礦山地質(zhì)學(xué)第2章-礦山地質(zhì)學(xué)

礦山地質(zhì)學(xué)山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院編制目錄緒論第一章地球圈層構(gòu)造第二章礦物第三章地質(zhì)作用與三大巖類第四章地史學(xué)基本知識第五章地質(zhì)構(gòu)造第六章主要地質(zhì)圖件第七章煤與含煤巖系第八章礦床簡述第九章工程地質(zhì)與水文地質(zhì)第十章煤礦主要地質(zhì)因素第十一章地質(zhì)勘查與儲量分類第十二章礦山地質(zhì)工作第十三章常見地質(zhì)災(zāi)害第二章礦物一、礦物的概念、性質(zhì)和分類

二、常見礦物特征

第二章礦物

一、礦物的概念、性質(zhì)和分類

（一）礦物的概念礦物是由地質(zhì)作用形成的天然單質(zhì)和化合物；較固定的化學(xué)成分；具有確定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（固態(tài)）；具有一定的物理性質(zhì)和形態(tài)；在一定的物理化學(xué)條件范圍內(nèi)穩(wěn)定；

是組成巖石和礦石的基本單元。月巖礦物和隕石礦物﹐統(tǒng)稱為宇宙礦物。礦物化學(xué)式-表達(dá)化學(xué)成分。黃鐵礦——FeS2石英——SiO2

人工合成礦物——“人造礦物”/“合成礦物”自然界礦物的成分常在一定范圍內(nèi)發(fā)生程度不等的變化——性質(zhì)、大小相近的元素互相替代。橄欖石——(Mg,Fe)2［SiO4］閃鋅礦——(Zn﹐Fe)S固態(tài)礦物,分為結(jié)晶質(zhì)和非晶質(zhì)兩類。結(jié)晶質(zhì)的礦物其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）是嚴(yán)格地按一定的結(jié)合方式，作有規(guī)律地排列。因此，其外形常具有一定的幾何形態(tài)，也就是晶體。圖2–1巖鹽的晶體結(jié)構(gòu)與外形(a)NaCl晶體結(jié)構(gòu)；(b)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)分布(大球—Cl-，小球—Na+)；(c)晶體形態(tài)化學(xué)成分相同，質(zhì)點(diǎn)排列方式不同的礦物:金剛石和石墨圖2–2金剛石和石墨(a)金剛石的結(jié)晶結(jié)構(gòu)；(b)金剛石晶體；(c)石墨的結(jié)晶結(jié)構(gòu)；(d)石墨晶體

礦物化學(xué)成分+形成條件

人造晶體

金剛石水晶剛玉礦物晶體形成的影響因素巖漿冷卻速度

揮發(fā)組份非晶質(zhì)的礦物

膠體礦物蛋白石(SiO2·nH2O）、褐鐵礦（Fe2O3·nH2O）

火山玻璃

玄武玻璃、黑曜巖

礦物：只能形成于一定的地質(zhì)環(huán)境中，并且在一定的物理化學(xué)條件下，才能穩(wěn)定存在。其所處環(huán)境、物理化學(xué)條件改變，就會轉(zhuǎn)化成適應(yīng)新環(huán)境的另一種礦物。（二）礦物的形態(tài)

單體形態(tài)集合體形態(tài)

礦物的形態(tài)在一定的生長條件下，礦物趨向按照自己內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)自發(fā)的形成特定的形態(tài)的性質(zhì)稱為礦物的結(jié)晶習(xí)性。1礦物的單體形態(tài)沿一個(gè)方向生長：柱狀、針狀或纖維狀；沿兩個(gè)方向延展：板狀、片狀或鱗片狀；有的三向等長：等軸狀或粒狀。圖2–3礦物單晶體形態(tài)（a）一向延長剛玉礦物；（b）二向延長云母礦物；（c）三向延長石榴石礦物一向伸長礦物，其集合體常為纖維狀、毛發(fā)狀或束狀。兩向延展形，其集合體常為鱗片狀。三向等長形，其集合體常為粒狀或塊狀。特殊形態(tài)放射狀

