地质工作手册--清晰实用.pdf

前言前言 矿产资源是人类社会生存和发展的物质基础，人类社会进步一直与矿产矿产资源是人类社会生存和发展的物质基础，人类社会进步一直与矿产 资源开发利用密切相关。在人类历史上，争夺矿产资源控制权的欲望经常成资源开发利用密切相关。在人类历史上，争夺矿产资源控制权的欲望经常成 为人们纠纷甚至许多战争的直接和间接根源。因此，有史以来，世界各国政为人们纠纷甚至许多战争的直接和间接根源。因此，有史以来，世界各国政 府向来对矿产资源的管理都予以高度重视。府向来对矿产资源的管理都予以高度重视。 二次世界大战后，各国矿业得到较大发展、在凯恩斯主义影响下，各发二次世界大战后，各国矿业得到较大发展、在凯恩斯主义影响下，各发 达国家政府逐步加强对矿产勘查开发的管理，广大发展中国家的政府地矿部达国家政府逐步加强对矿产勘查开发的管理，广大发展中国家的政府地矿部 门纷纷建立，地矿管理也逐步走上有序管理。本书是我国第一部专门针对矿门纷纷建立，地矿管理也逐步走上有序管理。本书是我国第一部专门针对矿 业工程师编写的大型书籍。这是一部理论结合实践，深度与广度兼顾的具有业工程师编写的大型书籍。这是一部理论结合实践，深度与广度兼顾的具有 中国特色的适用性较强，较广的大型工具书。它的出版对于促进我国矿业开中国特色的适用性较强，较广的大型工具书。它的出版对于促进我国矿业开 发和矿山科学进步，培养大批优秀的矿业工程师必将有很大的帮助。发和矿山科学进步，培养大批优秀的矿业工程师必将有很大的帮助。 江泽民同志在党的十五大报告中指出“我国是人口众多，资源相对不足江泽民同志在党的十五大报告中指出“我国是人口众多，资源相对不足 的国家，在现代化建设中必须实施可持续发展战略。 ”我国是一个地质环境的国家，在现代化建设中必须实施可持续发展战略。 ”我国是一个地质环境 比较脆弱的国家，又是一个人口众多的发展中国家。疆域辽阔，地质情况复比较脆弱的国家，又是一个人口众多的发展中国家。疆域辽阔，地质情况复 杂多样，矿业人才是我国经济发展急需的人才。杂多样，矿业人才是我国经济发展急需的人才。 本书内容丰富，全面概括了矿业工程师在工作中不能涉及到的技术、法本书内容丰富，全面概括了矿业工程师在工作中不能涉及到的技术、法 律管理等各方面的知识。具体内容包括矿业工程师与矿业，矿山凿岩爆破和律管理等各方面的知识。具体内容包括矿业工程师与矿业，矿山凿岩爆破和 岩层支护，地下开采，露天开采等内容。岩层支护，地下开采，露天开采等内容。 中国矿业发展经历了许多风风雨雨，是改革开放为矿山注入了新的活中国矿业发展经历了许多风风雨雨，是改革开放为矿山注入了新的活 力，近年来对矿业的研究更是捷报频传，喜讯不断。我们在本书中也尽可能力，近年来对矿业的研究更是捷报频传，喜讯不断。我们在本书中也尽可能 地编写到最新的研究成果。地编写到最新的研究成果。 编写中难免有疏露之处，请广大读者批评指正。编写中难免有疏露之处，请广大读者批评指正。 本书编委本书编委 目录 第一篇地质基础（ ）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 第一章地球概况（ “ ）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 第一节地球的物理性质及内部构造（ “ ）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 第二节地壳的基本特征（ ）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 第三节地壳中的矿物（）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 