工程地質(zhì)礦物和巖石之礦物

第五章礦物和巖石第一節(jié)造巖礦物第二節(jié)巖漿巖第三節(jié)沉積巖第四節(jié)變質(zhì)巖第一節(jié)造巖礦物地殼的組成元素：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg…等。它們絕大多數(shù)以化合物的形式存在地殼中。礦物–

地殼中天然形成的元素單質(zhì)或化合物。

地球上已發(fā)現(xiàn)三千多種礦物，其中構(gòu)成地殼巖石的主要（99%以上）礦物不過幾十種。組成巖石的主要礦物稱為造巖礦物。地殼組成礦物中最多的是硅酸鹽，如：滑石Mg3[Si4O10](OH)2

高嶺石Al3[Si4AlO10](OH)8綠泥石Mg5Al(OH)8AlSi3O10

云母K(Mg,Fe)3[Si3AlO10](OH,F)2角閃石(Ca,Na)2-3(Mg,Fe,Al)5[Si3(Si,Al)11](OH,F)2輝石(Ca,Mg,Fe,Al)2[(Si,Al)2O6]長(zhǎng)石(K,Ca,Na)[AlSi3O8]還有，碳酸鹽，如：方解石CaCO3，白云石CaMg(CO3)2，孔雀石Cu2CO3(OH)2。硫酸鹽，如：石膏CaSO4·2H2O，重晶石BaSO4。氧化物，如：石英SiO2，剛玉Al2O3。方解石白云石孔雀石石膏石英（水晶）硫化物，如：

黃鐵礦FeS2，方鉛礦PbS，閃鋅礦ZnS，辰砂HgS。鹵化物，如：螢石CaF2，石鹽NaCl。少數(shù)單質(zhì)礦物，如：自然金Au，自然銀Ag，自然硫S，自然銅Cu，金剛石C，石墨C。黃鐵礦螢石金剛石礦物:具有特定的化學(xué)成分；絕大部分是結(jié)晶的，即其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列是有序的?！囟ǖ奈锢硇再|(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和外部形態(tài)→鑒定依據(jù)。礦物的肉眼鑒定特征主要包括顏色、形態(tài)、硬度、光澤、解理，等等。肉眼鑒定方法

--主要通過肉眼觀察、不使用復(fù)雜的儀器設(shè)備的鑒定方法。有時(shí)會(huì)使用一些簡(jiǎn)單的工具，如放大鏡、鋼刀、鹽酸等。肉眼鑒定方法，是野外地質(zhì)勘察和室內(nèi)巖礦鑒定的基本方法。1、礦物的顏色由于其特定的化學(xué)成分，礦物具有特定的顏色。礦物的顏色是指其新鮮表面在自然光下的顏色。顏色礦物的顏色非常豐富多樣：白、黑、紅、綠、黃、蘭、紫、……

白色：方解石、白云石(白，或略帶淺粉色)、斜長(zhǎng)石、滑石、高嶺石、白云母(薄片透明，厚片亮銀白色)、石英(乳白色或透明，也有顯灰色)。方解石白云石（白、淺粉色）斜長(zhǎng)石水晶（透明、乳白）黑色：輝石、角閃石、黑云母；輝石黑云母角閃石黃色：黃鐵礦(銅黃色)，自然金(金黃)，自然硫(淺黃)。黃鐵礦自然硫自然金自然金紅色：正長(zhǎng)石(肉紅色)、紅剛玉(紅寶石)、辰砂(鮮紅色)、石榴石、粉紅色電氣石；辰砂電氣石紅剛玉(紅寶石)正長(zhǎng)石石榴石綠色：蛇紋石、橄欖石、綠泥石(暗綠色)、綠柱石、孔雀石、磷綠鉛礦。橄欖石綠泥石綠色：蛇紋石、橄欖石、綠泥石(暗綠色)、綠柱石、孔雀石、磷綠鉛礦?？兹甘G柱石蛇紋石磷氯鉛礦磷氯鉛礦和水晶藍(lán)色：蘭晶石、蘭銅礦、海藍(lán)寶石藍(lán)銅礦藍(lán)晶石海蘭寶石紫色：紫水晶礦物的顏色是五彩繽紛的。有些礦物，由于其美麗的色澤，如果具有一定的硬度，可以用做寶石。但總地來說，造巖礦物中，白色和黑色礦物占多數(shù)。本課程要學(xué)12種主要造巖礦物，其中10種為白色、黑色、以及接近白色或黑色的。2、礦物的形態(tài)絕大部分礦物都形成結(jié)晶體：礦物質(zhì)在溶液中沉淀結(jié)晶、巖漿冷凝結(jié)晶、在外來化學(xué)活動(dòng)性物質(zhì)作用下反應(yīng)結(jié)晶，在溫度壓力下結(jié)晶生長(zhǎng)。晶體，是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)(離子)按特定空間形式排列的結(jié)構(gòu)。

