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第3章矿物与岩石
3.1概述
地壳是由岩石和岩体组成的。而岩石是多种多样的，在大陆中，地壳以硅铝层为主，也称花岗岩质层，平均密度约为2.7g/cm 3；在海洋中地壳以硅镁层为主，也称玄武岩质层，平均密度约为2.9g/cm 3。岩石是由一种或多种矿物组成的，不同的矿物和矿物组成形成了不同的岩石，地壳中有岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类岩石。
本章将重点介绍岩石的形成、矿物的形态和特性、三大类岩石（岩浆岩、沉积岩、变质岩）各自的特点、风化岩与残积土、三大类岩石的鉴定（实验课）、岩石的物理力学性质以及岩石的工程性状等方面的内容。
学完本章后应掌握以下内容：
（1）矿物的概念、分类及主要性质；
（2）岩浆岩、沉积岩和变质岩的矿物成分、结构和构造特征；（3）风化岩与残积土的工程特性；（4）三大类岩石的鉴定方法；
（5）岩石的物理力学性质及工程性状。学习中应注意回答以下问题：
（1）矿物的主要性质有哪些？这些特征在标本上如何认识？
（2）岩浆岩可分为哪几种类型？岩浆岩常见的矿物成分有哪些？岩浆岩的结构、构造特征是什么？
（3）沉积岩可分为哪几种类型？沉积岩常见的矿物成分有哪些？沉积岩的结构、构造特征是什么？
（4）什么是变质作用？变质岩的主要矿物组成、结构、构造特征是什么？（5）三大类岩石在物质组成、结构、构造上的异同有哪些？如何进行鉴定？
（6）岩石的物理力学性状有哪些？
（7）影响岩石工程地质性质的因素有哪些？各类岩石的工程地质性质如何评价？
3.2岩石的形成
岩石(rock)是天然产出的由一种或多种矿物按一定规律组成的自然集合体，少数岩石也可包含有生物遗骸。岩石构成地壳及上地幔的固态部分，是地质作用的产物。
人类目前使用的多种自然资源如各种
金属与非金属矿产以及石油等都蕴藏于岩石中，并且与岩石具有成因上的联系；在工程上，岩石通常作为建筑物或构筑物的基础持力层，其物理力学性质对这些工程建筑起着至关重要的作用；岩石也是构成各种地质构造和地貌的物质基础，并且记录了地壳和上地幔形成、演化的历史。因此，进行岩石学的研究，对指导找矿勘探、
开发地下水资源、工程建筑的设计，
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以及交通运输、国防工程的建设等都具有极其重要的意义。
岩石的形成（如图3-1）受各种地质作用的影响。地壳深部的液态岩浆（如图3-2）沿地壳裂缝缓慢上升，在地壳深部形成的称为深成岩浆岩，在地壳浅部形成的称为浅成岩浆岩，岩浆喷出地表后冷凝形成的称为喷出岩浆岩。火山灰沉积以及岩石风化以后经搬运沉积成岩作用形成的称为沉积岩。岩浆岩或沉积岩经过变质作用形成的称为变质岩。这就是地壳中形成的三大类岩石，而岩石是由各种矿物组成的。
3.3矿物
大多数岩石是几种元素或化合物组成的，如花岗岩，用肉眼就可以看出由几种不同的颗粒组成：透明的石英（SiO 2）、白
色或肉红色的长石（钾、钠、钙的铝硅酸盐）和暗色的黑云母、角闪石（钙、镁、铁的硅酸盐）等。少数岩石是由较单一的化合物组成的，如通常用来烧水泥的石灰岩，差不多由单一碳酸钙——方解石（CaCO 3）组成。矿物是岩石的基本组成单元。
3.3.1矿物的定义及分类
1.1.矿物的定义
矿物的定义矿物(mineral )是地壳中的元素在各种地质作用下，由一种或几种元素结合而成的天然单质或化合物。绝大多数矿物为化合物，如石英（SiO 2）、正长石（K[AlSi 3O 8]）、方铅矿（PbS ）等；少数矿物为单质元素，如石墨（C ）、金刚石（C ）、自然金（Au ）等。因为矿物有一定的化学成分，因而也有一定的物理性质和化学性质。
矿物不仅具有一定的化学成分，而且绝大多数具有一定结晶构造(组成矿物的质点有规律的排布)，因而具有一定形态及物理性质。如石英与非晶质的玻璃其化学成分都是SiO 2，但石英的质点排布有规律，而玻璃则没有。所以，石英在适当的条件下可具有一定的晶形(图3-3)。
A-石英的质点排布及晶形B-玻璃的质点排布
图3-3石英（结晶质）与玻璃（非晶质）的SiO 2质点排布
综上所述，矿物是在地质作用中产生的，具有一定化学成分、结晶构造、外部形态和物理性质的天然物体，是组成岩石的基本单元。当外界条件改变时，已形成的矿物就会发生变化而形成新的矿物，如正长石K[A1Si 3O 8]经受风化就形成高岭石Al 4[Si 4O 10](OH)8。后来产生的新矿物高岭石与原先的正长石是截然不同的，高岭石是粉末状的或胶态的，是组成土的主要矿物之一，而正长石是块状的。变化前后的两种矿物，尽管有很大的区别，但它们之间在化学成分上还是有一定联系的。这就给我们研究矿物之间的关系提供了可能性。2.2.造岩矿物
造岩矿物(rock-forming mineral)与造矿矿物(mine-forming mineral)
自然界的各种元素可以结合成各种不同种类的矿物，而且各种矿物在地质作用下有可能相互转化的，地壳中已知的矿物有三千多种，但常见的不过二百多种。其中如斜长石、正长石、石英、白云母、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、石榴石等是组成岩石的常见矿物，通常称为造岩矿物(rock forming minerals)，见彩图A；磁铁矿、赤铁矿、黄铜矿、黄铁矿和方铅矿等是组成矿产的常见矿物，通常称为金属造矿矿物,见彩图B。
3.3.原生矿物
