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6.五类矿物
1自然元素:
金,自然铜,石墨,金刚石
2硫化物:
FeS2黄铁矿
3卤(氟与氯)化物:
CaF2萤石,NaCl石盐
4氧化物:
SiO2石英,Al2O3刚玉氢氧化物:
Mg(OH)2水镁石
5含氧盐(复杂分子团矿物).主要包括四种:
硫酸盐:
CaSO4硬石膏磷酸盐:
Ce,La)[PO4]独居石
碳酸盐:
CaCO3方解石,MgCO3白云石硅酸盐:
KAl2[Si3AlO10](OH)2白云母
7.岩石:
由一种以上矿物构成的集合固体.
按形成方式,岩石可分三大类:
火成岩:
占地壳岩石体积64.7%;
沉积岩:
占地壳岩石体积7.9%,地表面积75%;
变质岩:
占地壳岩石体积27.4%.
1.2集合体(Aggregate):
矿物微粒聚集体.一向的呈纤维状,如石棉;
二向的呈鳞片状,绢云母;
三向的呈粒状,橄榄石
1.3特殊集合体:
放射状,如硅灰石CaSiO3;
钟乳状,如钟乳石;
晶族状,如石英;
鲕状、葡萄状、肾状,如赤铁矿.
2光学性质(Optical)
2.1透明度(Transparency):
矿物薄片(厚0.03mm)能透过光线者,称透明矿物,如石英,云母,长石,方解石等.不透光者,称不透明矿物.所有金属矿物都是不透明矿物.
2.2光泽(Luster):
矿物的反光能力
金属光泽:
反射很强,所有金属矿物均此光泽.
非金属光泽:
反射较弱,透明矿物的光泽.可细分金刚光泽(金刚石),玻璃光泽(长石),油脂光泽
(石英断口),丝绢光泽(绢云母),珍珠光泽(白云母),土状光泽(高岭石)6种
2.3颜色(Color)与条痕(Streak)
颜色:
白,蓝,红,黑,浅绿,紫红等
自色(Diochromatic):
被化学成分和内部结构所决定的矿物本色.如方铅矿的铅灰色.
他色(Allochromatic):
混入杂质后的矿物颜色.如石英(无色),紫晶(紫色,Fe多),蔷薇石英(Fe少),烟水晶(含Mn)
假色:
表面氧化或吸附他物后的颜色.如褐色黄铁矿.
条痕色:
矿物粉末的颜色。
用瓷板划之,紫红的赤铁矿呈樱红色,黄铜的黄铜矿呈墨绿色
3力学性质(Mechanical):
在外力下的表现
3.1硬度(Hardness):
抵抗外力的强度
记牢10种不同硬度的矿物摩氏硬度记:
1滑石,2石膏,3方解石,4萤石,5磷灰石,6长石,7石英,8黄晶9刚玉10金刚石
硬度大的可刻动小的.指甲为2-2.5,小刀为5-5.5,玻璃6
3.2解理(Cleavage):
外力下矿物按质点结合力最弱的网面定向开裂
◆极完全解理(云母)◆完全(方解石)◆中等(角闪石)
◆不完全(橄榄石)◆极不完全(石英)
3.3断口:
解理不发育矿物在外力下的不规则裂开.贝壳状(石英),锯齿状(石膏),参差状(黄铁矿),平坦状(高岭土)
3.4弹性:
受力后能恢复原状的.如云母.
3.5挠性:
受力后不能恢复原状的,又称范性变形,如蛭石
3.6延展性:
可用外力任意改变其形状的.延:
一维;
展:
二维(黄金)
第三节矿物的鉴定
肉眼鉴定:
看(外形,色,光泽)-掂(比重)-敲(硬度)
仪器鉴定:
偏光显微镜,化学成分分析,SEM,TEM(Scan(Transmission)ElectricMicroscope),激光探针
第四节常见矿物
1常见的:
方解石CaCO3,石英SiO2,长石。
云母
2贵重的:
金刚石C,金Au,银Ag
3工艺品:
玛瑙SiO2红宝石,蓝宝石Al2O3(刚玉)
4工业原料:
赤铁矿Fe2O3,磁铁矿Fe3O4,黄铜矿CuFeS2
5药用:
辰砂HgS,雄黄As4S4
6环境示踪矿物
HP/LT:
蓝闪石、多硅白云母、红帘石(俯冲碰撞带)
UHP:
柯石英、金刚石(陆内深俯冲,>
100公里深度)
7偏光镜下常见的:
长石,石英,云母,辉石,角闪石,方解石
第三章岩浆作用(Magmatism)与火成岩(Igneousrock)
火山(Volcano),常伴有地震,是一种严重危害人类生存的地质灾害.
