新大普通地質(zhì)學(xué)課件02礦物

第二章礦物第二章礦物MINERAL1、若干基本概念2、礦物手標(biāo)本的鑒定特征3、常見礦物（實(shí)驗(yàn)）4、礦物的用途重點(diǎn)、難點(diǎn)：礦物的概念，礦物的性質(zhì)本章主要內(nèi)容自然金金剛石瑪瑙水晶晶簇天然礦物：第一節(jié)若干基本概念1.地殼由巖石組成；巖石由礦物組成；礦物由元素組成.

2.元素是構(gòu)成地球的最基本物質(zhì),由同種原子所組成.

2.1元素(Element):周期表共有112種,天然界存在92種

2.2同位素:是中子數(shù)不同（原子量不同）的同種元素的變種.同種元素的同位素，物化性質(zhì)基本相同.總共有300余種.

2.3可分放射性和穩(wěn)定兩種同位素.

放射性同位素:主要有U238,U235,U234,Th232,Rb87,K40等

穩(wěn)定同位素：主要有O16,O17,O18,C12,C13,S32,S33,S36,H1

2.4半衰期(Half-Life)：放射性元素蛻變到其原來數(shù)量的一半所需時間.半衰期:Rb87-Sr87:500億年,Th232-Pb208:139億年,U238-Pb20645億年,K40-Ar40:15億年,U235-Pb207:7.13億年,C14-N14:5692年放射性同位素主要用來測定火成巖石的絕對年齡;

穩(wěn)定同位素主要用來確定巖石的物質(zhì)環(huán)境與來源.如地殼,地幔,水圈,大氣圈,生物圈,月球,隕石等

2.5同位素研究是當(dāng)代倍受重視的國際前沿,地化專業(yè)主攻.

3.克拉克值:

3.1中上地殼中50種元素的平均含量.美國科學(xué)家克拉克采集了世界各地的樣品5159個；用取得的化學(xué)分析數(shù)據(jù),求出了16公里厚的地殼內(nèi)50種元素的平均百分重量,后人稱克拉克值.國際通用.

單位ppm=10-6,即克/噸.目前還用ppb=10-91克=5克拉

3.2地殼中各元素的含量差別很大.

其中,O,Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mg,Ti,H10元素占99.96%;而O,Si,Al,Fe,Ca5元素占了92.46%

4.晶體(Crystal)定義：內(nèi)部原子或離子在三維空間呈周期性平移重復(fù)排列的固體.或晶體是具有晶格構(gòu)造的固體.

這種固態(tài)物質(zhì)稱結(jié)晶質(zhì)(晶質(zhì));晶質(zhì)構(gòu)成的物體即晶體.

習(xí)慣上，將具有幾何多面體外形的物體稱為晶體;這是原子有規(guī)律排列的外觀表象。

將不具幾何多面體外形的晶體稱為晶粒。

水晶（石英）晶體電氣石晶體方解石晶體

非晶質(zhì)體：內(nèi)部原子或離子在三維空間不呈規(guī)律性重復(fù)排列的固體.如火山玻璃，超冷液體。自然界極少。

在一定條件下，非晶質(zhì)體可向晶質(zhì)體轉(zhuǎn)化。如火山玻璃→玉髓。

準(zhǔn)晶體（quasicrystal）定義：是一種其內(nèi)部結(jié)構(gòu)由多級呈相似的配位多面體在三維空間作長程定向有序分布的固體。準(zhǔn)晶體為一種新的凝聚態(tài)固體，但其內(nèi)部原子既不像非晶質(zhì)體那樣成完全無序的分布，又不具有像晶體那樣的三維周期性排列有序。目前尚未發(fā)現(xiàn)天然產(chǎn)出的準(zhǔn)晶體。5.礦物定義：由天然產(chǎn)出且具有特定的（但一般并非固定的）化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)造的均勻固體.自然界廣泛。

準(zhǔn)礦物Mineraloid:在產(chǎn)出狀態(tài)、成因和化學(xué)組成等方面均具有與礦物相同的特征，但不具有結(jié)晶構(gòu)造的均勻固體.

主要有A型蛋白石、水鋁英石。自然界極少。

6.

礦物的6項(xiàng)基本特征特征1.絕大多數(shù)礦物都是晶體。特征2.礦物隨處可見.現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)礦物3300余種，絕大部分（99%）分布于地殼中。特征3.礦物的化學(xué)成分基本穩(wěn)定,但可有雜質(zhì)。特征4.礦物按成分可分為三大類

①自然元素礦物:Au,Cu,S,C(金鋼石,石墨).自然界很少.

②分子化合物（分硫化物，鹵(氟與氯)化物，氧化物三種）:

如SiO2-石英,NaCl-石鹽,FeS2-黃鐵礦.自然界常見.

