矿物岩石学复习提纲(期中)讲解

————矿物岩石学

第一章绪论

1.矿物：

矿物是由各种地质作用中天然形成的单质和化合物。它们具有相对固定的化学组成和内部结构，在一定的物理化学范围中稳定。是组成岩石和矿石的基本单位。

2.矿物的属性（特性）：

化学属性:矿物是地壳中化学元素的赋存形式，与月球矿物、宇宙矿物、陨石矿物相区别；具有相对稳定的化学成分。

地质属性:地质作用（宇宙作用）产物，有别于人造矿物。

结晶学属性:绝大多数是固体（少数为液体和气体），是具有一定内部结构的结晶质（极少数是胶体和玻璃质）；

物理学属性:具有特定的物理性质，例如颜色、光泽、透明度、硬度、磁性、导电性等，有一定的形成条件和稳定条件，当环境条件改变时矿物将发生变化并形成新矿物，即矿物是物质运动一定阶段的产物。

3.矿物学的研究内容：

是以固体矿物为研究对象的，是以矿物的化学成分、内部结构、外表形态、物理性质、化学性质、在地质作用过程中的形成条件和变化规律及其分布规律等为研究内容的地质学重要分支学科。

4.岩石（Rock）@

岩石是构成地球上层（地壳和软流圈之上的上地幔，即岩石圈）的主要物质成分，是在特定的地质条件下，经由各种地质作用下所形成的具有稳定外形的固体矿物（包括部分玻璃质和生物残骸）的集合体。

5.岩石的属性：

岩石是矿物集合体（有的岩石含火山玻璃或者主要由火山玻璃组成），是按一定的结构构造组成的固体物质－基本属性。

岩石又是地质体，是以岩体或岩层为单位彼此交错重叠组成岩石圈，是岩石圈发展演化过程中经不同地质作用生成的－地质属性。

6.岩石类型：地壳中岩石类型多种多样，但根据成因可归纳为以下三大类：

岩浆岩（Magmatic Rock）：主要是由地壳或上地幔深处形成的高温熔融的岩浆，在地壳构造运动的驱使下，侵入地下或喷出地表冷凝而形成的岩石，如花岗岩、玄武岩等，占地壳体积的66％。

沉积岩（sedimentary Rock）：主要是在地表条件下，由风化作用、生物化学作用及某些火山作用等形成的沉积岩原始物质经搬运、沉积和沉积后作用所形成的岩石，如砂岩、泥岩、石灰岩等，占地壳体积的8％。

变质岩（Metamornhic Rock）：是由地壳上已存在的各种岩石，在温度、压力升高的条件下，发生矿物成分、结构、构造转化而形成的岩石，如片岩、片麻岩、大理岩等，占地壳体积的20％。

4.岩石学概念：

- 1 -

————矿物岩石学

是以天然岩石为研究对象，以岩石的的物质成分、结构、构造、野外产状、共生组合、分布规律以及岩石成因、与成矿的关系等为研究内容的一门独立学科。

基础岩石学包括岩类学(petrography)和岩理学(petrogenesis)两部分。

岩类学：或称描述岩石学，主要研究岩石的物质成分、结构、构造、分类、命名以及产状与分布；

岩理学：主要探讨岩石的形成条件和形成过程等岩石成因方面的问题。

第二章结晶学基础

1.结晶质（晶体）：是内部质点（原子、离子或者分子）在三维空间作周期性重复排列

的固体物质，或者称内部具有格子状构造的固体。

2.非晶质：凡内部质点不能在三维空间作重复性周期排列的物质为非晶质。如玻璃、琥

珀、松香等。

特点：

A ：在非晶质体的各个部位上，没有任何两部分的内部结构是完全相同的；

B ：非晶质体的内部质点在不同方向上的排布状况无任何规律可循；

C：在外形，非晶质体在任何条件下都不可能自发地长成规则的几何多面体外形。

3.晶体与非晶体的区别：

①在内部结构上：晶体具有格子状构造，质点的排列既具有短程有序性，又具有长程有序性；非晶质体则不具有格子状构造，质点的排列只具有短程有序性，不具有长程有序性。

②外形上：晶体具有规则几何多面体形状，非晶质体为无定形体。

③在物性上：非晶质体不具有确定的熔点。

④在分布上：由于晶体比非晶体稳定，所以晶体的分布更广泛，自然界的固体物质绝大多数是晶体。

4.空间格子：

表示晶体内部构造中质点重复规律的几何图形

空间格子最基本的特征:质点在三度空间作有规律的周期性重复。

5.空间格子的组成要素

1）结点: 组成空间格子的点，代表具体晶体结构中的相当点。

2）行列: 空间格子中由排列在一条直线上的结点构成的几何图形。

3）结点间距：每一行列上相邻结点之间的距离称为结点间距。

4）面网: 结点在平面上的分布。

面网间距：平等且相邻的二面网间的垂直距离称面网间距。

面网密度：面网中单位面积内结点的数目称为面网密度。

6.★晶胞：实际晶体中所划分的单位空间格子（平行六面体），称为晶胞（cell）。晶体可

- 2 -

————矿物岩石学

以被认为是晶胞在三维空间无间断的平移、叠置而成。

晶胞参数：表征空间格子大小及形状的三个棱长a b c 和三者之间的夹角αβγ，称为晶胞参数。

7.空间格子的分类

1）立方格子：a=b=c，；α=β=γ=90°；

2）四方格子：a=b≠c，α=β=γ=90°；

3）六方格子：a=b≠c，α=β=90°，γ=120°；

4）三方格子：a=b=c，α=β=γ≠90°；

5）斜方格子：a≠b≠c，α=β=γ=90°；

6）单斜格子：a≠b≠c，α=γ=90°、β≠90°

7）三斜格子：a≠b≠c，α≠β≠γ≠90°

空间格子按照结点分布位置：4种格子类型

原始格子（P）：结点分布于平行六面体的八个角顶上。

底心格子（C）：结点分布于平行六面体的角顶及某一对面的中心。

体心格子（I）：结点分布于平行六面体的角顶和体中心。

面心格子（F）：结点分布于平行六面体的角顶和三对面的中心。

8.晶体的形成方式

1．由液相结晶析出晶体

2．由气相转变为晶体

3．由固态再结晶为新晶体

9层生长理论（科塞尔理论）:

晶体在理想情况下生长时，总是先生长一条行列然后再生长相邻的行列；在长满一层面网后，再开始生长第二层面网；晶面（最外的面网）总是平行向外推移而生长的。

10布拉维法则

实际晶体往往被面网密度大的晶面包围

11影响晶体生长的外部因素

1．温度2．杂质3．涡流4．粘度5．结晶速度（结晶速度快结晶中心增多，往往长成针状、树技状或极细小的晶体；结晶速度慢晶体长得粗大）

12晶体的基本性质

1. 自限性（自范性）

2. 均一性及异向性

3. 对称性

4. 具有固定的熔点

5. 最小内能性

6. 稳定性

13晶体的对称定律：晶体中只能出现轴次为1、2、3、4、6 的对称轴，而不能出现

5 次或高于

6 次的对称轴。

- 3 -

————矿物岩石学

14对称要素：对称面(P)

对称轴(Ln)

对称中心(C)

旋转反伸轴(Lni)

15 对称面：是一假象的平面（P），它把晶体图形分为两个相等的部分，相应

的对称操作为对于此假象平面的“反映”。

对称面的特征是：该平面能够把图形平分为两个相等的部分，其中的任一部分通过该平面的镜相反映操作之后，可与另一部分重合，对应点的连线垂直对称面且被平分。晶体只可有0-9个对称面。

16旋转反伸轴（Lin）：旋转反伸对称轴是一条假想的直线，对应的操作是旋转反

伸，即晶体或者图形旋转一定角度后，再对该直线上的一点进行反伸，可使晶体或者图形上相等的部分重复出现。

特点是：晶体或图形绕该轴旋转一定角度并反伸后，可使晶体或者图形重复。经推导证明，旋转反伸对称轴仅可能有5种，即Li1 、Li2 、Li3 、Li4 、Li6 。当有多条旋转反伸轴同时出现时记为3 Li4。

17对称要素组合定理:

在结晶多面体中，当几种对称要素同时存在时，任意两种对称要素的组合必定会导出第三种对称要素。它的作用等于前两种对称要素作用之和。

18

19晶体的理想形态

- 4 -

—— —— 矿物岩石学

- 5 - 晶体的理想形态严格地遵循格子构造规律，是由晶体的对称性决定的。

晶体的理想形态可分为两种类型:一类由同形等大的晶面组成，称为单形；另一类是由两种或两种以上的单形聚合成的，称为聚形。 20晶体理想形态：

内因：晶体的化学成分和内部结构决定（鉴定矿物的一个重要标志）

外因：晶体形成时条件的影响，同种矿物在不同条件下可以具有不同的形态（判断和确定矿物的成因） 21由单形概念得出两条推论(1)

不同的对称型可以导出不同的单形。

如：以立方体任意一个晶面为原始晶面，通过3L44L36L29PC 中全部对称要素的作用，能导出立方体的全部晶面。 22由单形概念得出两条推论(2)

同一对称型可以推导出多种单形。

例如：3L44L36L29PC 中，如果晶面和L4垂直→立方体、晶面和L3垂直→八面体、晶面和L2垂直→菱形十二面体、晶面和所有的对称轴斜交→四角三八面体。

例如：L66L27PC 中，晶面与L6平行→六方柱；晶面与L6 斜交→六方双锥

23几何单形与结晶单形

不同对称型所导出的单形，形态及晶面数目等几何特征可以相同，但就其对称特性来说往往是各不相同的（有几何单形与结晶单形之分）。

例如：等轴晶系的五种对称型均可导出立方体单形，但各立方体晶面的对称特性各不相同，即可导出五种立方体形状的结晶单形，它们属于同一种立方体几何单形。

几何单形：不考虑单形所属的对称型，只考虑单形的几何形状，有47种几何单形，称为47种几何单形。 结晶单形：每一个对称型，单形晶面与对称要素之间的相对位置关系共 有7种，因此，一个对称型最多能导出7种单形。对32种对称型逐一进行推导，除去重复部分，能导出146种不同的单形，称为结晶单形。

切记：同一对称型可以最多存在7种结晶单形 24低级晶族的单形（

7种）

25 中级晶族的单形

柱类

—— —— 矿物岩石学

- 6 - 晶面和晶棱都平行于高次轴。

单锥类

出现在没有对称中心和其它水平对称要素的对称型中。所有晶面交高次轴于一点。

双锥类

上下各半数晶面分别交高次轴于上下两点。出现在有对称中心或（和）其它水平对称要素的对称型中。

面体类

出现在没有水平对称面的对称型中。上、下晶面错开，相间分布。

偏方面体类

出现在没有对称中心的对称型中（所有晶面互不平行）。似相应的双锥相互间绕高次轴错开一个任意角度而成。

—— —— 矿物岩石学 - 7 -

26高级晶族等轴晶系的单形（15+2种）

四面体组

八面体组

立方体组

—— —— 矿物岩石学

- 8 - 其他

27聚形：是指两个或两个以上的单形聚合在一起，共同圈闭的空间外形形成聚形。 实际晶体绝大多数为聚形。 28单形相聚的条件：只有属于同一对称型的单形才能组合成聚形。

① 除单面、平行双面外，单形不能跨族相聚。

② 四方晶系和三方、六方晶系不能跨晶系相聚。

③ 三、六方单形虽然能跨晶系相聚，但三方多可以和六方晶系的单形相聚，而六方晶系对称形不能出现三方晶系所特有的单形—菱面体、复三方偏三角面体中。 29聚形分析的注意事项