第一节喷出作用(Extrusion,Eruption)与喷出岩
1.火成岩占地壳岩石体积的64.7%
2.岩浆(MAGMA):
形成于地下深处的、具有较大粘性的高温熔融流体物质.
●成分:
硅酸盐+1-8%以水为主的挥发物质;
●源区:
地表之下50-200公里;
●条件:
温度800-1200°
C;
压力10千巴大气压(40公里)3.岩浆作用:
岩浆发育、运动、固结成火成岩的作用.岩浆喷出地表的过程,称火山作用.早期爆炸喷出,晚期地表溢流.未到达地壳而在地下某深处冷凝结晶固结的过程,称为侵入作用.由于岩浆高温、高压,具有潜在的活动能量,能沿早先地壳活动中形成的薄弱带(如断层带)向低压方向运动。
4.二类火成岩
●侵入岩:
地下深处冷凝结晶的岩浆岩.
●火山岩:
岩浆喷到地表、气体逃逸、冷凝而成的岩石.又分火山碎屑岩(喷到空中炸碎的岩浆与围岩碎块,落下堆积而成和熔岩(地表溢流而冷凝)两种.
5.喷出作用
●喷出与否与地壳的活动有关。
有地壳活动才能打破岩浆的平衡,地壳产生断裂岩浆才能顺之上涌
●喷出强度与岩浆的粘性有关(viscosity)
岩浆由二部分构成:
硅氧四面体或硅铝氧化物和金属阳离子.[SiO4]-4、[AlSi3O8]-+K,Na,Ca,Mg,Fe,前者含量高,则岩浆粘性大,呈酸性,难流动,故多为爆发相;
反之,粘性小,呈基性,易流动,多表现为喷溢相.
●火山喷发物质的构成a.气体:
水汽、二氧化碳、硫化物等.
b.固体:
围岩及早先冷凝的岩浆岩,被岩浆喷出,脱离地表在空中炸碎后冷凝成固结体,称火山碎屑岩.
火山灰<
2mm单独成岩凝灰岩
火山砾2-50mm火山灰胶结火山角砾岩
火山块>
50mm火山灰胶结火山集块岩
火山渣数十厘米快速冷凝的岩浆块浮岩
火山弹>
50mm喷出炸碎后冷凝固结的岩浆块
tuff:
凝灰岩,Lava:
熔岩,volcanicbreccia:
火山角砾岩,volcanicagglomerate:
火山集块岩
c.熔融体:
熔岩(熔岩流、熔岩被;
多面形分布)表面具柱状节理(冷凝收缩而成的六边形柱体),总与流面垂直。
6喷发方式
裂隙式喷发:
岩浆沿断裂溢出,固体喷发物较少.
中心式喷发:
形成盾形火山锥,坡度小(2-4度,小于150)
7喷发强度
a.强烈爆发
b.宁静喷溢:
地中海斯特龙特利火山(天然的“海上灯塔”)
8火山通道:
岩浆流出的地方.
●在近地面冷凝的岩浆形成火山颈,岩石称次火山岩.
●可确定火山作用的时间、空间、成因.
●复式火山锥:
火山碎屑与熔岩互层.
9熔岩类型及其特征
●按SiO2含量%的分类(国际通用)
超基性:
<
45%;
基性:
45-52%;
中性:
52-65%;
酸性:
>
65%
10各类代表性熔岩介绍
10.1超镁铁熔岩(ultramafic):
科马提岩(komatiite)
●分布于南非和澳大利亚
●具鬣刺结构:
快速冷凝而成的长条状橄榄石骸晶集合体,常充填于橄榄岩或辉石岩裂隙中.
10.2基性熔岩(basic):
玄武岩(basalt)
●黑色,致密,比重大,粘性小,有柱状节理.喷发宁静(气体易溢出).
●海底喷发形成枕状构造(Pillowlava),顶突底平.
●著名产地:
印度德干高原,厚3000米,面积100万平方公里.我国峨眉山玄武岩(P).
●矿产:
Cu、Fe、铸石材料.
10.3中性岩浆:
粘性较大、爆炸喷发,多形成复式火山锥.安山岩(Andesite):
浅色、有气孔(vesicular,泡)、杏仁体(amygdaloid)
●分布:
南美安第斯山
●著名矿产:
墨西哥银矿、台湾金瓜石金矿、山西五台龙须沟铜矿,日本黑矿
10.4酸性岩浆:
粘性大,强烈爆炸喷发,形成复式火山锥.
