第三章矿物与岩石.docx

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第三章矿物与岩石

第三章矿物与岩石

【教学目的与要求】

1•了解晶质体和非晶质体的概念及区别矿物的同质多像

2.掌握矿物的化学成分的类型

3.胶体矿物

4•矿物的同质多像

5•了解火成岩、沉积岩、变质岩形成的地质环境及其主要特征。

6.矿物的物理性质

7.矿物的结构和构造

8.三大类岩石的形成环境、形成过程、特征、鉴别方法

【教学重点】矿物的物理特征；三大类岩石形成的地质环境。

【教学难点】三大类岩石的形成环境、形成过程、特征、分类、鉴别方法

【教学课时】10课时

【教学方法】多媒体演示、讲授法

第一节概述

一、矿物与岩石的概念

矿物是在各种地质作用下形成的具有相对固定化学成分和物理性质的均质物体,是组成岩石的基本单位。

二、岩石

1、定义：

1地质作用形成

2按一定方式结合

3矿物集合体

2、类型：

地球岩石、宇宙岩石

3、成因分类：

火成岩、沉积岩、变质岩

1火成岩+变质岩：

地壳质量95%,出露25%

2沉积岩：

地壳质量5%,出露75%

三、“水成论”VS“火成论”

1、水成论：

1古希腊泰勒斯：

一切来自水，归于水

2英国伍德沃德（1695）：

岩石山水作用而成

3德国维尔纳（1787）：

《岩层的简明分类和描述》

2、火成论：

1意大利莫罗（1740）：

提出火成论

2英国赫顿（1788）：

《地球的理论》

3普莱费尔（1802）：

《赫顿学说的解释》

第二节矿物

一、矿物的基本特性

（一）晶质体和非晶质体

绝大部分矿物都是晶质体。

所谓晶质体，就是化学元素的离子、离子团或原子按一定规则重复排列而成的固体。

矿物的结晶过程实质上就是在一定介质、一定温度、一定压力等条件下，物质质点有规律排列的过程。

（二）晶形

在一定条件下（如晶体生长较快，生长能力较强，生长顺序较早，或有允许晶体生长的空间——晶洞、裂缝等），矿物可以形成良好的晶体。

晶体形态多种多样，但基本可分成两类：

一类是由同形等大的晶面组成的晶体，称为单形，单形的数LI有限，只有47种。

一类是山两种以上的单形组成的晶体，称为聚形。

在相同条件下形成的同种晶体经常所具有的形态，称为结晶习性。

大体可以分为三种类型：

有的矿物晶体，如石棉、石膏等常形成柱状、针状、纤维状，即晶体沿一个方向特别发育，称一向延伸型。

有的矿物晶体，如云母、石墨、辉钮矿等常形成板状、片状、鳞片状，即晶体沿两个方向特别发育，称二向延伸型。

有的矿物晶体，如黄铁矿、石榴子石等常形成粒状、近似球状，即晶体沿三个方向特别发育，称三向延伸型。

（三）矿物的化学成分

1、矿物的化学组成类型

每种矿物都有一定的化学成分。

大致可分为以下儿种类型：

1•单质矿物基本上是山一种自然元素组成的，如金、石墨、金刚石等。

2•化合物自然界的矿物绝大多数都是化合物，但化合物是多种多样的，按组成情况乂可分为：

（1）成分相对固定的化合物这种矿物的化学组成是固定的，但其中往往含有或多或少的杂质或混入物，因此又带有一定的相对性。

（2）成分可变的化合物这种化合物成分不是固定的，而是在一定范围内或以任一比例发生变化。

这种化合物主要是山类质同像引起的。

所谓类质同像是指在结晶格架中，性质相近的离子可以互相顶替的现象。

互相顶替的条件是：

离子半径相差不大，离子电荷符号相同，电价相同。

3.含水化合物一般指含有..H2O和..OH-、H+、H3。

+离子的化合物而言。

乂可分为吸附水和结构水两类。

吸附水是渗入到矿物或矿物集合体中的普通水，呈..H20分子状态，含量

不固定，不参加晶格构造。

结构水是参加矿物晶格构造的水。

另一类是介于结晶水和吸附水之间过渡性质的水。

2、矿物的同质多像

同一化学成分的物质，在不同的外界条件（温度、压力、介质）下，可以结晶成两种或两种以上的不同构造的晶体，构成结晶形态和物理性质不同的矿物，这种现象称同质多像。

3、胶体矿物

地壳中分布最广的除去各种晶体矿物外，还有些是胶体矿物。

一种物质的微粒分散到另一种物质中的不均匀的分散体系称为胶体。

前者称为分散相，后者称为分散媒。