①单形相聚后，由于相互交截，可以改变单形独存时的形状，因此不能只依据单形形状来判断聚形中的单形。

②聚形中的晶面有几种形状，就有几种单形。

③判断单形时，掌握晶面与对称要素间的关系特别重要。 29晶体常数

晶体的几何常数——轴角α、β、γ和轴率a ∶b ∶c

晶体常数与内部结构研究中表征晶胞的晶胞参数一致（a 、b 、c ；α、β、γ ), 是表示一个晶体结晶学坐标特征的一组参数。 30 晶面符号——表征晶面空间方位的符号

31米氏符号的表示方法

晶面在三个（或四个）结晶轴上的截距系数的倒数比，并去掉比例符号，用小括号括之来表示。

如：（110）、（1121）

注意: (1)米氏符号中某个数为0 时，表示该晶面与相应的晶轴平行。

(2)同一米氏符号中，晶面指数越大，表示晶面在相应结晶轴上的截距系数越小。

(3)由于晶轴有正、负方向之分，因此，若相交于晶轴负端，则在晶面指数上方加“－” 。

(4)晶面指数是截距系数的倒数比，一般不超过6。

(5)

同一米氏符号中，晶面指数越大，表示晶面在相应的结晶轴上的截距系数越小；在轴单位相等的情况下，还表示相应截距的绝对长度越短，而晶面本身与该结晶轴的夹角则越

————矿物岩石学

大。

32单形符号

单形代表晶面的确定原则

⑴选择正指数最多的晶面，也就是投影图中第一象限内的晶面。

⑵遵循“前、右、上”的原则。

33双晶

两个及两个以上的同种晶体按一定对称规律形成的规则连生体。即连生体中一个晶体是另一个晶体的镜象，或者一个晶体旋转180°后可与另一晶体重合或平行，则这两个晶体称为双晶。

第三章矿物通论

1元素的离子类型

根据离子最外电子层的结构，把离子分成三种类型:

（1）惰性气体型离子;（2）铜型离子;

（3）过渡型离子

2类质同像

矿物晶体在结晶过程中，结晶格子中的某种质点（原子、离子和分子）的位置被性质相似的质点所代替，代替后除晶格常数略有变化外，晶体结构类型并不改变的现象，称为类质同象。例：Mg2[SiO4]（镁橄榄石）与Fe2[SiO4]（铁橄榄石），形成（Mg，Fe）2[SiO4]（橄榄石是一个类质同像系列的名称）。

例：ZnS（闪锌矿）中的Zn可以被Fe部分（少于40％）替代，形成（Zn，Fe）S，( Fe的替代可使闪锌矿的晶胞参数（a0）增大。)

例：Mg [CO3]（菱镁矿）与Fe [CO3]（菱铁矿）中的Mg2＋和Fe2＋可以任意比例替代，形成一个完全类质同象系列（彼此间形态一致，结构型式一致，但阳离子种类和数量比不同）：Mg [CO3]—（Mg，Fe）[CO3]（铁菱镁矿）—（Fe，Mg）[CO3]（镁菱铁矿）—Fe [CO3]

3类质同像的类型

1）根据不同组分在晶格中所替代的范围分为:完全类质同像与不完全类质同像：

（1）完全类质同像系列——类质同象混晶中，两种组分能以任意比例进行替代：

例：MnWO4 （钨锰矿）－(Mn,Fe)WO4 （黑钨矿）－FeWO4（钨铁矿）

（2）不完全类质同像系列——两种组分不能以任意比例替代，限定在某个有限的范围内。

例：ZnS －FeS －(Zn,Fe)S ，其中Fe 2+在ZnS中的替代Zn 2+的量不能超过阳离子数的约40%。

2）根据晶格相互替代的离子电价是否相等，分为:等价类质同像与异价类质同像

- 9 -

————矿物岩石学

（1）等价类质同像—相互替代的离子电价相等。例：红宝石（刚玉）中Cr3+→Al3+，因Al3+的离子半径是0.57 ?，Cr3+的离子半径是0.64 ?，置换前纯Al2O3的a0 = 4.75 ?，c0 = 12.97 ?；置换后含4% Cr2O3的（Al,Cr）2O3的a0 = 4.93 ?，c0 = 13.51 ?，结构无根本的变化。

（2）异价类质同像——相互替代的离子为异价离子，由于异价替代将引起电荷不平衡（电中性被破坏），必须采用成对替代（等额替代）以保持电价平衡，这种替代方式又称“耦合替代”。

4类质同象代替的条件

内因：1）互相代替的离子或原子半径大小相等或相近

2）互相代替的离子总电价应该相等

3）离子类型相同

外因：1）温度

2)压力：3)组分浓度

5胶体矿物

指由水胶凝体形成的矿物,即是指以水为分散媒，以固相为分散相的水胶凝体而形成的非晶质（蛋白石-SiO2·nH2O）或超显微的隐晶质（粘土矿物）矿物。

胶体矿物是含有吸附水的准矿物。进一步重结晶的变胶体矿物才是真正的矿物。

6胶体矿物成分特征—可变性、复杂性

7胶体的基本性质

①胶体质点的带电性

②胶体的吸附性

③胶体微粒的表面能

8矿物中的水，有几种赋存状态？举例？

水的5种赋存状态：吸附水、结构水、结晶水、沸石水和层间水

1.吸附水：以中性水分子H2O形式被机械地吸附于矿物颗粒表面或裂隙中，或渗入矿物集合体中的中性水分子。例：蛋白石SiO2·nH2O

2.结晶水：以中性水分子H2O 形式占据晶体结构中的固定的配位位置，参与组成矿物晶格的水。例如：石膏Ca[SO4]·2H2O

3化合水(结构水)：以（OH）-、H +、（H3O）+ 离子形式，占据晶体结构中的固定的配位位置，并有确定的含量比的水。高岭石Al4[Si4O10]( OH )8, 在500—900℃间失水，变为偏高岭石（自然界中不存在）Al2O3·2SiO2

