一:矿物的概念
矿物:由化学元素在一定的地质环境中形成的,具有一定的化学成分和理化性质的化合物或单质。矿物是构成岩石或地壳的基本单元。 二:矿物的性质
由于矿物的化学成分不同,晶体构造不同,从而表现出不同的物理性质。其中有些必须借助仪器测定(如折光率、膨胀系数等),有些则可凭借感官即能识别,后者是肉眼鉴定矿物的重要依据。
1.颜色 矿物具有各种颜色,如赤铁矿、黄铁矿、孔雀石、蓝铜矿、黑云母等都是根据颜色命名的。
2.条痕 矿物粉末的颜色称为条痕。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。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。因此条痕在鉴定矿物上具有重要意义。
3.光泽 矿物表面的总光量或者矿物表面对于光线的反射形成光泽。光泽有强有弱,主要取决于矿物对于光线全反射的能力。光泽可以分为以下几种:
(1)金属光泽矿物表面反光极强,如同平滑的金属表面所呈现的光泽。某些不透明矿物,如黄铁矿、方铅矿等,均具有金属光泽。
(2)半金属光泽较金属光泽稍弱,暗淡而不刺目。如黑钨矿具有这种光泽。 (3)非金属光泽是一种不具金属感的光泽。又可分为: 金刚光泽——光泽闪亮耀眼。如金刚石、闪锌矿等的光泽。
玻璃光泽——象普通玻璃一样的光泽。大约占矿物总数70%的矿物,如水晶、萤石、方解石等具此光泽。
此外,有一些特殊的光泽。如呈脂肪光泽;珍珠光泽;丝绢光泽;土状光泽等。 4.透明度 指光线透过矿物多少的程度。矿物的透明度可以分为3级: (1)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。 (2)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。 (3)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。
一般所说矿物的透明度与矿物的大小厚薄有关。大多数矿物标本或样品,表面看是不透明的,但碎成小块或切成薄片,却是透明的,因此不能认为是不透明。
5.硬度 指矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的程度。根据硬度高的矿物可以刻划硬度低的矿物的道理,德国摩氏(F.Mohs)选择了 10种矿物作为标准,将硬度分为10级,这10种矿物称为“摩氏硬度计”。
注意:摩氏硬度计只代表矿物硬度的相对顺序,而不是绝对硬度的等级。
6.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叫做解理。沿着一
定方向分裂的面叫做解理面。解理是由晶体内部格架构造所决定的。
7.断口 矿物受力破裂后所出现的没有一定方向的不规则的断开面叫做断口。断口出现的程度是跟解理的完善程度互为消长的,即一般说来,解理程度越高的矿物不易出现断口,解理程度越低的矿物才容易形成断口。
根据断口的形状,可以分为贝壳状断口、锯齿状断口、参差状断口、平坦状断口等。 8.脆性和延展性 矿物受力极易破碎,不能弯曲,称为脆性。这类矿物用刀尖刻划即可产生粉末。大部分矿物具有脆性,如方解石。
矿物受力发生塑性变形,如锤成薄片、拉成细丝,这种性质称为延展性。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。
9.弹性和挠性 矿物受力变形、作用力失去后又恢复原状的性质,称为弹性。如云母,屈而能伸,是弹性最强的矿物。
矿物受力变形、作用力失去后不能恢复原状的性质,称为挠性。 10.比重 矿物重量与 4℃时同体积水的重量比,称为矿物的比重。
11.磁性 少数矿物(如磁铁矿、钛磁铁矿等)具有被磁铁吸引或本身能吸引铁屑的性质。一般用马蹄形磁铁或带磁性的小刀来测验矿物的磁性。
12.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;有的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。