流纹岩(rhyolite):
浅色,具流纹构造(冷却慢)
浙江、福建、广东沿海,宁镇地区
Au,Ag,Cu,U,W,Sn,Mo等,浙江青田玉、鸡血石(印章)、熔结凝灰岩(蟾石)
11火山喷发的阶段性
火山喷发是断断续续的,有的一、二次(南京方山),有的若干次(圣海仑斯).
不同喷发期岩浆的成分要改变一般演化规律:
基性-中性-酸性
喷发后期常下陷,形成破火山口(火山湖)
活火山指人类历史时期有过活动,否则称死火山.
12.世界火山岩主要分布在板块构造的边界
●洋脊火山带:
太平洋、大西洋、印度洋洋脊
●环太平洋火山带:
主要是中酸性火山岩,多为安山岩.
安山岩线:
环太平洋大陆及岛屿为安山岩,大洋内部为玄武岩,二者界线称为安山岩线
●地中海-印尼火山带
●红海与东非有22座活火山:
均在地壳裂谷处
第二节侵入作用与侵入岩
1.侵入作用(intrusion)
●侵入岩(侵入体):
岩浆在向上运动的侵入过程中逐渐冷凝结晶形成的岩石.可分为:
深成侵入岩(深成岩):
5公里深处形成、
浅成侵入岩(浅成岩):
●围岩:
被岩浆侵入的岩石.
1.1同化作用、混染作用
同化:
热岩浆对冷围岩的吞噬与化学作用,最终使围岩成为火成岩的一部分.岩浆体积>
围岩
混染:
岩浆体积不够大,不足以完全吞噬围岩,导致围岩对岩浆的明显化学反应,改变岩浆的成分
俘虏体:
边部围岩碎块掉进岩浆,岩浆快速冷凝后尚未被完全“吞噬”或同化.
1.2结晶分异作用
定义:
岩浆在冷凝过程上,按一定规律依次结晶出不同矿物的过程.熔点高比重大的矿物先结晶,导致岩浆成分不断改变.
1.3鲍温反应系列:
美国岩石学家鲍温根据结晶分异原理,用富含橄榄石的玄武岩实验得出的结晶规律.分为:
(1)连续反应系列:
化学成分连续变化;
内部结构无根本变化;
为浅色矿物所独有.
●(高温的)基性斜长石(拉长石,培长石,钙长石Ca[Al2Si2O8])→中性斜长石(中长石)→酸性斜长石(钠长石Na[AlSi3O8],更长石)→钾长石→白云母→(低温)石英.
●端员成分为钠长石与钙长石,二者能以任何比例混溶.
(2)不连续反应系列:
化学成分有差异;
内部结构有显著变化;
为暗色矿物或铁镁矿物所独有.
●(高温的)橄榄石→辉石→角闪石→黑云母→钾长石→白云母→(低温的)石英.
鲍温反应系列只适用于侵入作用与侵入岩
矿物结晶顺序只适用于封闭的温压环境
1.3.3岩浆结晶出的岩石顺序
超镁铁岩(橄榄岩)→镁铁岩(辉长岩)→中性岩(闪长岩)→酸性岩(花岗岩)→伟晶岩
1.3.4伟晶岩:
残余岩浆结晶而成
●温度500度到800度
●挥发分高,主要是长英质
●结晶缓慢,形成粗大晶体
●富含成矿物质:
Au,Ag,Cu,W,Zn,Mo,U
1.3.5单一原始岩浆的观点是不正确的
鲍温反应系列的核心是“单一原始岩浆的观点”.据此,100分原始岩浆只可结晶出5-10分花岗岩,但是,陆地上的花岗岩>
玄武岩;
而大洋中只有玄武岩而无花岗岩.因此,鲍温实验得出的结晶顺序规律是对的,而单一原始岩浆的观点是错的.
2.侵入岩的产状:
侵入岩的形态、大小、与围岩的关系
(1)岩体:
分岩株与岩基二种.
岩株(stock):
出露面积在10-100km2.
岩基(batholith):
出露面积大于100km2.
(2)岩脉(dyke):
分岩墙与岩床二种.
岩墙(dyke)-与地层层理垂直,岩浆沿围岩的裂缝挤入.
岩床(sill)-与地层层理平行,岩浆沿层间的空隙挤入.
