矿物岩石室内实验指导书.doc

实验一 常见矿物的观察与识别 自然界已知的矿物有3300多种，而组成岩石的主要矿物及主要造岩矿物则只有几十种。 一． 目的要求 1. 熟悉常见矿的各种物理特征和其描述方法； 2. 了解物理特征在矿物鉴定上的意义。 二． 实习内容 （一） 矿物形态 1. 单体形态根据单个晶体三度空间相对发育得比例不同，可将晶体形态特征分为一向延长的针柱状、二向延长的片板状和三相等长的粒状三种。 （1） 针柱状石英（水晶）、角闪石、石棉。 （2） 片板状云母、绿泥石；厚板状重晶石。 （3） 粒状石榴子石、 黄铁矿、橄榄石、方铅矿。 2. 集合体形态 （1） 显晶集合体 柱状集合体普通角闪石、电气石、红柱石；纤维状集合体石膏、石棉；片状集合体云母、镜铁矿；粒状集合体橄榄石、石榴子石；晶簇石英、方解石。 （2） 隐晶及胶态集合体 结核状钙质结核、 黄铁矿结核；鲕状及豆状赤铁矿；钟乳状方解石；土状高岭土。 （二） 光学性质 1. 颜色 根据颜色产生的相里不同可分为自色、他色、假色，但具有鉴定意义的主要为自色。 （1）描述颜色的方法 通常描述颜色的方法有两种 ①标准色谱法 此种方法是 按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫标准色或白、灰、黑等矿物的颜色进行描述。若矿物为标准色中的某一种，则直接用其描述，如蓝铜矿为蓝色、辰砂为红色；若矿物不具某一标准色，则以 接近标准色中的某一颜色为主体，用两种颜色进行描述，并把主体颜色放在后面。例如绿帘石为黄绿色，说明次矿物是以绿色为主，黄色为次。 ②实物对比法 把矿物的颜色昱常见实物颜色相比进行描述。例如，块状石英呈乳白色，正长石为肉红色，黄铜矿为铜黄色等。 （2）观察矿物比色标本。 （3）注意要点描述矿物颜色时，应以新鲜干燥矿物为准，如果矿物表面遭受风化而颜色发生了变化时，则需刮去风化表面后再进行观察描述。 2. 条痕 条痕是指矿物粉末的颜色，一般是指矿物在白色无釉瓷板上擦划所留下痕迹的颜色。条痕色可能深于、等于或浅于矿物的自色。条痕色对不透明的金属、半金属光泽矿物的鉴定很重要，而对透明、玻璃光泽矿物来说，意义不大，因为它们的条痕都是白色或近于白色。 （3） 条痕色的描述方法与颜色相似； （4） 擦划条痕时，用力要均匀； （5） 观察测试的矿物应选新鲜标本。 3. 光泽 根据矿物表面反光的强度，可将矿物的光泽分为金属光泽、半金属光泽、金光光泽和玻璃光泽四类。 （6） 观察矿物光泽标准标本。 （7） 金刚光泽和玻璃光泽中，由于矿物表面不平整或在某些集合体表面会产生特殊的变异光泽。注意观察油脂光泽、丝绢光泽、珍珠光泽、土状光泽等。 （8） 注意要点观察矿物光泽时，一定要在新鲜面上观察，主要观察晶面和解理面上的光泽。 （三） 力学性质 1. 解理 解理是矿物的重要鉴定特征之一。解理按其发育程度分级极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理和极不完全解理五级。 （1） 观察解理等级 根据解理面的完好和光滑程度以及大小，确定其解理等级。注意观察白云母、方解石、普通角闪石、磷灰石、石英的解理发育情况。 （2） 初步认识解理组数 矿物中相互平行的一系列解理面称为一组解理。注意观察云母、正长石、方解石、萤石的解理组数。 （3） 观察解理面的夹角 两组及两组以上的解理，其相邻两解理面间的夹角亦是鉴定矿物的标志之一。注意观察正长石、辉石、角闪石、萤石的解理夹角。 （4） 注意要点 肉眼观察矿物的解理只能在显晶质矿物中进行。确定解理组数和解理夹角最好对矿物单体进行观察。 