由于結(jié)晶礦物內(nèi)部微觀質(zhì)點(diǎn)特定的空間排列結(jié)構(gòu)，使其生長(zhǎng)成特定的外部宏觀形態(tài)。結(jié)晶礦物都具有形成自己特定形態(tài)的“本能”。如結(jié)晶巖鹽(NaCl)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由鈉離子和氯離子嚴(yán)格地按立方體格式相間排列的，所以其晶體便成立方體形態(tài)。石鹽的微觀晶格結(jié)構(gòu)和宏觀形態(tài)某些礦物具有鏈狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)，常形成針狀，柱狀，纖維狀的晶體。如長(zhǎng)柱狀的角閃石，短柱狀的輝石，纖維狀的石綿。

輝石黑色柱狀的為角閃石層狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)的礦物，常形成片狀，板狀晶體。石膏(板狀)重晶石(板狀)重晶石(板狀)云母（片狀）其他獨(dú)特的晶體形態(tài)方解石(菱形六面體)黃鐵礦(立方體)剛玉(桶形)八面體螢石3、硬度礦物受到刻劃作用時(shí)，所表現(xiàn)出來的強(qiáng)度，是礦物抵抗外力刻劃的能力?？梢杂脙煞N不同的礦物相互刻劃，以比較其硬度的相對(duì)大小。比如，如果礦物A將礦物B劃破留下劃痕，就說明礦物A的硬度大于礦物B。德國(guó)礦物學(xué)家F.Mohs取自然界常見的十種礦物作為標(biāo)準(zhǔn)，將硬度分為1度到10度十個(gè)等級(jí)，即摩斯硬度標(biāo)準(zhǔn)(MohsHardness），也稱為摩斯（摩氏）硬度計(jì)。硬度12345678910代表礦物滑石石膏方解石螢石磷灰石正長(zhǎng)石石英黃玉剛玉金剛石如果說一個(gè)石頭的硬度是4，意思是它的硬度和螢石相當(dāng)；瑪瑙硬度是6.5，說明它的硬度介于正長(zhǎng)石和石英之間（比正長(zhǎng)石大且比石英?。?。用摩氏硬度標(biāo)準(zhǔn)描述硬度，只有1、1.5、2、2.5…9、9.5、10，總共19個(gè)數(shù)。而沒有類似6.4或者7.8這樣的硬度值。硬度測(cè)試的操作兩個(gè)礦物的相對(duì)硬度大小，是用相互刻劃的方法來測(cè)試的。如果礦物A將礦物B劃破留下劃痕，就說明礦物A的硬度大于礦物B。那么“礦物A將礦物B劃破留下劃痕”，是如何操作和確認(rèn)的呢？如果打算用已知硬度的礦物A去刻劃被測(cè)試礦物B，應(yīng)該使用礦物A的一個(gè)尖端，來用力刻劃礦物B的一個(gè)相對(duì)平展面（比如幾毫米尺寸的平面），并觀察劃痕。如果B的平面被劃出凹槽，則說明A的硬度大于B。有時(shí)，刻劃過后雖然出現(xiàn)了痕跡，但卻不一定能判斷是被刻劃面出現(xiàn)凹槽還是刻劃尖端受損留下的痕跡。這時(shí)需要用手指輕輕擦拭痕跡，再仔細(xì)觀察是否仍能看到痕跡甚至凹槽。注意，刻劃時(shí)即使A的尖端受損，也不能據(jù)此判斷A的硬度就小于B，還是要根據(jù)劃痕的特征來判斷：如果被刻劃面上留下劃痕，則判斷A的硬度大。