4.层间水：存在于某些层状结构硅酸盐的结构层之间，性质介于结晶水和吸附水之间的一种水。例如：蒙脱石(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2[(Si,Al)4O10](OH)2·nH2O

5.沸石水：存在于沸石族矿物晶格的空腔和通道中，性质介于结晶水和吸附水之间的一种水。沸石－M+xD2+y[Alx+2y Sin- (x+2y) O2n] ·RH2O

9结构式(晶体化学式)书写规则

1.单质：

- 10 -

————矿物岩石学

只写元素符号

如：金刚石－C；自然金－Au

2.金属互化物：

按金属性递减顺序自左向右排列

如：碲银矿－AgTe；砷铂矿－PtAs

3.离子化合物

⑴阳离子在前，阴离子在后，复盐中阳离子按碱性由强到弱的顺序排列；

如:石盐－NaCl；白云石－CaMg[CO3]2

⑵络阴离子用方括号括起来；

如:白云石－CaMg[CO3]2

⑶附加阴离子写在络阴离子之后；

如:滑石－Mg3[Si4O10](OH)2

⑷对于更大的结构单元，可用大括号括起来

如：白云母－K{Al2[AlSi3O10](OH)2}

4.类质同像的书写

呈类质同像关系的元素写在一个括号内，用逗号隔开，含量高的写在前面。如:铁闪锌矿（Zn，Fe）S

5.水的书写

①吸附水—不属于矿物本身的化学组成，一般不予表示。但水胶凝体矿物中，水是矿物本身的固有特征，通常在化学式的末尾用nH2O 或aq 来表示，用园点与其它组分隔开，表示含量不定。

如:蛋白石—SiO2.nH2O

②结晶水—在化学式中写在其它组分之后，用圆点隔开。

如:石膏－Ca[SO4]·2H2O

③沸石水—含量以其上限值为准，写法同结晶水。

如: 钠沸石－Na2[Al2Si3O10] ·2H2O

④层间水—如有上限值，写法同沸石水；否则用·nH2O表示，以示含量不确定。

如:蒙脱石－(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2[(Si,Al)4O10](OH)2·nH2O

10等大球体的最紧密堆积

1）堆积方式

第一层分布：

等径球在一个平面内的最紧密堆积只有一种形式。此时，每个球体（A）周围有6个球，并在球体之间形成两套数目相等、指向相反的弧线三角形空隙

第二层分布：

为了能最紧密堆积，在继续堆积第二层球时，球必须放在前一层产生的空隙上。可以放在B处，也可以放在C处。但是，二者只要旋转180°后，则完全相同。因此，只有一种堆积形式。

第三层分布：当堆积第三层时，有两种情况。

第1种情况：

第三层球与第一层球重复，之后，第四层球与第二层球重复，即ABAB……堆积，此时球体在空间的分布恰好与空间格子中的六方格子一致，称为六方最紧密堆积。

第2种情况：

第三层球与前两层球都不重复，如第二层球位于B处，则第三层球位于C处，而第

- 11 -

—— —— 矿物岩石学

- 12 - 四层球与第一层球重复，第二层球与第五层球、第三层球与第六层球重复，即ABCABC ……堆积，此时球体在空间的分布恰好与空间格子中的立方面心格子一致，称为立方最紧密堆积。

2）球体空隙 球体空隙占整体空间的25.95％。

A-四面体空隙：联结4个球体的中心形成。

B-八面体空隙：6个球体上、下两层，且错开60°，联结其中心形成。 八面体空隙较四面体空隙大些 六方最紧密堆积—四面体空隙和八面体空隙上下相对。 立方最紧密堆积—四面体空隙和八面体空隙相间分布。

3）空隙数与球体数的关系

在立方和六方两种最紧密堆积中，球体周围的空隙分布情况虽然不同，但数目相同，即每个球周围有6个八面体空隙和8个四面体空隙。

在最紧密堆积中，平均1个球有1个八面体空隙和2个四面体空隙。

若有n 个球作最紧密堆积，则应有n 个八面体空隙，2n 个四面体空隙。 11同质多像

同质多像的概念：相同化学组分的物质，在不同的热力条件（温度、压力、介质性质等）下，形成不同的晶体结构的现象，称为同质多像。

成分相同而结构不同的几种矿物晶体，称为该成分的同质多象变体。

同质多像变体间的差异 :有时很大，例如，石墨与金刚石，后者为典型的原子晶格，C 的配位数为4；前者为多键型晶格，C 原子层内为共价键、金属键，层间为分子键，C 的配位数为3

，故两者性质差异很大。相似的还有方解石与文石等。

————矿物岩石学

12同质多象转变

依据同质多象变体结构的差异程度可将同质多象转变分为重建型转变和位移式转变。

1）重建式转变：完全破坏旧的结构，包括键性、配位数和紧密堆积方式等，方可变为另一同质多象变体的转变。(石墨——金刚石）

2）改造式转变：同质多象变体转变前后，晶体结构上没有大的变动，晶体只是从一种变体转变为另一种变体，晶体结构仅发生微小的变形不涉及化学键的破坏及晶体配位数的改变，这种改变即为改造式转变。（α-石英（三方）——β-石英（六方））

