珍惜地球资源-矿物精品展
珍惜地球资源-矿物精品展
地球的组成物质
一、 矿物与岩石
＊ 地壳的物质组成分为3个层次---元素、矿物、岩石，分别是地球化学、矿物学、岩石学三个学科的研究对象。
＊ 三者之间既有区别，又有联系：元素形成矿物，矿物组成岩石，岩石构成地壳及上地幔。
二、矿物
（一）矿物的基本特性
1、矿物的概念
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。
（1）矿物是在各种地质作用下或者说在各种自然条件下形成的自然产物，比如在岩浆活动过程中，在风化作用过程中，或者在湖泊、海洋的作用下都可形成矿物；
（2）矿物具有相对固定和均一的化学成分（大多数是化合物，少部分是单质元素）及物理性质，在一定程度上讲，矿物是一种自然产生的均质物体；
（3）矿物不是孤立存在的，而是按照一定的规律结合起来形成各种岩石。
2、矿物的形态
矿物的形态是鉴别矿物的重要依据之一，不同的矿物有自身的形态。如石盐—立方体；石英—六方柱、六方椎；方解石—菱面体；黄铁矿—立方体；云母—片状；绿柱石、红柱石—柱状；金刚石—八面体等。
矿物形态主要受本身内部结构的制约，是内部构造的外在反映。据矿物内部的构造特点，可将矿物分为晶质体和非晶质体两类：
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。晶质体是具有格子构造的固体。
非晶质或非晶质体—有些看起来像晶体的物质如玻璃、琥珀、松香等，它们内部质点的排列不具有格子构造，而被称之为非晶质或非晶质体。
晶体—具有良好几何外形的晶质体，通称为晶体。
晶体 空间格子构造
左-- NaCl中Na+ 和Cl=排列的情况 右— 抽象为点阵空间
矿物的形态除受本身的内部结构制约外，还受形成时的外在环境的制约。矿物的晶体大小与生长环境有关，在适宜条件下某些晶体可生长成巨大的个体，例如，曾发现巨大的白云母晶体，其晶面可达7.2米，但有些矿物的晶体极小，如高岭石的晶体需在电子显微镜下才能观察到。同一种岩石中不同矿物的结晶顺序也有先后，先结晶的矿物晶形较完好，后结晶的则受先结晶的矿物限制，常形成扇形不甚规则的“他形”晶。内部结构相同的同一种矿物，可以具有明显不同的外貌特征。如方解石的晶体常以菱面体出现，依形成温度的不同，方解石的晶体可以呈现出如图所示的各种形态。
不同温度条件下形成的方解石晶体的形态
1）晶形
单晶—由同形等大的晶面组成的晶体，成为单形。单形的数目有限，只有47种。
聚形—由两种以上的单形组成的晶体，称为聚形。特点是在一个晶体上具有大小不等、形状不同的晶面。聚形千变万化，种类可以千万计。
2）双晶
在自然晶体中，常发现两个或两个以上的晶体有规律地连生在一起，称为双晶。对某些矿物来说，双晶是重要的鉴定特征之一。
几种双晶类型
（1）穿插双晶（正长石） （2）接触双晶（石膏） （3）聚片双晶（斜长石）
3）结晶习性
结晶习性—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。
一向延伸型—即晶体沿一个方面特别发育，如石棉、石膏等常形成柱状、针状、纤维状。
二向延伸型—即晶体沿两个方向特别发育，如云母、石墨、辉钼矿等常形成板状、片状、鳞片状。
三向延伸型—即晶体沿三个方向特别发育，如黄铁矿、石榴子石等常形成粒状、近似球状。