13.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,称为萤光。如萤石加热后产生蓝色萤光。有些矿物在外界作用消失后还能继续发光。
B、掌握各类岩石的产状、结构与相关知识 一:岩浆岩 1、岩浆作用
在地壳深部处于高温高压状态的岩浆,由于温度和压力的变化便会发生运动。当岩浆沿着岩石圈破裂带上升而侵入到地壳中时,称为岩浆侵入活动;由此冷凝结晶而成的岩石称为侵入岩。当岩浆喷出地面时,称为火山活动或喷出活动;由此冷却凝固而成的岩石称为火山岩或喷出岩。岩浆的活动和冷凝的整个过程统称为岩浆作用。 2、岩浆岩的矿物组成
本源岩浆在其活动过程中,由于受各种因素和条件的影响,自身的性质也将不断发生变化。如各种矿物有规律地从熔融体中先后结晶出来,并因重力作用而下沉和集中,从而造成熔离和结晶分异。所以同一岩浆可以分化为理化性质各异的岩浆,固化后成为矿物组成不同的岩石。岩浆岩按其化学成分和矿物组成的不同可分为四类:1)超基性岩——二氧化硅含量<45%,含铁镁较多,含钾钠甚少。主要由橄榄石、辉石组成。如橄榄岩。2)基性岩——二氧化硅含量 45—52%,主要由辉石、钙斜长石和少量橄榄石和角闪石组成。如辉长岩、玄
武岩。3)中性岩——二氧化硅含量52—65%,主要由角闪石、长石和少量石英、辉石、黑云母等组成。如闪长岩、安山岩、正长岩和粗面岩。4)酸性岩——二氧化硅含量>65%,含钾和钠较多而铁镁较少,主要由长石、石英和云母组成。如花岗岩、流纹岩。 3、岩浆岩的结构与构造
由于岩浆岩的形成条件和产状不同,矿物的结晶程度和颗粒大小以及矿物集合体的形状 和组合方式等特征也各异。这些特征都充分反映在岩石的结构与构造上。
结构:岩石中矿物颗粒本身的特点(结晶程度、晶粒大小、晶粒形状)及颗粒之间的相互关系。
岩浆岩常见的结构有:1)在喷出的熔岩表面,因快速冷却而来不及结晶时,常形成玻璃质结构。2)在熔岩体内部冷却稍为缓慢些,常结晶成显微级的晶体,这称为隐晶质结构。3)岩浆在地下缓慢冷却和从容结晶时形成肉眼明显可见的晶体,这称为显晶质结构。依晶体的大小又可分为:粗粒、中粒、细粒和伟晶等结构。4)岩浆在侵入过程中,前期因冷却较慢,从中先结晶出一些粗大的晶体,称为斑晶;后来则冷却变快都结晶成细粒或微粒的晶体,称为基质。因此,在基质中存在斑晶的结构称为斑状结构,又称不等粒结构。
构造:组成岩石的矿物集合体的形状、大小、排列和空间分布等所反映出来的构成特征。 岩浆岩常见的构造有:1)块状构造,即岩石中各种矿物的排列无一定方向和特殊的组合,大致呈均匀的块体。在侵入岩和一些火山岩中常见。2)斑杂构造,即岩石中矿物的成分和结构呈不均匀分布,在颜色和粒度上乱杂排列。常见于侵入岩体的边缘。3)流纹构造,即岩石中保存有熔岩流动的形迹,其中矿物和气孔等呈定向排列。在酸性和中性喷出岩中常见,以流纹岩最为典型。4)气孔构造,即熔岩中大量气体逸出时形成大小不等的空洞。喷出岩中常见。5)杏仁状构造,即喷出岩中的气孔为次生矿物所充填。在玄武岩中常见。 二:沉积岩 1、沉积岩的形成
沉积岩是由成层堆积的疏松沉积物经固结而成的岩石。这些沉积物是包括沉积于陆地或海洋中的岩矿碎屑、胶体和有机物质等的总称,是形成沉积岩的物质基础。 2、沉积岩的基本特征
沉积岩的物质组成与岩浆岩最不相同之处是富含次生矿物和有机物质以及存在化石。沉积岩的产状以呈层状产出为其最突出的特点。岩层在垂直和水平方向上的变化,皆能很好地反映出沉积物当时的沉积环境以及沉积岩形成时的性质。
沉积岩具有多种构造,其中最突出的是层理构造和层面构造。层理是指岩石的成分、结构、粒度、颜色等性质沿垂直于层面方向变化而形成的层状构造。它表明岩层是按一定的顺序和形式,一层叠一层构成的。简单的形式是由两种有关的岩石构成互层,如砂岩与页岩、或灰岩与页岩。复杂的构造形式是由层次更多而且不断重复构成层系或层系组。
层理通常可分为:1)水平层理,即各层之间皆呈水平排列。一般认为它是形成于较平静的
水域环境,如湖盆、海湾。2)波状层理,即其细层呈波状起伏,但其总的层面是大致平行的。它是由波浪的振荡运动或介质在单向前进运动中形成的。3)交错层理,即层面互不平行,细层倾斜并相互交错。它是在物质移运方向多变的情况下形成的。在河流相、滨海及三角洲相中可见。
