普通地质学及水文地质、工程地质学.pdf

中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 普通地质学概论普通地质学概论 1.主要内容 1.主要内容 1.1 地球的物理性质及圈层构造 一、地球的外部形态 二、地球的物理性质 三、地球的圈层构造 1.2 地球的演化与地质作用 一、 地球的演化 二、 地质作用 （一） 内动力地质作用 （二） 外动力地质作用 （三） 内、外动力地质作用之间的相互关系 三、地貌 1.3 概述 一、工程地质学概念 工程地质问题、地质环境、工程地质现象、工程地质学研究对象 二、研究工程地质学的目的与任务 三、工程地质学的研究内容 四、工程地质学的发展与分支学科 重点与难点 重点与难点 公路工程活动与工程地质条件关系；地球的物理性质；内、外动力地质作用 类型及其相互关系；地貌类型与基本概念 1.1 地球的物理性质与圈层构造地球的物理性质与圈层构造 1、地球的地位地球是太阳系九大行星中较小的一颗行星。太阳在银河系里只 是 1. 6 X 1011 颗恒星之一；银河系也仅仅是总星系的一个成员；而总星系还只 是宇宙的一部分。现代天文观测手段能测知的可见宇宙边缘已达 120 亿光年。 （1999 年欧洲八国建成超哈勃太空望远镜后，可观测到 140 亿光年远的星系） 。 可见，地球在无穷大的宇宙中是颗极其渺小的星体，真可谓“沧海之一粟”但因 欢迎加入 地信网论坛 1 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 其是一个具有生命的星球，在宇宙和太阳系中占有特殊的重要地位。 一、地球的外部形态一、地球的外部形态 地球为一梨状三轴旋转椭球体。赤道一带稍微凸出，南北半球也不对称， 加上表面凹凸不平. 赤道半径（a） 6378. 1724km 赤道周长 40075. 696km 两极半径（b） 6356. 7986km 子午线周长 40008. 6km 平均半径 6371. 229km 表面积 5. 1007*108km2 扁率（ （a-b）/a） 1298341 体积 1．0832 *1012km2 二、地球的物理性质二、地球的物理性质 1、密度、密度 地球的平均密度5.516g/cm3 地表岩石平均密度 2.7g/cm3 地心的密度 13g/cm3 2、地球的压力、地球的压力 地球内部压力是随深度加大而逐渐增高的。 深度每增加１km， 压力增加 27.5 MPa（1 MPa＝1 兆帕斯卡＝１０６N / m２） 。深部随着岩石密度的加大，静岩 压力增加得更快些。静岩压力在莫霍面附近约 1200 MPa，，古登堡面附近约 135,200 MPa，地心处可达 361,700 Mpa，相当于 360 万个大气压力。 3、地球的重力、地球的重力 地球自转引起的离心力和地球引力的合力。 因为离心力相对很小，即使在赤道也只有万有引力的 1/289，所以重力基本上就 等于万有引力，方向也基本上指向地心。为了便于比较，通常用单位质量单位质量所受的 引力来表示重力重力（重力加速度 g） 重力的变化重力的变化 ⑴重力在地表的变化 重力随纬度的增加而增加，随海拔高度的增加而减小。 ⑵重力在地球内部的变化 影响重力大小的不是整个地球的总质量，而主要是所在深度以下的质量。 欢迎加入 地信网论坛 2 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 由于地壳与地幔的密度都比较小，从地表到地下 2900km 的核幔界面，重力大体 上是随深度增加而略有增加， 但有波动。 在核幔界面上， 重力值达到极大约 1069 伽，再往深处去,各个方向上的引力趋向平衡,重力值逐渐减少，直至变小为零。 重力异常重力异常 实际测得的重力值与理论重力值之间的差值，称重力异常。 