野外礦物巖石鑒定的理論與方法 課件

野外礦物巖石鑒定的理論與方法野外礦物鑒定的主要內(nèi)容顏色——對不同光波選擇吸收和反射的結(jié)果：〔自色；他色-由外來帶顏色的物質(zhì)混入而使礦物染成的顏色，如石英；假色-由光的內(nèi)反射、內(nèi)散射、干預(yù)等所引起的顏色如寶石的變彩〕晶形〔礦物形態(tài)〕——包括晶體形狀、結(jié)晶習(xí)性、晶體的大小及晶面花紋等光澤——礦物外表可見光反射的能力〔礦物的拋光面上〕〔金屬、非金屬〔玻璃、金剛光澤、珍珠、油脂、絲絹、蠟狀〕〕條痕——粉末痕跡〔主要對金屬礦物有意義〕硬度——抗外來機械作用的能力〔摩氏硬度〕解理——在外力打擊下總是沿一定結(jié)晶方向裂成平面的固有特性〔內(nèi)因〕裂理〔外因引起〕斷口〔貝殼、鋸齒、參差〕比重最主要的造巖礦物鎂鐵質(zhì)礦物長英質(zhì)礦物副長石類礦物碳酸鹽類礦物粘土類礦物副礦物最常見的造巖礦物由于類質(zhì)同象置換關(guān)系造成礦物種屬的有規(guī)律變化不同巖類出現(xiàn)不同的礦物組合(隱晶)粗面巖隱晶(細)質(zhì)顯晶質(zhì)鎂鐵質(zhì)礦物橄欖石斜方輝石單斜輝石角閃石云母類一、橄欖石類橄欖石類礦物是二價元素為陽離子構(gòu)成的正硅酸鹽，具有典型的孤立硅氧四面體構(gòu)造，硅氧四面體之間主要由二價陽離子聯(lián)系起來，一般無Al代替Si的現(xiàn)象。橄欖石的化學(xué)通式為R2[SiO4]，其中R為二價陽離子Fe2+、Mg2+、Mn2+、Ca2+、Zn2+，構(gòu)成三個類質(zhì)同象系列：鎂橄欖石(Mg2[SiO4])－鐵橄欖石(Fe2[SiO4])錳橄欖石(Mn2[SiO4])－鐵橄欖石(Fe2[SiO4])鈣鎂橄欖石((Ca,Mg)2[SiO4])－鈣鐵橄欖石((Ca,Fe)2[SiO4])

常見橄欖石種屬自然界分布最廣泛的是Fo－Fa系列，它是一個完全的類質(zhì)同象系列，即它的兩個端元組分可以以任意比例相互混合。為了更好地對它進行描述，按其中Fo〔鎂橄欖石(Mg2[SiO4])分子英文名稱Forsterite的縮寫〕和Fa〔鐵橄欖石(Fe2[SiO4])分子英文名稱Fayalite的縮寫〕分子百分比不同，可分如下6個亞種。Fo-Fa晶體特性手標(biāo)本上，晶體呈厚板狀、短柱狀、粒狀，可以有

010

、

100

解理，但不完全，常發(fā)育裂理；橄欖石的顏色由黃綠色至墨綠色，隨鐵含量的增加而逐漸變深。以橄欖綠為特征，玻璃光澤，硬度6.5-7，貝殼狀斷口。橄欖巖包體的橄欖石顏色極為艷麗，可以作為低級寶石。蝕變特征沿裂隙和顆粒的邊緣常分布有次生蝕變礦物蛇紋石〔灰白、淺黃色、蠟狀光澤，纖維狀、葉片狀放射狀、網(wǎng)狀〕以及不透明的磁鐵礦小顆粒,噴出巖中那么成伊丁石化〔紅褐色、呈橄欖石假象〕二、輝石類輝石類礦物是自然界分布最廣、最主要的造巖礦物之一，屬單鏈硅酸鹽類，按晶系可分為斜方輝石和單斜輝石兩大亞類。輝石類礦物的晶體化學(xué)式通式為XYZ2O6,其中X＝Ca2+、Na1+、Mn2+、Li1+、Mg2+、Fe2+，占M2位，一般離子半徑較大；Y＝Al3+、Cr3+、Ti4+、Fe3+、Mg2+、Fe2+，占M1位，一般離子半徑較小；Z＝Si，Al。