晶簇鮞狀或豆?fàn)?/p>

鐘乳狀葡萄狀、腎狀和結(jié)核狀

土狀2礦物的集合體形態(tài)圖2–4礦物的集合體形態(tài)（部分圖引自潘兆櫓，1993）（三）礦物的物理性質(zhì)（一）礦物的光學(xué)性質(zhì)礦物的光學(xué)性質(zhì)：是指礦物對自然光的吸收、反射、折射等所表現(xiàn)出的各種性質(zhì)，主要有礦物的顏色、條痕、光澤、透明度等。1.礦物的顏色：是礦物選擇性的吸收了某種波長的色光后所表現(xiàn)出來的顏色，是所吸收光波的互補(bǔ)色。顏色自色

他色

假色2.條痕色：礦物在條痕板（白色無釉瓷板）上擦劃后留下的粉末的顏色。具有鑒定意義：赤鐵礦呈櫻紅色；磁鐵礦呈黑色；褐鐵礦呈黃褐色。3.礦物的光澤：是指礦物表面反射可見光的能力。

礦物的光澤金屬光澤半金屬光澤玻璃光澤金剛光澤油脂光澤蠟狀光澤絲絹光澤土狀光澤4.礦物的透明度：礦物透過可見光的能力。

礦物薄片（厚度0.03mm）透過光線者，稱為透明礦物；基本上不能透過光線者，稱為不透明礦物。

（二）礦物的力學(xué)性質(zhì)礦物的力學(xué)性質(zhì)是指礦物在外力作用下所表現(xiàn)出的性質(zhì)，主要有硬度、解理、斷口等。硬度：礦物的硬度是指礦物抵抗外力刻劃或研磨的能力。確定礦物的硬度一般采用兩種標(biāo)準(zhǔn)：摩氏硬度和維氏硬度。(1)摩氏硬度亦稱相對硬度，是一種刻劃硬度。選取10種硬度不同的常見礦物，從硬度最小到最大依次排定為10個(gè)等級，稱之為摩氏硬度計(jì)：①滑石；②石膏；③方解石；④螢石；⑤磷灰石；⑥長石；⑦石英；⑧黃玉；⑨剛玉；⑩金剛石。(2)維氏硬度亦稱絕對硬度，為壓入硬度，是采用顯微度儀測得的礦物硬度。

2.解理礦物的解理是指礦物晶體在外力打擊下，總是沿一定的方向裂開成光滑平面的性質(zhì)。裂開的光滑平面稱為解理面。注意：只有結(jié)晶質(zhì)礦物才有解理，且不同的晶體差別也很大。

圖2–5常見解理的例子(據(jù)KleinandHurlbut,1993)巖鹽的立方體解理；(b)螢石的八面體解理；(c)磁鐵礦的菱形十二面體解理；d)方解石的菱面體解理；(e)輝石的柱狀解理(f)云母的一組解理。3.斷口礦物的斷口是指礦物在外力作用下在任意方向產(chǎn)生不平整斷面的性質(zhì)。斷口與解理是彼此互相消長關(guān)系。①貝殼狀斷口②鋸齒狀斷口③參差狀斷口圖2–6石英的貝殼狀斷口

