guī)則粒狀分布于基性和超基性巖中及高級變質巖中紫蘇輝石(-)232、單斜輝石單斜輝石的成分較為復雜，是一系列端元組分的復雜固溶體。其組成除了Fe、Mg之外，Ca是含量較高的組分，有的變種還含有較多的Na、Al、Fe3+等。常見的單斜輝石種屬（透輝石鈣鐵輝石亞類）堿性

8、輝石亞類24鑒定特征單斜輝石的共同特點是鏡下常常為無色透明或帶有極淺的色調，多色性一般不顯著（鈦輝石和堿性輝石除外）；斜消光，消光角Ngc一般35；二級干涉色，橫斷面上可見OA光軸干涉圖，大多數為正光性；其光性方位特點是Ap/(010)，有時可見較強得光軸角色散，如易變輝石和鈣鐵輝石，鈦輝石可呈極強的光軸角色散，常見砂鐘構造。 25三、角閃石類角閃石是自然界分布最廣的造巖礦物之一，是巖漿巖和變質巖中的主要造巖礦物。角閃石類礦物按晶系劃分為斜方角閃石和單斜角閃石，屬雙鏈結構硅酸鹽。26角閃石分類角閃石類礦物的化學成分相當復雜，類質同象替換普遍，種屬很多，分類命名也比較混亂。目前比較普遍采用的分類

9、方案是B. C. Leake(1978) 。該分類方案基本是在晶體化學基礎上的化學成分分類，27角閃石類礦物的共同特征1、顏色呈暗綠色，很少有褐色，一般呈長柱狀，斷面呈菱形或六邊形，玻璃光澤，硬度5.5-62、肉眼與輝石最易混淆，角閃石的條痕（粉末）帶綠色色條，而輝石（除無色透輝石外）的條痕多帶褐色色條。3、解理區(qū)分輝石與角閃石重要標志之一，肉眼觀察時可先在反射光下看好一個平行柱面斷開的晶體的一組反光良好的解理面（呈比較密集的階梯狀解理面），然后在眼睛注視下旋轉標本，直到觀察到第二組反光良好的不規(guī)則階梯狀解理面，估計夾角判斷2829角閃石 與 輝石 的異同晶形一般為長柱狀，橫斷面為菱形或近菱形

10、的六邊形一般為短柱狀，橫斷面為八邊形或四邊形110110124o，56o87o，93o顏色有顏色，多色性顯著（強）大部分無色或淺色，多色性不顯著消光角Mgc030oMgc35-54o光性大部分為二（），少數為二（）大部分為二（），少數為二（）2V較大，一般70o中等，一般60o左右蝕變綠泥石化次閃石化成分復雜，具有附加陰離子相對簡單，無附加陰離子成礦作用較為有利，含水體系一般不利，無水或少水體系30產狀角閃石可以產出于幾乎所有的結晶巖中，特別是在深成侵入巖與深變質巖中。31四、云母類云母類礦物分布相當廣泛，是最常見的造巖礦物之一，三大巖類中均有分布，有的種屬還是有用的礦產資源。云母類礦物均屬單

11、斜晶系，是含OH或F的層狀硅酸鹽。32種屬劃分類質同象置換相當普遍，成分復雜。通式中，X主要是大半徑陽離子K，有時還有Na、Ca、Ba、Rb、Cs等，位于云母結構層之間，配位數為12；Y為六次配位的Al、Fe3+和Mg，其次還有Li、V3+、Cr3+、Zn2+、Ti4+、Mn2+等；Z為四次配位的Si、Al，其Al Si1 3，少數情況下有Fe3+和Cr3+存在；附加陰離子(OH)與O的理想比值是2 10，(OH)可被F、Cl替代。 常見的為白云母和黑云母33云母類礦物的共同特征是常呈六方板狀、片狀和鱗片狀，珍珠光澤，硬度2-3.具有極完全的001解理；其顏色隨鐵含量的增加而加深，黑云母呈黑色