晶面条纹—有些矿物晶体的晶面上常具有一定形式的条纹。水晶晶体的六方柱晶面上具有横条纹；黄铁矿的立方体晶面上，具有互相垂直的条纹；斜长石晶面上常有细微密集的条纹（双晶纹）。这些特征对于鉴定矿物也有一定意义。
（图在文字右侧）
3、矿物的化学成分
1）矿物的化学组成类型
单质矿物—由一种自然元素组成的矿物。如金、石墨、金刚石等，数量不多。
‚化合物矿物
简单化合物—由一种阳离子和一种阴离子化合而成。如岩盐NaCl、方铅矿PbS、石英SiO2以及刚玉Al2O3等。
络合物—由一种阳离子和一种络阴离子组合而成。如方解石CaCO3、硬石膏CaSO4等。为数最多，为各种含氧盐矿物。
复化物—由两种以上的阳离子和一种阴离子或络阴离子构成。如铬铁矿FeCr2O4和白云石CaMg(CO3)2。
化合物的成分不固定，在一定范围或任一比例上可能发生变化。
ƒ含水化合物—一般指含有H2O和OH-、H+、H3O+离子的化合物而言，如石膏CaSO4ž2H2O含两个结晶水。
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，这种现象称为同质多像。如碳C在不同的条件下形成的石墨和金刚石。
3）胶体矿物
胶体—一种矿物的微粒（分散相）分散到另一种物质中（分散媒）的不均匀的分散体系称为胶体。自然界分布最广的是某些细微固体质点分散到水中所成的胶溶体，即所谓胶体溶液。如SiO2、Fe(OH)3等胶体溶液失水胶凝后，即可形成蛋白石、褐铁矿。
胶体矿物的形态特征
鲕状集合体—由许多如鱼子大小的 豆状集合体—由许多如豌豆大小
圆球群所组成的矿物 圆球群所组成的矿
结合体 物集合体
肾状集合体—外形上呈较大的半椭 钟乳状结晶体—由同一基底向外
圆球体，就好像一个个 逐层生长而成的、
腰子似的 呈圆锥形或圆柱形
等形状的矿物集合体
4、矿物集合体形态
同种矿物的许多个单体聚合在一起形成的整体称为矿物集合体。根据集合体中矿物颗粒大小可分为两类：肉眼或放大镜可辨认矿物颗粒界限的显晶集合体和只能在显微镜下辨认出矿物晶体的隐晶集合体。
1）显晶集合体形态
粒状集合体
自然界矿物可呈单独晶体出现，但大多数是以矿物晶体、晶体的集合体或胶体形式出现的。
粒状集合体—由粒状矿物所组成的集合体。如花岗岩是由石英、长石、云母等晶粒组成的集合体。粒状集合体多半是从溶液或岩浆中结晶而形成的。
‚片状、鳞片状、针状、纤维状、放射状集合体
石墨、云母等常形成片状、鳞片状集合体；
石棉、石膏等常形成纤维状集合体；
有些矿物常形成针状、柱状、放射状集合体。
粒状集合体
片/板状集合体 毛发状集合体
棒状集合体 放射状集合体
针状集合体
ƒ块状集合体—致密块状、土状块状、肉冻状块状
„晶簇
2）隐晶集合体形态
分泌体—晶腺、杏仁体
岩石中的球状或不规则形状的空洞，被胶体溶液从洞壁开始逐层地向中心渗透沉淀充填而成，中心经常留有空腔，有时其中还长有晶簇。
‚结合体—围绕某一核心生长而成球状矿物集合体。
ƒ鲕状体、豆状体
„肾状、葡萄状、钟乳状
5、矿物的物理性质
1）矿物的光学性质
矿物的颜色
自色—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。如矿物中含有Mn4+—黑色；含有Mn2+—紫色；含有Fe3+—樱桃红或褐色；含有Cu2+—蓝色或绿色。具有白色的矿物，颜色大体固定不变，因此是鉴定矿物的重要标志之一。