原生矿物(primary mineral)与次生矿物(secondary mineral)
矿物按生成条件可分原生矿物和次生矿物两大类。
原生矿物：一般是由岩浆冷凝生成的，如石英、长石、辉石、角闪石、云母、橄榄石、石榴石等。
次生矿物：一般是由原生矿物经风化作用直接生成的，如高岭石、蒙脱石、伊里石、绿泥石等；或在水溶液中析出生成的，如方解石、石膏、白云石等。
3.3.2矿物的形态特征
矿物的形态特征受其成分和结晶构造影响，相同结晶构造的矿物，
其形态特征也必然有共同的规律。
造岩矿物绝大部分是结晶质。结晶质的基本特点是组成矿物的元
素质点(离子、原子或分子)，在矿物内部按一定的规律排列，形成稳
定的结晶格子构造，在生长过程中如条件适宜，能生成具有一定几何
外形的晶体(图3-4)。如食盐的正立方晶体，石英的六方双锥晶体等。
矿物的外形特征和许多物理性质，都是矿物的化学成分和内部构造的
反映。图3-4食盐晶格构造1.1.矿物单体形态
矿物单体形态
1）结晶质和非结晶质矿物
造岩矿物绝大部分是结晶质，其基本特点是组成矿物的元素质点(离子、原子或分子)在矿物内部按一定的规律重复排列，形成稳定的结晶格子构造。具有结晶格子构造的物质叫做结晶质(crystalline)。结晶质在生长过程中，若无外界条件限制、干扰，则可生成被若干天然平面所包围的固定几何形态。这种有固定几何形态的晶质称为晶体，如食盐呈立方体，水晶呈六方柱和六方锥等，见图3-5。在结晶质矿物中，还可根据肉眼能否分辨而分为显晶质和隐晶质两类。
非晶质(amorphous)矿物内部质点排列没有一定的规律性，所以外表就不具有固定的几
何形态，例如蛋白石(Si O
2·nH
2
O)、褐铁矿(Fe2O·nH2O)等。非晶质可分为玻璃质和胶质
两类。
2）矿物的结晶习性。在相同条件下生长的同种晶粒，总是趋向于形成某种特定晶形）矿物的结晶习性。在相同条件下生长的同种晶粒，总是趋向于形成某种特定晶形的的特性叫做结晶习性。
尽管矿物的晶体多种多样，但归纳起来，根据晶体在三维空间的发育程度不同，可分为以下三类。
a)a)一向延长
一向延长：晶体沿一个方向特别发育，其余两个方向发育差，呈柱状、棒状、针状、纤维状等，如角闪石和辉石、石棉、纤维石膏、文石等。
b)b)二向延长
二向延长：晶体沿两个方向发育，呈板状、片状、鳞片状等。如板状石膏、云母、绿泥石等。
c)c)三向延长
三向延长：晶体在三度空间发育，呈等轴状、粒状等。如岩盐、黄铁矿、石榴子石等(图3-5)。
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(c)
f)
(h)
(i)
(k)
(l)
(m)
(a)正长石；(b)斜长石；(c)石英；(d)角闪石；(e)辉石；(f)橄榄石；(g)方解石；(h)白云石；
(i)石膏；(j)绿泥石；(k)云母；(l)黄铁矿；(m)石榴子石
图3-5常见矿物晶体的形态
2.2.矿物集合体形态
矿物集合体形态同种矿物多个单体聚集在一起的整体就是矿物集合体。矿物集合体的形态取决于单体的形态和它们的集合方式。集合体按矿物结晶粒度大小进行分类，肉眼可辨认其颗粒的叫显晶矿物集合体，肉眼不能辨认的则叫做隐晶质或非晶质矿物集合体。
显晶集合体形态有规则连生的双晶集合体，如接触双晶和穿插双晶以及不规则的粒状、块状、片状、板状、纤维状、针状、柱状、放射状、晶簇状等。其中晶簇是以岩石空洞洞壁或裂隙壁作为共同基底而生长的晶体群。
隐晶和胶态集合体可以由溶液直接沉积或由胶体沉积生成。主要形态有球状、土状、结核体、鲕状、豆状、分泌体、钟乳状、笋状集合体等。其中结核体是围绕某一中心自内向外逐渐生长而成，钟乳状集合体通常是由真溶液蒸发或胶体凝聚，由同一基底逐层堆积而成，可成葡萄状、肾状、石钟乳状等。分泌体是在形状不规则或球状孔洞中，胶体或晶质矿物由洞壁向中心逐层沉淀填充而成。
3.3.3矿物的物理性质
矿物的物理性质，决定于矿物的化学成分和内部构造。由于不同矿物的化学成分或内部构造不同，因而反映出不同的物理性质。矿物的物理力学性质是鉴别矿物的重要依据，主要有形状、颜色、条痕、光泽、透明度、硬度、解理、断口、密度等。1.1.形状形状(figure figure)
)指矿物的外表形状。结晶体大都呈规则的几何形状，非结晶体则呈不规则的形状。2.2.颜色
颜色(color)矿物的颜色是矿物对不同波长可见光吸收程度的不同反映。它是指矿物新鲜表面呈现的颜色，取决于矿物的化学成分及其所含的杂质。按成色原因，有自色、他色、假色之分。
1）自色(idiochromatic colour)是矿物固有的颜色，颜色比较固定。对造岩矿物来说，由于成分复杂，颜色变化很大。一般来说，含铁、锰多的矿物，如黑云母、普通角闪石、普通辉石等，颜色较深，多呈灰绿、褐绿、黑绿以至黑色；含硅、铝、钙等成分多的矿物，如石英、长石、方解石等，颜色较浅，多呈白、灰白、淡红、淡黄等各种浅色。
2）他色(allochromatic colour)是矿物混入了某些杂质所引起的，与矿物的本身性质无关。他色不固定，随杂质的不同而异。如纯净的石英晶体是无色透明的，混入杂质就呈紫色、玫瑰色、烟色。由于他色不
固定，对鉴定矿物没有很大的意义。
矿物粉末的颜色称为条痕，因为通常将矿物在素瓷板上摩擦以观察其留下的粉末痕迹的颜色。对一种矿物来说，其条痕的呈色通常都是固定的，且可以不同于矿物块体的颜色。例如金的条痕为金黄色，而黄铜矿的条痕则为绿黑色。
3）假色(pseudochromatic colour)
是由于矿物内部的裂隙或表面的氧化薄膜对光的折射、散射所引起的。如方解石解理面上常出现的彩虹。假色对某些矿物具有鉴定意义。