2. 硬度 肉眼观察的矿物的相对硬度，通过以摩氏硬度计了解不同硬度矿物为标准进行比较而确定的。观察摩氏硬度计。 表1 摩氏硬度计 摩氏硬度计 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 矿物名称 滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 正长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石 野外工作中为了方便，常采用指甲（硬度为2.5）、 小刀（硬度为5.5）等作为标准测定相对硬度。进行对比测定，把矿物的硬度分为低、中、 高三级。 （1） 低硬度C 硬度小于2.5，用指甲可以刻动。 （2） 中硬度B 硬度为2.5～5.5，手指甲不能刻动，小刀易于刻动。 （3） 高硬度A 硬度大于5.5，用小刀可不动。 注意要点刻划矿物用力要均匀。测试矿物时选择新鲜面，并尽可能选择框的单体。 三． 作业及思考题 按下表要求描述肉眼所观察的矿物标本的物理特征。 表2矿物物理特征观察与描述 序号 矿物名称 颜色 形状 光泽 解理级别 硬度 最显著特征 1 2 3 4 5 6 7 8 实验二 常见岩浆岩的观察与识别 一、 目的要求 1. 熟悉岩浆岩的一般特征。 2. 学会肉眼鉴定岩浆岩的基本方法。 3. 掌握一些常见岩浆岩的肉眼鉴定特征。 二、 岩浆岩鉴定和描述内容及注意事项 岩浆岩的手标本在肉眼鉴定时的观察描述内容包括岩石的颜色、结构和矿物成分，最后予以定名。其具体内容和注意事项如下 （一） 颜色 岩石的颜色是指组成岩石的矿物颜色的总和，而非某一种或几种矿物的颜色。如晦白色的岩石，可能是由长石、石英和少量暗色矿物（黑云母、角闪石等）形成的总体色调。因此，观察颜色时，宜先远观其总体色调，然后用适当颜色形容。 （二） 矿物成分 对于显晶质结构的岩石，应注意观察描述各种矿物，特别是主要矿物的颜色、 晶形、解理、光泽、断口等特征，并目估其含量（注意每种矿物应选择其最特征的性质进行描述）。尤其注意以下几方面 1. 观察有无长石，若有则应鉴定长石的种类，并分别目估其含量。 2. 观察有无石英、橄榄石得出现。若有石英出现，则为酸性岩；若有橄榄石出现，则为超基性或基性岩； 3. 鉴定暗色矿物成分，并目估其含量。特别注意辉石和角闪石，以及它们和黑云母的区别。 4. 对具斑状结构或似斑状结构的岩石则应分别描述斑晶和基质的成分和特点、含量。基质若为隐晶质则可用色率和斑晶推断其成分；若为玻璃质则只能用斑晶来推其成分。 （三） 结构构造 岩浆岩按结晶程度分为全晶质、半晶质、玻璃质和隐晶结构。全晶质又可按颗粒绝对大小分为粗（＞5mm）、中（5～1mm）细粒（1～0.1mm）全晶质结构。其中应特别注意隐晶和玻璃质结构的区别。隐晶质和玻璃质结构，用肉眼（包括放大镜）都看不出任何颗粒来，但两者可用断口的特点相区别。隐晶质的断口粗糙，呈瓷状断口；玻璃质结构的断口平整，常具有贝壳状断口。 按岩石组成矿物颗粒的相对大小又可分为等粒、不等粒结构。因此，观察描述结构时，应注意矿物的结晶程度、颗粒的绝对大小和相对大小等于特点。 岩浆岩常见的构造为块状构造，其次为气孔、杏仁构造和流纹状构造三种。 （四） 岩石的命名 岩浆岩的命名一般为颜色结构（构造）基本名称，如肉红色粗粒花岗岩。喷出岩有时仅用（颜色）构造基本名称，如气孔状玄武岩。 三、 作业及思考题 描述常见岩浆岩手标本 表3 常见岩浆岩肉眼识别特征 序号 岩石名称 矿物组成 结构（1） 结构 （2） 构造 最显著特征 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 实验三 常见沉积岩的观察与识别 一、 目的要求 1. 