12、或深褐色，白云母不含鐵，為無色透明。接觸交代、金伯利巖34長英質礦物斜長石鉀長石石英35結構特征長石類礦物屬于鋁硅酸鹽，是地殼中分布最廣的造巖礦物。架狀結構，其AlO4與SiO4四面體向三度空間無限延伸，陽離子占據四面體格架中的大的、不規(guī)則空隙。36長石類結構特征架狀結構的鋁硅酸鹽礦物，是地殼中分布最廣的造巖礦物。大部分為三斜晶系，只有少量的高溫變種為單斜晶系（K-Na）長石，如透長石。正長石雖然一般作為單斜長石的低溫變種，這只是在普通的光學顯微鏡下是這樣的。研究表明，正長石實際上是由具有超顯微、超X射線雙晶的三斜鉀長石組成的，Al-Si部分有序，也是不穩(wěn)定的結構變種。37成分特征長石類礦物的

13、化學通式為MT4O8或MAl(Al,Si)Si2O8，其中MK、Na、Ca以及Ba、NH4，主要為K、Na、Ca，K-Na和Na-Ca在礦物晶格中經常形成類質同象置換，形成兩個長石系列：K-Na置換形成堿性長石系列，Na-Ca置換形成斜長石系列。即使是在這兩個固溶體系列之中，完全的混溶也只出現(xiàn)在高溫變種中，在低溫條件下組分的混溶程度將是有限的。盡管如此，在巖石學研究中，一般還是將它們作為連續(xù)固溶體系列看待，并依據其端元組分的分子百分比進行種屬劃分低溫下是不連續(xù)系列38種屬劃分高溫低溫系列39一、斜長石類 Plagioclase化學通式：MT4O8 或 M(Al,Si) 2Si2O8其中M=K,

14、Na,Ca,Ba斜長石系列劃分三斜晶系 基性酸性中性巖漿巖標志礦物基性巖漿巖標志礦物AnAb40斜長石 斜長石為暗灰色-白色，有時偶見肉紅色。玻璃光澤，風化活遭受蝕變的斜長石呈土狀光澤。硬度6-6.5，呈板狀或長條狀，基性斜長石多呈厚板狀，斷面接近正方形，中性斜長石板狀，斷面接近長方形，酸性斜長石多為長板條狀。 具（001）（010）完全解理，在斷口上可見平整寬闊的階梯狀具玻璃光澤的解理面； 雙晶是長石類礦物重要鑒定特征，觀察雙晶方法是將標本向不同方向擺動，肉眼或放大鏡在晶面或解理面上看到反光時出現(xiàn)一些相互平行、明暗相間的直線或折線，就是雙晶。斜長石聚片雙晶（鉀長石卡氏雙晶），41一般酸性斜長

15、石聚片雙晶紋較密集，基性較疏。蝕變產物主要是絹云母，但基性斜長石多變?yōu)榫G（黝）簾石或碳酸鹽礦物，酸性（鈉）多變?yōu)楦邘X土產于三大巖類42二、鉀長石鉀長石是地殼的主要造巖礦物，主要由鉀長石與鈉長石兩種端元分子組成，高溫條件下形成連續(xù)固溶體系列，低溫條件下常常發(fā)生分解，是一個對溫度敏感的礦物。43其鉀質端元（鉀長石）高溫條件下生成透長石（單斜晶系），溫度較低時生成正長石（單斜晶系），結晶溫度更低時則生成微斜長石（三斜晶系）。這是晶體結構隨溫度的變化。另一方面，堿性長石的鈉質端元隨著結晶溫度的降低也有明顯的結構變化，從高鈉長石到低鈉長石及其中間過渡結構狀態(tài)的中鈉長石（均為三斜對稱）。隨著溫度的下降，兩