层面构造系指上、下层面中留下的与岩石成因有联系的各种印模和痕迹。如上层面中的波痕、雨痕、干裂;下层面中的槽模、沟模等。沉积岩的结构特征和类型,对岩石的分类和命名具有重要的意义。主要的结构类型有:碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构。 三:变质岩
(一)、变质作用和变质岩的概念
地壳中原有的岩石,由于经受构造运动、岩浆活动或地壳内的热流变化等内动力的影响,使其矿物成分和结构、构造发生不同程度的变化,统称为变质作用。由变质作用形成的岩石称为变质岩。
变质作用是在较高的温度和一定的压力条件下岩石基本上是在固态中进行的变化。所以,它既不同于表生作用,也不同于岩浆作用。它的岩性一方面受原岩的控制而具有一定继承性;另方面也因受变质作用而具有自己的特点,如含有新的变质矿物、变余结构和定向构造等。 (二)、变质作用的类型
根据变质作用的性质、范围和主导因素,可分为以下变质作用类型及其所形成的各种变质岩。 1.动力(碎裂)变质作用 主要在构造运动引起的定向压力作用下,使原岩发生碎裂、变形和一定程度的重结晶作用。这种变质作用主要发生于断裂带。
2.接触(热力)变质作用 主要因侵入体的热力烘烤,使围岩的矿物发生重结晶作用,形成变晶结构和新的岩石构造。例如,粘土岩变质成为角岩,灰岩变质为大理岩,砂岩变质为石英岩等。这种变质岩皆分布于侵入体与围岩的接触带。
3.交代(热液)变质作用 由于岩浆结晶晚期析出的挥发分和热液,通过与围岩的交代作用,使接触带的岩石发生变质。如碳酸盐岩与中、酸性岩浆接触交代变质产生的矽卡岩等。 4.区域(动力)变质作用由于区域性地壳活动导致较大空间的变质作用。影响因素多而复杂,广泛出现于古老结晶基底和造山带中,使岩石形成不同程度的片理构造和不同类型的递增变质带。
(三):变质岩的结构和构造 结构:
变晶结构:原岩重结晶时,具有结晶质结构,统称变晶结构。
碎裂结构:岩石在应力作用下,其中矿物颗粒破碎形成外形不规则的带棱角的碎屑结构。 变余结构:变质岩中残留的原来岩石的结构。 构造:
片理构造:岩石中矿物定向排列所显示的构造,是变质岩中最常见的、最带有特征性的构造。
块状构造:均一构造。
变余构造:变质作用后保留下来的原岩构造。 C、掌握构造运动的特点、形式及基本构造类型 一:一:构造运动的特点
主要是指由于地球内动力作用所引起的地壳的机械运动,即构造运动。构造运动具有如下一些基本特点:
1.构造运动具有普遍性和永恒性
地壳自形成以来,在地球的旋转能、重力和地球内部的热能、化学能的作用下,以及地球外部的太阳辐射能、日月引力能等作用下,任何区域和任何时间都在发生运动。构造运动不但过去有、现在有,将来也不会停止。通常,把新第三纪以来的地壳运动称为新构造运动。 2.构造运动具有方向性
构造运动的方向最基本的有两种:水平运动和垂直运动。前者是指地壳部分沿平行于地表即沿地球各地表面切线方向的运动,它使岩层发生水平位移;后者是指其垂直于地表即沿地球铅垂线方向的升降运动,它使岩层发生隆起与拗陷。水平运动和垂直运动是构成地壳整个空间变形的两个分量,彼此不能截然分开,但也不能等同起来看待。它们在具体的空间和时间中的表现常有主次之分,在一定的条件下还可彼此转化。 3.构造运动具有非均速性
构造运动的速度有快慢,即使缓慢的运动其速度也不是均等的。总的来说,构造运动的速度在时间上和在空间上都是不均等的,有强有弱的。 4.构造运动具有不同的幅度和规模
构造运动的幅度常大小不一,这与运动的方向和速度有关。若运动的方向在长期内保持一致而且速度又较快时,其运动的幅度就增大;若运动的方向变化频繁,其幅度可能就小。由于地壳运动的速度、幅度和方式不同,其波及的范围也就不同,有的可影响到全球或整个大陆,有的仅涉及局部区域。
二:构造运动的形式 即水平运动与垂直运动 三:基本构造类型 1:水平构造
原始岩层一般是水平的,它在地壳垂直运动影响下未经褶皱变动而仍保持水平或近似水平的产状者,称为水平构造。如第三系的红层中常见。在水平构造中,新岩层总是位于老岩层之上。 2:倾斜构造
倾斜构造是指岩层经构造运动后岩层层面与水平面间具有一定的夹角。倾斜岩层常是褶曲的一翼,断层的一盘,或者由不均匀的升降运动引起的。 3:褶皱构造