当实测重力值 理论重力值,称正异常 当实测重力值 20） ，对分类命名起决定作用的矿物 （如花岗岩石英长石；辉长岩辉石、斜长石；闪长岩角闪石、斜长石） （2）次要矿物指某种矿物在岩石中的含量较少（310）对划分岩石大 类不起主要作用，但可用为确定岩石的依据。 （闪长岩角闪石、中性斜长石， 少量石英时称为石英闪长岩；花岗岩角闪黑云母） （3）副矿物岩石含量极少（13） ，对分类及种属命名都不起作用的矿 物。 （锆石、磷灰石、褐帘石） 2、化学性质 组成岩浆岩的矿物多数是原生矿物、 浅色矿物和深色矿物之间比例不同其化 学性质也不同。 （浅色石英、长石、白云母。深色橄榄石、辉石、角闪石、 欢迎加入 地信网论坛 17 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 黑云母） 。这种有规律的组合是其分类命名的主要依据。在岩浆岩的分类中，习 惯上根据 SiO2 含量多少来确定 P33 表，超基性10（伟晶质） ，粗粒 105，中粒 51，细粒 10.1（显晶质） 、微粒 FeO的含量，岩浆岩相反（用化学FeSO4 例） （2）沉积岩中K2ONa2O，而岩浆岩相反 （3）沉积岩中富含H2O和CO2，而岩浆岩中含量较少 2、沉积岩的矿物组成 P38 3-5 表 （1）粘土矿物、铁质矿物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氧化物和氢氧化物 等，有机物（生物残骸） （2）深色（铁镁质）很难存在于沉积岩中（风化） （3）浅色（硅铝质）矿物可同时在沉积岩、岩浆岩中存在但沉积岩中石英、 白云母的含量较多于岩浆岩，而长石含量岩浆岩中比沉积岩中多 2、沉积岩划分的类型 按颗粒大小，由大小化学，可分为 （1） 碎屑矿物 原岩经风化碎破而生成的呈碎屑状态的物质。 （石英、 长石、 云母）砾、砂 （2）粘土矿物主要是一些原生矿物经化学风化作用下所形成的次生矿物 （高岭石、蒙脱石、伊利石）矿物的粒径2mm；见有大颗粒，绿豆 大都称。 砂状结构粗砂 2-0.5，中砂 0.5-0.25（红色砂岩） ，细砂 0.25-0.074象 零号砂纸的感觉，灰白硅质、石英砂岩 粉砂结构0.074-0.002用手摸手上沾有粉，比较粗糙、泥黄野外水田里 沾点水有泥砂 按颗粒相对大小分为等粒结构、不等粒结构 按颗粒形状分为梭角状、浑圆状、滚圆状 ②以胶结物成分而论硅质胶结颜色浅、强度高；铁质胶结呈红色，强度次 之；钙质胶结颜色浅，强度较低；泥质胶结多呈黄色、褐色，胶结松散。 （2）泥质结构粘土结构，由 5095 粒径小于 0.002mm，粘土质点组成 （泥岩、页岩）按其中粘粒、粉砂粒和砂粒百分比分为三种泥质、粉砂质、砂 泥质 P40 3-7 （3）化学结晶结构是由溶液中沉淀或生结晶、纯化学成因所形成，根据 沉积环境可分为晶粒状结构、鲕状结构（在深海里水在动的情况下形成， 如果水深还可以形成豆状） ，竹叶状结构（CaCO3） （4）生物结构是以大部或全部生物遗体或碎片所组成的结构（贝壳结构、 碎屑结构） ，它是在大陆架，浅海形成有生物活动，称生物灰岩。 以方解石结晶叫石灰岩，以Mg、CaCO3结晶的白云岩、含镁颜色微红、 偏黄、滴上稀HCL微起泡，热HCL要强烈起泡。 2、沉积岩的构造层理构造、层面构造和化石、结核等。 沉积岩的构造是指在岩石各组成部分的空间分布及其相互间的排列方式 欢迎加入 地信网论坛 23 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 所呈现的宏观特征。 （1）层理构造由于季节变化，沉积环境的变迁，使先后沉积的物质在颗 粒大小、形状、颜色和成分上发生相应变化，从而显示出来成层现象称为层 理构造；按形成条件及所反映的形态，可分为 4 种层理 ①水平层理层与层之间彼此平行，沉积环境比较平静的条件下形成的按颗 粒从大到小， 砂岩最先下沉， 页岩是静水慢沉积 （泥质） 最后到化学结晶 （离 子） ，它是一层一层的彼此平行。 