16、個端元組分的互溶性受到限制，形成兩種成分不同的堿性長石：一種富含鈉長石分子，另一種富含鉀長石分子。通常所說的鉀長石實際上就是富含鉀長石分子的堿性長石。溫度進一步下降，KAlSi3O8與NaAlSi3O8之間的不混溶區(qū)間越來越大，使得鉀長石常常具有條紋結構，稱為條紋長石。44堿性長石與地溫變化由于以上特點，鉀長石是研究巖石低于固相線演化歷史的重要對象。45鉀長石一般特征鉀長石是正長石和微斜長石的總稱，條紋長石是富鈉的斜長石與鉀長石的交生變種，高溫下為透長石。通常為肉紅色、褐黃色、灰紫色、灰白色等，由于肉紅色是鉀長石最常見的，所以誤認為鉀長石就是肉紅色，又如斜長石多數為灰白色一樣，這并不可靠，富鈉

17、的斜長石可呈現(xiàn)淡紅、肉紅色，鉀長石呈白色也是常見的，有些白色鉀長石風化后呈肉紅色，所以顏色只是區(qū)分兩類長石的輔助標志46晶體總體呈短柱狀、厚板狀，硬度6-6.5. 具（001）（010）完全解理（夾角90）產于花崗巖中的鉀長石多為他形粒狀，斑巖中多為自形晶，環(huán)斑花崗巖中為卵形，解理與光澤和斜長石相同，卡氏雙晶是一重要特征。粗大的條紋長石在手標本上可以看見，即在晶面或解理面上見到大致沿一定方向的須根狀細脈，其顏色大多比主體淺，這些細脈就是條紋構造。蝕變-多為高嶺土。三大巖類47透長石產于年輕火山巖高溫與石英區(qū)別48正長石產于較年輕侵入巖中較低溫49微斜長石產于較古老的侵入巖和變質巖中50條紋長石

18、產于相對古老的侵入巖中更低溫51三、石英(quartz, Qz)最復雜的礦物之一52石英的特點大多數無色（灰褐、黑、紫、綠粉紅），油指光澤。石英是地殼中分布最廣、成分最簡單、具有較復雜多形變體（同質異像或同質異構）的造巖礦物。常壓下的多形變體及它們之間的轉變溫度如下：53高壓石英在高壓下穩(wěn)定的是密度大的變體柯石英（Coesite）（密度為3.01g /cm3 ）和斯石英（Stishovite）（密度為 4.35g / cm3）。54巖石學意義1）鱗石英(Tr)和方石英(Cr)屬于壓力敏感礦物相，與-Q穩(wěn)定區(qū)的相變接近于平行溫度軸，這表明，鱗石英與方石英，壓力的輕微上升就會被-Q取代，是低壓條件

19、的指示礦物。這里，只有溫度900是必須的條件。從巖石學中我們已經看到，花崗質巖漿的溫度一般都較低，侵入巖中不出現(xiàn)鱗石英和方石英，他們多出現(xiàn)在火山巖的基質中。55巖石學意義2）高溫石英（-Q）和低溫石英（-Q）的單變平衡曲線具有正的斜率，平衡溫度隨壓力的增加而升高，這就是為什么酸性火山巖和超淺成巖中常出現(xiàn)具有-Q假象的-Q，如流紋巖、花崗斑巖等，經?？梢杂^測到具有六方雙錐形態(tài)的石英斑晶，相反，在深成侵入巖中則為不規(guī)則狀的填隙石英。除了壓力的影響之外，礦物的結晶順序也是非常重要的，在高溫高壓的條件下，酸性巖漿中石英往往是首先結晶的礦物。56巖石學意義3）Ct存在與高壓區(qū)，-Q和-Q轉變?yōu)镃t的單變

20、平衡曲線幾乎平行于溫度軸且在t=0時截交壓力軸于約20kbar處。這說明在所有tO的范圍內，柯石英不能在P20kbar的條件下形成，所以柯石英是高壓的指示礦物；當t1000時，形成柯石英所需的最低壓力為30kbar。所以，柯石英只有在很大的深處才能存在，如柯石英榴輝巖、金剛石中的柯石英包裹體等。57偉晶巖中的石英（水晶）與電氣石（碧璽）58以上幾類礦物組成了地殼的絕大多數巖石這也是鮑文反應原理具有重大意義的原因59副長石類礦物白榴石霞石60白榴石KAlSi2O6：正方晶系（假等軸晶系，+Ne-No=0.001）四角八面體,溶蝕后為渾圓狀，灰白或灰黃色晶面無光澤，硬度5-6,斷口貝殼狀，為標準的