第三节火成岩的结构与构造
1.火成岩的结构(texture):
指矿物的结晶程度、晶粒大小、晶体形态和晶粒间的相互关系
(1)按结晶程度:
全晶质(花岗岩)、玻璃质(黑曜岩)、半晶质(浅成岩)
(2)按晶粒大小:
粗粒结构晶体粒径5mm
中粒结构晶体粒径5-1mm
细粒结构晶体粒径1-0.1mm(肉眼可辨0。
1-0。
2mm)
微粒结构晶体粒径0.1mm
(3)按晶体的完整程度:
自形:
缓慢结晶,晶形规则;
它形:
速冷,晶形不规则;
半自形
(4)按晶体的相对大小:
等粒结构,不等粒结构
●似斑状结构porphyroid(侵入岩):
基质为显晶质,成分与斑晶相同.反应稳定、缓慢结晶的环境。
●斑晶(phenocryst):
粗大的晶体;
基质(matrix):
斑晶周围细小的颗粒.
以石英大小为标准,分粗、中细和显晶质、隐晶质和玻璃质等
●斑状结构(porphyritic):
基质为隐晶或玻璃质.(火山岩的典型结构)
2.火成岩的构造(structure):
指矿物集合体的形态、大小、空间分布.能反映其形成条件.
●气孔构造、杏仁状构造
●流动构造(flow):
柱状、片状矿物或俘虏体定向排列
●流纹岩的流纹构造(rhyotaxitic):
不同的矿物成分、不同的颜色、拉长的气孔相互线状或弯曲状平行排列.
●晶洞构造:
岩浆冷凝收缩形成的浑圆状空洞,内常生长有晶族.不同于气孔.为不均质的碱性花岗岩(A型)典型构造.
●球状构造:
由不同矿物组成的同心圆壳围绕中心分布而成.特征:
各圈中的矿物呈放射状分布.成因:
岩浆中的某些组分脉动式过饱和结晶而形成.
●层状构造(bedded):
熔岩-沉积夹层-熔岩平行排列.
●块状构造(massivestructure):
宏观上各向同性;
矿物排列无规律;
岩石呈均匀块体.火成岩所特有.
第四节火成岩的主要类型(分类表)
分类标准:
色率、结构、构造
●色率:
岩石中暗色矿物的含量
●结构构造:
喷出岩-气孔、杏仁体、流动、枕状;
浅成岩-斑状、隐晶深成岩-似斑状、全晶质
▲重点:
超镁铁岩中无石英等;
岩石名称鉴定主要是鉴定特征矿物.
第五节岩浆的形成与地球内热岩浆的形成
1.物质来源:
地壳岩石和地幔顶部的物质.
2.物理因素:
与温度、压力(小,利熔)、水分(高,有利熔)有关
3.不同岩浆的成因
●超镁铁岩与镁铁岩:
地幔顶部岩浆分熔(分异)
●中酸性岩:
a.同超镁铁岩(岩浆分熔)b.地壳部分熔融.
4。
地热及其成因地热:
来自地下的热流
(1)表现方式:
a.深部为对流方式;
b.浅部通过岩石传导.
●称“大地热流”HeatFlow,单位为HFU:
微卡/cm2·
秒(微卡,百万分之一千卡)
●洋底:
1。
47(HFU),平均:
47(平均热流值)
常温层,地表下10多米,与当地年平均气温相当;
与海拔、纬度有关
增温层,平均3°
C/百米,称地热增温率;
按此计算地心温度19万度!
太阳中心温度:
1500万度。
压力:
2500亿个大气压
(2)地热分布:
a.沿水平方向分布有差异;
b.地热高的地方,低温梯度也高;
c.地下深处,由于压力高,密度极大,物质不会全部熔化
(3)意义:
有助于研究石油等的生成;
有助于寻找地热(温泉、热泉、沸泉)
5.地热成因
余热:
炽热的星云物质聚集-收缩(地球由热-冷放热)
重力分异:
地球内部物质按比重分异,位能转成热能;
(地球由冷-热,产生热)
放射热:
放射性物质衰变产生热(地球由冷-热放射性物质主要在地壳中,可解释增温率变化原因
撞击热:
行星与地球撞击产生热(地球由冷-热)地球究竟由冷-热,还是由热-冷,尚是探索的课题
第四章外动力作用与沉积岩
地球动力学:
分外动力与内动力二种
a.外动力:
风化、剥蚀、搬运、沉积、成岩
意义:
说明地质发展史,寻找沉积矿产(煤、石油、铁等)
b.内动力:
火山、地震、构造运动产生的变形等
解释构造运动学、地球动力学
第一节大气圈、水圈、生物圈、岩石圈
1.大气圈:
无明确的上界;
大气≈N2+O2+Ar+CO2,地表最稠密
从地面到高处:
对流层→平流层→中间层→热成层→外逸层
对流层:
顶面距地面高度10-16公里,每上升1公里降温6.5度(oC);
温度来自地面辐射的太阳能。
平流层:
顶面距地面高度55公里。
顶部为臭氧层。
温度随高度增加而增加;
可至0度以上。
不受地表热辐射或对流大气的影响。
此高度之下的地质作用最重要。
●大气的流动:
全球范围的有大气环流(有一定路线与型式)局部产生东、南、西、北风及龙卷风。
●大气的地质作用
a.氧、二氧化碳等是进行地球化学作用的重要物质
b.大气是生命的保护层(臭氧层能吸收紫外线)
c.使地球表面具有适宜的温度;
产生各种气候现象,导致外动力地质作用的发生
d.运动的大气(风)是塑造地面形态的动力
e.环境污染已开始破坏人类生存的保护层
直接的有飞沙走石,如内蒙-北京-东北的春天沙尘暴
间接的为大气温室效应(工业二氧化碳排放使大气升温)、臭氧层空洞(臭氧层的保护作用受到严重破坏,紫外线的长驱直入将使人类健康每况愈下)
2.1科里奥利效应
由于地球自转,而使地表运动物体改向的力(取决于不同的纬度和线速度).