条痕(streak)
3.3.条痕
矿物在白色无釉的瓷板上划擦时留下的粉末的颜色，称为条痕。条痕可消除假色，减弱他色，常用于矿物鉴定。某些矿物的条痕与矿物的颜色是不同的，如黄铁矿为浅铜黄色，而条痕是绿黑色。条痕色去掉了矿物因反射所造成的色差，增加了吸收率，扩大了眼睛对不同颜色的敏感度，因而比矿物的颜色更为固定，但适用于一些深色矿物，对浅色矿物无鉴定意义。
光泽(luster)
4.4.光泽
光泽指矿物表面反射光线的能力，它是用来鉴定矿物的重要标志之一。
1）根据所有矿物平滑表面反射光的强弱，可分为：
金属光泽(metallic luster)：矿物平滑表面反射光很强，如方铅矿及不锈钢的反射。
a.a.金属光泽
半金属光泽(semi-metallic luster)：矿物表面反射光较强，如磁铁矿及未磨光的铁器表
b.b.半金属光泽
面的反射。
非金属光泽(non-metallic luster)：矿物表面的反射相对较弱，如石英、滑石表面的反
c.c.非金属光泽
射。
2)非金属光泽按矿物表面性质与矿物集合体的结合方式不同又可划分为：
金刚光泽(adamantine luster)：矿物表面反光较强，状若钻石，如金刚石。
a.a.金刚光泽
玻璃光泽(glassy luster)：矿物表面象玻璃板反光，如石英晶体表面。
b.b.玻璃光泽
油脂光泽(oily luster)：矿物表面象染上油脂后的反光，多出现在矿物凹凸不平的断口
c.c.油脂光泽
上，如石英断口。
珍珠光泽(pearly luster)：矿物表面象珍珠或贝壳内面出现的乳白色彩光，如白云母
d.d.珍珠光泽
薄片等。
丝绢光泽(silky luster)：矿物表面出现在纤维状矿物集合体表面，状若丝绢，如石棉、
e.e.丝绢光泽
绢云母等。
土状光泽(earthy luster)：矿物表面反光暗淡如土，如高岭石和铝土矿等。
f.f.土状光泽
硬度(hardness)
5.5.硬度
指矿物抵抗外力刻划、研磨的能力，它是通过已知硬度的某种矿物或物体（如铁刀刃）对另一种未知硬度的矿物刻划来鉴别硬度的相对高低的。它是岩石软硬程度的重要标志，也是鉴别矿物的一个重要特征。硬度对比的标准，从软到硬依次由十种矿物组成，称之为摩氏硬度计。例如，将需要鉴定的矿物与摩氏硬度计中的方解石对刻，结果被方解石刻伤而自身又能刻伤石膏，说明其硬度大于石膏而小于方解石，在2～3之间，即可将该矿物的硬度定为2.5。可以看出，摩氏硬度只反映矿物相对硬度的顺序，并不是矿物绝对硬度值，摩氏硬度的特征矿物如表，见图3-6。
在野外调查时，常用指甲(2～2.5)、铅笔刀(5～5.5)、玻璃(5.5～6)、钢刀刃(6～7)鉴别矿物的硬度。
硬度是矿物的一个主要鉴别特征，不同的矿物由于其化学成分和内部构造不同而具有不同的硬度。在鉴别矿物的硬度时，应在矿物的新鲜晶面或解理面上进行。
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表3-1矿物摩氏硬度表
图3-6摩氏硬度特征矿物
等级越高，硬度便越大。金刚石是迄今已知物体中硬度最大的。但摩氏硬度只是相对硬度，逐级间的差值并不相等，例如按所谓的维克尔硬度计算，石英是滑石的560倍，而金刚石则是滑石的约5000倍。6.6.解理
解理(cleavage )和断口(fracture )矿物晶体在外力作用下(如敲打、挤压等)下沿着一定方向发生破裂并裂成光滑平面的性质称为解理，这些光滑的平面称为解理面(见彩图F 、G)。如矿物受外力作用，在任意方向破裂并呈各种凹凸不平的断面(如贝壳状、锯齿状等)，则这样的断面称为断口。
不同的晶质矿物，由于其内部构造不同，在受力作用后开裂的难易程度、解理数目以及解理面的完全程度也有差别。根据解理出现方向的数目，有一个方向的解理，如云母等；有两个方向的解理，如长石等；有三个方向的解理，如方解石等。通常根据矿物晶体受力后出现解理的难易程度、解理面的大小及光滑程度、解理片的薄厚等，可将解理分为4级。
1)1)极完全解理
极完全解理(very complete cleavage)：极易裂开成薄片，解理面大而完整，平滑光亮，这种矿物不出现断口，如云母。
2)2)完全解理完全解理(complete cleavage)：沿解理面常裂开成小块，解理面不大，该种矿物不易发生断口，如方解石。
3)3)中等解理中等解理(medium cleavage)：解理面小而不光滑，断口较容易出现，如长石和角闪石。
4)4)不完全解理
不完全解理(incomplete cleavage)：矿物在外力作用下，很难出现解理面，其碎块常为断口，如石英、石榴子石。
矿物解理的完全程度和断口是互相消长的，解理完全时则不显断口。反之，解理不完全或无解理时，则断口显著。如不具解理的石英，则只呈现贝壳状的断口。
解理是造岩矿物的另一个鉴定特征。矿物解理的发育程度，对岩石的力学强度产生影响。此外，如滑石的滑腻感，方解石遇盐酸起泡等，都可作为鉴别这种矿物的特征。
用地质锤敲打矿物，它会断裂，并露出粗糙凹凸不平的表面，这就是断口（解理面一般很平整，用铁锤连续敲击产生完全相同的面）。大多数矿物能断裂或劈裂，不过有的只能断裂。断口根据形状有参差状、贝壳状、锯齿状和裂片状，如图3-7、3-8。
硬度12345678910矿物
滑石
石膏
方解石
萤石
磷灰石
正长石
石英
黄玉
刚玉
金刚石
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图3-7参差断口图3-8贝壳状断口
7.7.相对密度