2.1.3.3礦物的其他性質(zhì)1.礦物的相對密度:指礦物的質(zhì)量與同體積水（4℃）的質(zhì)量之比。

1）輕礦物——相對密度小于2.5。2）中等密度礦物——相對密度在2.5～4之間。3）重礦物——相對密度大于4。2.磁性:指礦物在外磁場作用下被吸引或排斥的性質(zhì)。3.與化學(xué)試劑的反應(yīng)最常用的是稀鹽酸。如方解石遇冷的稀鹽酸很快就起泡，而白云石則反應(yīng)緩慢。2.1.4礦物分類表2–2常見礦物的晶體化學(xué)分類二、常見礦物特征圖2–7常見礦物的形態(tài)正長石K［AlSi3O8］,在巖漿巖中約占總量的15%，常見于花崗巖中。形態(tài)：晶體呈短柱狀、板狀（圖2–7a）。顏色：肉紅色、淺黃白色。光澤：玻璃光澤。硬度：6，大于小刀。解理：有兩組明顯的解理，彼此呈90°正交，故名正長石。正長石（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）2.斜長石Na［AlSi3O8］(Ab)——Ca［Al2Si2O8］(An)是巖漿巖中分布最廣的造巖礦物，約占總量的35%。形態(tài)：晶體呈板狀（圖2–7b）。顏色：白色、灰白色。光澤：玻璃光澤。硬度：6，大于小刀。解理：有兩組中等的解理，彼此呈86°斜交，故名斜長石。斜長石（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）3.白云母KAl2［AlSi3O10］(OH)2為巖漿巖中的常見礦物，約占總量的3.85%。形態(tài)：晶體呈六方或菱形片狀或板狀（圖2–7c）。顏色：無色透明或淺黃色。光澤：玻璃光澤或珍珠光澤。硬度：小，2～3，接近于指甲。解理：有一組極完全解理，所以易揭開成薄片。白云母（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）4.黑云母K(Mg,Fe)3［AlSi3O10］(OH)2也是巖漿巖中常見的暗色礦物，約占總量的3.86%。因含鐵多，顏色呈黑或黑褐色。其他特征同白云母。