12晶体习性（晶习）

概念：晶体习性就是指一个晶体外表的一般形态。在相同的生长条件下，成分一定的同种矿物，总是趋向于形成某些特定形态的习性。

2）类型：根据晶体沿三维空间发育的相对程度，分为3种类型。

（1）一向延伸——晶体形态通常为柱状、针状。例：辉锑矿、辉石、角闪石。

（2）二向延展——晶体形态通常为板状、片状。例：云母、石膏。

（3）三向等长——晶体形态通常为粒状。例：石榴石、橄榄石、长石。

过渡类型——如，短柱状（辉石、毒砂）板柱状（正长石、重晶石）等……

3）影响因素①内因——内部结构中强键的方向②外因——结晶习性与其形成的环境也有关系，故其可以反应形成环境。

13晶簇：由具有共同基底的矿物个体成簇状（另一端向空间自由发展）集合而成。晶簇

常产于晶洞中，有很大的实用价值，如，工业上常用的压电水晶，多取自于石英晶簇中各个个体顶端的纯净部分。

14分泌体

一般为胶体成因。在岩石的不规则状或球状的空洞中，胶体物质或晶质物质由洞壁向中心逐层沉淀而成的具同心层状构造的矿物集合体。

15矿物学中的颜色分类-自色、他色、假色

（1）自色：是矿物本身所固有的颜色，即在成因上与矿物本身的固有化学成分（及结构）有直接关系的颜色

（2）他色：是矿物因含外来带色杂质（一般为色素离子，也有机械混入物、气液包裹体等）所染的颜色，即由非矿物本身固有的因素所引起的颜色。

（3）假色：是矿物表面氧化膜或其他物理因素（如裂隙等）引起的光的干涉、衍射等物理光学过程，所呈现的颜色。

16 矿物的条痕色：就是矿物粉末的颜色，即矿物在无釉瓷板上刻划后留下的颜色。17矿物的透明度：矿物允许可见光透过的程度——矿物对可见光的透射作用。

矿物的透明度在肉眼鉴定中可以分为三级

1）透明：可透过1cm厚的矿物看清楚物体的轮廓。例：石膏、冰洲石（多为无色、白色或浅色矿物）

2）半透明：当透过1cm厚的矿物可见物体的阴影。例：辰砂、浅色闪锌矿（多为彩色矿物）3）不透明：当透过1cm 厚的矿物时，看不见物体。例：石墨、方铅矿（多为黑色矿物）

18 矿物的光泽：就是矿物表面对可见光的反射能力——矿物对可见光的反射作用。

- 13 -

————矿物岩石学

肉眼鉴定中矿物光泽分为四级（在矿物平坦的晶面、解理面或磨光面上的光泽）

（1）金属光泽：其反射能力强，呈如同经过抛光的平滑金属表面那样的反光。例：自然金、方铅矿

（2）半金属光泽：其反射能力较强，呈如同一般未经过抛光的平滑金属表面那样的反光。例：黑钨矿、磁铁矿、赤铁矿等

（3）金刚光泽：其反射能力稍强而呈金刚石那样灿烂耀眼的反光。例：金刚石、锆石、辰砂表面

（4）玻璃光泽：其反射能力弱而呈如同玻璃板表面那样的反光。例：石英、长石、方解石等。

特殊光泽：矿物表面的光滑程度会影响反射光的强弱，当矿物表面不平坦或呈集合体时，光会发生漫反射，常出现变异光泽

①油脂光泽—表面有油脂似的光泽。例：石英的断口

②树脂光泽—像树脂表面的光泽。例：浅色闪锌矿

③腊状光泽—像蜡烛表面的光泽，一般为透明矿物的隐晶质或非晶质致密块体上，例：块状叶腊石（寿山石）

④土状光泽—光泽黯淡或者说无光泽，一般出现在透明矿物的细粒集合体上：例：高岭石；

⑤丝绢光泽—如同蚕丝所反射的那样的光泽，一般出现在浅色矿物的纤维状集合体上：例；石棉、纤维石膏

⑥珍珠光泽—如同蚌壳凹面（珍珠层）上那种柔和而多彩的光泽，它是由于一系列解理面对光反复产生反射，并相互发生干涉造成的：例；滑石

19解理：矿物晶体在受到应力作用而超过弹性极限，能沿着晶体中一定的结晶学方向（特定方向的面网）发生破裂、形成一系列光滑平面的固有特性。

解理的分级：根据得到解理的难易程度、解理片的厚度、解理面的大小及光滑程度划分。（1）极完全解理；矿物极易形成光滑的解理面。例：云母{001}

（2）完全解理：矿物易形成光滑的解理面。方解石{1011}

（3）中等解理：解理面清楚，但不平整、连续。金红石{110} 辉石十字石

（4）不完全解理：解理面出现困难。磷灰石{0001}

（5）极不完全解理：罕见解理面。石英{1011}

通常人们把不完全解理和极不完全解理称为无解理。

解理产生的原因：

1）解理是矿物晶体固有的性质，是其异向性的突出表现。解理一般平行于晶体结构中联结力最弱的方向产生。

2）平行于两层同号离子相邻的面网（同性相斥）如萤石（{111} 面网的间距虽然不是最大的，但该方向上存在均由F－离子组成的相邻面网，由于静电斥力使其面网间连接力弱）。3）平行于阴阳离子电性中和的面网（层内电性中和，联结力变强；层间的联结力变弱）；如石盐