图 ②斜层理水平内所夹的细层，并与层理呈一定交角的层理。它是由于搬运介 质呈单向运动，沉积基底有缓坡地环境中形成。 图 ③交错层理层理不平整，层理倾斜、彼此交错。 图 ④块状层理在同一层内上、下层面间的物质无明显变化，比较均匀呈块状 的岩层，或者称为无明显层理的岩层。 （在野外能看见，实验室石灰岩、泥 岩块状构造） （2）层间构造不同厚度，不同岩性的岩石之间的接触面，称为层面；上、 下两层之间成分基本一致的岩石，称为岩层（砂岩层、灰岩层） 。岩层厚度 是指上下层之间的垂直距离。 各岩层厚度不一，相差很大，特定的一个统一的标准 P41 3-8 表 分为 微细层100；由于沉积环境的变化，显示出一些层间构造现象 尖灭、透境体、夹层、变薄等。 欢迎加入 地信网论坛 24 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 图 （3）层面构造未固结的沉积物，由于搬运介质的机械原因或自然条件的 变化及生物活动，在沉积岩中，突然天气变化、下暴雨、雨停后太阳晒干、 保存下来等情况，常在层面上留下痕迹，被后来的沉积物覆盖而固化在层面 上的构造现象。 （波痕、泥裂、雹痕、雨痕、虫痕等） （4）化石和结核化石和结核也是沉积岩所特有的构造现象，各种古生物 遗骸和遗迹经石化后保存下来，利用化石可确定地质年代（第五章中介绍） 。 结核是与岩层主要成分有区别的胶体物，在黄土高原中存在结核，由于淋滤 受雨的作用，渗透下去 CaH2OCO2 溶解，滴下来凝结在一起，越来越大形 成结核。 四、常见的沉积岩 P42 3-9 表 1、火山碎屑岩类 （1）火山集块岩 （2）火山角砾石 （3）凝灰岩 2、沉积碎屑岩类 （1）砾岩及角砾 （2）砂岩 （3）粉砂岩 3、粘土岩类 （1）泥岩 （2）页岩 4、化学及生物岩类 （1）石灰岩 （2）白云母 五、岩石颜色描述方法，同前面的岩浆岩 六、按顺序将沉积岩名称告诉学生，并进行鉴别 1、砾岩 2、含砾石石英岩 3、含钙质砂岩 4、硅质石英砂岩 5、粉砂 岩 6、油页岩 7、粘土岩 8、石灰岩 9、鲕状石灰岩 10、生物石灰 岩 11、白云岩 共 11 种 欢迎加入 地信网论坛 25 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 名称 名称 颜色 颜色 结构 结构 构造 构造 主要矿物 主要矿物 次要矿物 次要矿物 砾岩 灰 砾状 块 砾石、粘土钙质胶结构 含砾石石英岩 灰 粗砂 块 石英 砾石 含钙质砂岩 暗红 中砂 水平层理 石英 长石 硅质石英砂岩 灰白 细砂 块 石英 长石、钙质胶结构 粉砂岩 泥黄 粉砂 块 石英、粘土长石、钙质胶结构 油页岩 褐 泥质 层状 粘土 有机物 粘土岩 灰白 泥质 块 粘土 高岭石、白云母 石灰岩 灰黑 化学 块 方解石 粘土 鲕状石灰岩 灰 鲕状 块 方解石 粘土 生物石灰岩 黑 化学 块 方解石 有机质、白云石、粘土 白云岩 黄 化学 块 白云石 沉积岩的工程性质应注意在碎屑内中可根据胶结物硅质胶结、铁质胶结和石灰 岩等硬质岩类其工程性质好和形成高陡直立的边坡， 但要考虑崩塌滑坡对边坡的 影响问题。在泥质粉砂岩类对边坡工程性质非常差，常因风化严重滑移，撒落碎 屑在路边沟造成排水不畅，引起过水路面，使公路严重损坏，不能保证正常通行 （如白沙岷江大桥旁） ，穿越该类地区需整治 2.4 变质岩 一、变质岩的概念 地壳中原岩（岩浆岩、沉积岩和才变质岩）受到受到温度压力及化学活动性 流体等的影响，在固体状态下发生剧烈变化后所形成的新的岩石，称为变质岩， 由岩浆岩变质而成的岩石叫正变质岩。原生矿物组成，原始形成的，由沉积岩变 质而成的叫副变质岩（原岩风化形成） 。变质岩就是原岩经变质作用后所形成的 新岩石，变质岩形成的过程。 