輝石的分類自然界主要為Ca、Mg、Fe三個端元組分的固溶體單斜輝石類礦物的共同特征1、通常為短柱狀，巖漿巖中一般為等粒狀，少數(shù)為略扁的板狀晶體，橫斷面一般為八邊形。由于各軸面發(fā)育程度不同，也可以為四邊形，堿性輝石種屬霓石系列為長柱狀或針狀。2.典型的截面形態(tài)與解理｛110｝及｛110｝解理3.顏色大多數(shù)具綠黑、綠褐、黑褐等色，少量具翠綠色〔產(chǎn)于超基性巖中含鉻透輝石〕、灰、灰綠色〔透輝石〕，古銅輝石具古銅色、紫蘇輝石呈褐紫色。光澤——半金屬光澤或玻璃、金剛光澤，這是和一些粒狀暗色礦物的重要區(qū)別斷口——新鮮斷面上呈密集而不整齊的階梯狀斷口，即不完全解理面蝕變——輝石也可被蛇紋石、滑石交代，但不及橄欖石，輝石被蛇紋石交代后常形成被成為“絹石〞的蛇紋石變種，呈絹石化的輝石假象，呈錦黃色、絲絹光澤和良好解理的寬板狀晶體，輝石也可被皂石〔蒙脫石族礦物，肥皂塊狀〕和纖閃石交代，標(biāo)本上不易鑒定1、斜方輝石主要為負(fù)光性斜方輝石灰白-褐綠色，硬度5=6，正確鑒別需顯微鏡斜方輝石常呈不規(guī)那么粒狀分布于基性和超基性巖中及高級變質(zhì)巖中紫蘇輝石(-)2、單斜輝石單斜輝石的成分較為復(fù)雜，是一系列端元組分的復(fù)雜固溶體。其組成除了Fe、Mg之外，Ca是含量較高的組分，有的變種還含有較多的Na、Al、Fe3+等。常見的單斜輝石種屬〔透輝石－鈣鐵輝石亞類〕堿性輝石亞類鑒定特征單斜輝石的共同特點是鏡下常常為無色透明或帶有極淺的色調(diào)，多色性一般不顯著〔鈦輝石和堿性輝石除外〕；斜消光，消光角Ngc一般>35；二級干預(yù)色，橫斷面上可見OA光軸干預(yù)圖，大多數(shù)為正光性；其光性方位特點是Ap//(010)，有時可見較強得光軸角色散，如易變輝石和鈣鐵輝石，鈦輝石可呈極強的光軸角色散，常見砂鐘構(gòu)造。三、角閃石類角閃石是自然界分布最廣的造巖礦物之一，是巖漿巖和變質(zhì)巖中的主要造巖礦物。角閃石類礦物按晶系劃分為斜方角閃石和單斜角閃石，屬雙鏈結(jié)構(gòu)硅酸鹽。角閃石分類角閃石類礦物的化學(xué)成分相當(dāng)復(fù)雜，類質(zhì)同象替換普遍，種屬很多，分類命名也比較混亂。目前比較普遍采用的分類方案是B.C.Leake(1978)。該分類方案根本是在晶體化學(xué)根底上的化學(xué)成分分類，角閃石類礦物的共同特征1、顏色呈暗綠色，很少有褐色，一般呈長柱狀，斷面呈菱形或六邊形，玻璃光澤，硬度5.5-62、肉眼與輝石最易混淆，角閃石的條痕〔粉末〕帶綠色色條，而輝石〔除無色透輝石外〕的條痕多帶褐色色條。3、解理區(qū)分輝石與角閃石重要標(biāo)志之一，肉眼觀察時可先在反射光下看好一個平行柱面斷開的晶體的一組反光良好的解理面〔呈比較密集的階梯狀解理面〕，然后在眼睛注視下旋轉(zhuǎn)標(biāo)本，直到觀察到第二組反光良好的不規(guī)那么階梯狀解理面，估計夾角判斷角閃石與輝石的異同晶形一般為長柱狀，橫斷面為菱形或近菱形的六邊形一般為短柱狀，橫斷面為八邊形或四邊形

