《石油地质基础》-2-矿物+3-岩浆岩和变质岩.ppt

第二章矿物,矿物的概念矿物的分类矿物的物理性质及鉴定特征矿物的形态,第一节矿物的概念,一、定义（Dr.HelenLang,2002）,天然产出,无机的,结晶的,固体,一定的化学组成,矿物是自然产出的、内部质点排列有序的、可用一定化学式表示的均匀固体。,晶体（crystal）内部质点在三维空间呈规则排列、有一定的结晶构造和几何外形的固体。矿物均属于晶体同质多像（polymorphism）相同化学成分的物质在不同的地质条件下可以形成不同的晶体结构，从而成为不同的矿物。,,第一节矿物的概念,石墨graphiteaofpurecarbonsoftgraymaterial,e.g.,pencilleadcrystalstructuresheetsofcarbon金刚石diamondalsopurecarbonsdeepinEarthathighpressures,ishardestsubstanceknowntohumanscrystalstructuredensecompact,同质多像Polymorphs,石墨,金刚石,第一节矿物的概念,ExampleQuartzcontainssiliconSiandoxygenO,,SiO2,第一节矿物的概念,Halite-NaCl,SizeofionsElectricalchargeofionsPressureunderwhichmineralsTemperatureunderwhichminerals,Whatdeterminestheparticularcrystallinestructureofamineral,离子大小,离子电荷,压力,温度,HowdoMinerals,CrystallizationCrystalsfrommagmacoolingRecrystallizationinthesolidstatePrecipitationfromsolutioni.e.,evaporationBigcrystalsenoughspacetogrowand/orslowcoolingSmallcrystalssmallspacetogrowand/orfastcooling,结晶作用,岩浆冷却,重结晶,沉淀,石英晶洞QuartzGeode,,Largespaceallowslargercrystals,第二节矿物的分类,根据化学成分（分为5大类）单质（自然元素）矿物石墨、自然铜、金、硫磺、金刚石硫化物及其类似化合物矿物黄铜矿（CuFeS2）、黄铁矿（FeS2）、方铅矿（PbS）、闪锌矿（ZnS）氧化物及氢氧化物矿物赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、铝土矿、褐铁矿（矿物集合体）卤化物矿物岩盐（NaCl）、萤石（CaF2）含氧盐矿物硫酸盐石膏、重晶石、芒硝碳酸盐方解石、白云石、孔雀石、菱镁矿磷酸盐磷灰石硅酸盐滑石、云母、长石、石榴子石、绿泥石、绿帘石、角闪石、辉石、橄榄石、蛇纹石、石棉、高岭石、红柱石,第二节矿物的分类,主要的造岩矿物富Fe、Mg硅酸盐橄榄石、辉石、角闪石、石榴子石、蛇纹石、绿泥石、黑云母；贫Fe、Mg硅酸盐石英、钾长石、斜长石、白云母、绢云母、高岭石、红柱石,其他矿物金红石、磁铁矿、褐铁矿、黄铁矿、方铅矿、白云石、磷灰石、霞石、方解石等。,硅酸盐矿物,长石,石英,云母,辉石,橄榄石,矿物的物理性质决定于它的化学成分和内部结构。不同的矿物，物理性质不同。因此，矿物的物理性质是鉴定矿物、利用矿物和勘探矿物资源的重要依据。物理性质包括光学性质、力学性质、电学性质、磁学性质。,第三节矿物的物理性质与肉眼鉴定方法,第三节矿物的物理性质与肉眼鉴定方法,1、矿物对入射可见光中不同波长的光线选择吸收后，透射和反射的各种波长可见光的混合色。