- 14 -

—— —— 矿物岩石学

- 15 - 解理面与晶面的区别

20矿物的硬度（H ）：矿物抵抗外力机械作用（刻划、压入或研磨等）的能力。 摩氏硬度：

1-滑石；2-石膏；3-方解石；4-萤石；5-磷灰石；6-正长石；7-石英；8-黄玉；9-刚玉；10-金刚石

其他常用标记

指甲——2.5

铜丝——3-4

小刀、钢针、玻璃——5.5

条痕板——6.5

21裂开概念：裂开又称裂理，是指晶体在受应力作用下，有时可沿晶格中除解理以外的特定方向面网破裂成平面的非固有特性。

沿裂开裂成的平面称为裂开面。

22断口概念：矿物内部若不存在由晶体结构所控制的弱结合面网，则在外力的打击下，不按一定的结晶学方向（将沿任意方向）发生破裂而形成的各种不平整的断开面的性质。

（1）贝壳状断口——呈圆形或椭圆形的光滑曲面，并出现以受力点为中心的不很规则的同心圆状波纹，形似贝壳。 α-石英、玻璃及一些变生非晶质矿物的断口。

（2）纤维状断口——断面呈纤维丝状，见于纤维状矿物集合体上。石棉

（3）平坦状断口——断面较平坦，见于块状矿物。 例：块状高岭石

（4）参差状断口——断面呈参差不平状，大多数脆性矿物以及块状或粒状的集合体具此种断口。 例：磷灰石、石榴石

（5）锯齿状断口——呈尖锐锯齿状，见于强延展性的自然金属元素矿物。例：自然铜、自然金

（6）土状断口——断面粗糙，呈细粉状，为土状矿物特有。 例：高岭石

23相对密度——指纯净均匀的单矿物在空气中的重量与4℃时同体积的水的重量之比。

2）比重的分级 ：

轻级（小）：相对密度 <2.5； 例：石盐（2.1~2.2），石膏（2.3）

中级（中）：相对密度>2.5~4.0；例：石英（2.65），金刚石（3.5）

重级（大）：相对密度>4.0；例：重晶石（4.5），方铅矿（7.5）

————矿物岩石学

24矿物的磁性

在外磁场作用下，矿物被磁化时所表现的性质。包括矿物被外磁场所吸引、排斥及被磁化和矿物对外界产生磁场等。磁铁矿

25矿物的电学性质

（1）导电性——矿物对电流的传导能力。主要取决于化学键类型及内部能带结构特征（2）介电性——指不导电的（电介质）或导电性极弱的矿物在外电场中被极化产生感应电荷的性质。：

（3）压电性和热释电性压电性：某些矿物晶体当受到定向压力或张力作用时，能激起晶体表面荷电的现象，如：α—石英。焦电性（热释电性）——某些晶体受热或冷却时，能激起晶体表面荷电的现象，如：电气石，黄铁矿

26内生作用——1）岩浆作用:

是指在高温（800-2000℃）和高压（数干大气压）的岩浆融体内，由主要造岩元素（K、Na、Ca、Mg、Al、Si等）和铁族元素（Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni等）参与形成矿物的作用过程。

2）伟晶-气化作用:

是指在较高温度和压力条件下由富含挥发组分的残余岩浆形成矿物和岩石的作用过程。

伟晶-气化作用：温度范围一般在400—800℃之间。由于挥发组分的存在，残余岩浆的活动性能极高，矿物多结晶成粗大晶体。

3）热液作用:

岩浆结晶以后，温度降到水的临界温度（374℃）以下时，便产生了富含挥发组分和大量重金属元素的热水溶液。热水溶液沿裂隙向围岩运移的过程中，适当条件下沉淀出所携带的元素和矿物的作用过程。

27

1）矿物的标型特征: 能反映矿物特定生成条件的典型特征，叫做矿物的标型特征。

例如, 正方双锥锡石为花岗伟晶作用中形成，四方柱发育者为热液作用的产物。

2）标型矿物: 有些矿物只生成在特定的成矿地质作用中，很少或甚至不出现在其他成矿地质条件下，这样的矿物，叫做“标型矿物”。

例如，铬铁矿只生成于超基性岩中；辰砂、辉锑矿只由低温热液作用形成；矽线石、十字石只出现于区域变质作用等，均是常见的标型矿物。

28矿物的共生:

是指同一成因、同一成矿阶段所形成的一系列不同矿物共同组合一起的现象。

第四章矿物各论

- 16 -

————矿物岩石学

1矿物的分类及命名本教材的分类

1）含氧盐大类：

硅酸盐类：岛状硅酸盐亚类；环状硅酸盐亚类；链状硅酸盐亚类；层状硅酸盐亚类；架状硅酸盐亚类；

碳酸盐类；硫酸盐类；磷酸盐类；

2）氧化物和氢氧化物大类：氧化物类；氢氧化物类：

3）卤化物大类：氟化物类；氯化物类；

4）硫化物大类：单硫化物类；复硫化物类；

5）自然元素大类：自然元素矿物；

另外，对油气储层损害有关的敏感性矿物作了简要讨论。

2铝在硅酸盐中的作用

①铝在硅酸盐中起双重作用

1）Al 呈四次配位，代替Si4+进入络阴离子团，构成[AlO4]5-，这种[AlO4]5-和[SiO4]4-一起组成的骨干叫铝硅酸盐。例：钠长石 Na[AlSi3O8]；

2）Al呈六次配位，构成[AlO6]配位八面体，存在于骨干之间，这种含有络阴离子团外阳离子铝的硅酸盐叫铝的硅酸盐。例：高岭石Al4 [Si4O10]OH)8；

3）在一个结晶结构中，如果同时存在上述两种形式的Al时，称为铝的铝硅酸盐。

例：白云母KAl2 [AlSi3O10]OH)2 。

② [AlO4] 5－四面体的特点：

A－体积大于[SiO4]4-体积，是一种不稳定的配位方式，温度降低时更不稳定；

B－[AlO4]5-在高温、富Al 条件下形成，如夕线石等；

C－在整个结构中，需要由[SiO4]4-支持，并且只有在架状骨干中才可能大量出现Al 替代Si，Al 替代Si 的最大量可达到1﹕1；

D－两个[AlO4]5-不能相连，否则将使电荷难以平衡，使不稳定性增加。[AlO4]5-间一定需要用[SiO4]4-隔开。

3橄榄石

【成分】R2[SiO4]，R＝Mg、Fe、Mn。斜方晶系；

【形态】柱状或厚板状晶形，单完好的晶形不常见，通常呈不规则它形粒状集合体。

【物性】镁橄榄石为白色、淡黄色或淡绿色，随成分中Fe2+含量的增高而颜色加深至深黄色、墨绿色或黑色；透明至透明；玻璃光泽。裂理平行于{010}，常见贝壳状断口；硬度6.5-7；相对密度随Fe2+含量增加（3.27-4.37）。