顺着物体运动方向看,科氏力作用向右。
大气、河流均受此影响.
N半球:
物体向北运动;
顺着运动方向看,作用力向右;
物体向南运动;
顺着运动方向看,作用力向右.
S半球:
顺着运动方向看,作用力向左;
顺着运动方向看,作用力向左.
2.2水圈的作用
a.破坏岩石:
机械破坏(干寒带)、化学破坏(CO2)(温湿带)
b.搬运岩石:
通过水的循环过程完成
3.生物圈
机械破坏(根劈)、化学破坏(生物有机酸分解矿物)
b.本身成矿:
石油、煤;
形成生物岩(有机地化研究领域)
4.岩石圈
岩石圈=地壳+上地幔顶部的刚体部分是地球科学家研究的主要内容
5.沉积环境
6.外动力作用与三大类岩石之间的演化关系
第二节沉积岩的特性
一.沉积质来源、主要特性、搬运与固结
沉积物来源:
母岩风化物、生物、火山物质、宇宙物质.
沉积岩主要特性:
层理、含化石
沉积物的搬运:
(1)滚动方式沿水流底部搬运:
2mm,砾岩;
(2)跳跃搬运:
2-0.05mm,砂岩;
(3)悬浮状态搬运:
0.05-0.005mm,粉砂岩;
(4)凝聚态搬运:
0.005mm,粘土岩(沉积岩的分类主要根据上面的碎屑物水力学行为进行)
沉积物固结
二.沉积岩中的矿物
1.沉积岩、火成岩、变质岩中八种主要造岩矿物:
石英、长石、云母、辉石、角闪石、方解石、高岭土、绿泥土
2.沉积岩与岩浆岩主要矿物成分比较
岩浆岩:
橄榄石、辉石、角闪石、黑云母(石英、斜长石、白云母)
沉积岩:
方解石、白云石、石膏、石盐(石英、斜长石、白云母)
三.沉积岩的结构:
颗粒的大小,磨圆度,颗粒间关系
大小:
砾>
2mm、砂2-0.05mm、粉砂0.05-0.005mm、泥<
0.005mm(肉眼放大镜显微镜电子显微镜)
磨圆度:
圆、次圆、次棱角、棱角
填隙物(基质):
砂→细砂→粉砂.生物及火山碎屑等.
胶结物(肉眼分不出大小):
Si,Fe,Ca,泥
碎屑结构:
岩石中的颗粒是机械沉积的碎屑物.
碎屑+填隙物(比碎屑小1-2粒级)+胶结物.
碎屑岩:
砾岩→砂岩→细砂-粉砂岩→泥岩(页岩)
非碎屑结构:
-为生物岩、生物化学岩所特有
-岩石中的颗粒由化学沉积或生物化学沉积作用形成.
-无碎屑和填隙物及胶结物之分.
晶质结构:
全由近等大的沉积晶体组成.如灰岩为方解石.
生物结构:
由丰富的生物化石碎屑组成.
四.沉积岩的原生构造
原生沉积构造定义:
沉积岩在形成过程中产生的构造,是各组成部分的空间分布与排列方式.
1.层理(Layer,bedding):
沉积岩的成层性
与颗粒性质有关:
颗粒粗细、硬度不同就形成了层理.
与气候有关:
颜色变化也形成层理.
a.平行层理:
不同沉积层顶底面平行.沉积岩在安静的介质环境中形成.
b.交错层理CrossBedding:
不同沉积层顶底面不平行.沉积岩形成于动荡的介质环境中.
●根据“顶截底切”原理,可判断地层的顶底。
c.层的厚度:
巨厚>
1m、厚
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