他色—有些矿物，其颜色与本身的化学成分无关，而是因矿物中所含的杂质成分引起的，称为他色。
假色—某些化学的和物理的原因引起矿物的颜色。如晕色、氧化薄膜等。无色、浅色矿物常具他色。因此，他色一般不能作为矿物鉴定的主要特征。
矿物丰富多彩的颜色
②矿物的颜色
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。
几种矿物的条痕
③矿物的光泽
矿物表面的总光亮或者矿物表面对于光线的反射形成光泽。光泽又强有弱，主要取决于矿物对于光线全反射的能力。
矿物的主要光泽：
金属光泽 半金属光泽 金刚光泽
玻璃光泽 丝绢光泽 珍珠光泽
油脂光泽 土状光泽
④矿物的透明度
透明度—指光线透过矿物多少的程度。分为3级：
透明矿物:矿物碎片边缘能清晰地透见他物，如水晶、冰洲石等。
半透明矿物：矿物碎片边缘可以模糊地透见他物或有透光现象，如辰砂、闪锌矿等。
不透明矿物：矿物碎片边缘不能透见他物，如黄铁矿、磁铁矿、石墨等。
2）矿物的力学性质
①矿物的硬度
当矿物受到刻划、研磨或压入等作用时，所表现出来的机械强度。
摩氏硬度：一种相对的刻划硬度，以十种矿物为代表
在野外，还可以用指甲（2-2.5）、小钢刀（5-5.5）等来代替硬度计。据此，可以把矿物硬度粗略分成软（硬度小于指甲）、中（硬度大于指甲、小于小刀）、硬（硬度大于小刀）三等。
②矿物的解理和断口
解理—在力的作用下，矿物晶体按一定的方向破裂并产生光滑平面的性质。按照解理程度分为：
极完全解理：矿物晶体极易裂成薄片，解理面较大而平整光滑。如云母、石膏等。
完全解理：矿物极易裂成平滑小块或薄板，解理面相当光滑。如方解石、石盐等。
中等解理：解理面往往不能一劈到底，不很光滑，且不连续，常呈现小阶梯状。如普通角闪石、普通辉石等。
不完全解理和极不完全解理：解理程度很差，在大块矿物上很难看到解理，只在细小碎块上才可看到不清晰的解理面，如磷灰石等。极不完全解理（无解理）如石英、磁铁矿等。
断口—矿物受力破裂后出现没有一定方向的不规则的断开面。常见的断口有贝壳状断口、锯齿状断口、参差状断口、土状断口。
③矿物的脆性和延展性
脆性—矿物受力极易破碎，不能弯曲的性质。这类矿物用刀尖刻划即可产生粉末。大部分矿物都具有脆性，如方解石。
延展性—矿物受力发生塑性变形，如锤成薄片、拉成细丝。这类矿物用小刀刻划不产生粉末，而是留下光亮的刻痕，如金、自然铜等。
④矿物的弹性和挠性
弹性—矿物受外力作用发生弯曲变形，但当外力作用消失后，则能使弯曲形变恢复原状的性质。如云母、石棉等。
挠性—当外力作用消失后，弯曲了的形变不能恢复原状。如滑石、绿泥石、蛭石等。
3）矿物的其他性质
①矿物的比重
矿物重量与4℃时同体积水的重量比，称为矿物的比重。矿物的化学成分中若含有原子量大的元素或者矿物的内部构造中原子或离子堆积比较紧密，则比重较大；反之则比重较小。
②矿物的磁性、电性和发光性
磁性—是指矿物被永久磁铁和电磁铁吸引，或矿物本身能够吸引铁质物体的性质。矿物的磁性，主要是由于矿物成分中含有铁、钴、镍、钛等元素所致。
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；有些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。
发光性—有些矿物在外来能量的激发下发生可见光，若在外界作用消失后停止发光，称为荧光，如萤石加热后产生蓝色荧光；有些矿物在外界作用消失后还能继续发光，称为磷光，如磷灰石。