硬度測(cè)試的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：如果測(cè)試尖端的硬度明顯大于被測(cè)試的面的硬度，刻劃時(shí)會(huì)感到明顯的阻力，并劃出明顯凹槽；如果被測(cè)試面的硬度很大且比較光滑時(shí)，刻劃時(shí)會(huì)感到打滑、吃不上勁。也可以使用某些已知硬度的簡(jiǎn)便的隨身物件做測(cè)試工具。3鑰匙6-6.55.53-3.52.5硬度鋼刀刃玻璃鐵釘指甲物件測(cè)試硬度的方便物件大多數(shù)礦物的硬度在7以下4、光澤光澤是礦物表面的反射特征。常見的礦物光澤特征有：金屬光澤（黃鐵礦）、玻璃光澤（方解石、長(zhǎng)石）、油脂光澤（石英斷口的光澤）、蠟狀光澤（滑石）、珍珠光澤（云母）、絲絹光澤（石綿）、金剛光澤（金剛石）。光澤，實(shí)際上是通過反光特征反映出來的質(zhì)感，用我們我們熟悉的某種材料來描述，比如金屬、玻璃、絲絹等。所以，對(duì)于光澤的認(rèn)識(shí)，主要是感性經(jīng)驗(yàn)。5.解理礦物晶體在外力打擊下，能沿一定方向的光滑平面裂開的性質(zhì)稱為解理。礦物可以在1個(gè)方向、2個(gè)方向、3個(gè)方向、甚至4個(gè)方向上發(fā)育解理。比如云母發(fā)育1組解理（可以沿解理面撕開成薄片），長(zhǎng)石發(fā)育2組解理，方解石發(fā)育3組解理，螢石可發(fā)育4組解理。云母-沿解理撕開成薄片方解石-打碎后沿解理形成規(guī)則菱面體形態(tài)在巖石中，礦物顆粒通常比較?。ū热缰挥袔譵m或更?。?，所以一般看不到具體發(fā)育了幾組解理，而只能看到有或者沒有解理。這對(duì)于區(qū)分和鑒別礦物也有一定意義，因?yàn)槟承┑V物不發(fā)育解理。例如，石英是沒有解理的，如果發(fā)現(xiàn)巖石一種礦物顆粒有解理發(fā)育，就可以排除是石英的可能。6、其它特征有些特性對(duì)于大部分造巖礦物鑒定沒有普遍意義，只對(duì)某些特定礦物非常有用。A.鹽酸反應(yīng)方解石（CaCO3）遇稀鹽酸會(huì)明顯地反應(yīng)起泡（放出CO2氣體）。CaCO3+HCl→Ca(OH)2+CaCl2+CO2↑另外，白云石不能直接和鹽酸反應(yīng)起泡，但白云石粉末可以和鹽酸反應(yīng)起泡。B.透明度：大部分造巖礦物是不透明的C.條痕:礦物在無釉瓷板上刻劃留下的顏色。常用于鑒定金屬氧化物或金屬硫化物礦物。如赤鐵礦（Fe2O3）具有紅色條痕、黃鐵礦（FeS2）條痕為黑色。D.磁性：磁鐵礦具有磁性。E.比重：金屬氧化物、硫化物礦物比重較大，通常在4.0以上。而大部分造巖礦物的比重在2.7-3.0以下。F.氣味：硫化物礦物在重?fù)糁聲?huì)發(fā)出類似羽毛燒焦時(shí)的氣味。G.彈性：云母片有彈性（被彎折一定的弧度后，仍能恢復(fù)原來的平展?fàn)顟B(tài)）。H.撓性：綠泥石片無彈性，具撓性（薄片彎折之后，不能恢復(fù)）。小結(jié)：肉眼鑒定方法，主要依據(jù)顏色、形態(tài)、硬度、解理、光澤、鹽酸反應(yīng)等，其中最常用的特征是形態(tài)、顏色和硬度。