110

110

124o，56o87o，93o顏色有顏色，多色性顯著（強）大部分無色或淺色，多色性不顯著消光角Mg

c＝0－30oMg

c＝35-54o光性大部分為二（－），少數(shù)為二（＋）大部分為二（＋），少數(shù)為二（－）2V較大，一般>70o中等，一般60o左右蝕變綠泥石化次閃石化成分復(fù)雜，具有附加陰離子相對簡單，無附加陰離子成礦作用較為有利，含水體系一般不利，無水或少水體系產(chǎn)狀角閃石可以產(chǎn)出于幾乎所有的結(jié)晶巖中，特別是在深成侵入巖與深變質(zhì)巖中。四、云母類云母類礦物分布相當(dāng)廣泛，是最常見的造巖礦物之一，三大巖類中均有分布，有的種屬還是有用的礦產(chǎn)資源。云母類礦物均屬單斜晶系，是含OH或F的層狀硅酸鹽。種屬劃分類質(zhì)同象置換相當(dāng)普遍，成分復(fù)雜。通式中，X主要是大半徑陽離子K，有時還有Na、Ca、Ba、Rb、Cs等，位于云母結(jié)構(gòu)層之間，配位數(shù)為12；Y為六次配位的Al、Fe3+和Mg，其次還有Li、V3+、Cr3+、Zn2+、Ti4+、Mn2+等；Z為四次配位的Si、Al，其Al

Si＝1

3，少數(shù)情況下有Fe3+和Cr3+存在；附加陰離子(OH)與O的理想比值是2

10，(OH)可被F、Cl替代。常見的為白云母和黑云母云母類礦物的共同特征是常呈六方板狀、片狀和鱗片狀，珍珠光澤，硬度2-3.具有極完全的{001}解理；其顏色隨鐵含量的增加而加深，黑云母呈黑色或深褐色，白云母不含鐵，為無色透明。接觸交代、金伯利巖長英質(zhì)礦物斜長石鉀長石石英結(jié)構(gòu)特征長石類礦物屬于鋁硅酸鹽，是地殼中分布最廣的造巖礦物。架狀結(jié)構(gòu)，其AlO4與SiO4四面體向三度空間無限延伸，陽離子占據(jù)四面體格架中的大的、不規(guī)那么空隙。長石類結(jié)構(gòu)特征架狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物，是地殼中分布最廣的造巖礦物。大局部為三斜晶系，只有少量的高溫變種為單斜晶系〔K-Na〕長石，如透長石。正長石雖然一般作為單斜長石的低溫變種，這只是在普通的光學(xué)顯微鏡下是這樣的。研究說明，正長石實際上是由具有超顯微、超X射線雙晶的三斜鉀長石組成的，Al-Si局部有序，也是不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)變種。成分特征長石類礦物的化學(xué)通式為M[T4O8]或M[Al(Al,Si)Si2O8]，其中M＝K、Na、Ca以及Ba、NH4，主要為K、Na、Ca，K-Na和Na-Ca在礦物晶格中經(jīng)常形成類質(zhì)同象置換，形成兩個長石系列：K-Na置換形成堿性長石系列，Na-Ca置換形成斜長石系列。即使是在這兩個固溶體系列之中，完全的混溶也只出現(xiàn)在高溫變種中，在低溫條件下組分的混溶程度將是有限的。盡管如此，在巖石學(xué)研究中，一般還是將它們作為連續(xù)固溶體系列看待，并依據(jù)其端元組分的分子百分比進行種屬劃分低溫下是不連續(xù)系列種屬劃分高溫低溫系列一、斜長石類Plagioclase化學(xué)通式：M[T4O8]或M[(Al,Si)2Si2O8]其中M=K,Na,Ca,Ba斜長石系列劃分三斜晶系基性酸性中性巖漿巖標(biāo)志礦物基性巖漿巖標(biāo)志礦物AnAb斜長石斜長石為暗灰色-白色，有時偶見肉紅色。玻璃光澤，風(fēng)化活遭受蝕變的斜長石呈土狀光澤。硬度6-6.5，呈板狀或長條狀，基性斜長石多呈厚板狀，斷面接近正方形，中性斜長石板狀，斷面接近長方形，酸性斜長石多為長板條狀。具〔001〕〔010〕完全解理，在斷口上可見平整寬闊的階梯狀具玻璃光澤的解理面；雙晶是長石類礦物重要鑒定特征，觀察雙晶方法是將標(biāo)本向不同方向擺動，肉眼或放大鏡在晶面或解理面上看到反光時出現(xiàn)一些相互平行、明暗相間的直線或折線，就是雙晶。斜長石聚片雙晶〔鉀長石卡氏雙晶〕，二、鉀長石鉀長石是地殼的主要造巖礦物，主要由鉀長石與鈉長石兩種端元分子組成，高溫條件下形成連續(xù)固溶體系列，低溫條件下常常發(fā)生分解，是一個對溫度敏感的礦物。其鉀質(zhì)端元〔鉀長石〕高溫條件下生成透長石〔單斜晶系〕，溫度較低時生成正長石〔單斜晶系〕，結(jié)晶溫度更低時那么生成微斜長石〔三斜晶系〕。這是晶體結(jié)構(gòu)隨溫度的變化。另一方面，堿性長石的鈉質(zhì)端元隨著結(jié)晶溫度的降低也有明顯的結(jié)構(gòu)變化，從高鈉長石到低鈉長石及其中間過渡結(jié)構(gòu)狀態(tài)的中鈉長石〔均為三斜對稱〕。隨著溫度的下降，兩個端元組分的互溶性受到限制，形成兩種成分不同的堿性長石：一種富含鈉長石分子，另一種富含鉀長石分子。通常所說的鉀長石實際上就是富含鉀長石分子的堿性長石。溫度進一步下降，KAlSi3O8與NaAlSi3O8之間的不混溶區(qū)間越來越大，使得鉀長石常常具有條紋結(jié)構(gòu)，稱為條紋長石。