2、对不同波长的光均匀吸收随吸收量由多到少，黑深灰灰浅灰白。3、对不同波长的光选择吸收呈被吸收光的补色。4、自色由矿物本身固有的化学成分和结构所决定的颜色，如赤铁矿的赤红色。他色由非矿物本身固有的因素（如类质同象混入的微量杂质元素、带色的细微机械混入物等）引起的颜色。如红宝石Al2O3的红色是由于有微量的Cr3＋替代Al3引起的。假色由于光的干涉等物理原因引起的。如白云母、方解石的解理面上有虹霓般的晕色。,一、矿物的光学性质颜色条痕光泽透明度,,,第三节矿物的物理性质与肉眼鉴定方法,标准色谱法颜色前面用深、浅修饰；次要颜色作为主要颜色的形容词，如黄绿色。类比法以生活中实物颜色来描述矿物颜色，如橄榄绿、玫瑰红。,第三节矿物的物理性质与肉眼鉴定方法,矿物粉末的颜色，较为稳定，可以和矿物颜色一致，也可有差别。如黄铁矿颜色为浅铜黄色，条痕为绿黑色。方铅矿颜色为铅灰色，条痕为黑色锡石颜色呈黑褐色，条痕为白色条痕主要用于不透明矿物的鉴定，条痕色调明朗；而透明矿物的条痕色都浅，甚至为白色。鉴定意义不大。,一、矿物的光学性质颜色条痕光泽透明度,,,赤铁矿,第三节矿物的物理性质与肉眼鉴定方法,晶体矿物的新鲜面反射光线的能力。按反射能力由高到低可分为金属光泽半金属光泽金刚光泽玻璃光泽油脂光泽丝绢光泽珍珠光泽土状光泽,一、矿物的光学性质颜色条痕光泽透明度,,,光泽,黄铁矿金属光泽,石棉丝绢光泽,第三节矿物的物理性质与肉眼鉴定方法,矿物允许可见光透过的程度，一般在样品薄边处进行观察。透明水晶、冰州石半透明辰砂、闪锌矿不透明黄铁矿、磁铁矿注意四种光学性质间的关系颜色无色、白色浅色深色金属色条痕无色、白色浅色彩色金属色光泽玻璃金刚半金属金属透明度透明半透明不透明,一、矿物的光学性质颜色条痕光泽透明度,,,矿物的力学性质是指矿物在外力的作用下表现出来的硬度、解理、断口、延展性、弹性、脆性等。其中矿物的硬度、解理、断口对矿物鉴定最有意义。,第三节矿物的物理性质与肉眼鉴定方法,第三节矿物的物理性质与肉眼鉴定方法,二、矿物的力学性质硬度解理断口,矿物抵抗外力机械作用刻划,加压,研磨的能力。硬度分级摩氏硬度计，分十级1.滑石；2.石膏；3.方解石；4.萤石；5.磷灰石；6.正长石；7.石8.黄玉；9.刚玉；10.金刚石。其他物品指甲2.5；回形针3.5；小刀5.5；玻璃6。,,,第三节矿物的物理性质与肉眼鉴定方法,二、矿物的力学性质硬度解理断口,矿物单体受力后沿一定方向规则裂开的性质。裂开的面叫解理面。解理完善程度（产生难易、片的厚薄、解理面的大小、平整光滑程度）分级极完全解理极易裂成薄片，解理面大而平，极光滑。云母片完全解理用锤击，很容易沿一定方向裂开成规则的小块，解理面平整光滑。方解石的菱面体解理、长石中等解理矿物碎块上局部可见解理面，但平滑程度略差。普通辉石不完全解理解理不显著，解理面难出现，且不清楚。磷灰石极不完全解理无解理。石英的贝壳状断口,,,解理,石墨片状,方解石菱形,第三节矿物的物理性质与肉眼鉴定方法,二、矿物的力学性质硬度解理断口,矿物受力后，在任意方向上裂成的凹凸不平的面称为断口。非晶质矿物破裂后只形成断口；具极不完全解理无解理矿物的破裂面以断口为主；有较好解理的矿物在不发育解理的方向破裂后，亦可形成断口。根据断口的形状特征，可将其分为参差状断口断口呈参差不平的形状。贝壳状断口断口呈贝壳形的曲面，面上有不规则的同心纹，形似贝壳状。锯齿状断口断口呈尖锐的锯齿状。土状断口断口面呈细粉状。,,,三、矿物的其它性质矿物的脆性弹性比重（密度）磁性放射性电学性质化学性质,第三节矿物的物理性质与肉眼鉴定方法,第四节矿物的形态,一、矿物单体的形态晶体结晶习性生长条件一定时，同种晶体总能发育成一定的形状，这种性质称晶体的结晶习性，简称晶习或晶癖。