21、高溫礦物。簿片中無色,低負突起,一般無解理,通常顯均質體（尤其是小晶體）.常有包體，是富鉀熔巖石的特征高溫礦物,不同石英共生霞石:六方短柱狀、厚板狀，通常呈粒狀，無色或白色,玻璃光澤斷口呈油脂光澤。解理不完全，簿片中無色，低正或低負突起，干涉色低（一級灰）柱面平行消光，六邊形底面全消光，負延性，一軸負晶61碳酸鹽類礦物方解石白云石62方解石：三方晶系，偏三角或菱形，無色或白色，但因有雜質而有黃、紅等色，多為具片雙晶，玻璃光澤，硬度3.No為中-高正突起，e為低負突起，即閃突起極完全解理，交角度，高級白干涉色，沿解理方向對稱消光，負延性，一軸負晶63副礦物磁鐵礦鈦鐵礦榍石磷灰石簾石類石榴石鋯石6

22、4磁鐵礦； 等軸，粒狀、菱形十二面體，黑色鉻鐵礦；等軸，粒狀、八面體，黑色，邊部為半透明褐紅色；鈦鐵礦；六方，不規(guī)則粒狀、樹枝狀晶，褐黑色，具白色外殼（風化）赤鐵礦；六方，細粒、鱗片狀，黑色或半透明血紅色褐鐵礦；非晶質，斑點狀，褐黃色、褐紅色65榍石：黃色，玻璃光澤，硬度5-6，晶體橫切面為菱形的扁平柱狀或板狀，也常見粒狀磷灰石：六方柱狀，集合體呈粒狀，以灰色、褐黃、淡綠色常見，玻璃光澤，斷口呈油脂光澤、參差不齊（0001不完全節(jié)理）、66常見副礦物-榍 石（ Sph) Sphene,Titanite CaTiSiO4(O,OH,Cl,F) 單斜晶系菱形，淺黃褐色，一組完全解理，有裂理。正極高

23、突起，單偏光。菱形榍石（Sph),高級白干涉色。正交偏光。黃色，玻璃光澤，硬度5-6，晶體橫切面為菱形的扁平柱狀或板狀，也常見粒狀67常見副礦物-磷灰石(Ap)六方晶系ApatiteCa5PO43(F,Cl,OH)六方柱狀，集合體呈粒狀，橫切面為六邊形，縱切面為長方形。以灰色、褐黃、淡綠色常見，玻璃光澤，斷口呈油脂光澤、參差不齊（0001不完全節(jié)理）自形的磷灰石（Ap），無色，正中突起，干涉色一級灰，垂直c軸的切面全消光，平行c軸的切面為平行消光，負延性。一軸負晶AAAAAA68鋯石：ZrSiO4四方晶系，極高正突起，-干涉色，一（）69粘土類礦物高嶺石蒙脫石水云母70高嶺石：通常呈土狀產出，晶粒小，無色-淺黃色，硬度接近1，干燥時粘舌、易捏成粉末，潮濕時具可塑性蒙脫石：（微晶高嶺石），吸水性很強膨脹幾-十幾倍，與高嶺石的區(qū)別是低負突起，折射率較低，但雙折射率較高水云母：是云母族礦物向蒙脫石族礦物轉變的過渡產物，通常呈鱗片狀，具珍珠光澤，有滑膩感，是組成粘土的主要礦物71綠簾石綠色、黃綠色，柱狀晶體，集合體呈粒狀、放射狀，玻璃光澤硬度6.5，平行（001）解理完全綠泥石，多為深綠色，晶體呈板狀，集合體呈片狀或致密塊狀，鮞狀（鮞綠泥石）解理面上珍珠光澤，硬度2-2