P44 3-11 图 内动力地质作用的变质作用。 二、变质岩的物质成分 变质岩的化学成分的变化，反映在矿物成分上呈现出极为明显的双重性既 有一定的继承性，又具有自身的特点。P44（石英、长石类、云母、角闪石、辉 石和方解石、白云石继承性） （石墨、滑石、石榴子石、蛇纹石、绿泥石、 欢迎加入 地信网论坛 26 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 硅灰石自身特征）它是区别沉积岩的重要标志。 三、变质岩的结构和构造 （复习岩浆岩、沉积岩） 1、变质岩的结构一般按成因可分为变余结构、变晶结构和碎裂结构 （1）变余结构又称“残留结构” ，由于重结晶作用不完全，原岩的矿物成 分和结构特征仍被保留下来。若原岩为沉积岩变余砾状、变余砂状、变余 粉砂状及变质泥质状等结构。 （2）变晶结构原岩在固态条件下，由重结晶作用形成的结晶质结构， （条 件适宜形成晶质体）根据组成矿物的相对大小，又分为等粒变晶结构，不 等粒变晶结构，斑状变晶结构（与岩浆岩相似） ，根据其形态又可分为粒 状变晶结构、鳞片状变晶结构、纤维状变晶结构。注意变质岩的结晶结构与 岩浆岩的结晶结构的区别在于 前者基本是在固态情况下随压力和温度的升 高，其物质保持了原岩的化学成分，未经液态改造，各种矿物几乎是同时进 行重结晶而成为全晶质，且晶体有明显的定向性，而后者在高温高压下的液 态岩浆，随温度和压力的降低，在冷凝过程中，各种矿物先后结晶而成，具 有明显的结晶顺序。 （3）碎裂结构 （压碎结构）是动力变质作用造成（高压、高温） ，岩石中 矿物颗粒发生弯曲、破裂、断开、甚至研磨成细小的碎屑或岩粉，分为角 砾结构、碎斑结构和糜棱结构等。 2、变质岩的构造（命名以构造特征） 变质岩的构造是指在岩石中矿物在空间排列上的外貌特征， 分为 片理构造、 块状构造、变余构造。片理构造是变质类区别于沉积岩和岩浆岩的重要特征，也 是鉴定变质岩分类在外观上很显著的标志。 （1）片理构造是指岩石中的片状、针状、柱状或板状矿物，受定向压力 作用后，重新组合呈相互平行排列的现象。能顺着变质岩中矿物定向排列方 向剥裂开的特性，称为片理，可分为 4 类 ①板状构造 粘土岩等柔性岩石在温度不高而压力为主的变质作用下由显微 片状矿物平行排列密集的板状劈理面（板理面） 、板岩（弱显丝绢光泽） ，这 种构造有助于开采石料（沿板理面劈开） ②千枚状构造是粘土岩以及中酸性凝灰岩级低级变质而产生的薄片状构 欢迎加入 地信网论坛 27 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 造。千枚岩（绢云母、绿泥石、较强的丝绢光泽，许多小皱纹） ③片状构造原岩经区域变质，重结晶使片状、柱状、板状矿物如云母、角 闪石、绿泥石等平行排列成连续的薄片状，片理面上光泽很强（云母岩） ④片麻状构造 （片麻理）由不同性质（岩浆岩、沉积岩、早期变质岩）的 原岩，经区域变质作用而形成变质程度很深的构造， （具有方向性排列的条 带状集合体） （花岗片麻岩） （2）块状构造岩石中的矿物成分和结构都很均匀，不具定向排列的称为 块状构造。 （大理岩、石英岩） （3） 变余构造 （残留构造） 一般指浅变质作用后仍保留有原岩的构造特征。 由沉积岩变质岩保留有变余层理、斜层理、泥裂、波痕等构造，岩浆岩变余 气孔、杏仁、流纹构造等。 四、常见的变质岩 在变质岩中的石英岩是硅质石英砂岩变来的，石灰岩变质成大理岩；碳质页 岩变质成黑色板岩，故由于变质作用不同，分为四大类 1、动力变质岩构造角砾岩、碎裂岩、糜梭岩 2、接触变质岩角岩、大理岩、石英岩等 3、气成热液变质岩蛇纹岩、云英岩、青盘岩 4、压力变质岩板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、变粒岩、麻粒岩。 