12種常見的造巖礦物（按硬度大小排列）：滑石、高嶺石、綠泥石、黑云母、白云母、方解石、白云石、角閃石、輝石、正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、石英。常見礦物肉眼鑒定特征礦物名稱顏色，形態(tài)，硬度等鑒定特征滑石白、灰、淡黃、淡綠色，薄片狀、致密塊狀，硬度1，臘狀光澤，摸之有滑感高嶺石白、因含雜質(zhì)可呈淺黃、淺褐色，土狀，硬度1-1.5綠泥石淺綠至深綠色，片狀，硬度2-2.5，珍珠或玻璃光澤黑云母深褐、黑色，片狀，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光澤，薄片透明，有彈性白云母無色、銀白色，片狀，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光澤，薄片透明，有彈性方解石白色、無色透明，菱面體、粒狀，硬度3，玻璃光澤，遇稀鹽劇烈起泡白云石灰白、淡粉紅色，菱面體、粒狀，硬度3.5-4，玻璃光澤，粉末可與稀鹽酸反應(yīng)起泡角閃石黑、黑綠色，針柱狀，硬度5-6，玻璃光澤輝石黑色，短柱狀粒狀，硬度5-6，玻璃光澤正長(zhǎng)石多為肉紅色，板條狀、粒狀，硬度6，玻璃光澤斜長(zhǎng)石灰白色、白色，板條狀、粒狀，硬度6，玻璃光澤石英無色、煙灰色，粒狀、六方柱狀，硬度7，玻璃或油脂光澤，無解理滑石白、灰、淡黃、淡綠色，薄片狀、致密塊狀，硬度1，臘狀光澤，摸之有滑感?；住⒒?、淡黃、淡綠色，薄片狀、致密塊狀，硬度1，臘狀光澤，摸之有滑感。高嶺石白色，因含雜質(zhì)可呈淺黃、淺褐色，土狀，硬度1-1.5。綠泥石淺綠至深綠色，片狀，硬度2-2.5，珍珠或玻璃光澤。黑云母薄片褐色透明、厚片黑色，片狀，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光澤，一組極完全解理，薄片有彈性。白云母薄片無色透明、厚片銀白色，片狀，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光澤，一組極完全解理，薄片有彈性。白云母薄片無色透明、厚片銀白色，片狀，硬度2.5-3，珍珠或玻璃光澤，一組極完全解理，薄片有彈性。方解石白色、無色透明，菱形六面體、不規(guī)則粒狀，硬度3，玻璃光澤，三組完全解理，遇稀鹽劇烈起泡。方解石(圖片來自/）白云石灰白、淡粉紅色，菱面體、不規(guī)則粒狀，硬度3.5-4，玻璃光澤，三組完全解理、粉末可與稀鹽酸反應(yīng)起泡。角閃石黑、黑綠色，針柱狀，硬度5-6，2組中等解理，玻璃光澤。（右下圖標(biāo)本中，黑色、針柱狀的是角閃石）角閃石黑、黑綠色，針柱狀，硬度5-6，2組中等解理，玻璃光澤。（右下圖標(biāo)本中，黑色、針柱狀的是角閃石）輝石黑色，短柱狀、粒狀，硬度5-6，2組中等解理，玻璃光澤。（左下圖標(biāo)本中，黑色粒狀的是輝石；右下為完整輝石晶體）正長(zhǎng)石多為肉紅色，板條狀、不規(guī)則粒狀，硬度6，玻璃光澤，2組中等解理。正長(zhǎng)石多為肉紅色，板條狀、不規(guī)則粒狀，硬度6，玻璃光澤，2組中等解理。（左下圖及右圖的標(biāo)本中，肉紅色的為正長(zhǎng)石）正長(zhǎng)石單晶體晶形完整的正長(zhǎng)石斜長(zhǎng)石白色、灰白色，板條狀、不規(guī)則粒狀，硬度