了解沉积岩的一般特征； 2. 观察、熟悉主要沉积构造（原生构造）； 3. 掌握常见沉积岩的鉴定特征。 二、 主要沉积构造（原生构造）类型及观察内容 许多沉积构造可在野外大范围出露，应作宏观描述。室内手标本应注意观察较细微的构造部分。 1. 层理描述手标本上块状层理、平行层理、斜层理的识别特征，注意观察斜层理中细层与层理的关系。 2. 层面构造包括波痕、泥裂、生物痕迹等。注意观察波痕和延伸方向；泥裂的“V”性特点，识别上层面与下层面。 三、 沉积岩的识别 （一） 颜色 在一定程度上反映了岩石的组分和形成环境。如石英砂岩由于成分单一，颜色多为浅色；岩屑砂岩则因成分复杂，颜色多为灰绿、灰黑色等。另外，对此生（风化）色有时亦需描述。 碳酸盐类岩石一般为浅色，且以灰色、灰白色为主，但因混入物成分含量不同，可呈现不同的颜色。如混入有机质者为深灰色或黑色；混入氢氧化铁者为紫色、褐红色等；含铁白云石者呈米黄色或褐色。据此，可大致推测其混入物的成分。描述颜色要以其总体色调为准。 （二） 成分 沉积岩的成分主要描述碎屑颗粒和胶结物两部分的物质成分。 1.碎屑成分 碎屑岩中的碎屑物质包括矿屑和岩屑二类。常见的矿屑有石英、长石和白云母。岩屑多出现在较粗的碎屑岩中，常见的岩屑为石英、砂岩、粉砂岩、燧石和中酸性岩浆岩等。在观察鉴定岩石时，要求鉴定出主要矿物和岩屑名称。 2.胶结物成分 常见的胶结物成分有钙质、硅质、铁质、泥质四种。主要区别如下表 表4 不同成分胶结物的区别 胶结物成分 颜色 岩石固结程度 胶结物成分 加稀盐酸 钙质 灰白 中等 ＜小刀 剧烈起泡 硅质 灰白 致密坚硬 ＞小刀 无反应 铁质 褐红、褐 致密坚硬 ≈小刀 无反应 泥质 灰白 松软 ＜小刀 无反应 3.碳酸盐类岩石的主要矿物成分是方解石褐白云石。由此而将其划分为石灰岩（方解石＞50）褐白云岩（白云石＞50）两大类，有时因含有较多的粘土矿物，可形成与泥质岩过度的泥灰岩。因此，确定碳酸盐岩的矿物成分，对岩石的定名是很重要的。碳酸盐类岩石的矿物成分一般主要时根据与稀盐酸（5）反应试验。 （1）加稀盐酸剧烈起泡并嘶嘶作响者，主要成分为方解石，应为石灰岩； （2）加稀盐酸微弱起泡或不起泡，主要为白云石组成，应为白云岩； （3）加稀盐酸激烈起泡后，留下泥质物质者，说明其主要成分除方解石外，还含有大量泥质（粘土矿物）成分，应为泥灰岩。 （三） 结构 沉积岩结构类型较复杂，总体可分为碎屑结构、泥质结构、生物结构和结晶（化学）结构四类。 1.碎屑结构可见到明显的由胶结物胶结的碎屑颗粒，碎屑物质包括矿屑、岩屑、核形石、生物碎石等。 若为砾状结构的岩石，可用尺子直接测量颗粒的大小、圆度、球度，目估各种粒径砾石的含量，以确定其分选性。对具砂状结构的岩石应尽量目估其颗粒大小，同时估计各粒级的百分含量以确定其分选性。在目估粒度时，可用已知粒级的砂砾管进行对比。用肉眼（包括放大镜）观察并确定碎屑的磨圆程度。对磨圆度的观察描述，一般对中砂和大于中砂粒级的岩石才具有意义。 碎屑结构的类型 ＞2mm 砾状结构 2～0.25mm 粗砂结构 2～0.05mm 砂状结构 0.25～0. 5mm 中砂结构 颗粒直径 0.5～0.05mm 细砂结构 0.05～0.005mm 粉砂状结构 ＜0.005mm 泥质结构 2.泥质结构是粘土矿物组成的结构，矿物颗粒粒径小于0.005mm，是泥岩、页岩等粘土岩的主要结构。 3.结晶结构（化学结构）是化学沉淀的结晶矿物组成的结构。又可分为结晶粒状结构和隐晶质致密结构。