堿性長石與地溫變化由于以上特點，鉀長石是研究巖石低于固相線演化歷史的重要對象。鉀長石一般特征鉀長石是正長石和微斜長石的總稱，條紋長石是富鈉的斜長石與鉀長石的交生變種，高溫下為透長石。通常為肉紅色、褐黃色、灰紫色、灰白色等，由于肉紅色是鉀長石最常見的，所以誤認(rèn)為鉀長石就是肉紅色，又如斜長石多數(shù)為灰白色一樣，這并不可靠，富鈉的斜長石可呈現(xiàn)淡紅、肉紅色，鉀長石呈白色也是常見的，有些白色鉀長石風(fēng)化后呈肉紅色，所以顏色只是區(qū)分兩類長石的輔助標(biāo)志晶體總體呈短柱狀、厚板狀，硬度6-6.5.具〔001〕〔010〕完全解理〔夾角90°〕產(chǎn)于花崗巖中的鉀長石多為他形粒狀，斑巖中多為自形晶，環(huán)斑花崗巖中為卵形，解理與光澤和斜長石相同，卡氏雙晶是一重要特征。粗大的條紋長石在手標(biāo)本上可以看見，即在晶面或解理面上見到大致沿一定方向的須根狀細脈，其顏色大多比主體淺，這些細脈就是條紋構(gòu)造。蝕變-多為高嶺土。三大巖類透長石高溫與石英區(qū)別正長石產(chǎn)于較年輕侵入巖中較低溫微斜長石產(chǎn)于較古老的侵入巖和變質(zhì)巖中條紋長石產(chǎn)于相對古老的侵入巖中更低溫三、石英(quartz,Qz)最復(fù)雜的礦物之一石英的特點大多數(shù)無色〔灰褐、黑、紫、綠粉紅〕，油指光澤。石英是地殼中分布最廣、成分最簡單、具有較復(fù)雜多形變體〔同質(zhì)異像或同質(zhì)異構(gòu)〕的造巖礦物。常壓下的多形變體及它們之間的轉(zhuǎn)變溫度如下：高壓石英在高壓下穩(wěn)定的是密度大的變體柯石英〔Coesite〕〔密度為3.01g/cm3〕和斯石英〔Stishovite〕〔密度為4.35g/cm3〕。巖石學(xué)意義巖石學(xué)意義巖石學(xué)意義3〕Ct存在與高壓區(qū)，α-Q和β-Q轉(zhuǎn)變?yōu)镃t的單變平衡曲線幾乎平行于溫度軸且在t=0℃時截交壓力軸于約20kbar處。這說明在所有t＞O℃的范圍內(nèi)，柯石英不能在P<20kbar的條件下形成，所以柯石英是高壓的指示礦物；當(dāng)t≥1000℃時，形成柯石英所需的最低壓力為≥30kbar。所以，柯石英只有在很大的深處才能存在，如柯石英榴輝巖、金剛石中的柯石英包裹體等。偉晶巖中的石英〔水晶〕與電氣石〔碧璽〕以上幾類礦物組成了地殼的絕大多數(shù)巖石這也是鮑文反響原理具有重大意義的原因副長石類礦物白榴石霞石白榴石KAlSi2O6：正方晶系〔假等軸晶系，+Ne-No=0.001〕四角八面體,溶蝕后為渾圓狀，灰白或灰黃色晶面無光澤，硬度5-6,斷口貝殼狀，為標(biāo)準(zhǔn)的高溫礦物。簿片中無色,低負(fù)突起,一般無解理,通常顯均質(zhì)體〔尤其是小晶體〕.常有包體，是富鉀熔巖石的特征高溫礦物,不同石英共生霞石:六方短柱狀、厚板狀，通常呈粒狀，無色或白色,玻璃光澤斷口呈油脂光澤。解理不完全，簿片中無色，低正或低負(fù)突起，干預(yù)色低〔一級灰〕柱面平行消光，六邊形底面全消光，負(fù)延性，一軸負(fù)晶碳酸鹽類礦物方解石白云石方解石：三方晶系，偏三角或菱形，無色或白色，但因有雜質(zhì)而有黃、紅等色，多為具片雙晶，玻璃光澤，硬度3.No為中-高正突起，Ｎe為低負(fù)突起，即閃突起｛１０１１｝極完全解理，交角７５度，高級白干預(yù)色，沿解理方向?qū)ΨQ消光，負(fù)延性，一軸負(fù)晶副礦物磁鐵礦鈦鐵礦榍石磷灰石簾石類石榴石鋯石磁鐵礦；等軸，粒狀、菱形十二面體，黑色鉻鐵礦；等軸，粒狀、八面體，黑色，邊部為半透明褐紅色；鈦鐵礦；六方，不規(guī)那么粒狀、樹枝狀晶，褐黑色，具白色外殼〔風(fēng)化〕赤鐵礦；六方，細粒、鱗片狀，黑色或半透明血紅色褐鐵礦；非晶質(zhì)，斑點狀，褐黃色、褐紅色榍石：黃色，玻璃光澤，硬度5-6，晶體橫切面為菱形的扁平柱狀或板狀，也常見粒狀磷灰石：六方柱狀，集合體呈粒狀，以灰色、褐黃、淡綠色常見，玻璃光澤，斷口呈油脂光澤、參差不齊〔0001不完全節(jié)理〕、常見副礦物-榍石〔Sph)

