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第二章矿物与岩石
岩石是在地质作用下产生的有一种或多种矿物以一定规律组成的自然集合体。岩石构成了地壳及其以下的固体部分。岩石既是地质作用的产物,又是地质作用的对象。岩石是由矿物组成。
第一节造岩矿物
自然界中有少数化学元素是以自然元素的形式存在,如金刚石、石墨(C)、硫磺(S)等,绝大多数是以两种或多种元素组成化合物的形式存在。如石英(siO2)、石膏(Ca〔SO4〕•2H2O)等,这些具有一定物理性质和化学成分的自然元素或化合物,称为矿物。现在知道的矿物种类达4000多种。但岩石中常见的矿物只有50多种,这些常见的组成岩石的矿物称为造岩矿物。
一、矿物的物理性质
矿物的物理性质是鉴定矿物的重要特征。主要物理性质有:形态、颜色、光泽、条痕、硬度、解理、断口等。
形态:矿物的成分、构造和生成环境,决定了矿物有一定规则的几何外形。晶体的外表形态,是鉴定矿物的重要特征之一。如云母为片状,角闪石为柱状,方解石为菱面体,食盐为粒状,石英为晶簇状。结晶体大多呈规则的几何形状。非晶体则呈不规则的几何形状。
颜色:指矿物新鲜表面所呈现的颜色,它取决于矿物的化学成分及其所含的杂质,一般分为浅色(白、浅灰、玫瑰、红黄等色)和深色(深灰、深绿、灰黑、黑等色)二大类。
根据矿物颜色产生的原因,可将颜色分为自色、他色、假色三种。
自色:它是矿物本身固有的颜色。自色取决于矿物的内部性质,特别是所含色素离子的类别。例如赤铁矿之所以呈砖红色,是因为它含Fe3+,孔雀石之所以呈绿色,是因为它含Cu2+。自色比较固定,因而具有鉴定意义。
他色:是矿物混入了某些杂质所引起的,与矿物的本身性质无关。他色不固定,随杂质的不同而异。如纯净的石英晶体是无色透明的,但含碳的微粒时就呈烟灰色(即墨晶),含锰就呈紫色(即紫水晶),含氧化铁则呈玫瑰色(即玫瑰石英)。由于他色具有不固定的性质,所以对鉴定矿物没有很大的意义。
假色:是由于矿物内部的裂隙或表面的氧化薄膜对光的折射、散射所引起的。其中由裂隙所引起的假色,称为晕色,如方解石解理面上常出现的虹彩;由氧化薄膜所引起的假色,称为锖色,如斑铜矿表面常出现斑驳的蓝色和紫色。
光泽:指矿物表面反射光线的强弱程度,可分为金属光泽和非金属光泽。后者包括玻璃、金刚、油脂、珍珠、丝绢等光泽。
硬度:指矿物抵抗外力刻划的能力。通常选定滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚石和金刚石十种矿物,以它们的硬度作为标准定出十个硬度等级,以便把其它矿物与表中所列的矿物相刻划,从而定出被试矿物的硬度等级。硬度: 矿物抵抗外来机械作用(刻划、压入、研磨)的能力称为硬度。它和矿物的化学成分及晶体构造有关。在肉眼鉴定矿物时,通常采用刻划法确定其硬度,并以“摩氏硬度计”中所列举的十种矿物作为对比的标准(表1-3-1)。例如某矿物能被石英所刻动,但不能被长石所刻动,则矿物的硬度必介于6-7之间,。但必须指出,摩氏硬度只是相对等级,并不是硬度的绝对数值,所以不能认为:金刚石比滑石硬十倍。另外,有些矿物在晶体的不同方向上,硬度是不一样的。例如蓝晶石,,。大多数矿物的硬度比较固定,所以具有重要的鉴定意义。
表1-3-1  摩氏硬度计
硬度 1° 2° 3° 4° 5° 6° 7° 8°
矿物 滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 正长石 石英 黄玉 9° 10°
刚玉金刚石
摩氏硬度计
矿物的条痕
条痕­——­­­矿物粉末的颜色。
通常是利用条痕板(无釉瓷板),观察矿物在其上划出的痕迹的颜色。由于矿物的粉末可以消除一些杂质和物理方面的影响,所以比其颜色更为固定。因此条痕在鉴定矿物上具有重要意义。
有些矿物如赤铁矿,其颜色可能有赤红、黑灰等色,但其条痕则为樱红色,是一致的;有些矿物如黄金、黄铁矿,其颜色大体相同,但其条痕则相差很远,前者为金黄色,后者则为黑或黑绿色。
注意:条痕对于硬度小或脆性的有色矿物具有重要鉴定意义;但对于无色的、硬度大于瓷板的矿物无条痕色,无鉴定意义。
矿物丰富多彩的颜色
解理可分为五级
极完全解理:解理面大而平坦,极光滑,解理片极薄;
完全解理:常裂成规则的解理块,解理面大,光滑而平坦;
中等解理:解理面不大,平坦和光滑程度也较差;
不完全解理:解理面小且不光滑平坦,碎块上主要是断口;
极不完全解理:仅在显微镜下偶尔见到零星的解理面。
矿物的解理和断口
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。
解理面——沿着一定方向分裂的面。
解理是由晶体内部格架构造所决定的。
矿物具有二向、三向、四向或六向节理。
如食盐具有三个方向的解理,萤石具有四个方向的解理。
方解石的解理
矿物解理示意图
受力
解理