结晶结构是石灰岩、白云岩等化学岩的主要结构。 4.生物结构由生物遗体或碎片所组成的结构，是生物化学岩所具有的结构，如生物礁灰岩、煤等。 （四）构造 若手标本上能见到层面和层里构造则应尽量描述。若手标本上能见不到特殊的构造，则表明该岩石的岩层厚度较大，一般将其称为块状层理构造即可。 （五）沉积岩的命名 沉积岩主要是根据碎屑粒级确定岩石的基本名称（砾岩、砂岩、粉砂岩等），再根据岩石的颜色和成分（碎屑成分和胶结物成分）予以定名。即颜色（胶结物成分）（次要碎屑成分）主要碎屑成分基本名称，如黄褐色钙质石英粗砂岩，灰色长石石英细砂岩等。 四、 作业及思考题 描述常见沉积岩肉眼识别 表5常见沉积岩肉眼识别 序号 岩石名称 矿物组成 结构 构造 最显著特征 1 2 3 4 5 6 7 实验四 常见变质岩的观察与识别 一、目的要求 1.初步掌握变质岩的一般特征； 2.认识和熟悉几种典型的变质岩种类的描述和肉眼鉴定。 二、变质岩观察描述内容及其注意事项 变质岩肉眼观察描述内容、方法与沉积岩、岩浆岩大体相似，包括以下内容 1.颜色 变质岩的颜色比较复杂，它既与原岩有关又与变质岩矿物成分有关。因此，颜色虽可帮助鉴定矿物成分，但与其他两大类岩石相比，则总要性较差。变质岩的颜色常不均一，应注意观察其总体色调。 2.结构构造 变质岩的结构主要为变质结构，仅少数为变余结构。变晶结构在肉眼下很难与结晶质结构相区别。描述变晶结构时同样应注意矿物的结晶程度、颗粒大小、形状等特点。区域变质岩最特征的构造是由矿物具一定方向排列而构成的定向构造，即片理。片理是变质岩特有的一种构造。根据其剥开的难易、剥开面和平整程度和光泽，结合矿物重结晶程度等特征，可将片理中的板、千枚状、片状和片麻状四种构造区分开。 表6 变质岩结构构造的主要特征表 结构或构造 名称 主要特征 变晶结构 岩石在变质作用过程中在固态条件下经重结晶作用形成的结构，在同一变质作用过程中，主要矿物几乎是同时洁净的。具以下特点一般为全晶质；结晶顺序不明显；变晶矿物通常结晶程度较差；纤维状、片状变晶矿物发育，多定向排列，粒状矿物多具压扁、拉长等现象。 变余结构 由于变质作用不彻底，原岩的矿物成分和结构构造特征被部分地保留下来形成的结构。 碎裂结构 岩石在不强的应力作用下，其中较粗粒的矿物发生裂隙、边缘破碎等所显示的结构。 块状构造 又称均一构造，变晶矿物粒度相近，分布均匀。不具定向排列，是矿物组分单一的变质岩常见构造 片麻构造 经混合岩化作用所形成，长英质物质沿片理成均匀、连续分布，颗粒常由长石、石英组成，大小均匀。片状矿物多为云母。 眼球构造 经混合岩化作用所形成，长英质物质沿片理成眼球状的团状，连续分布，眼球常由碱性长石、石英组成，大小不一，当眼球含量增多时，可成串珠状连接排列，并逐步过度为条带状构造。 3.矿物成分 描述变质岩的成分时，应注意主要矿物，次要矿物和特征变质矿物。一般按矿物含量从多到少的顺序进行描述。 4.岩石的命名 区域变质岩中具有定向构造的岩石，以定向构造为其基本名称。若肉眼可识别出主要矿物或特征变质矿物时，亦应做为定名内容。一般命名原则可概括为颜色（矿物成分）基本颜色。如蓝灰色蓝晶石片岩。角闪石斜长片麻岩，黑云母变质岩。 三、作业及思考题 描述常见变质岩标本 表7 常见变质岩肉眼识别 序号 岩石名称 矿物组成 结构 构造 最显著特征 1 2 3 4 5 6 7 8 ******************* 实践教学 ******************* 兰州理工大学 学生实验报告 2009年秋季学期 实验课程水利工程地质 专业班级 学生姓名 指导教师王 昱 流体动力与控制学院 14