③復(fù)雜分子團(tuán)礦物:主要是硅酸鹽礦物.種類多,含量高,分布廣,占地殼總重量75%.如

K(Mg,Fe)3[SiO3AlO10](OH,F)2,黑云母

特征5.水,石油,天然氣不是礦物(非固體)；煤也不是(排列無序)；花崗巖不是礦物(巖石）.

特征6.礦物具有同質(zhì)多象現(xiàn)象。

同質(zhì)多象定義:化學(xué)成分相同、但質(zhì)點(diǎn)的排列方式不同（結(jié)構(gòu)不同）的現(xiàn)象。將形成不同的礦物。

如：C金剛石（高壓）-石墨（常壓）

7.礦物的晶體化學(xué)分類（五大類）：

(1)自然元素大類:金,自然銅,石墨,金剛石

(2)硫化物及其類似化合物大類:FeS2黃鐵礦

(3)鹵化物大類:CaF2螢石,NaCl

石鹽

(4)氧化物及氫氧化物大類:SiO2石英,Al2O3剛玉；氫氧化物:Mg(OH)2水鎂石

(5)含氧鹽(復(fù)雜分子團(tuán)礦物)大類：主要有一下幾種類:

硫酸鹽:CaSO4硬石膏

磷酸鹽:Ce,La)[PO4]獨(dú)居石

碳酸鹽:CaCO3方解石,MgCO3白云石

硅酸鹽:KAl2[Si3AlO10](OH)2白云母

第二節(jié)礦物手標(biāo)本的鑒定特征1、礦物的形態(tài)（外形,Shape）1.1單晶體（Singlecrystal):一向延伸呈柱狀，如輝銻礦Sb2S2;二向延伸呈板狀、片狀，如長石、云母；三向延伸呈菱面體、八面體、立方體、復(fù)合體，如方解石、螢石、角閃石、輝石、黃鐵礦、金剛石等。一向延長柱狀／棒狀／針狀晶體的習(xí)性兩向延長板狀／片狀菱錳礦三向等長

粒狀

1.2集合體(Aggregate):

礦物微粒聚集體。一向的呈纖維狀,如石棉;二向的呈鱗片狀,絹云母;三向的呈粒狀,橄欖石

粒狀集合體片／板狀集合體1.3特殊集合體:

放射狀,如硅灰石CaSiO3;鐘乳狀,如鐘乳石;晶族狀,如石英;鮞狀、葡萄狀、腎狀,如赤鐵礦。毛發(fā)狀集合體放射狀集合體針狀集合體棒狀集合體晶簇隱晶質(zhì)集合體

2礦物的物理性質(zhì)

2.1光學(xué)性質(zhì)(Optical)

1）透明度(Transparency):礦物薄片(厚0.03mm)能透過光線者,稱透明礦物,如石英,云母,長石,方解石等。

不透光者,稱不透明礦物.所有金屬礦物都是不透明礦物。

2）光澤(Luster):

礦物的反光能力

金屬光澤:反射很強(qiáng),所有金屬礦物均此光澤。（1）金屬光澤——表面反光極強(qiáng)，如同平滑的金屬表面所呈現(xiàn)的光澤。（2）半金屬光澤——較金屬光澤稍弱，暗淡而不刺日。（3）非金屬光澤——是一種不具金屬感的光澤，金剛光澤、玻璃光澤等。

3）顏色(Color)與條痕(Streak)

●顏色:礦物吸收了白光中某種波長的色光后所表現(xiàn)出來的互補(bǔ)色。黃鐵礦的自色—金黃色

薔薇水晶的它色（據(jù)中國地質(zhì)博物館）

●自色(Diochromatic):

被化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定的礦物本色.如方鉛礦的鉛灰色.

●他色(Allochromatic):混入雜質(zhì)后的礦物顏色.

如石英(無色),紫晶(紫色,Fe多),薔薇石英(Fe少),煙水晶(含Mn)

●假色:表面氧化或吸附他物后的顏色.如褐色黃鐵礦.

●條痕色:

礦物粉末的顏色。用瓷板劃之,紫紅的赤鐵礦呈櫻紅色,黃銅的黃銅礦呈墨綠色

2.2力學(xué)性質(zhì)(Mechanical):在外力下的表現(xiàn)

（1）硬度(Hardness):抵抗外力的強(qiáng)度

記牢10種不同硬度的礦物“摩氏硬度記”硬度大的可刻動小的（見下表）。

礦物手標(biāo)本硬度：指甲為2-2.5,小刀為5-5.5,玻璃6

礦物名稱化學(xué)組成硬度礦物名稱化學(xué)組成硬度滑石石膏方解石螢石磷灰石Mg3[Si4O10][OH]2CaSO4·2H2OCaCO3CaF2Ca5[PO4]3[F,Cl]12345正長石石英黃玉剛玉金剛石K[AlSi3O8]SiO2Al2[SiO4][F,OH]2Al2O3C678910

摩氏硬度計

（2）解理(Cleavage):

外力下礦物按質(zhì)點(diǎn)結(jié)合力最弱的網(wǎng)面定向開裂

◆極完全解理(云母)◆完全(方解石)◆中等(角閃石)

◆不完全(橄欖石)◆極不完全(石英)

（3）斷口:

解理不發(fā)育礦物在外力下的不規(guī)則裂開.