从工程角度出发一般分为片理岩类和块状岩类 P46 3-10 表 1、片理状岩类 （1）片麻岩粒状变晶结构、片麻状构造，主要矿物石英、长石类，次要 云母、角闪、石辉石。 （2）片岩鳞片状或纤状变晶结构，片状构造，主要矿物云母、绿泥石、 滑石，次要角闪石片岩、石英片岩。 （3）板岩变余泥质结构，板状构造，主要是粘土矿物，次要矿物绢云母、 绿泥石。 2、块状岩类 （1）大理岩粒状变晶结构，块状构造，主要矿物为方解石、白云石。 欢迎加入 地信网论坛 28 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 （2）石英岩粒状变晶结构，块状构造，主要矿物为石英，次要长石、绢 云母、绿泥石、白云母、黑云母。 （3）蛇纹岩鳞片状或纤状变晶结构，状构造，主要矿物有蛇纹石。 五、按顺序将变质岩名称告诉学生，并进行鉴别 1、板岩 2、绿泥石白云母石英片岩 3、白云母石英片岩 4、石榴子石白 云母石英片岩 5、花岗片麻岩 6、白云质大理岩 7、石英岩 8、大理岩 共 8 种 名称 颜色 结构 构造 主要矿物 次要矿物 板岩 黑 变余 板状 粘土矿 白云母 绿泥石白云 母石英片岩 灰绿 变余 片状 粘土矿、绢 云母、石英 绿泥石 白云母石英 片岩 灰黄 变晶 片状 石英、白云 母 角闪石 石榴子石白 云母石英片 岩 灰 变晶 片状 石英、白云 母 石榴子石 花岗片麻岩 黄 变晶 片麻状 石英、长石 角闪石、黑 云母 白云质大理 岩 灰 变晶 块状 方解石 白云石 石英岩 白灰 变晶 块状 石英 大理岩 白 变晶 块状 方解石 变质岩工程性质变质岩中除石英岩、大理岩工程性质好外。其它都与其构造有 关，特别是片状、千枚状构造的变质岩工程性质非常麻烦，公路边坡穿越时，经 常大快小片向下滑落，造成公路阻塞损坏行车（汶川黑水一线）故该处边坡应 整治。 2.5 三大岩类的区别 欢迎加入 地信网论坛 29 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 1、结构的比较 1、结构的比较 （1）岩浆岩 由于是直接由高温熔融状的岩浆而成，具有明显的晶质结 构，这种结构反映在组合矿物上有先后冷凝结晶的顺序性。在命名上是按成 分命名。 （2）沉积岩是原岩经风化、剥蚀、搬运、沉积、压固胶结而成，具明显 的物质沉积规律的结构特征，即具有碎屑结构，泥质结构和生物化学结构的 特征，其中化学结晶结构反映出由溶液中沉淀或重结晶的化学性，在命名上 是按颗粒大小（即结构）分类命名。 （3）变质岩是由于不同原岩受不同程度的变质因素影响而形成不同的变 质岩，在结构上既有继承性有独特性，而呈现出变晶，变余和碎裂等结构， 变质岩的结构反映出各种矿物在固态情况下受定向压力（一定温度）进行重 结晶而具有定向性，在命名上是以构造命名。 2、从构造上看 2、从构造上看 （1）岩浆岩 随着岩浆性质，产出条件和凝固过程中运动状态的不同而呈 现出不同的构造现象。侵入岩产生时，常因岩浆冷却散热过程中矿物晶体间产 生的凝聚力，使不同矿物晶体聚合成块状，喷出常因矿物呈玻璃质或隐晶质而 形成岩流纹、杏仁状、气孔状构造以及致密块状的构造。 （2）沉积岩层理构造、层状构造、块状构造。 （3）变质岩片理构造，块状构造。 3、三大岩类鉴定考试 3、三大岩类鉴定考试 第一章 矿物与岩石第一章 矿物与岩石 主要内容主要内容 第一节造岩矿物造岩矿物 一、 认识矿物认识矿物 二、 矿物的物理性质 （四） 矿物的光学性质 （五） 矿物的力学性质 （六） 矿物的其它性质 欢迎加入 地信网论坛 30 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 第二节岩石与岩浆岩第二节岩石与岩浆岩 一、岩石 二、岩浆岩 三、岩浆岩鉴定 第三节沉积岩第三节沉积岩 三、 认识沉积岩 四、 沉积岩鉴定 第四节变质岩第四节变质岩 一、 认识变质岩 二、 变质岩鉴定 第五节第五节岩石的工程地质性质与三大岩类鉴定 一、 岩石工程地质性质 二、 三大岩类鉴定 重点与难点重点与难点 矿物与三大岩类鉴定 第一节第一节 矿物的基本知识矿物的基本知识 为什么要学习矿物。