黑云母（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）5.輝石(Ca,Mg,Fe,Al)2［(Si,Al)2O6］為巖漿巖中主要的暗色礦物，約占總量的13%。形態(tài)：晶體呈短柱狀，橫斷面呈八邊形（圖2–7d）。顏色：黑、綠黑、褐黑色。光澤：玻璃光澤。硬度：5～6，接近于小刀。解理：有兩組解理，交角近于87°。輝石（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）6.角閃石W0~1X2Y5［Z8O22］(OH,F,O)2式中，W為Na、Ca、K等；X為Ca、Na、Mg、Fe2+、Mn等；Y為Mg、Fe2+、Fe3+、Mn、Al、Ti等；Z主要為Si，亦可有少量Al等。為巖漿巖中的暗色礦物，約占總量的3.15%。形態(tài)：晶體呈細(xì)長柱狀，橫斷面常為六邊形（圖2–7e）。顏色：綠黑、黑色。光澤：玻璃光澤。硬度：大于小刀。解理：有兩組解理，交角近于56°角閃石（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）7.橄欖石(Mg,Fe)2［SiO4］在深色的巖漿巖中常見，是巖漿巖中最早結(jié)晶的礦物之一，在巖漿巖的總量中約占2.65%。形態(tài)：通常呈粒狀。顏色：淺綠、淺黃綠色，因其顏色像橄欖，所以稱為橄欖石。光澤：強(qiáng)玻璃光澤，透明。硬度：大于小刀。橄欖石（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）8.石英SiO2常見于淺色的巖漿巖中，約占巖漿巖總量的20%。形態(tài)：晶體呈六方柱狀及錐狀，柱狀晶面上常具橫向條紋（圖2–7g）。在巖石中常呈粒狀。顏色：無色透明者稱為水晶，由于受混入物的影響，可呈各種不同的顏色：灰白色、紫色、煙灰色、黑色等等。光澤：晶面上為玻璃光澤；斷口上為油脂光澤。硬度：7，大于小刀。斷口：斷口呈貝殼狀，無解理。石英晶簇（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）9.磁鐵礦Fe2+Fe3+2O4在巖漿巖中約占1.6%，常呈分散的粒狀。形態(tài)：晶體呈完好的八面體、菱形十二面體（圖2–7h）。顏色：黑色。條痕：黑色。光澤：半金屬光澤。硬度：5.5～6.5，大于小刀。磁性：強(qiáng)。磁鐵礦-暗色（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）10.高嶺石Al4［Si4O10］(OH)8形態(tài)：常呈土狀或致密塊狀。顏色：常為白色,有時(shí)為灰白、淺黃、淺褐色。光澤：土狀光澤。硬度：很小，小于指甲。粉末用手捏常具滑感。干燥時(shí)吸水性強(qiáng)。以舌舔之，有粘舌感。浸水后，具有可塑性。高嶺石（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）11.蒙脫石(Na,Ca)0.33（Al,Mg）2［Si4O10］(OH)2·nH2O形態(tài)：常呈土狀或致密塊狀。顏色：常為白色、淺黃、淺綠及粉紅色。光澤：油脂光澤。硬度：很小，小于指甲。觸之有滑感。濕水后吸水能力很強(qiáng)，體積迅速脹大。這是它區(qū)別于高嶺石及其他粘土礦物的主要特征。用途：主要用作吸著劑、漂白劑、填充劑、潤滑劑以及優(yōu)質(zhì)鉆探用泥漿原料。12.伊利石(K,H3O)Al2［(Al,Si)Si3O10］［(OH)2,H2O］伊利石是一種分布很廣的粘土礦物，因它的晶體構(gòu)造成分與白云母相似，而含水較多，又稱為水云母或水白云母。是長石、白云母經(jīng)風(fēng)化轉(zhuǎn)化成高嶺石或蒙脫石的中間礦物。它的遇水膨脹性較小，常是風(fēng)化殘余、機(jī)械沉積或化學(xué)沉淀的粘土及粘土巖中的重要成分之一。伊利石（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）13.方解石CaCO3形態(tài)：晶體一般呈菱面體；集合體呈鮞狀、鐘乳狀、粒狀及致密狀(圖2–7i)。顏色：無色透明、乳白色。光澤：玻璃光澤。硬度：3，大于指甲而小于小刀。解理：具有三組完全解理，使礦物極易解開呈菱方形，所以稱為方解石。與冷稀鹽酸的反應(yīng)：遇濃度為10%的鹽酸，起泡劇烈。方解石（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）14.白云石CaMg［CO3］2形態(tài)：晶體一般呈菱面體，集合體呈粒狀、致密塊狀(圖2–7j)。顏色：常呈淺黃、淺褐、灰白等色。光澤：玻璃光澤。硬度：3.5～4，大于方解石而小于小刀。解理：具有三組完全解理。與冷稀鹽酸的反應(yīng)：往往不起泡，或極微弱，但其粉末能起泡。白云石（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）15.赤鐵礦Fe2O3形態(tài)：單晶體呈板狀，在沉積巖中常呈鮞狀、豆?fàn)罴爸旅軌K狀(圖2–7k)。顏色：褐紅色，黑褐色。條痕：褐紅色。光澤：半金屬光澤。硬度：5.5，大于小刀。赤鐵礦（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）16.褐鐵礦Fe2O3·nH2O褐鐵礦實(shí)際上并不是一個(gè)礦物種，而是以針鐵礦或水針鐵礦為主要組份，并包含數(shù)量不等的纖鐵礦、含水氧化硅、粘土等而成的混合物。形態(tài)：常呈土狀、多孔狀、鐘乳狀、結(jié)核狀或塊狀。顏色：黃褐色，黑褐色。條痕：黃褐色。光澤：半金屬光澤，或土狀光澤。硬度：土狀者約為2；有的較硬，可達(dá)4～5。褐鐵礦（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）17.黃鐵礦FeS2形態(tài)：晶體常呈完好的立方體或五角十二面體。在晶面上常見有條紋(圖2–7l)。顏色：淺銅黃色。條痕：綠黑色。光澤：金屬光澤。硬度：6～6.5，大于小刀。黃鐵礦（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）18.石膏CaSO4·2H2O形態(tài)：晶體常呈板狀，集合體常呈纖維狀、細(xì)粒狀(圖2–7m)。顏色：無色透明或白色。光澤：玻璃光澤、絲絹光澤。硬度：很小，2，小于指甲。石膏（拍攝照片）19.石榴子石A3B2［SiO4］3式中，A為二價(jià)的Ca、Mg、Fe