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1、第十六章 晶体及岩石矿物学基础知识16.1 晶体概念与晶体性质16.2 光学基础知识16.3 显微镜的调节与校正16.4 显微镜下矿物性质鉴定16.5 岩石、矿物分类及物理性质16.6 常见岩石矿物类型16.7 矿物粒径及百分含量测定 16.1 晶体概念与晶体性质晶体：具有格子构造的固体物质。经X-ray衍射发现晶体内部指点有规则排列并且重复出现，如食盐、砂糖，反之为非晶体。晶体具有四种性质。晶体的性质自形性：晶体自发的生长出规则的几何多面体形态。均一性：同一晶体各不同部分具有相同的性质。异向性：同一晶体沿不同的方向有不同的物理性质。对称性：晶体上相等的晶面、晶棱、角顶经一定的操作后能重复出现
2、。最小内能：在相同的热力条件下，与同成分的非晶质、液、气相相比内能最小。稳定性：晶体具有固定的熔点。16.2 光学基础知识光和无限电波一样是一种电磁波，是一种横波光的振动方向垂直与传播方向。可见光是电磁波谱中的一部分，其波长范围390-770m，从长至短颜色为红、橙、黄、绿、兰、青、紫。1毫微米=10埃=10-3 微米=10-6毫米=10-9米光的性质自然光：由点光源发出的光，光的传播方向和光的振动方向瞬息变化。偏振光：自然光经偏光片后变成只有一个振动方向的偏振光。16.3偏光显微镜一、偏光显微镜的构造XPT-07型偏光显微镜（扫描图片）镜臂：弓背形，连接作用，可倾斜反光镜：有平、凹两面，可任
3、意转动下偏光镜：PP 由偏光片制成，有刻度可转动锁光圈：在PP上，可开合，控制进光亮（基本不用）聚光镜：在载物台下，把平行光束变为锥形光束。（基本不用）载物台：可转动圆形台面，有刻度，可固定，有一对弹簧夹和固定螺丝镜筒：连接镜头，其上有粗动、微动调焦螺旋，上装目镜，中间有勃氏镜、上偏光镜和试板孔物镜：4、10、25、40、63目镜：5、10上偏光镜：AA表示勃氏镜：位于目镜和上偏光镜之间二、镜头盒（附件）显微镜镜头盒中除目镜、物镜外还有附件：1、测定颗粒大小及矿物百分含量：物镜微尺和物台微尺；2、测定矿片的光率体椭圆半径及光程差：石膏试板、云母试板、石英楔。一台显微镜处于良好工作状态的条件1、
4、目镜、物镜和载物台的视准轴在一条直线上。2、上下偏光镜的振动方向为已知并且互相垂直，并且与目镜的十字丝相平行。调整焦距显微镜的正常工作距离F.W.D：在正常观察时，显微镜的物镜前端和载物台薄片平面的距离。在调整焦距时必须注意：用手调粗动调焦螺旋使镜筒下移，同时必须用眼睛从左侧面目视物镜头至物镜头与载薄片的距离最近为止。显微镜准备打开实验台右下面的拉门，用钥匙打开显微镜木盒；先从木盒上面拿出显微镜镜头盒，并置于实验台的左上方；取出实验记录本；用右手拿显微镜弓背，左手托底，取出显微镜；摘掉布罩；检查实验设备和镜头盒，填写实验记录本。实验中按照实验题目和要求做实验；实验过程中认真记录实验结果；分析；
5、完成实验并填写实验报告。实验后整理实验用显微镜，整理镜头盒；检查设备完好情况；盖上布罩；填写实验记录本；经实验教师允许方可离开。实验报告评分标准实验一 偏光显微镜的构造与调节16.4 显微镜下矿物性质鉴定重点考察在单偏光系统下矿物性质鉴定一、装置与特点光源-反光镜-平行光束-下偏光镜-具有PP振动方向的平行光束-晶体-发生折射、双折射-目镜。二、晶形晶体在单偏光系统下呈现的外部形态，有晶体自身性质和外界影响因素决定。影响晶体形态的因素1、不同晶体具有不同的晶体对称型，因此对称特点不同，外形不同；2、同一对称型的晶体由于构成的单形不同，外形不同；3、同一晶体在不同的生长环境下生长的晶形不同。影响