第四节地壳的岩石组成（“）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 第二章地质作用（““）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 第一节地质作用及其分类（““）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 第二节风化作用（“）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 第三节地面流水的地质作用（“）4“ 钙 （0）*“24 钠 （0）“ 钾 （A）“4 镁 （.G0D） 6, 年 6 月号 克拉克值 指各种元素在地壳中含量的百分比 第一章地球概况 由表 “ “ 可见， 各种化学元素在地壳中分布极不均匀， 相对含量相差很大， 不仅 在总的数量上不平衡， 而且同一元素在地壳中的不同地区和不同深度上分布也是不均匀 的。一般说来， 地壳上部以 、 、 0; 不连续 （大洋底缺失） 硅镁层 （玄武岩层） 0 ， 第一篇地质基础 色透明， 但由于不同杂质的混入可成紫色 （“ ） 、 玫瑰色 （ 02） ； 大于指甲而小于小刀的中硬度 （硬度 02 202） ； 以及大于小刀的高硬度 （硬度 ’;普通辉石的晶体、 横断面和双晶 （1） 晶体；（） 横断面；（） 接触双晶 ［物理性质］ 绿黑色至黑色。玻璃光泽。柱状解理完全， 解理夹角为 ’和 *。比 重 -0 . -,0。 ［成因产状］ 是基性和超基性岩浆岩酌主要造岩矿物之一， 常与基性斜长石、 橄榄 石、 角闪石共生。 ［鉴定特征］ 以颜色、 短柱状晶形、 近八边形的横断面为主要特征。 （0） 双链构造硅酸盐 角闪石族矿物 透闪石10 23 , ［6 97］0 （7A） 0 ［化学组成］ 透闪石至低铁阳起石 1045,［697］ 0 （7A） 0 为一完全类质同象系列， 其中间成员为阳起石。透闪石含 17 -’8， 267 09-/8， 670,’-’8， A07 0-’8。 ［结晶形态］ 单斜晶系。晶体呈长柱状、 针状。集合体成放射状、 针状、 纤维状等。 9 第一篇地质基础 ［物理性质］ 白色或灰色、 浅绿色。玻璃光泽。硬度 “ 。柱状解理完全， 解理夹 角为 和 ， 456， 7。常含有 01、 -5等类质同象混入物。 ［结晶形态］ 单斜晶系。通常呈致密块状、 片状、 纤维状集合体。呈纤维者称蛇纹 石石棉或温石棉。 ［物理性质］ 颜色呈各种色调的绿色， 常具有蛇皮状的青、 绿色斑纹。油脂光泽或 第三章矿物 腊状光泽， 纤维状者呈丝绢光泽。半透明。底面解理完全。硬度 “ “。相对密度 “ “ 及微量 ’、 4、 23、 7 等混合物。 ［结晶形态］ 单斜晶系。晶体少见。常见片状或叶片状、 致密块状集合体。 ［物理性质］ 无色或白色， 含杂质时可呈浅绿色、 浅黄等色。透明至半透明。蜡状 光泽， 解理面上珍珠光泽。底面解理完全。硬度 -。相对密度 “0 “0。具滑感。薄 片具挠性。 ［成因产状］ 主要由富含镁的岩石经热液蚀变或接触变质形成。 ［鉴定特征］ 浅色、 片状、 低硬度、 底面完全解理、 具滑感等为主要特征。 ［主要用途］ 造纸和橡胶工业用做填充剂； 纺织工业做漂白剂； 陶瓷工业用做绝缘 、 等类质同象混入物。 ［结晶形态］ 单斜晶系。晶体呈假六方的板状、 片状和柱状 （图 ’ * ） 。集合体 呈片状或鳞片状。极细小的鳞片状集合体称为绢云母。 图 ’ * 白云母的晶体 ［物理性质］ 无色透明， 因含杂质而常呈浅黄、 浅绿等色。玻璃光泽， 解理面上呈珍 珠光泽。底面解理极完全。硬度 ,0 1 *。相对密度 ,/. 1 *,’。薄片具弹性。绝缘性 能极好。 ［成因产状］ 白云母是一种分布广泛的造岩矿物。在三大类岩石中均可出现， 具有 工业意义的白云母一般产于花岗伟晶岩中。 ［鉴定特征］ 以形态、 极完全解理、 薄片具弹性和浅色为特征。以其颜色区别其他 云母。 ［主要用途］ 用于电气工业中的绝缘材料。碾碎的云母粉用于建筑及耐火材料、 橡 //’ 第三章矿物 胶业等。 黑云母 （“， ） ［ （’， *）,-］ （.） ［化学组成］ 绿泥石实际是绿泥石族矿物的统称， 其化学成分复杂， 类质同象替代 广泛。 ［结晶形态］ 单斜晶系。晶体呈假六方片状、 板状或柱状， 但较少见。通常呈鳞片 状集合体。 ［物理性质］ 呈各种不同色调的绿色。透明至半透明。玻璃光泽。解理面上珍珠 光泽。底面解理极完全。薄片无弹性。硬度 / /; ;-。 ［成因产状］ 主要产于低级区域变质岩 （绿泥片岩） 及中低温热液蚀变岩中。富铁 的绿泥石主要产于沉积铁矿中。 ［鉴定特征］ 以其颜色、 片状、 极完全解理、 薄片无弹性等为主要特征。 （） 架状构造硅酸盐亚类 如前所述， 本亚类矿物在晶体构造中， 每个硅氧四面体与相邻四个硅氧四面体以角 顶相连， 构成沿三度空间无限扩展的架状构造。在架状构造中， 部分 * A被 ’， *1-,.74“。硬度 1 1A4。相对密度 .A1 （钠长石） .A31 （钙长石） 。 ［成因产状］ 斜长石在岩浆岩和变质岩中广泛分布， 它对岩石分类是很重要的。在 基性岩中为基性斜长石， 在中性岩为中性斜长石， 在酸性岩和碱性岩中为酸性斜长石。 在变质岩中是构成各种片岩、 片麻岩和变粒岩、 混合岩的重要矿物组分。在风化条件下 可生成绢云母、 高岭土。 ［鉴定特征］ 以灰白色、 聚片双晶、 硬度、 解理夹角等为主要特征。 ［主要用途］ 用做陶瓷和玻璃工业的原料。 , 第三章矿物 似长石族 霞石“［ 、 1 、 ; 等附加阴离子。 绝大多数硼酸盐矿物都呈白色或浅色， 透明， 玻璃光泽， 相对密度不大， 硬度也较低。 8 主要矿物描述 硼砂“ ［6 */ （） *］ 。易溶于水。在空气中失水， 并在表面形成粉末 皮壳。 ［成因产状］ 为最常见的硼酸盐矿物。主要产于干旱盐湖沉积中， 与石盐、 芒硝、 石 膏等共生。 ［鉴定特征］ 以柱状晶形、 硬度低、 易溶于水等为主要特征。 ［主要用途］ 为硼的主要矿物原料。 - 第一篇地质基础 （三） 磷酸盐类 “ 概述 磷酸盐矿物是金属阳离子与磷酸根 ［］ ， ’-“， “’， *’ “。偶见 稀土元素以类质同象代替 .。 ［结晶形态］ 六方晶系。晶体呈六方柱状 （图 ） 。集合体呈粒状、 致密块 状、 结核状。胶状或隐晶质集合体称胶磷矿。 图 磷灰石的晶体 ［物理性质］ 颜色多种多样， 以各种色调的绿色较为常见。玻璃光泽， 断口油脂光 泽。硬度 。解理不完全， 断口呈参差状。相对密度 “; “’。加热后可出现磷光。 ［成因产状］ 磷灰石成因多种多样。岩浆成因的多成副矿物产于岩浆岩中； 在碱性 岩中可形成有工业价值的磷灰石矿床； 由沉积成因和沉积变质成因的可形成规模巨大的 磷矿床。 ［鉴定特征］ 以其六方柱晶形， 光泽和硬度作为鉴定特征。另外还可用简便的化学 方法试磷 在矿物上加少许钼酸铵粉末， 再加一滴硝酸， 立即产生磷钼酸铵黄色沉淀。 ［主要用途］ 是制造农业磷肥和提取磷的重要矿物原料。 ; 第三章矿物 （四） 硫酸盐类 “ 概述 硫酸盐矿物是金属阳离子和硫酸根 ［］ 和 6, 代替 ,。 ［结晶形态］ 斜方晶系。晶体常呈厚板状， 但完好的晶体较少见。集合体呈致密块 状或粒状， 有时呈纤维状。 ［物理性质］ 无色或白色， 含杂质呈灰、 浅蓝、 浅红等色。玻璃光泽， 解理面显珍珠 光泽。三组解理互相垂直， 可裂成火柴盒状的解理块。硬度 9 “8。相对密度 、 23、 , 等。 ［结晶形态］ 斜方晶系。晶体常呈板状、 有时呈柱状。集合体常呈粒状、 板状或纤 维状， 少数呈致密块状、 结核状等。 ［物理性质］ 白色或无色， 有时呈浅黄、 浅褐等色。