相对密度(relative density)矿物都有其特有的物质组成，因而各自具有不同的相对密度。如金刚石和石墨，前者的相对密度为3.47～3.65，后者的相对密度为2.09～2.23。石英的相对密度为2.65，正长石的相对密度为2.54，普通角闪石的相对密度为3.1～3.3。大多数矿物的相对密度在2.5～4之间，一般称为相对密度小于2.5的矿物为轻矿物(如岩盐、石膏等)，相对密度大于4的为重矿物(如黄铁矿、磁铁矿等)。8.8.其他性质
其他性质除上述的矿物性质外，还有一些矿物具有独特的性质，这些性质同样是鉴定矿物的可靠依据，如导电性、磁性、弹性、挠性、脆性、放射性等等。矿物的一些简单化学性质，对于鉴定某些矿物也是十分重要的。如方解石滴上稀盐酸能剧烈起泡，白云石滴上浓盐酸或热酸可以起泡。其他矿物不具备这种性质，常以此作为鉴定它们的依据。
3.3.4矿物的化学成分和结晶构造
矿物的化学成分和结晶构造在一定地质条件下综合反映了矿物的形态和物理性质。因此，研究矿物的化学成分和结晶构造对于鉴定矿物，利用矿物和分析矿物的形成条件等方面都是很重要的。下面着重讨论矿物的化学成分和结晶构造的一些共同规律。1.1.地壳中元素的分布特点
地壳中元素的分布特点地壳中化学元素的分布具有不均匀性，不同元素组成的矿物种数及各种矿物在地壳总重量中所占的比率也不相同。矿物种数最多的是那些含量百分比较多的元素，如含氧的矿物种占矿物总种数的80％；含硅的矿物占25％。但也有些重量百分比小的元素反而比重量百分比大的元素形成的矿物种数多。
形成矿物种类不仅与含量百分数有关，而且更重要的是与元素本身的化合特性有关。易集聚形成独立矿物的元素具有中等半径和化合价，使其在迁移过程中与其它元素化合时有广泛的适应性，沸点和熔点高及溶解度低使它们的化合物在溶液或熔体中形成晶体后有较大的稳定性。而分散的元素则相反，因此难以形成独立矿物，往往混入于其它矿物中。2.2.离子类型
离子类型元素在自然界以原子、离子、分子三种状态存在于物质之中，在矿物中化学元素主要是以离子状态(少数呈分子、原子状态)存在，根据离子的最外电子层结构可将离子分为三种类型。
1）惰性气体型离子(inert gas ion)最外层电子数为8(或2)的离子，在地质作用中往往与SO 2-结合成氧化物或含氧盐类矿物。绝大部分造岩矿物是由这类离子组成，因此又称它们为造岩元素、亲氧元素、亲石元素。这类离子大多数原子序数较小，原子量较小，因此由它们形成的矿物比重一般较小(含钡矿物除外)；它们对光波选择性吸收不明显，因此一般为无色—白色矿物；化学稳定性较
强。如氦、氖、氩等。
2）铜型离子(copper ion)
最外层电子数为18(或18+2)的离子，在地质作用中主要与S2-结合成硫化物，主要有色金属矿物都是由它们构成，并经常聚集成矿床因而又称它们为造矿元素(亲铜元素、亲硫元素。如铜、锌、银等。
这类离子大多数原子序数较大，原子量较大，因此由它们形成的矿物一般比重较大。由于和S2-结合时电子层有变形(极化)，对光波有选择性吸收，因而矿物呈现一定颜色。化学稳定性比较差。
3）过渡型离子
最外层电子数为8～18之间的离子，介于惰性气体型离子与铜型离子之间的过渡位置。外层电子数愈近8者亲氧性愈强，愈近于18者亲硫性愈强，而居于中间的Mn和Fe与氧和硫均能结合。此类元素又称“亲铁元素”，如镍、钛、钴等。
总之，元素电子层构造不同，离子的化合物类型也就不同。但从离子类型来划分离子化合物类型只是其一般性规律，具体的化合产物还要从成分化合时所处的特定地质条件来研究。
元素间性质不同，各自形成一系列独立的矿物种。所以多种元素在同一条件下互相作用，就会形成共生的一些矿物群。如热水溶液中富集有Si4+、Fe2+及Pb2+、Zn2+、Cu2+和S2-及O2-等等许多离子，按其化合性质不同可分别形成SiO2(石英)、Fe[S2](黄铁矿)、PbS(方铅矿)，ZnS(闪锌矿)和CuFeS2(黄铜矿)等等。这些元素不能共同形成一种矿物，各矿物彼此嵌生，量少的有时可被包在量多的矿物中。
以上我们讨论了离子类型与矿物的关系，下面进一步讨论成分与矿物结晶构造的关系。晶格类型(lattice type)与化学键(chemical bond)
3.3.晶格类型
质点有规律的排布成格子状构造是矿物晶体的共同规律。
比较一下金刚石(C)、食盐(NaCl)、萤石(CaF2)及方解石(Ca[C03])的结晶构造，可以看出，不同成分的矿物其结晶构造不同，而且成分愈简单，结晶构造也愈简单，所谓结晶构造简单是指质点种类少，排列规律明显，对称性高，或质点间作用力也较单一等。可见矿物的结晶构造是成分所决定的。此外，同样成分在不同条件下可表现不同结晶构造(如金刚石与石墨)则说明矿物的结晶构造又与形成条件有关。所以说一定的结晶构造是一定的化学成分在一定形成条件下排布起来的。
结晶构造中质点之间的作用力或者联结力称为化学键。这种作用力因质点种类而有不同，结晶构造中所存在的化学键主要有四种基本类型，金属键、离子键、共价键、分子键。化学键可以作为划分结晶构造的分类基础。根据结晶构造中化学键的种类不同，我们将结晶构造划分为四种基本晶格类型：金属晶格、离子晶格、原子晶格和分子晶格。
化学键的差异对矿物物理性质有明显的影响。不同化学键中的电子密度决定了矿物的光学性质离子键与分子键中质点间电子密度很小，光易于通过，矿物呈透明、玻璃光泽；共价键中质点间有一定的电子密度，故光虽能通过，但折射率、反射率较大，矿物呈透明至半透明，金刚光泽，金属键中质点间电子密度大光线难通过，故反射率大，矿物呈不透明、金属光泽。化学键还影响矿物的某些力学性质。如离子键和共价键的矿物硬度较高，金属键次之，分子键硬度最小。化学键中的电子自由度决定着导电性。