根据矿物晶体在三维空间的发育特征，分为一向延长型晶体沿一个方向特别发育，呈柱状、针状、纤维状等形态，如柱状石英、针状普通角闪石、纤维状石膏等；二向延长型晶体沿两个方向特别发育，呈鳞片状、片状、板状等形态，如片状云母、板状石膏等；三向等长型晶体在三维空间发育程度近于相等，呈等轴状或粒状，如立方体石盐、黄铁矿等。过渡类型如介于一向延长与二向延长型之间的板柱状；介于二向延长与三向等长型之间的厚板状；介于三向等长与一向延长型之间的短柱状等。,石墨二向延长,石英一向延长,石盐三向等长,二、矿物集合体的形态显晶集合体形态粒状集合体三向等长的粒状晶体颗粒构成，如橄榄石。粗粒状颗粒直径5mm中粒状颗粒直径5～1mm细粒状颗粒直径65）或中性的花岗岩和闪长岩SiO25265，但也有基性岩（辉长岩,SiO24552）和超基性岩（橄榄岩，SiO245）；与围岩的接触关系有整合的和不整合的；使围岩变质轻，变质圈厚度不大，捕虏体也少见。,第一节岩浆岩,岩浆活动过程中，将热传给较冷的围岩，使岩浆的温度不断下降，依次达到岩浆中各成分的凝固点而形成岩石岩浆岩，侵入作用形成侵入岩，喷出作用形成喷出岩。,第一节岩浆岩,二、岩浆岩的成分1、元素组成所有元素都存在，主要为O，Si，Al，Fe，Mg，Ca，Na，K（98以上），其中O46。2、化学组成主要为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、TiO2等，占90以上，SiO2占59，其次Al2O315.34。3、矿物成分石英、长石、云母、角闪石等。,玄武岩,安山岩,流纹岩,黑曜岩,三、岩浆岩的结构是指组成岩浆岩的矿物的结晶程度、颗粒大小、形状及其相互组合方式。1、按矿物结晶程度全晶质结构岩石中矿物比较粗大，岩石全部由矿物晶体组成，肉眼可辨，常见于侵入岩中，如花岗岩。玻璃质结构矿物没有结晶，全由玻璃物质组成，岩石断面光滑，为喷出岩所特有的结构，如黑曜岩半晶质结构岩石中矿物颗粒肉眼和放大镜下都看不见，只有在显微镜下可以识别。岩石中既有结晶矿物，又有玻璃质，岩石断面粗糙，为喷出岩所常见的结构，如流纹岩。,第一节岩浆岩,2、按岩石中同种矿物颗粒大小等粒结构岩石中矿物全部为结晶质，粒状，同种矿物颗粒大小近于相等。主要为侵入岩所具有的结构。不等粒结构岩石中同种矿物颗粒大小不等，但粒度大小是连续的，多见于深成岩的边缘或浅成岩中。斑状结构岩石中比较粗大的晶体散布在较细小的物质之中的结构。大的晶体称为斑晶，细小的物质称为基质。这是由于矿物结晶有先后形成的．这种结构为浅成岩或喷出岩所具有。,第一节岩浆岩,四、岩浆岩的构造是指岩石中不同矿物和其它组成部分的排列与充填方式所显示出来的岩石外貌特征。1、块状构造组成岩石的矿物颗粒无一定的排列方向而比较均匀地分布在岩石之中，岩石不显层理，侵入岩中常见。,第一节岩浆岩,2、流纹构造岩石中不同颜色的条纹、拉长了气孔以及长条状矿物沿一定方向排列所形成的外貌特征。是由于岩浆喷出地表，在流动过程中，岩浆迅速冷却，物质成分发生定向排列所造成。它是流纹岩的典型构造。,第一节岩浆岩,3、气孔状和杏仁状构造当岩浆喷出地表时，温度和压力减小，使岩浆中原来含有的气体逸出，岩石冷凝便形成气孔，岩石则呈现出大小不同的圆形或椭圆形的空洞，称为气孔状构造。若气孔被硅质、钙质等充填，形成杏仁状构造，这是喷出岩所特有的构造。,第一节岩浆岩,第一节岩浆岩,五、岩浆岩的分类1、按产状分类喷出岩（火山岩）侵入岩（深成和浅成侵入岩）2、按SiO2成分分类超基性岩（SiO265）,石英和橄榄石等具有反映岩浆岩在SiO2饱和程度的特殊意义，称为酸度指示矿物。石英是SiO2过饱和条件下的产物，在酸性岩中SiO2含量最高，过剩的SiO2结晶析出形成石英；橄榄石是SiO2不饱和条件下的产物，在超基性岩中SiO2含量低，结晶出的矿物是含SiO2少的橄榄石。