Sphene,TitaniteCaTi[SiO4](O,OH,Cl,F)單斜晶系

菱形，淺黃褐色，一組完全解理，有裂理。正極高突起，單偏光。菱形榍石〔Sph),高級白干預(yù)色。正交偏光。黃色，玻璃光澤，硬度5-6，晶體橫切面為菱形的扁平柱狀或板狀，也常見粒狀常見副礦物-磷灰石(Ap)六方晶系A(chǔ)patite

Ca5[PO4]3(F,Cl,OH)

六方柱狀，集合體呈粒狀，橫切面為六邊形，縱切面為長方形。以灰色、褐黃、淡綠色常見，玻璃光澤，斷口呈油脂光澤、參差不齊〔0001不完全節(jié)理〕自形的磷灰石〔Ap〕，無色，正中突起，干預(yù)色一級灰，垂直c軸的切面全消光，平行c軸的切面為平行消光，負(fù)延性。一軸負(fù)晶AAAAAA鋯石：ZrSiO4四方晶系，極高正突起，Ⅲ-Ⅵ干預(yù)色，一〔＋〕粘土類礦物高嶺石蒙脫石水云母高嶺石：通常呈土狀產(chǎn)出，晶粒小，無色-淺黃色，硬度接近1，枯燥時粘舌、易捏成粉末，潮濕時具可塑性蒙脫石：〔微晶高嶺石〕，吸水性很強膨脹幾-十幾倍，與高嶺石的區(qū)別是低負(fù)突起，折射率較低，但雙折射率較高水云母：是云母族礦物向蒙脫石族礦物轉(zhuǎn)變的過渡產(chǎn)物，通常呈鱗片狀，具珍珠光澤，有滑膩感，是組成粘土的主要礦物綠簾石綠色、黃綠色，柱狀晶體，集合體呈粒狀、放射狀，玻璃光澤硬度6.5，平行〔001〕解理完全綠泥石，多為深綠色，晶體呈板狀，集合體呈片狀或致密塊狀，鮞狀〔鮞綠泥石〕解理面上珍珠光澤，硬度2-2.5，片狀解理平行〔001〕完全，薄片具撓性硬綠泥石Fe2Al2[Al2Si2O10]〔OH〕4淺綠色、暗綠色，片狀、