在胶体分散体系中，当分散媒多于分散相时称为胶溶体；若相反则称为胶凝体。

胶体溶液失去大部分水分而成的胶凝体，也就是所说的胶体矿物。

（四）矿物的集合体形态和物理性质

1.矿物的集合体形态

自然界矿物可呈单独晶体出现，但大多数是以矿物晶体、晶粒的集合体或胶体形式出现的。

集合体形态往往具有鉴定特征的意义，有时候还反映矿物的形成环境。

现将主要的集合体形态分述如下：

1•粒状集合体山粒状矿物所组成的集合体，

2.片状、鳞片状、针状、纤维状、放射状集合体

3.致密块状体山极细粒矿物或隐晶矿物所成的集合体

4•晶簇生长在岩石裂隙或空洞中的许多单晶体所组成的簇状集合体叫晶簇。

5.杏仁体和晶腺矿物溶液或胶体溶液通过岩石气孔或空洞时，常常从洞壁向中心层层沉淀，最后把孔洞填充起来，其小于2cm者通称杏仁体；大于2cm者可称晶腺。

6•结核和鲫状体矿物溶液或胶体洛液常常圉绕着细小岩屑、生物碎屑、气泡等山中心向外层层沉淀而形成球状、透镜状、姜状等集合体，称为结核。

7•钟乳状、葡萄状、乳房状集合体这些形态大多数是某些胶体矿物所具有的特点。

胶体溶液因蒸发失水逐渐凝聚，因而在矿物表面围绕凝聚中心形成许多圆形的、葡萄状的、乳房状的小突起。

8.土状体疏松粉末状矿物集合体，一般无光泽。

许多山风化作用产生的矿物如髙岭土等常呈此形态。

9•被膜不稳定矿物因受风化作用在其表面往往形成一层次生矿物的皮壳，称为被膜。

2、矿物的物理性质

1・颜色：

矿物具有各种颜色，因矿物本身固有的化学组成中含有某些色素离子而呈现的颜色，称为自色。

有些矿物的颜色，与本身的化学成分无关，而是因矿物中所含的朵质成分引起的，称为他色。

有些矿物的颜色是山某些化学的和物理的原因而引起的。

如片状集合体矿物常因光程差引起干涉色，

2•条痕：

矿物粉末的颜色称为条痕。

3•光泽：

矿物表面的总光量或者矿物表面对于光线的反射形成光泽。

光泽有强有弱，主要取决于矿物对于光线全反射的能力。

4•透明度：

指光线透过矿物多少的程度。

5•硬度：

指矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的程度。

6•解理：

在力的作用下，矿物晶体按一定方向破裂并产生光滑平面的性质叫做解理。

7.断口：

矿物受力破裂后所出现的没有一定方向的不规则的断开面叫做断口。

8•脆性和延展性：

矿物受力极易破碎，不能弯曲，称为脆性。

9•弹性和挠性：

矿物受力变形、作用力失去后乂恢复原状的性质，称为弹性。

如云母,屈而能伸，是弹性最强的矿物。

矿物受力变形、作用力失去后不能恢复原状的性质，称为挠性。

10•比重：

矿物重量与4°C时同体积水的重量比，称为矿物的比重。

11.磁性：

少数矿物（如磁铁矿、钛磁铁矿等）具有被磁铁吸引或本身能吸引铁屑的性质。

12•电性：

有些矿物受热生电，称热电性，如电气石；有些矿物受摩擦生电，如琥珀；有的矿物在压力和张力的交互作用下产生电荷效应，称为压电效应，如压电石英。

压电石英已被广泛地应用于现代科学技术方面。

二、矿物的分类

矿物分类的方法很多，当前常用的是根据矿物的化学成分类型分为5大类：

自然元素矿物、硫化物及其类似化合物矿物、卤化物、氧化物及氢氧化物矿物、含氧盐矿物。

根据阴离子或络阴离子还可把大类再分为若干类，如含氧盐大类可以分为硅酸盐矿物、碳酸盐矿物、硫酸盐矿物、钩酸盐矿物、磷酸盐矿物以及钮酸盐矿物、呻酸盐矿物、硼酸盐矿物、硝酸盐矿物等类。

三、重要矿物简述

（一）自然元素矿物

这类矿物较少，其中包括人们所熟知的矿物，如金、钳、自然铜、硫黃、金刚石、石墨等。

（二）硫化物类矿物

本类是金属元素与硫的化合物，大约有200多种，Cu、Pb、Mo.Zn、As、Sb、Hg等金属矿床多由此类矿物富集而成，具有很大的经济价值。

（三）氧化物及氢氧化物类矿物

本类矿物分布相当广泛，共约・.180多种，包括重要造岩矿物如石英及..Fe、Al、Mn、Cr、Ti、Sn、U、Th等的氧化物或氢氧化物，是铁、铝、猛、锯、钛、锡、铀、社等矿石的重要来源，经济价值很大。

（四）含氧盐类矿物

本大类是金属元素与各种含氧酸根（如・.SiO本大类是金属元素与各种含氧酸根（如..