因为矿物是组成岩石和土质的基本成分，而岩石则是一 切工程建筑的基底和建筑材料。为了正确区分不同类型岩石和土质的性质，必须 先学会识别矿物。这就是学习这一课题的目的。 关于矿物我们将分为以下几个问题，首先 一、认识矿物认识矿物 矿物的概念中，包涵着四个要求点 1．定义我们把“自然界凡具有一定化学成分和物理性质的单质体及化合物， 均称为矿物。 单质体即由单一元素组成的物质。如自然的 Au.Ag.Hg.Cu.C等。 化合物由两种或两种以上元素组成的物质。如CaCO3 方解石.SiO2 石 英.CuFeS2 黄铜矿.CaSO4 石膏 欢迎加入 地信网论坛 31 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 2．造岩矿物。 目前自然界已发现的矿物约 3300 多种， 其中主要的常见矿物约有 200 多种。 我们把构成岩石的有关矿物称为造岩石矿物。而常见的造岩石矿物，即在岩石中 能经常见到的矿，也只有 30 多种，如石英 SiO2 .长石 KALSi3O8. 方解石 CaCO3 等。 3.矿物的形体。 固体矿物都具有一定的形体，可以从内部构造和外部形态上来看。 3. 晶质体与非晶质体. ①晶质体是指矿物内部质子（原子.离子）作有规律排列。即具有格子 构造的称为结晶体质。它在三维空间上所反映的有限部分就是晶体。见图 2-1 晶体在形成和发育过程中，如果条件适宜，能生成具有规则的几何多面体外形。 见图 2-2.如食盐 NaCl 呈立方体。石英 SiO2 呈六方双锥形或单锥体. 金刚石 C 呈八面体.方解石 CaCO3 呈菱面体。 但是大多数矿物晶体在发育时受到空间的限制，往往不具有多面外形.或者只见 到几个不完整的晶面。这种晶体称为晶粒或晶块.极细微的称隐晶。 ②非晶质体又称玻璃质体。因其组成的质点不是作有规则排列，而是乱杂无 章地分布着，没有规则的几何多面体外形，如玻璃.琥珀及许多胶体矿物（蛋白 石SiO2H2O） 4. 集合体形态。 片状云母 板状石膏 柱状角闪石 放射状电气石 纤维状石棉 鳞片状石墨 鲕状或状赤铁矿 4.矿物的成因类型。 按成因可分为三大类型。 （1） 原生矿物（又称内生矿物）是由岩浆冷凝结晶过程中形成的矿物。如石 英.长石.云母.角闪石.辉石.橄榄石等。或热液成矿过程中形成的方铅矿.方 解石等。 （2） 次生矿物（又叫外生矿物）是指原生矿物遭受化学风化而形成的新矿物。 欢迎加入 地信网论坛 32 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 如正长石经水解作用后形成高岭石，高岭石再经水解后形成铝土矿。 又如方铅矿 氧化 铝矾 碳酸化 白铅矿。 次生矿物在化学成分上与原生矿物之间有一定的承袭关系。 （3） 变质矿物，是指在变质作用过程中所形成的矿物。什么叫变质作用。在讲 地质作用这一理论已经作了分析。 请大家自学复习时要把前后所学知识联 系起来理解。如碳酸盐围岩接触变质带中的硅灰石.石榴子石等。 通过上述四个要点的讨论，使我们对矿物建立起了明确的概念。工程技术 人员学习矿物不是为了去找矿，开发矿产资源，而是为了认识岩石和土的性 质。那么怎样去鉴别造岩矿物呢这就是本单元要进一步分析研究的第二个 题目。 二、矿物的物理性质二、矿物的物理性质 矿物的物理性质是矿物内部构造和化学成分的综合，反映是我们用肉眼去 鉴别矿物的依据。也是对野外地址工作中，最常用的简单方法。 矿物的物理性质，包括光学性质和力学性质及其它方面的特性。现在我们 首先来分析矿物的光学性质。 a 矿物的光学性质 是矿物对自然光的反射，折射和吸收等所表现出的特性。它包括颜色.条痕. 光泽.