6、晶体生长 环境的因素1、与晶体从熔体中析晶时的温度梯度有关；2、晶形与结晶的先后顺序有关，早期析出为自形晶、中期析晶为半自形晶、后期为它形晶；3、由于缺陷和杂质的存在，又造成晶体的异常生长；常见的晶体形态分单体和集合体形态（一向、二向、三向延长）；4、镜下观察到的晶体形态还与薄片制备过程中试样的切割和磨制方向有关。三、解理与解理角解理：晶体受力后沿一定方向裂开的性质。裂开的面称为解理面，解理在垂直于解理面的切片中表现为解理纹。解理分四个等级：极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理；或完全解理、中等解理、不完全解理、极不完全解理极完全解理解理纹细密平直，贯穿始终，解理面光滑，如云母。完全解理
7、解理纹较粗、清晰，有中断现象，如辉石、角闪石。中等解理解理纹较粗、少，沿某一方向断断续续的排列，如橄榄石。不完全解理无解理，仅有不规则的断裂面，如石英。影响解理纹清晰程度的因素1、与矿物本身的性质有关2、与切片方向有关3、与相临两矿物的折射率差值有关，矿物与树胶比较，差值越大，解理纹越清晰。如辉石和斜长石均具有两组解理，但辉石清楚而斜长石几乎无。解理角解理纹与解理纹间夹角。特定矿物的解理角为定值。方解石：78、102，角闪石：56、124。镜下影响测定的影响因素：切片方向、矿物自身、相临折射率差值。怎样才能测得真实解理角：切面同时垂直于两组解理的解理面。矿片的制备方法切割-粗磨-细磨-粘片-恒
8、温干燥-粗磨-分级细磨-盖薄片。四、矿物的多色性与吸收性颜色：手标本颜色：由于色素离子、原子对光的反射、折射引起的。薄片颜色：当晶体对七种色光产生不同等吸收时，矿物呈现的颜色，呈现的为吸收光的互补色；同等吸收时矿物呈现无色。颜色光学混合定律兰红绿品红靛蓝黄三原色：红、绿、兰1、第一定律：相对的原色光与补色光相加就是白色；2、补色有相临两种原色光相加而成；原色光也可由相临两补色光相加而成。多色性和吸收性同一晶体同一切面，薄片的厚度不同，颜色深浅也不同，转动舞台，同一晶体的颜色和浓度会发生变化。由于光波在晶体中振动方向不同，而使矿物薄片颜色发生改变的现象称为多色性；颜色深浅发生改变的现象称为吸收性
9、。黑云母实验二单偏光镜下矿物性质鉴定一五、相对折射率的判定1、矿物颗粒的边缘和贝克线矿物中两个折射率不同的矿物接触处可以看到比较黑暗的轮廓，与轮廓相平行的地方有一条亮带-即贝克线。贝克线移动规律：当提升镜筒时，贝克线总是向N值大的一方移动，当下降镜筒时，贝克线总是向N值小的一方移动。产生原因产生原因由于两界面N值不同，光进入后会出现折射，产生光的集中与分散，光集中的地方为贝克线，光分散的地方为边缘。利用轮廓和贝克线判断相对折射率值直接利用轮廓：N大，轮廓清楚，线条粗黑。贝克线移动规律：寻找两矿物的移动处。色散效应：对于无色矿物，两矿物的N很小时，在其相接触处的贝克线位置被两条色带代替。一个为橙
10、色，一个为兰色。橙色总是在N值较低的一方，兰色总是在N值高的一方。2、矿物的糙面定义：薄片中矿物表面光亮程度不均匀或有麻点。形成原因：硬度、磨制不同；不同矿物的N值不同；与杂质的数量有关。石英N=1.553 1.544,e=1.543、突起定义：在镜下观察时，矿物表面呈现高低不平的现象，实际上均在同一平面上，只是由于折射的结果。突起等级：以e为标准，分析糙面及轮廓的特征Ne为正突起低正突起：1.541.60 表面光滑，轮廓不清楚如石英；中正突起：1.601.66 表面粗糙，轮廓明显如方解石；高正突起：1.661.75 表面粗糙，轮廓显著如橄榄石；极高正突起：1.75 表面极粗糙，边缘呈暗带如石
11、榴子石。N3 或N1 R=2095%半金属光泽:N 2.63.0 R=820%金刚光泽:N 1.92.6 R=1029%玻璃光泽:非金属矿物 N 1.31.9油脂光泽:非金属矿物 珍珠光泽:云母表面丝绢光泽:纤维、石膏莫氏硬度通常将矿物刻划比较硬度。莫氏硬度分为10级：滑滑石、石石膏、方方解石、萤石、磷灰石、长长石、石石英、黄黄石、刚刚玉、金金刚石。解理黑云母：一组极完全解理长石类：两组完全解理方解石：中等三组解理萤石：多组解理断口贝壳状断口参差状锯齿状多片状土状断口比重又叫重度：纯净的矿物重量与4同体积水的重量比。矿物的其他力学性质如云母的弹性、高岭石的可塑性、石棉的挠性、金属的延展性、硫磺