貝殼狀(石英),鋸齒狀(石膏),參差狀(黃鐵礦),

平坦?fàn)?高嶺土)

一組解理二組解理三組解理多組解理（4）彈性:受力后能恢復(fù)原狀的.如云母。

（5）撓性:受力后不能恢復(fù)原狀的,又稱范性變形,如蛭石。

（6）延展性:可用外力任意改變其形狀的。

延:一維;展:二維(黃金)2.3其它物理性質(zhì)

（1）比重(Specificgravity):礦物質(zhì)量與同體積40C水的質(zhì)量比.

輕:<2.5;中:2.5-4;重>4(方解石2.7,黑鎢礦7.5,金19.3)

（2）磁性:本身有磁性或能被磁鐵吸引.如磁鐵礦

（3）發(fā)光性:外光照射后能發(fā)光.熒光:切斷光源后,發(fā)光消失;磷光:切斷光源后,仍發(fā)光一時.白鎢礦,螢石(紫外光)-淺藍(lán)熒光;金剛石(X射線)-天藍(lán)熒光

（4）雙折射:冰洲石;導(dǎo)電:石墨;滑感:滑石2.4礦物的鑒定方法

肉眼鑒定：看(外形,色,光澤)-掂(比重)-敲(硬度)

儀器鑒定：偏光顯微鏡,化學(xué)成分分析,SEM（ScanElectricMicroscope）,TEM(TransmissionElectricMicroscope),

第三節(jié)常見礦物

1常見的：方解石CaCO3,石英SiO2,長石，云母

2貴重的：金剛石C,金Au,銀Ag

3工藝品：瑪瑙SiO2

紅寶石,藍(lán)寶石Al2O3（剛玉）

4工業(yè)原料：赤鐵礦Fe2O3,磁鐵礦Fe3O4,黃銅礦CuFeS2

5藥用：辰砂HgS,雄黃As4S4

6環(huán)境示蹤礦物

HP/LT：藍(lán)閃石、多硅白云母、紅簾石(俯沖碰撞帶)

UHP：柯石英、金剛石(陸內(nèi)深俯沖,>100公里深度)

7偏光鏡下常見的:長石,石英,云母,輝石,角閃石,方解石礦

具有金屬光澤或從中提煉金屬黃銅礦石非金屬光澤的礦物方解石正長石砂以細(xì)小顆粒產(chǎn)出的礦物辰砂硼砂玉寶玉石石料剛玉黃玉華地表次生的并呈松散狀的礦物：鈷華鉬華礬易溶于水的硫酸鹽明礬膽礬礦物名稱后綴的含義：第四節(jié)礦物的用途礦物的用途：對礦物的利用可以說無時無處不存在于我們的生活中。除了利用礦物的成分外，另一方面就是利用礦物的各種物理特性。1工業(yè)礦物原料（金屬原料）從礦物中提取有用元素，冶煉成各種工業(yè)需要的金屬。最重要的是從磁鐵礦、赤鐵礦中提取鐵；從方鉛礦中提取鉛；從黃銅礦、斑銅礦中提取銅；從鉻鐵礦中提取鉻等。國防工業(yè)中所需的金屬如鈹是從綠柱石中提取的，鈮、鉭是從鈮鐵礦、鉭鐵礦中提取的，原子能工業(yè)中的鈉是從晶質(zhì)鈉礦中提取的。礦物中除了主要元素外還會混入些微量元素，如閃鈉礦中常有鎘、錮、鍺混入，這些元素稱為分散元素，而這些金屬在電子工業(yè)上有重要的用途。我們也在提取主要元素時提取這些分散元素?zé)挸山饘佟?非金屬原料（礦物材料）化工原料：螢石可提取制成氫氟酸，黃鐵礦可制成硫酸等。農(nóng)業(yè)用礦物材料：作為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的肥料，除了一些合成肥料外，鉀鹽作為鉀肥，磷灰石作為磷肥的來源。光學(xué)礦物材料：最早是利用方解石、石英、螢石作為光學(xué)儀器上的棱鏡，隨后又發(fā)現(xiàn)許多礦物有特性的光學(xué)特性。

1960年發(fā)現(xiàn)寶石(剛玉)可作為激光發(fā)射材料產(chǎn)生激光的關(guān)鍵材料。硫鎘礦單晶具有特殊的光彈性可用于雷達(dá)上。彩鉬鉛礦具有聲光效應(yīng)在聲波作用下可以產(chǎn)生光的衍射。白鎢、全綠寶石有光色作用，百鎢在日光下呈白色，在紫外線下呈紫色，全綠寶石在日光下呈綠色在燈光下呈紅色，可用于激光全息記錄和存儲。閃鋅礦的單晶體用作紫外半導(dǎo)體激光材料