【成因】主要形成于富Mg贫Si的超基性、基性岩浆岩及矽卡岩、变质岩中，是地幔岩和陨石的主要成分。

4红柱石

【成分】Al2[SiO4]O Al可被Fe3+（≤9.6％）和Mn（≤7.7％）部分替代。

【形态】柱状，横断面近正方形，斜方晶系。当红柱石在生长过程中俘获部分碳质和粘土物质呈定向排列时，使其横断面上呈黑十字形，而纵断面上呈与晶体延长方向一致的黑色条纹——空晶石。有些红柱石呈放射状排列——菊花石。

【物性】颜色为灰色、黄色、褐色、玫瑰色、肉红色或深绿色（含Mn的变种），少数无色透明；玻璃光泽。解理平行于｛110｝中等；硬度6.5-7.5；相对密度为3.13-3.16。

- 17 -

————矿物岩石学

【成因】泥岩（接触热）变质作用的产物，低温、低压，变质程度低。

【用途】耐火材料、陶瓷材料及工艺品原料等。

5蓝晶石

【成分】Al2[SiO4]O。Al可被Cr3+(≤12.8%)和Fe3+(≤7％)所替代，亦可含少量CaO、MgO、FeO、TiO2等。

【形态】三斜晶系，常呈沿C轴扁平的柱状或片状晶系。双晶常见。集合体常为放射状。【物性】颜色为蓝色、青色或白色，亦有灰色、黄色、绿色、粉红色或黑色等；透明；玻璃光泽，解理面珍珠光泽。解理平行于{100}完全，｛010｝中等，在{001}方向有裂开；硬度随不同方向而异：平行于C轴为4.5，垂直于C轴为6，在（010）和（110）面上垂直于C轴则为7；相对密度为3.53-3.65。

【成因】泥岩（区域）变质作用的产物，是结晶片岩中的典型矿物。低温、中压，但在一些高压变质带中也可见蓝晶石。

【用途】耐火材料、陶瓷材料及工艺品原料等。

6绿柱石

【成分】Be3 Al2 [Si6O18]，有些绿柱石可含有K+、Na+、Cs+、Li+、Rb+等碱金属，碱金属的含量与交代作用有关。

【形态】六方晶系，晶体呈柱状，富碱的晶体则呈短柱状，或沿{0001}发育成板状。柱面上可见明显平行于c轴的条纹，不含碱的比含碱的绿柱石柱面上条纹明显

【物性】纯净的绿柱石无色透明，常因含不同杂质而形成各种色调的异种，常见颜色有绿色（碧绿苍翠的称为祖母绿，含Cr3+，同体积、同品质的祖母绿的价格是钻石的5-7倍）、黄绿色（含Fe3+和Cl ）、粉红色（含Cs+）、深蓝色（含Fe2+的天蓝至海蓝色绿柱石称为海蓝宝石）等；透明—半透明；玻璃光泽。解理不完全；硬度7.5-8；相对密度为2.6-2.9。【成因】绿柱石主要产于花岗伟晶岩、云英岩及高温热液矿脉中。在未受交代的伟晶岩中，绿柱石的成分基本不含碱，常与石英、钾长石、微斜长石、白云母等共生。受到晚期钠质交代作用形成的绿柱石常含碱，最高可达7.23％，这种绿柱石常与钠长石、锂辉石、石英、白云母等矿物共生。

【用途】提炼Be。透明、色美、无瑕者可作高档宝石原料。

7电气石

【成分】通式：NaR3 Al6 [Si6O18][BO3] 3(OH，F)4 。

Na(Mg，Fe，Mn，Li，Al)3 Al6 [Si6O18][ BO3] 3(OH，F)4

【形态】三方晶系，常呈沿C 轴延伸的柱状，晶体两端晶面不同（晶体无对称中心），柱面上可见平行于C轴的纵纹，横断面呈球面三角形。集合体一般为棒状、束针状、放射状，也可呈致密块状或隐晶质块状。

【物性】颜色常因含不同杂质而形成各种色调：黑色（Fe）、玫瑰色（Li、Mn ）和淡蓝色（ Cs）、褐色和黄色（Mg）、深绿色（Cr）。色带现象——垂直于c轴由中心向外形成水平色带或c 轴两端颜色不同；透明——半透明；玻璃光泽。解理不完全；硬度7-7.5；相对密度为3.03-3.25（随着Fe、Mn含量增加而变大）。具有压电性和热电性。

【成因】电气石成分中富含挥发组分B 及H2O，所以与气成作用有关，多产于花岗伟晶岩及气成热液矿床中。一般黑色电气石形成温度较高，而绿色、粉红色者一般形成于较低温度。早期形成的电气石为长柱状，晚期者为短柱状。变质矿床中也有电气石产出。

8单斜辉石-普通辉石（Augite）

- 18 -

————矿物岩石学

[化学成分]：化学式为Ca（Mg，Fe 2＋，Fe 3＋，Al，Ti）[(Si ,Al)2O6]。

[形态]：单斜晶系，对称型为L2PC。单晶呈短柱状，晶体横断面为近于等边的八边形。常以（100）为双晶面形成接触双晶。集合体常呈粒状。

[物理性质]：黑色或绿黑色，条痕白色，玻璃光泽，透明。硬度5.5-6.0，解理平行{110}中等，两组解理夹角87°，有的普通辉石具平行{100}的裂开，裂开发育者称异剥辉石，比重3.2-3.6。

[成因产状]：由岩浆作用和变质作用形成。主要产于超基性、基性岩浆岩和变质岩中。[鉴定特征]：形态、颜色、条痕和解理。

[用途]：最主的造岩矿物。

9单斜角闪石-普通角闪石（Hornblende）

[化学成分]：NaCa2(Mg,Fe)4(Al,Fe)[(Si,Al)4O1l]2(OH)2。

[结构形态]：单斜晶系，对称型为L2PC。单晶体呈较长的柱状，其横断面为六边形，常以(100)为双晶面形成接触双晶，集合体常呈柱状、粒状和放射状。

[物理性质]：暗绿色，绿褐色至黑色，条痕白色略带浅绿，玻璃光泽，透明。硬度5.5-6.0，解理平行{110}完全，两组解理夹角56°，有的具平行{100}的裂开。比重3.l-3.3。