12、的脆性等。矿物的电磁性：导电性（传导电流）压电性（矿物将机械能和电能互相转化）铁磁性 顺磁性 逆磁性晶体中键型构成晶体的质点（离子、原子或分子）在空间规律排列。当原子和原子通过化学结合力产生了结合时，则形成了化学键。化学键有三种形式：离子键、共价键、金属键。而分子间的结合一般称为分子间键或范氏键。如碱金属离子和O2-结合为离子键，Si-O结合为离子键和共价键各占50%，电负性相差较大的为离子键，相差较小的为共价键，实际上在一个晶体中，不一定只存在一种性质的键，而经常是几种形式的键的组合。如粘土矿物存在分子间键和带共价键性的离子键。键型离子键共价键金属键分子键键强强 较强 一般 弱键型与键强三、
13、矿物的形态分为：显晶集合体形态：肉眼能辨认的集合体 隐晶集合体形态：显微镜下能辨认 胶态集合体：显微镜下也不能辨认的单体矿物的外表形态多数以集合体的形态表现出来，按照晶体的结晶习性和生长方向来分：1、有显著方向性；一向延长性-针状、柱状、纤维状、树枝状、放射状。2、有显著宽度：二向延长性-板状、片状、鳞片状。3、无显著方向性：等向伸展-粒、豆、肾、鲕、土、块、乳。四、成矿作用矿物是地壳运动自然应力的结果：1、内力作用：来自于地壳内部的作用力。火山：喷出、伟晶汽化和热液过程地震：褶皱、断层和造山过程。造陆作用；包括深成岩作用2、外力作用：来自地球外表和地球外引力。风化作用：氧化和剥离搬运作用：风
14、、流水（径流）、潮汐的搬运和分选过程沉积作用：机械沉积和化学沉积胶结和紧结作用：水化、胶凝和硬结过程3、变质作用：接触交代和区域变质作用。五、水在矿物中的存在形式吸附水胶体水结晶水沸石水层间水结构水吸附水吸附水：水不记入化学式，为矿物颗粒或裂隙表面机械吸附的中性水分子，他的含量随温度、湿度而不同，在常压下攪排除，不破坏晶格。水可呈气、液、固。胶体水胶体水也是一种吸附水，应记入矿物的化学组成，他的含量变化很大如蛋白石：SiO2.nH2O.结晶水结晶水：水以中性水分子的形式存在于矿物中，记入化学式，在晶格中具有固定的位置。不同的矿物水与晶格的牢固程度不同，水排除后晶格破坏，形成新的结构。如石膏Ca
15、SO4.2H2O-CaSO4.1/2H2O180沸石水水以中性水分子的形式存在于沸石族矿物的空洞及孔道中80400大量逸出，晶格不破坏，但物性改变，又可吸附水。含量的变化有一定的上下限范围。层间水水以中性水分子的形式存在于层状硅酸盐结构层中，如蒙脱石排除，不破坏晶格。但记入分子式。结构水（化合水）水以（）-、+、（3）+离子的形式参加成矿晶格。六、常见矿物类型研究线索为：矿物名称、化学组成物理性质：颜色、单体 集合体形态 光泽、透明度 力学性质 其他性质化学性质在工厂中用途 具体矿物种类见链接：岩石矿物文本文件16.5.2 岩石学基础一、概念岩石：由一种或多种矿物组成的集合体。单矿岩：由一种矿
16、物集合而成的岩石。复矿岩：由两种或两种以上矿物集合而成岩石。二、地质作用对岩石形成的影响地质作用：内力作用（地壳隆起、褶皱、断裂、凹陷）和外力作用（地壳表面消平、平坦、风化、变质、沉积）。地质作用分类：岩浆作用、沉积作用、变质作用（热变质作用和接触交代变质作用）按照形成原因不同分为三类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。1.岩浆作用岩浆：存在于地壳内部的硅酸盐熔融体，包含水和各种挥发份。岩浆作用：熔融的岩浆侵入地下深处或喷出地面以后冷凝结晶而成的。岩浆岩：熔融的岩浆侵入地下深处或喷出地面以后冷凝结晶而成的岩石。有深成岩、浅成岩和喷出岩岩浆岩分类地球主要由岩浆岩组成，主要成分SiO2，重要造岩矿物为：橄榄