由于矿物的结晶构造是以化学键联结起来的质点作有规律的排布，所以矿物晶体呈现面平，棱直的几何多面体外形，具有对称性、各向异性等特点，这是其结晶构造的外在表现。
矿物的结晶构造主要决定于构成晶体的质点种类、大小、电价和质点间的键型，它们是影响质点排列规律的主要因素。而这些因素的综合结果则决定了矿物的物理化学性质。
类质同象与同质多象
4.4.类质同象与同质多象
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矿物的化学成分并不是固定不变的，它可以在一定的范围内发生变化。另外，对于同种化学成分的物质，在不同条件下，也可以形成不同的结构。
1）类质同象(isomorphism)
类质同象是指矿物中两种或两种以上的类似质点互相替换，使矿物的化学成分和某些物理性质发生一定变化，但不改变其晶体结构的现象。
类质同象是矿物中一种相当普遍的现象，比如闪锌矿，有浅色的ZnS，也有深色的(Zn，Fe)S。后者实际是少量的Fe2+代替了Zn2+，占据了这些Zn2+在晶格中的位置。随着含铁量的增加，闪锌矿的颜色与条痕色将不断加深，比重也将增大，但晶形和物理性质却不发生变化。经X－射线结构分析证明，两者的晶体结构是相同的，仅晶格常数有微小变化，如图3-9。
（a）ZnS构造之（001）（b）（Zn，Fe）构造之（001）
图3-9闪锌矿构造中Fe的类质同象
2）同质多象(polymorphism)
同质多象是指同种化学成分的物质，在不同环境(温度、压力、介质酸碱度等)条件下，可以形成两种或两种以上结构不同，形态和性质各异的晶体的现象。
这种现象在矿物中也是不少见的。典型的例子是金刚石和石墨，两者成分都是C。金刚石是在极高压力条件下形成的，石墨则是在较低压力条件下形成的。由于生成环境的差异，它们的晶体内部结构完全不同，如图3-10所示。两者各方面的物理性质也极不相同，石墨很软、摩氏硬度仅为1，而金刚石极硬，摩氏硬度为10。
晶体的结构是化学成分在一定条件下的产物，是成分与环境的统一。因此，研究同质多象可以获得有关矿物形成条件的信息。
(a)(b)
图3-10石墨（a）和金刚石（b）的构造
矿物的化学式
5.5.矿物的化学式
矿物的化学成分虽然可变，但还是有规律的，是在一定范围内变化的，并且其主要化学成分间原子数的比值是一定的，所以说每种矿物有一定的化学成分，并可以用化学式来表示。
具体矿物的化学式是根据化学全分析结果计算得出的。
矿物中化学组分的表示方法，有两种形式，实验式和晶体化学式(构造式)。
1）实验式
它仅表示组分及其数量比，含氧化合物一般是换算成氧化物的形式表示，如方解石的实
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验式为Ca O·C O 2。实际上在方解石中并无Ca O 和C O 2分子存在。所以实验式的缺点是反映不出组分之间的关系及结晶构造特点。
2）晶体化学式）晶体化学式((构造式构造式))(crystal chemical formular(structural formula)通过矿物结晶构造的研究，业已查明在矿物中参加结晶构造的质点种类、数量以及相互结合情况之后，可采用表示其结晶构造的化学式，称晶体化学式。
晶体化学式的表示原则如下：
a)阳离子写在化学式的前面，阴离子写在后面，如方铅矿—Pb 2+S 2-，
b)多种阳离子时，同种元素按电价由低至高，如磁铁矿—Fe 2+Fe O 3+O 42-，不同元素按碱性由强至弱，如白云石—CaMg[C O 3]2
c)阴离子团用[]括起来，如方解石—Ca[C O 3]，d)附加阴离子一般写在主要阴离子的后面，并用[]括起来，如孔雀石Cu 2[C O 3][O H]2，e)结晶水以αH 2O (α为定数)，胶体水以nH 2O (n 为不定数)，写在化学式的最后，并以“·”分开，如石膏—Ca[SO 4]·2H 2O ，蛋白石—SiO 2·nH 2O ；
f)类质同象以()括起来，每种元素以“，”分开，含量多的写在前面，如闪锌矿—(Zn ，Fe ，Cd ，In)S 。
极微量的“杂质”通常不写在化学式中。
3.3.5矿物鉴定(mineral identification identification)
)矿物的鉴定主要是运用矿物的形态以及矿物的物理性质等特征来鉴定的。一般可以先从形态着手、然后再进行光学性质、力学性质及其他性质的鉴别。对矿物的物理性质进行测
定时，应找矿物的新鲜面，这样试验的结果才会正确，因风化面上的物理性质已改变了原来矿物的性质，不能反映真实情况。
在使用矿物硬度计鉴定矿物硬度时，可以先用小刀(其硬度在5度左右)，如果矿物的硬度大于小刀，这时再用硬度大于小刀的标准硬度矿物来刻划被测定的矿物，以便能较快的进行。
在自然界中也有许多矿物，它们之间在形态、颜色、光泽等方面有相同之处，但一种矿物也具有它自己的特点，鉴别时利用这个特点，即可较正确地鉴别矿物。
自然界产出的矿物，已知有3000种左右，而对于形成岩石的造岩矿物则不过数十种，主要造岩矿物，就其化学成分而言，绝大多数为硅酸盐，其余为氧化物、硫化物、卤化物、碳酸盐和硫酸盐等。现选择主要的几种介绍如下：
1.1.黄铁矿黄铁矿FeS 2大多呈块状集合体，有些发育成立方体单晶，立方体的晶面上常有平行的细密纹。颜色
为浅铜黄色，条痕为绿黑色。硬度6～6.5。性脆，断口参差状。相对密度5。