玻璃光泽， 解理面呈珍珠光泽。 二组完全解理， 一组中等解理。硬度 9 “8， 相对密度 “ 9 “8。 ［成因产状］ 产于中、 低温热液矿脉中与硫化物共生， 或以重晶石脉出现。也呈结 第一篇地质基础 核状及透镜状产于浅海沉积岩中。 ［鉴定特征］ 以相对密度大， 板状晶形， 三组解理为特征。 ［主要用途］ 用做钻井的加重剂， 射线的防护剂， 以及用于化工、 医药等工业。 石膏“ ［4 ’ 6 等。 20 第三章矿物 钨的原子量很大， 所以钨酸盐矿物的相对密度也大， 一般在 “ 之间。本类矿物 的硬度一般不高， 不超过 和 7 等类质同象混入物。 ［结晶形态］ 四方晶系。晶体呈近似八面体的四方双锥 （图 3 4 5 4 68） 。通常为粒 状或块状集合体。 图 3 4 5 4 68白钨矿的晶体 63 第一篇地质基础 ［物理性质］ 灰色、 灰白色， 有时略带浅黄或浅绿色调。油脂光泽或金刚光泽。透 明至半透明。中等解理。参差状断口。硬度 “ 。相对密度 “ ’ 1 、 29’ 1、 , 、 , 、 5 , 、 （*） ’ , 等附加阴离子的碳酸盐以及少数的含水碳酸盐。 碳酸盐矿物一般颜色较浅。非金属光泽。硬度一般在 左右。多呈菱面体晶形和 解理。所有碳酸盐矿物和盐酸或硝酸作用起泡。 ’“ 主要矿物描述 方解石0 ［*］ ［化学组成］ 0* “/.， *’“A-.。常含有 23、 56、 29 等类质同象混入物， 有时还可含 ;、 89、 B、 B “B*0*C, *.）矿物名称含量 （; ） 石英’白云母 碱性长石橄榄石 ’ 斜长石’’霞石-8 含量最高 （大于 A） ， 其他 氧化物与闪长岩相似。因此矿物主要为碱性长石、 似长石 （霞石） ， 少量碱性铁镁矿物 （如 霓辉石等） ， 不含石英。 岩浆岩中矿物的共生规律及结晶顺序也可以用鲍文反应原理来说明。 鲍文反应原理 玄武岩浆在结晶过程中， 首先结晶出的矿物是橄榄石、 辉石以及富钙 的斜长石。当这些矿物晶出后， 岩浆的成分发生改变， 于是打破了原来的平衡状态。此 时， 先结晶出的矿物晶体与剩余的岩浆之间会发生反应， 形成新的矿物。如橄榄石晶体 与熔浆反应， 形成普通辉石。当温度达到 B 89* 99*， 为 超镁铁圃岩石， 按照的镁铁质矿物含量进一步分类。 93 第一篇地质基础 苦橄岩 暗绿色至黑色； 细一微粒结构或斑状结构； 主要矿物成分为橄榄石、 辉石， 斑 晶多为橄榄石。 科马提岩 这是一种含镁很高的超镁铁质火山岩， 常与拉斑玄武岩呈互层产于太古宙 绿岩带中。主要矿物为富镁橄榄石、 富铝单斜辉石。突出的特征是这两种矿物具针状骸 晶， 近于平行丛生排列成鬣刺结构。这种岩石首先发现于南非科马提河， 近年在世界上 多处发现。我国迁西、 内蒙的太古宙变质绿岩带中也见到。 （四） 产状、 分布及有关矿产 超基性岩在地表的分布面积很小， 约占岩浆岩分布面积的 “。它常与基性岩一 起组成岩浆岩杂岩体， 也有呈独立岩体出现的， 一般为小型岩株、 岩盆或岩墙。在我国内 蒙、 祁连山的褶皱山系内， 超基性岩小岩体成群成带分布， 延续数百至千余千米。金伯利 岩往往呈岩管岩脉产出。 与超基性岩有关的矿产有铬、 镍、 钴、 铂、 稀土、 金刚石、 石棉、 磷灰石、 滑石等。 二、 辉长岩 玄武岩类 （基性岩类） （一） 概述 本类岩石含 ’1。 本类岩石分布广泛， 是大陆地壳的重要组成岩石。侵入岩常呈岩基或岩株产出， 喷 出岩分布较少。 （二） 侵入岩 深成侵入岩代表性岩石为花岗岩、 花岗闪长岩。花岗岩多呈浅肉红色、 浅灰色； 粗一 细粒结构、 似斑状结构； 块状构造； 局部见斑杂构造。主要矿物为钾长石 （ 8“.） 、 酸性 斜长石 （ “.） 和石英 （ 1“.） ； 次要矿物有黑云母、 角闪石 （ “.） ； 副矿物有磁铁 矿、 榍石、 锆石、 磷灰石等。