③矿物的味觉和触觉
有些矿物具易燃性，如琥珀。
有些矿物具有滑腻感，如滑石。
有些易溶于水的矿物具有咸、苦、涩等味道，如石盐。
有些矿物受热或燃烧后产生特殊的气味。
（二）常见造岩矿物及肉眼鉴定特征
1、石英
晶体形态：石英的单晶体通常呈六方柱和菱面体等单形所成之聚形。柱面上常具横纹。常呈完好的六方双锥。集合体呈粒状及致密块状。
物理性质：常为无色、乳白色及杂色等，玻璃光泽，贝壳状断口，断口为油脂光泽，硬度7，比重2.7。
纯净的石英：无色透明，称水晶。
呈紫色的水晶：成为紫水晶，原因一般认为含Fe3+、Ti4+所致。
呈浅红色的石英：称蔷薇石英。
呈烟黄至深褐色的水晶：称烟水晶。
隐晶质的石英：称石髓、玉（髓）。
具有不同颜色条带的或花纹相间分布的石髓称为玛瑙。
石英是地壳中分布最广的矿物之一，在自然界最为常见，是多种火成岩、变质岩以及沉积岩的重要矿物成分。
2、 长石族
长石族矿物是地壳中分布最广的矿物，约占地壳总重量的50%。火成岩中含长石最多，约占长石总量的60%，除了分布极少的某些超基性和碱性岩外，没有哪一种火成岩不含长石。所以在火成岩的分类中，往往将长石的相对含量和长石的种别作为分类的标准之一。另有30%的长石分布在变质岩中，尤以结晶片岩和片麻岩中的含量最多。其余的10%则分布在其他岩石中，主要是砂岩或砾岩等碎屑岩。
主要有正长石、斜长石。
（1）正长石
晶体形态：短柱状或厚板状晶体，集合体为致密块状。
物理性质：肉红或浅黄、浅黄白色，玻璃光泽，解理面珍珠光泽，半透明。两组解理（一组完全、一组中等）相交成90°。硬度6，比重2.56-2.58。
正长石广泛分布于酸性和碱性成分的岩浆岩、火山碎屑岩中，以及长石砂岩和硬砂岩中也有分布。
（2）斜长石
晶体形态：多为柱状或板状，常见聚片双晶，在晶面或解理面上可见细而平行的双晶纹。
物理性质：白至灰白色，有些呈微浅蓝或浅绿色，玻璃光泽，半透明。两组解理（一组完全、一组中等）相交成86°24′，故得名斜长石。硬度6-6.5，比重2.6-2.76。
斜长石广泛分布于岩浆岩、变质岩和沉积碎屑岩中。斜长石易于蚀变，最常见的蚀变现象有绢云母化和泥化。
3、 高岭石
晶体形态：在电子显微镜下可以看到片状晶体，集合体呈疏松鳞片状土状或致密块状。
物理性质：纯者白色，硬度1-3，比重2.61-2.68。
鉴定特征：据其呈土状、硬度低、具可塑性等易于鉴别，但与其它粘土矿物一般难以用肉眼区分，必需进行多种鉴定手段才能最后确定。常用方法：一是x-射线物相分析，二是用电子显微镜研究其形态与大小。
高岭石
4、 白云母
形态：单晶体呈假六方柱状、板状或片状。横切面呈六方形或菱形。集合体呈鳞片状或叶子状。绢云母则呈隐晶质或微细的晶质块状。
物理性质：薄片无色透明，含杂质者则微带浅黄、浅绿、浅红或浅灰色等。解理面上显珍珠光泽，绢云母显丝绢光泽。硬度2.5-3。具极完全解理。比重2.77-2.88。薄片具弹性。绝缘隔热性特强。
白云母
5、 普通辉石
形态：晶形常呈短柱状，横断面近于八边形。具接触或聚片双晶集合体一般为粒状或致密块状。
物理性质：绿黑至黑色，条痕灰绿色，玻璃光泽，平行柱面有两组中等解理，交角为87°，硬度5-6，比重3.2-3.6。
成因与产状：普通辉石为基性和超基性岩浆岩的主要造岩矿物，与斜长石、橄榄石、角闪石共生。
6、 方解石