2.2.石英石英Si O 2常发育成单晶并形成晶簇，或成致密状或粒状集合体。纯净的石英五色透明，称水晶；
含有细小分散的气态或液态物质呈乳白色者，称乳石英。石英晶面为玻璃光泽，断口为油脂光泽。硬度7。无解理，贝壳状断口。相对密度2.6。
3.3.赤铁矿赤铁矿Fe 2O 3常为致密块状及土状集合体。铁黑色或暗红色，条痕呈樱红色。金属、半金属到土状光
泽，不透明。硬度5～6。无解理。相对密度4.0～5.3。
4.4.褐铁矿褐铁矿Fe 2O 3·nH 2O 实际上是多种成分的混合物，含有泥质及二氧化硅等。褐至黄褐色，条痕黄褐色。常呈
土块状、葡萄状，硬度不一。
5.5.方解石
方解石CaC O 3常发育成单晶或晶簇。粒状、块状、纤维状或钟乳状集合体。纯净的方解石无色透明；
58
因杂质渗入而常呈白、灰、黄、浅红、绿、蓝等色。玻璃光泽。硬度3。完全解理。相对密度2.72。遇冷稀盐酸强烈起泡。
6.6.白云石白云石CaMgC O 3(O H)2单晶为菱面体。通常为块状或粒状集合体。一般为白色，因含Fe 常呈褐色。玻璃光泽。硬度3.5～4。解理完全。相对密度2.85～3.1，随含铁量增高而增大。
7.7.石膏石膏CaS O 4·2H 2O 单晶体常为板状，集合体为块状、粒状及纤维状等。为无色或白色，有时透明。玻璃光
泽，纤维状石膏为丝绢光泽。硬度2。有极好解理，易沿解理面劈开成薄片。薄片具挠性。相对密度2.30～2.37。
8.8.橄榄石
橄榄石(Mg ·Fe)2[Si O 4]常为粒状集合体。浅黄绿到橄榄绿色，随含铁量增高而加深。玻璃光泽。硬度6～7。不完全解理。相对密度为3．2～4．4，随含铁量增高而增大。
9.辉石(Ca，Mg，Fe，A1)2[(Si，A1)2O 6)
单晶体为短柱状，集合体为粒状。绿黑色或黑色。玻璃光泽。硬度5.5～6。有平行柱面的两组解理，其交角为87°。相对密度3.2～2.4。
10.10.角闪石
角闪石(Ca，Na)2～3(Mg，Fe，A1)5[Si 6(Si，A1)2O 22](O H，F)2单晶体为长柱状，常见针状。绿黑色或黑色。玻璃光泽。硬度5～6。有平行柱面两组解理，交角为124°。相对密度3.02～3.45，随含铁量增高而增大。
11.11.斜长石
斜长石Na[A1Si 3O 8]与Ca[A1Si 2O 8]混合单晶体为板状或板条状。常为白色或灰白色。玻璃光泽。硬度6～6.5。两组中等解理，近于正交。相对密度2.61～2.75。斜长石是钠长石Na[A1Si 3O 8]与钙长石Ca[A1Si 2O 8]的固溶体。按钠长石(代号Ab)含量组成不同类型的斜长石：Ab 含量为0～50时，称基性斜长石；Ab 为50～70时，称中性斜长石；Ab 为70~90时，称更长石；Ab 为90～100，称钠长石。更长石与钠长石常统称为酸性斜长石。
12.12.正长石
正长石K[A1Si 3O 8)单晶体常为柱状或板柱状。常为肉红色，有时具有较浅的色调。玻璃光泽。硬度6。有两组相互正交的解理。相对密度2.54～2.57。正长石与钾微斜长石、透长石等一起构成钾长石的不同变种。
13.13.白云母白云母KAl 2[A1Si O 10)(O H，F)2单晶体为短柱状及板状，横切面常为六边形。集合体为鳞片状，其中晶体细微者称绢云母。有平行片状方向的极完全解理。薄片为无色透明，具珍珠光泽，硬度2.5～3，薄片有弹性，相对密度2.77～2.88。
14.14.黑云母
黑云母K(Mg，Fe)3[AlSi 3O 10)(O H，F)2棕褐色或黑色。相对密度2.7～3.3。其形态及其它光学及力学性质同白云母。15.15.绿泥石
绿泥石(Mg，Al，Fe)6[(Si，A1)4O 10)(O H)8常早鳞片状集合体。绿色，深浅随含铁量的变化而不同。解理面上为珍珠光泽。有平行
片状方向的解理。硬度2～3。相对密度2.6～3.3。薄片具挠性。
16.16.蛇纹石蛇纹石Mg 6[Si 4O 10](O H)8一般为细鳞片状、显微鳞片状以及致密块状集合体，呈纤维状集合体者称蛇纹石石棉。
黄绿色，或深或浅。块状者常具油脂光泽，纤维状者为丝绢光泽。硬度2.5～3.5。相对密度2.83。
17.17.石榴子石石榴子石Mg 3Al 2[Si O 4]3常形成等轴状单晶体。集合体成粒状和块状。浅黄白、深褐到黑色，随含铁量增高而加
深。玻璃光泽。硬度6～7.5。无解理。断口油脂光泽，为贝壳状或参差状。相对密度4左
59
右。
18.18.滑石
滑石Mg 3[Si 4O 10](O H)2
单晶体为片状。通常为鳞片状、放射状、纤维状、块状等集合体。无色或白色。解理面
为珍珠光泽，硬度1。平行片状方向有一组中等解理。薄片具挠性。相对密度为2．58～2．55。
19.19.高岭石高岭石A14[Si 4O 10](O H)8土状或块状集合体。白色，常因含杂质而呈其它色调。土状者光泽暗淡，块状者具蜡状
光泽。硬度2。相对密度2.61～2.68。具可塑性。
20.20.蒙脱石蒙脱石(A12Mg 3)[Si 4O 10](O H)2土状或显微鳞片状集合体。白色或灰白色。因含杂质染有黄、浅玫瑰红、蓝或绿色。土
状者光泽暗淡。硬度1～2。相对密度2～3。具可塑性，遇水剧烈膨胀。
3.4岩浆岩
3.4.1岩浆岩概念
1.1.岩浆岩的定义
岩浆岩的定义岩浆岩(magmatic rock)亦称火成岩(igneous rock)，它是由炽热的岩浆在地下或喷出地表后冷凝形成的岩石。岩浆是起源于地壳深部或地幔上部，处于高温高压条件下，以液体为主，溶解有挥发成分并可含有部分固体，以硅酸盐为主的成分复杂的熔融体。