和透明度。 6. 颜色 是对矿物新鲜面上缩减到的色调，它是矿物对可见光线中不同光 波选择性吸收和反射后映入人眼视觉的现象。 A. 按矿物颜色产生的原因，分为三种现象 ⑴ 自色矿物自身所固有的颜色， 是由矿物的化学成因中含有色素离 子所引起的。 表头纵向为色素离子。所反映的颜色代表矿物名称其化学成分。如含 正价的铜离子必须呈绿色，以孔雀石最为典型。其化学成分为含氢氧根 的碳酸铜即 Cu2[CO3]OH2 含 Cu57.4 ℅又如含三价铁离子的矿物必 须呈红色；而带磁性的磁铁矿，必然呈黑色。 ⑵ 他色是因为矿物含有外来带色杂质或气泡等机械混入物而引起 的反映.与矿物本身成分无关。对一种矿物而言，他色随着所含杂质不同 欢迎加入 地信网论坛 33 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 而不同，故无鉴定意义。 例如水晶（SiO2）无论大小（展示具体的标本）都无色透明的。如含 有少量不同杂质时， 含 Mn 呈紫色为紫水晶。 Ti 呈蔷薇红色或浅玫瑰色，为蔷薇水晶又称“芙蓉石” 。 C 呈褐色，呈烟黄玉暗褐色为烟水晶 →墨水晶。 由于水晶的他色，绚丽多彩，质料上乘的可以加工成宝石。现代的工艺 技术，在一定温度和压力下也能人工合成，其色泽比天然的还吸引人， 出现大量的人造宝石。 ⑶ 假色是由于物理原因（主要是光的内反射 . 内散射 . 干涉等） 所引起的颜色。 例如斑铜矿（Cu5FeS4）或黄铜矿（CuFeS2）因风化作用，表面出现 氧化膜而呈现的紫不紫，蓝不蓝的色彩，称为“锖色” 。方解石.水晶内 部有细裂隙面，出现象虹彩状，称为“晕色” 。 假色只对某些矿物有鉴定意义。 B. 鉴别颜色的方法在描述颜色时，一般用二名法和类比法。 a. 二名法以色谱中的七色。 ，红.橙.黄.绿.青.蓝.紫为基本色调。介 于两色之间的用二名法。如红中带紫，为紫红色，红色是主色， 紫色是次色；紫中带红为红紫色，书写次序是前次后主。还可以 按颜色的深浅，在二名法之前冠以暗或浅，如浅红紫色，暗黄褐 色 b. 类比法以生活中最常见的实物颜色来描述矿物的颜色。如正长 石的肉红色或肉黄色，橄榄石的橄榄绿色，方铅矿的铅灰色，磁 铁矿的铁黑色，古铜黄色的黄铜矿，金黄色的黄铁矿。 c. 原生矿物按颜色深浅分为二大类 什么叫原生矿物在上一节矿物的概念中作了介绍，即由岩浆中冷 凝而成的一些矿物，按颜色把他们分为 深色矿物以橄榄石.辉石.角闪石.黑云母为主。 浅色矿物以石英.长石类.白云母为主。 欢迎加入 地信网论坛 34 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 请注意这些深浅原生矿物之间的组成关系。尤其是它们之间排 列的顺序，对岩浆的鉴别有着指导意义。因此要求同学们记住深 浅矿物的排列顺序，不能颠倒。 7. 条痕条痕即矿物粉末的颜色。它较之矿物块体外观的颜色更为固定， 有助于对矿物的鉴别。但我们鉴定时，不必把矿物打成粉末，只须在白 色天釉瓷板（简称为条痕板）上擦划一下留下的矿物粉末痕迹称为条痕。 条痕可以消除假色，减弱他色，保存自色。条痕对无色.浅色矿物无鉴 定意义，对不透明.深色.金属矿物具有鉴定意义。 例如黄铁矿细条痕为绿黑色 黄铜矿粗条痕.绿黑色中显铜粉末 赤铁矿不论外观何色，但条痕为樱红色 矿物的光学性质除了上述颜色和条痕外，还应从光泽上进行分析。 8. 光泽矿物的光泽是指矿物对可见光反射能力而言的。 按矿物光滑表面对光反射能力的强弱，可将光泽分为四个等级；如果表 面不平或有细小裂隙或为集合体形态时，则会呈现出一些特殊光泽。 A. 单体矿物平面反射的四级光泽 ⑴金属光泽如黄铁矿.方铅矿，象金属磨光面的光亮。 ⑵半属光泽如辰砂.磁铁矿，象抛光的金属磨表面光亮。 ⑶金刚光泽如金刚石.宝石磨光面的光亮。 ⑷玻璃光泽如长石.方解石.萤石，象平板玻璃上的光亮。 B. 