,第一节岩浆岩,六、常见的岩浆岩类型,超基性岩浆岩橄榄岩基性岩浆岩辉长岩、玄武岩中性岩浆岩闪长岩、安山岩酸性岩浆岩花岗岩、流纹岩,酸性岩浆岩,花岗岩,流纹岩,中性岩浆岩,闪长岩,安山岩,基性岩浆岩,辉长岩,玄武岩,第二节变质岩,变质作用是原有岩石基本上在固态下，受内动力地质作用使原有岩石的矿物成分和结构、构造发生变化，而变成一种新岩石的过程。在变质作用过程中形成的新的岩石即为变质岩。引起变质的主要原因，是岩石所处的物理和化学条件发生了变化。变质作用使一种岩石变成另一种新的岩石，这种岩石叫变质岩。变质作用也可形成一些新矿床，这种矿床叫变质矿床。,一、变质作用和变质岩,1、变质作用的特点,沉积岩和岩浆岩经变质作用都可变成变质岩。变质岩亦可再变质形成另一种新的变质岩。变质作用一般使岩石变得更坚硬、更致密相对密度加大。变质岩与原岩相比，在化学成分、矿物成分和结构、构造上都有较大的变化，但有些变质岩与原岩在成分上并无显著变化，而仅有结构、构造上的差异，如大理岩与石灰岩，变质作用过程中，原岩变质前后总的化学成分基本保持不变。,2、变质作用与其它作用的关系,变质作用的能源来自地球内部，作用主要发生在地下深处温度、压力较高的环境，而且基本上是在固态下进行的。如果由于高温、高压使原来的岩石变成熔融状态时，则属岩浆作用范畴。岩石在地表附近接近常温常压的条件引起的变化也不是变质作用而是风化作用。在地下不太深，温度、压力不太高的条件下，使松散沉积物形成固结岩石的过程，也不是变质作用，而是硬结成岩作用。,动力变质作用是一种由强烈的构造应力产生的变质作用。接触变质作用在岩浆岩侵入体与围岩的接触带上，由岩浆散发的热量和挥发组分的影响而发生的变质作用。前者称为热接触变质作用，由于岩浆析出的挥发组分的加入，使接触带附近的岩浆岩和围岩发生明显的交代作用称为接触交代变质作用。区域变质作用在地壳运动带，由于高热流和构造运动的强应力所导致的大面积的变质作用。混合岩化作用是区域变质作用的深化，界于变质作用与岩浆作用之间的一种地质作用。,3、变质作用的类型,变质岩由变质作用而形成的新的岩石，可分为正变质岩是由岩浆岩经变质作用形成。副变质岩是由沉积岩经变质作用形成。分布变质岩在我国分布较广，多分布在古老的结晶地块和构造活动带。既可呈区域性的广泛分布，也可呈局部分布。在变质作用过程中，常导致某些元素的富集，形成重要的变质矿床，据统计，世界上70％铁矿、63％的锰矿及大多数铜、钴、镍矿都产于前寒武纪的变质岩中，如我国的鞍山铁矿。,4、变质岩,变质岩的化学成分变质岩的化学成分主要取决于原岩成分，也受变质作用的影响。若在变质过程中未经明显的交代作用，则岩石变质前后化学成分变化不大；若在变质过程中发生明显的交代作用，由于一些组分的带入和带出，则会导致化学成分的变化。变质岩的化学成分与岩浆岩相似，但不同的变质岩，化学成分的差别却很大。一般说来，正变质岩的化学成分变化范围小，副变质岩的化学成分变化范围很大。,二、变质岩的成分,变质岩的矿物成分比岩浆岩和沉积岩要复杂得多，既有与岩浆岩和沉积岩所共有的矿物类型（如石英、长石、云母、角闪石、辉石等，可以是残留的或新生成的），又有其自身独有的矿物类型（如硅灰石、红柱石、蓝晶石、十字石、硅线石、堇青石、蛇纹石、滑石、石墨）。变质岩中主要矿物与岩浆岩相同，但出现了许多变质矿物如硅灰石、红柱石、蓝晶石、硅线石、堇青石、蛇纹石、滑石、石墨等；还常出现比重大、分子体积小的矿物如石榴石；变质作用形成的矿物多为纤维状、鳞片状、柱状、针状矿物，如硅线石、绢云母等。,三、变质岩的结构和构造,变质岩的结构是指岩石中矿物组分的形状、大小和相互关系反映出的岩石特征和性质。变质岩的结构按其成因可分变余结构变晶结构交代结构碎裂结构,变质岩的构造即岩石的组分在空间上的排列、分布方式。按成因可分三类变余构造变成构造混合构造,三、变质岩的结构和构造,片岩,片麻岩,板岩,千枚岩,变质作用增强,四、常见变质岩,本章总结,1、基本概念岩浆岩浆岩岩浆的侵入作用气孔和杏仁构造变质作用变质岩变余结构构造2、思考题岩浆岩的分类变质作用的特点、类型,