[成因产状]：主要是岩浆作用与区域变质作用形成，广泛分布于中性、碱性岩浆岩中，在区域变质岩中，它是角闪岩、角闪片岩、角闪片麻岩的主要矿物成分。

[鉴定特征]：晶体形态、颜色、解理及解理夹角。

[用途]：主要造岩矿物。

10白云母（Muscovite）

[化学成分]：KAl2[AlSi3O10](OH)2。可含少量类质同象混人物Fe、Mn、Cr等。

[形态]：单斜晶系，对称型为L2PC。单晶呈假六方短柱状、板状或片状，柱面上有横条纹，集合体呈片状或鳞片状，

[物理性质]：无色，含杂质者呈浅灰、浅绿色，条痕白色。玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽，透明。硬度2.5－3.0，解理平行｛001｝极完全，薄片具弹性，比重2.76-3.l。电的绝缘性良好，因含K40故具放射性。

[成因产状]：是地壳中分布较广的矿物，可以由各种地质作用形成。主要产于花岗岩、伟晶岩、云母片岩和片麻岩中。绢云母主要产于千枚岩、板岩和受热液蚀变的岩石中。此外，白云母还是沉积物和沉积岩中的碎屑矿物。由于层间域中的K＋容易流失，被 H3O+代替，形成水“白云母”或“伊利石”。

[鉴定特征]：形态、颜色、解理、薄片具弹性。

[用途]：主要用作电气工业中的绝缘材料。

黑云母（Biotite）

[化学成分]：K(Mg，Fe) 3[ AlSi3O10] (OH)2 。常含类质同象混入物Na、Ca、Ti、Fe3＋、Mn2＋等。

[形态]：单斜晶系，对称型L2PC。单晶常呈假六方短柱状、板状或片状，集合体呈片状或鳞片状。

[物理性质]：常呈深褐或黑色，条痕灰色，玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽，透明。硬度2.5-3.0，解理平行{001}极完全，比重3.02-3.12。薄片具弹性。因含K40故具放射性。

[成因产状] ：黑云母是云母族中分布最广的矿物，它主要由岩浆作用和区域变质作用形成，广泛分布于岩浆岩、结晶片岩和片麻岩中。经蚀变和风化作用可变成蛭石（无弹性）。

[鉴定特征]：形态、颜色、解理、薄片具弹性、硬度。

- 19 -

————矿物岩石学

[用途]：鳞片状黑云母可做建筑材料的填料。

11绿泥石（Chlorite）

[化学成分]：(Mg,Fe,Al)6[(Al,Si)4O10](OH)8。

[晶体结构]：属TOT·O型结构，即由两层硅氧四面体层和它们中间夹着的一层镁（铁）氧八面体层组成，层间域为一层镁（氢氧）八面体层（也称氢氧镁石层），d＝14.3埃。

[形态] ：单斜或三斜晶系，晶体呈假六方片状或板状，集合体呈片状、鳞片状、鲕状或致密块状。

[物理性质] ：含Mg多的常呈浅绿色，含Fe多者一般呈绿色或绿黑色，条痕灰绿色，玻璃光泽，透明。硬度2-2.5，解理平行{001}极完全，薄片具挠性。比重2.68-3.4

[成因产状]：主要由低级变质作用、低温热液蚀变作用和沉积作用形成，产于变质岩中。富铁的绿泥石也产于沉积岩和现代海洋沉积物中。此外，也可以在成岩过程中自生形成或由其它矿物转变而成。

[鉴定特征]：形态、颜色、条痕、硬度、解理、薄片具有挠性。

[用途]：主要的造岩矿物，当富集时鲕绿泥石可作铁矿开采。

12高岭石（Kaolinite）

[化学成分]：Al4[Si4O10](OH)8，常含少量K、Na、Ca、Mg等杂质。

[晶体结构]：典型TO型结构，即由一层硅氧四面体和一层铝氧（氢氧）八面体组成，层间域没有其它阳离子和水分子，基本层之间可以靠范德华力及氢键联结，d＝7.2埃。

[形态]：单斜晶系，对称型为P。单晶呈假六方片状或板状，晶体很小，一般小于0.005毫米，晶体厚度0.002毫米，集合体呈土状或致密块状。

[物理性质]：白色，因含杂质可染成浅黄、浅红、浅绿等色，条痕白色。光泽暗淡，透明。硬度1，解理平行{001}极完全，比重2.58-2.6。干燥时具吸水性，潮湿有可塑性。常含K40、U和Th，因而具有放射性。

[成因产状]：主要由正长石、云母等含铝的硅酸盐矿物风化形成，产于沉积岩、粘土、土壤和近代海、湖底软泥中。

[鉴定特征]：形态、颜色、具吸水性、吸水后不膨胀而且具有可塑性。精确鉴定需用差热分析和X射线分析方法。

[用途]：主要用作陶瓷原料。

13A－长石族

（3）分类：

按阳离子种类分为两个亚族

1）碱性长石亚族（钾-钠长石亚族）

2）斜长石亚族（广义上的斜长石）

- 20 -

————矿物岩石学

14各亚类硅酸盐矿物的对比

7）硬度：

岛状、环状→链状→架状→层状

6 - 8 → 5-6 → 5-6 →1-3

8）相对密度：

岛状、环状→链状→层状→架状

3-4.5 → 3-3.5→2-3.5→2-2.6

9）其他：

岛状和环状（及部分链状和架状）硅酸盐矿物常因其高硬度和美丽的颜色而成为宝石矿物原料；

链状、层状及架状为主要的造岩矿物，也是非金属矿物材料的主要来源。

- 21 -

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ylle.html