地下深处的炽热岩浆处于高温高压的环境，一旦地壳运动引起岩石圈出现裂隙时，岩浆就沿着裂隙运移上升，当达到一定位置时，即发生冷凝结晶而成为岩石，这种包括岩浆活动和冷凝结晶成岩的全过程，就称为岩浆作用，它又可分为侵入作用和喷出作用。
侵入作用是指地下深处岩浆沿裂隙上升，但未达到地表，只在地面以下的一定部位冷凝结晶而成为岩石,生成的岩石称为侵入岩（intrusive rock ）。岩浆在地壳比较深的地方，冷凝结晶形成的岩石，称为深成岩。岩浆上升到地壳较浅的部位或接近地表时冷凝结晶而成的岩石，则称为浅成岩。
喷出作用是指从岩浆喷溢出地表，至冷凝成为岩石的全过程，由喷出作用形成的岩石。称为喷出岩(effusive rock)(或称火山岩)。
因此，岩浆岩按产出位置通常可分为深成岩、浅成岩和喷出岩。2.2.岩浆的主要化学成分
岩浆的主要化学成分岩浆（硅酸盐岩浆）的化学成分，主要是氧、硅、铝、镁、铁、钙、钠、钾、锰、钛、磷、氢等元素，称为“主要造岩元素”。其中以氧最多，约占总重量的58～65％，其次是硅。这些元素在岩浆中主要呈离子和络离子形式存在。而人们为了化学分析的表示方便，常按氧化物的重量百分数来表示岩浆(及岩浆岩)的化学成分。岩浆中含SiO 2最富，约为35～75％；其次是A12O 3，大部分岩浆在12～18％，个别达20％；其它如MgO 、CaO 、FeO 、Fe 2O 3、K 2O 、Na 2O 等，各占约百分之十几到百分之几不等；而TiO 2、MnO 、P 2O 5等则在百分之几到千分之几。这些“主要造岩氧化物”约占岩浆成分的99％以上。3.3.岩浆中的挥发分
岩浆中的挥发分挥发分是指在低压下容易析出呈气体，温度降低可呈液体的成分。火山喷发时，喷出大量气体，熔岩流溢出时，也伴有许多气体析出，火山宁静时期，多有热气或温泉等气液活动。人们认为这些挥发分，在地下深处高压条件下是溶解在岩浆中，作为岩浆的组成成分之一。当岩浆上升近地表时，外压力骤减，挥发分从岩浆中急速析出，大量散失。在岩浆凝固过程中，只有少量挥发分保存在其中，参加结晶，赋存于岩石中。
根据对火山喷出气液的研究，以及对岩浆岩的化学成分的分析资料，可知岩浆中的挥发分主要是H 2O(约占气体体积的60～90％)，其次有CO 2、CO 、H 2S 、SO 2、S 2O 3以及B 、N ，
??????
O2，S、CH4、CH3、HCl、H2等，其中CO、H2S、SO2是有毒气体。
挥发分可与岩浆同源，也可以是异源的，例如大洋水，地下水，地壳中岩石所含的水及其它挥发分，都有可能在岩浆活动过程中参加到岩浆中去。挥发分能够降低岩浆的黏度，促进其活动性和岩浆内部成分的变化。
岩浆岩按SiO2的分类
4.4.岩浆岩按
岩浆岩的主要化学成分有SiO2、A12O3、Fe2O3、FeO、MgO、CaO、Na2O、K2O和H2O 等氧化物。其中SiO2含量最多，它的含量大小直接影响岩浆岩矿物成分的变化，并直接影
的含量可将岩浆岩划分为以下四类：
响岩浆岩的性质。按SiO
2
1）酸性岩(SiO2>65％)。
2）中性岩(SiO2＝52％～65％)。
3）基性岩(SiO
＝45％～52％)。
2
4）超基性岩(SiO2<45％)。
岩浆的主要物理性质之一是其黏性。在同样条件下，富含SiO2的酸性岩浆温度低，黏的基性岩浆大，而流动性小。所以酸性熔岩流往往形成面积小而厚度大的穹状性比贫SiO
2
岩体，而基性熔岩流由于温度高则常常流动展开，形成面积大而厚度较小的层状岩体。岩浆的黏性还与挥发分的含量及岩浆的温度有关。挥发分多而温度高者黏性小。
岩浆的温度，可以对火山喷发的熔岩流进行直接测量，或对各种岩浆岩作熔化实验而求得。据各种资料表明，各类岩浆的温度大体范围为700℃～1300℃。酸性岩浆温度较低，而基性岩浆的温度较高。大致参考数据如下，
酸性岩浆(流纹质、流纹英安质)700～900℃
中性岩浆(安山质)900～l000℃
碱性岩浆(霞石岩质，白榴玄武质)980～1095℃
基性岩浆(玄武质)1000～1300℃
侵入岩浆(饱和水)的温度范围700～1200℃
岩浆的温度降低时，其黏性增大，流动性减小。据夏威夷二个火山喷出的玄武岩浆的测量，在岩浆达到地表时的温度在1050℃至1200℃之间。当温度下降到800℃时，仍能流动，而再降低，则黏性增大，不再流动。
岩浆凝固过程是复杂的过程，其控制因素较多，其中如挥发分的散失，压力变化和容积变化，热传导和热扩散情况等。岩浆的温度变化——冷却速度是凝固过程的重要因素，但不是唯一因素。岩浆的冷却速度主要的不是决定于岩浆所在地壳位置的深度，而更大程度上决定于岩浆体的大小(表面积／体积)，内部向外的热传导速率和温度梯度等。据研究1050℃的玄武岩浆体厚700米，侵入围岩中，上覆围岩层厚350米，须经9000年，岩浆温度可降到850℃，基本固化。若有800℃的花岗岩浆，呈直立侵入，宽度2000米，围岩温度100℃，经过4000年后，岩浆体中心温度可降到600℃，完全结晶固化。
火山喷出的岩浆，主要是因为快速降压，挥发分大量散失，其次因为温度下降，致使岩浆黏性急剧增大，结晶作用不易进行，所以火山熔岩的结晶程度比侵入岩要低。
（the magmatic rocks occurrence）
3.4.2岩浆岩的产状
岩浆岩的产状（
岩浆岩的产状，即指岩浆岩体在地壳中产出的状况，表现为岩体的形态、规模、同围岩的接触关系及其产出的地质构造环境等。岩体产状反映岩浆性质，岩浆活动情况及其与有关的地质构造运动的相互关系，岩浆岩的产状见图3-11。
喷出岩的产状
1.1.喷出岩的产状
喷出岩的产状决定于岩浆的成分和地形等方面特征，主要有以下几种：