晶体不平或集合体所反射的光泽 油脂光泽如石英光泽如油浸过一样。 珍珠光泽黑白云母象珍珠状反光。 丝绢光泽石棉.纤维石膏表面具丝绢状光亮。 蜡状光泽蛇纹石呈蜡烛状的光亮。 土状光泽高岭石.铝土矿粉末状或土状的集合体，表面暗淡 无光。 对矿物光泽的描述方法就讲这么多。 下面对矿物光学性质的最后一个问题透 明度，作一些简要介绍。 欢迎加入 地信网论坛 35 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 4. 透明度是指矿物透光能力的大小，即光线透过矿物的程度。 透明度取决于矿物的厚度和矿物对光的吸收率。实习用的手标本为不规则 的块体矿物是无法标定其透明程度的。 描述矿物透明度可采用的方法有三 D. 矿物学的方法以 1cm 厚度为标准，将矿物透明度分为 ⑴透明隔着矿物能清楚地见到另一侧物体的轮廓。如水晶.冰洲石.云 母片。 ⑵半透明隔着矿物能见到另一侧物体的模糊阴形，如蛋白石。 ⑶不透明隔着矿物完全不能见到另一侧的任何形象，如磁铁矿.石墨。 E. 镜下鉴定的方法通常将矿物磨制成 0.03mm 的薄片后，在显微镜下将 矿物氛围透明的和不透明的两种。 F. 手标本的综合分析法实际上是要要求通过颜色.条痕及光泽的特征来 综合判断矿物是否透明。这一方法是我们鉴别手标本矿物透明度的主 要依据。 另外在手标本鉴别中有两个特殊情况 浅色矿物铝土矿半透明 深色矿物橄榄石透明 关于矿物的光学性质就讨论这么多。 b 矿物的力学性质 是矿物受到外力时（敲打.刻划.拉.压）时所表现的各种物理性质。如硬度. 解理与断口.延展性.脆性等。 1．硬度是矿物抵抗刻划.摩擦.加压的能力。它是矿物所固有的特性，具有特别 重要的鉴定意义。一般肉眼鉴定是以己知硬度的去刻划。国际上采用“摩氏硬度 计” （1824 年奥地利矿物学家摩氏首先提出） ，以常见的 10 种矿物坐标准。从低 到高分为 10 级。为了便于记忆以前的老师把他编成口诀滑石方，荧磷长，石 英黄，刚金刚。在矿物鉴别时有硬度计的矿物，要写出度数。一般简易鉴别通常 采用低硬度（用指甲划动）.中硬度（用指甲划不动，小刀能划动）.高硬度（小 刀划不动） 。在鉴别中无硬度计的矿物可用低.中.高硬度来描述。 2．解理与断口是矿物同时可能存在的，能够沿结晶面裂开的特性。 欢迎加入 地信网论坛 36 中国地信网论坛欢迎您中国地信网论坛欢迎您 矿物的断口与解理不同。断口在晶体与非晶体上均可发生，而具有解理的矿 物必须是晶体。 对于某一种矿物而言， 解理与断口的发生常成为互为消长的关系。 即容易出现解理的方向不容易发生断口。故在简易鉴别时描述解理，就不描述断 口。如方解石完全解理，就不描述其断口。 ⑴解理矿物晶体或晶粒受到外力作用，能沿一定晶面裂开成一系列光滑平 面的固有特性。所裂开的面成解理面。按照解理形成的难易和解理面平滑程度分 为三个等级 a完全解理矿物极易断开成薄片状.纤维状.规则块体（云母.石棉.方解 石） b中等解理矿物能沿解理作不完整裂开。解理面虽清楚可见，但不光 滑且不连续。 （角闪石.辉石） c不完全解理在块体矿物上很难见到解理面。偶尔可见的解理面既小 而不平滑。 （橄榄石） 在肉眼鉴别时描述解理时就可以按上述三种描述法， 但在解理不明显断口后 主要就描述断口。 ⑵断口矿物在外力打击下，沿任意方向发生不规则的裂口，在鉴别中常将 断口按形态分为四种 a贝壳状断口断口面呈椭圆形的光滑面上具有同心条纹，象贝壳一样 （石英.橄榄石） 。 b 锯齿状断口断口面呈尖锐锯齿状形态。手摸感觉得锯手，硬度大的 矿物（黄铁矿） 。 c参差状断口端面参差不齐，粗糙不平，手摸感觉不平，但不锯手（黄 铜矿.石榴子石） 。 d 平坦状断口断面平坦光滑，大多数呈致密块状，手感是光滑的（高 岭石.铝土矿.粘土矿） 。 总之在描述矿物的解理与断口时应首先看其表面上是什么为主，就描述什 么，以解理为主就描述解理不描述断