17、石、钙黄长石、辉石、霞石、角闪石、黑云母、正长石、白榴石、斜长石等。岩浆岩89%、沉积岩5%、变质岩6%。依SiO2含量不同分为如下超基性岩：SiO290%，橄榄石为代表岩石。基性岩：SiO2=4552%,主要矿物：长石极少，斜长石 辉石为主90%，辉长岩为代表岩石。中性岩：SiO2=5265%,主要矿物：石英90%，橄榄石为代表岩石。酸性岩：SiO265%,石英20%,长石 少量云母（1015%），花岗岩为代表岩石。碱性岩：SiO2=5265无石英、长石、付长石，碱性辉石及碱性角闪石，霞石正长石为代表岩石。2。沉积作用沉积作用：在外力作用消失之后，被搬运移动的物体堆积沉淀的过程。沉积岩：在地
18、表或近地表,在常温常压下,由风化剥蚀作用、生物作用或火山作用所提供的一些碎屑物质和溶解物质,在原地或经外力搬运后沉积、压实而形成的坚固层状岩石称为沉积岩。沉积岩的分类发很多，但按成因分为三类：碎屑岩、粘土岩、化学岩和生物化学岩碎屑岩主要由母岩风化的碎屑物质经压实、胶结等成岩作用生成，部分碎屑岩直接由火山喷发的碎屑物胶结而成，胶结物成分复杂，直接影响碎屑岩的化学成分与性质。主要有：砾岩、角砾岩、凝灰岩、砂岩。常见矿物：石英、长石、白云母、锆石、磷灰石、石榴石、蓝晶石、金红石、十字石等。粘土岩由50%以上d0.01mm粘土矿物细粒组成，粘土矿物来源于母岩化学分解和胶体的凝聚。占沉积岩的80%，因还
19、有部分母岩风化的细微碎屑，所以从成分和成因的意义上看其具有碎屑岩与化学岩的双重性质。主要有粘土岩及页岩矿物；高岭石、蒙脱石、水云母化学岩和生物化学岩大部分母岩经化学分解作用形成的真溶液或胶体溶液，经搬运沉积而成的岩石，此外，生物化学作用和生物遗体堆积而成的岩石也是。分布最广为碳酸盐类：石灰岩、白云岩等，还有硅质岩、铝质岩、铁质岩、锰质岩。矿物：石英、蛋白石、玉髓、方解石、白云石、菱镁矿、石膏、褐铁矿、铝土矿、软锰矿、磷灰石、石盐等3.变质作用变质作用：原生于地壳中的岩石或矿床，由于地壳的运动和岩浆活动产生的及热的汽水溶液的影响，在固态状态下，其矿物成分、结构发生一系列改变，而成为新的岩石或矿床
20、。变质作用：热变质作用、接触交代变质作用、动力变质作用、区域变质作用。变质岩岩浆岩、沉积岩通过变质作用使其成分、结构发生变化形成的岩石。如石英岩变成大理岩。石英岩、片麻岩。9.6 岩石的构造岩石中矿物集合体间或集合体 与其他组分间在空间填充排布的特点。按颗粒外形：自形晶、半自形晶、他形晶；按颗粒结晶程度：全晶质、半晶质、玻璃质结构；按颗粒绝对大小：显晶质和隐晶质结构；按颗粒相对大小：等粒、不等粒、斑状、似斑状结构；按交生和反应：交生、反应结构。工艺岩石的结构类型玻璃状结构析晶状结构斑状结构霖细状结构均粒状结构网状结构气孔状结构交错状结构玻璃状结构有均匀光滑的表面，呈贝壳状断口，一般为无色透明。
21、当有杂质或着色剂即表现不同的颜色。多数有应力的条纹。析晶状结构玻璃内有特殊形状的晶体，或单独生长，或生长成集合体。析晶的玻璃在标本上总有某些地方出现浑浊，在外观上与正常玻璃无差别，但在显微镜下析晶玻璃呈现晶体形态。斑状结构生长较大的斑晶，另一部分是斑晶周围的物质是基质。若基质为玻璃则为玻璃状结构，若基质为细小晶体，即为霖细状斑状结构，若基质为细小晶体则为斑状结构。霖细状结构岩石结构中大部分为均匀分散的小颗粒结晶物质组成，其小部分多属玻璃质，成为霖细状结构。均粒状结构矿物颗粒大小均匀并紧密结合在一起。网状结构细长针状晶体交织成网络生长在一起，填充在网络中间的物质，可能是玻璃质 或有别的小晶体的嵌入。气孔状结构岩石中存在大量气孔，晶体细小，接触疏松，或者同时存在大量的玻璃质。交错状结构岩石中有几处矿物共生在一起，大小、排列不规则，特别是有延长性质的矿物相互穿插即构成了交错状结构。角砾状结构工艺岩石中有直径大于2mm的棱角形颗粒或小块。这些粒块被某种胶结物质结合在一起，与天然沉积的角砾岩有十分相似的地方。实验四：岩石显微结构鉴定见实验内容16.7 矿物粒径及百分含量测定见实验五