SiO、CO3、SO4、NO3.等）的化合物，种类繁多，数量很大。

1、硅酸盐类矿物

2、碳酸盐类矿物

3、硫酸盐类矿物

4、其他含氧盐类矿物

第三节火成岩

一、岩浆、岩浆作用和火成岩的概念

（一）岩浆

岩浆形成于地壳深处或上地幔中，它主要山两部分组成：

一部分是以硅酸盐熔浆为主体，一部分是挥发组分，主要是水蒸汽和其它气态物质。

根据岩浆中SiO2的相对含量，可以把岩浆分为酸性岩浆（SiO2>65%）、中性岩浆（52—65%）、基性岩浆（45—52%）和超基性岩浆（<45%）。

越是酸性的岩浆，粘性大、温度低，不易流动；越是基性的岩浆，粘性小、温度高，容易流动。

当然，温度、压力和挥发组分对岩浆粘度也有影响，如温度越高，挥发成分越多，压力越小，则粘度越小；反之，则粘度越大。

这些不同成分的岩浆冷凝后可分别形成酸性岩、中性岩、基性岩和超基性岩。

岩浆的温度往往随岩浆的成分而变化。

酸性岩浆的温度约为700—900°C,中性岩浆的温度约为900—1000°C,基性岩浆的温度约为1000—1200°C。

综上所述，岩浆是在地壳深处或上地幔天然形成的、富含挥发组分的高温粘稠的硅酸盐熔浆流体，它是形成各种岩浆岩和岩浆矿床的母体。

（二）岩浆作用

我们把岩浆的发生、运移、聚集、变化及冷凝成岩的全部过程，称为岩浆作用。

（二）火成岩

一种是岩浆上升到一定位置，由于上覆岩层的外压力大于岩浆的内压力，迫使岩浆停留在地壳之中冷凝而结晶。

这种岩浆活动称侵入作用。

岩浆在地下深处冷凝而成的岩石，称深成岩；

在浅处冷凝而成的岩石，称浅成岩。

二者统称侵入岩。

另一种是岩浆冲破上覆岩层喷出地表，这种活动称喷出作用或火山活动。

喷出地表的岩浆在地表冷凝而成的岩石，称喷出岩（乂称火山岩）。

二、喷岀作用（火山作用）

（一）火山活动

自古以来，人们就注意火山活动的现象。

根据火山活动情况一般分为：

活火山——现在尚在活动或周期性不断活动的火山；休眠火山——有史以来曾经活动，但长期以来处于静止状态的火山；死火山——史前曾经喷发，但有史以来未活动的火山。

过去、现在和将来，火山活动都是地壳运动的一种形式。

但火山活动的规模、强度和类型往往发生变化，随着地球的演化和地壳的加厚，火山活动有逐渐减弱的趋势。

（二）火山构造

火山构造或称火山机构，包括火山通道、火山锥、火山口等。

1、火山通道

是岩浆由地下上升的通道。

这种通道既可以是许多条断裂，在地质历史早期，岩浆往往以这些裂隙为通道，称裂隙式喷发；这种通道也可以是山若干条断裂交会而成的管状通道，称为火山管，岩浆沿着火山管向上喷发，称为中心式喷发，现代火山大部分属这种类型。

2、火山锥

火山喷出物大部分在火山口周围堆积下来，一般呈圆锥形

3、火山口

位于火山锥顶部或其旁侧的漏斗形喷口，称为火山口。

火山经过多次爆发，火山口不断碎裂扩大，或山地下岩浆冷却收缩，不断塌陷，可以形成巨大的火山口，称为破火口。

（三）火山喷发物

1、气体喷发物（火山气体）

火山气体成分中以水汽为最多，一般占气体总体积的60—90%,此外还有H2S,SO2,CO2,HF,HC1,NaCl,NH4C1等。

早期高温阶段，HC1等气体较多；晚期则富含SO2、CO2等成分，这种规律可以作为火山预测的一种依据。

2、固体喷发物（火山碎屑物质）

随着气体爆炸山火山口喷射到空中的大小岩石碎块和山熔浆凝固而成的碎块，总称为火山碎