形态：晶形变化复杂，常为菱面体、六柱状体及板状体。
物理性质：质纯者，无色透明或白色，但因含多种杂质或混入物而呈现各种不同的颜色，如灰黄、浅红、绿、蓝色等，条痕为灰色，玻璃光泽，解理面稍带珍珠光泽或晕色，透明至半透明，硬度3，三组菱面体完全解理，性脆，比重2.6-2.8，遇稀盐酸强烈起泡。纯净透明的方解石称为“冰洲石”。
7、 石膏
晶体形态：单晶体常呈具板状。
物理性质：通常呈白色，无色透明晶体称透石膏；玻璃光泽，解理面显珍珠光泽，纤维状集合体呈丝绢光泽。硬度2，解理极完全，比重2.3-2.37。
鉴定特征：以其硬度低和具有极完全解理为鉴定特征与碳酸盐矿物的区别在于遇HCL时不产生气泡。
8、 石盐（岩盐）
晶体形态：立方体晶形，集合体呈粒状。
物理性质：无色透明或白色，常因含各种杂质而呈各种浅色，玻璃光泽，硬度2，性脆，比重2.1-2.2，易溶于水，有咸味。
9、 萤石
晶体形态：萤石呈立方体、八面体或菱形十二面体及它们的聚形。
物理性质：常见紫色、蓝色或绿色萤石。玻璃光泽，硬度4，性脆，解理完全。比重3.18，显荧光性。
鉴定特征：晶形、八面体完全解理和硬度。
成因和产状：萤石大部分形成于热液过程中，有时形成巨大的聚集并作为独立矿床出现。有时也大量出现于铅锌硫化物矿床中，而沉积成因者则很少。
10、 黄铁矿
形态：常见晶形为立方体和五角十二面体。立方体晶形者，晶面具细纹，两相邻面上条纹互相垂直，集合体为块状、粒状、结核状。
物理性质：浅黄铜色，条痕绿黑色，不透明，金属光泽，硬度6-6.5，小刀刻不动，性脆，无解理，比重4.9-5.2。
鉴定特征：以其颜色、条痕，晶面有条纹，硬度大，小刀刻不动及粒状等特征可与黄铜矿区别。
11、 白云石
形态：常为菱面体，有时发育成柱状或板状，晶面常弯曲成马鞍形。有时具聚片双晶，集合体呈粒状、致密块状，少数为多孔状、肾状。
物理性质：灰白色微带浅黄、浅褐、浅绿等色，硬度3.5-4，玻璃光泽，三组菱面体解理完全，比重2.8-2.9，性脆，遇稀盐酸起泡不明显。
12、 黄铜矿
晶体形态：单晶体不常见，晶体呈四方四面体、四方偏三角面体、四方双锥。
物理性质：黄铜色，条痕绿黑色，金属光泽，硬度3-4，性脆，比重4.1-4.3。
鉴定特征：与黄铁矿相似，以其更黄的颜色和较低的硬度加以区别。
13、赤铁矿
物理性质：显晶质的赤铁矿呈铁黑至钢灰色。隐晶质的鲕状或肾状者呈暗红色，块状或粉末状呈褐黄色。硬度5.5-6，性脆，无解理，比重5.0-5.3。
14、 橄榄石
晶体形态：单晶常见，常见集合体呈粒状。
物理性质：呈橄榄绿色，玻璃光泽。硬度6-7，解理不完全，比重随成分不同而变化大。
鉴定特征：以其黄绿色、粒状、解理性差、难熔特征。橄榄石是地幔岩的主要组成矿物之一。
成因和产状：橄榄石是地幔岩的主要组成之一，因此，来自地幔物质所形成的岩石往往含有橄榄石。地壳中与地幔物质有紧密关系的各种基性、超基性岩石，无论是喷出岩还是侵入岩，都含有橄榄石，并是主要造岩矿物之一。在石陨石中也有橄榄石的出现，是构成石陨石的主要矿物。在自变质、热液蚀变以及风化等过程中，橄榄石极易蚀变。最常见的蚀变产物是蛇纹石、碳酸盐、滑石。
15、 石榴石
晶体形态：晶形常呈菱形十二面体四角三八面体，或两者之聚形。通常在富钙的岩石（如矽卡岩）中，多形成钙系石榴子石以菱形十二面体为主；而在富铝的岩石中多形成铝系石榴子石，往往呈四角三八面体晶形。
四角三八面体 菱形十二面体