1）熔岩流(lava flow)由岩浆喷出地表后沿山坡或河谷向低处流动，然后冷却凝固形成。其形状呈狭长的带状或宽阔而平缓的舌状。
60
61
2）熔岩被(lava was)由黏性小、流动性强
的基性岩浆喷至地表后四处流动形成的厚度不大，覆盖大片面积的岩体。
3）
火山锥(volcanic cone)由火山喷发物质围绕火山口堆积形成的圆锥形火山体。2.2.浅成岩
浅成岩(hypabyssal rock)的产状浅成岩(形成深度<3km)的产状，岩体规模不大、出露面积几十m 2至几km 2。常见产状有以下几种：
1）岩床(rock bed)指岩浆顺岩层面侵入形成的板状岩体。与岩层呈平行接触关系。
2）岩盆(lopolith)岩浆侵入到岩层之间，
由于底板岩层下沉断裂，冷凝后形成中央向下凹的盆状侵入体。
3）岩盘(rock disc)产于岩层间的底部平坦，顶部拱起，中央厚而边缘薄，在平面上呈圆形的侵入体。
4）岩墙(dike)又称岩脉，为充填在岩石裂隙中的板状岩体，横切岩层，与层理斜交。3.3.深成岩
深成岩(abyssal rock)的产状深成岩(形成深度>3km)的产状深成岩体一般较大，分布面积在几km 2至几千km 2变化。包括了岩株和岩基。
1）岩株(stock)近于呈树干状向下延伸的岩体，规模较大，但较岩基为小，出露面积小于l00km 2。
2）岩基(batholite)一种大规模的深成岩体，出露面积超过100km 2。常产于褶皱带的隆起部分，延伸与褶皱轴向一致。
3.4.3岩浆岩的结构
岩浆岩的结构（texture of magmatite ）是指岩石中（单体）矿物的结晶程度、颗粒大小、形状以及它们的相互组合关系。岩浆岩的结构特征，是岩浆成分和岩浆冷凝时的物理环境的综合反映。它是区分和鉴定岩浆岩的重要标志之一，同时也直接影响岩石的强度，岩浆岩的结构分类如下：
1.1.按岩石中矿物结晶程度划分
按岩石中矿物结晶程度划分1)1)全晶质结构全晶质结构(crystalline)：岩石全部由结晶质矿物组成(图3-12a)，多见于深成岩和浅成岩中，如花岗岩、
闪长岩。
2)2)半晶质结构半晶质结构(subcrystalline)：岩石由结晶质矿物和非晶质矿物组成(图3-12b)，多见于浅成岩和喷出岩，
如流纹岩。
3)3)非晶质结构非晶质结构(glassy)：岩石全部由非晶质矿物组成，又称玻璃质结构(图3-12c)，为喷出岩所特有的结构，
如黑曜岩。
2.2.按岩石中矿物颗粒的绝对大小划分
按岩石中矿物颗粒的绝对大小划分1)1)显晶质结构显晶质结构(phanerocry stalline texture)：岩石全部由结晶颗粒较大的矿物组成，用肉眼或放大镜可以辨认。按矿物颗粒的粒径大小又可分为：粗粒结构：颗粒粒径>5mm
；
62
中粒结构：颗粒粒径1～5mm ；细粒结构：颗粒粒径0.1～1mm ；
微粒结构：颗粒粒径<0.1mm 。
2)2)隐晶质结构
隐晶质结构(aphanitic texture)：岩石全部由结晶微小的矿物组成，用肉眼和放大镜均看不见晶粒，只有在显微镜下可识别。是浅成侵入岩和喷出岩中常有的一种结构。
3)3)玻璃质结构玻璃质结构(glassic texture)：岩石全部由非晶质组成，均匀致密似玻璃，是喷出岩的结构。
3.3.按岩石中矿物颗粒的相对大小划分
按岩石中矿物颗粒的相对大小划分1)1)等粒结构等粒结构(equigranular)：岩石中的矿物全部是显晶质粒状，同种主要矿物结晶颗粒大小大致相等。等粒结构是深成岩特有的结构。
2)2)不等粒结构不等粒结构(inequigranular)：岩石中主要矿物的颗粒大小不等，且粒度大小成连续变化系列。
3)3)斑状结构斑状结构(porphyritic texture)和似斑状结构(orphyritic-like texture texture)
)：岩石由两组直径相差甚大的矿物颗粒组成，其大晶粒散布在细小晶粒中，大的叫斑晶，细小的叫基质。基质为隐晶质及玻璃质的，称为斑状结构；基质为显晶质的，则称为似斑状结构。斑状结构为浅成岩及部分喷出岩所特有的结构。其形成原因是斑晶形成于地壳深处，而基质是后来含斑晶岩浆上升至地壳较浅处或喷溢地表后才形成的。似斑状结构主要分布于浅成侵入岩和部分中深成侵入岩中。似斑状结构的斑晶和基质，同时形成于相同环境。
3.4.4岩浆岩的构造
岩浆岩的构造(structure of magmatite)是指（集合体）矿物在岩石中排列的顺序和填充的方式所反映出来岩石的外貌特征。岩浆岩的构造特征，主要决定于岩浆冷凝时的环境。常见的岩浆岩构造见下表3-2：
表3-2岩浆岩的构造
3.4.5岩浆岩的分类
岩浆岩的种类繁多。据统计，现有的岩浆岩名称已达1100多种。为了反映它们之间的变化规律，必须对岩浆岩进行分类。分类的依据是岩石的化学成分、矿物成分、结构、构造和产状等，见表3-3。
岩浆岩构造类型特
点
块状构造(massive)岩石中矿物均匀分布，无定向排列现象，岩石呈均匀致密的块体。它是绝大多数岩浆岩的构造，全部侵入岩都是块状构造，部分喷出岩也是块状构造。
流纹状构造(rhyotaxitic)岩石中不同颜色的条纹、拉长的气孔和长条形矿物，按一定方向排列形成的流动状构造。它反映岩浆喷出地表后流动的痕迹，多见于喷出岩中，如流纹岩。气孔状构造(vesicular)岩浆喷出地面迅速冷凝过程中，岩浆中所含气体或挥发性物质从岩浆中逸出后，在岩石中形成的大小不一的气孔，称气孔状构造，是喷出岩的构造。
杏仁状构造(amygdaloidal)
具有气孔状构造的岩石，气孔被次生矿物（如方解石、石英等）所充填形成的一种形似杏仁状的构造，多见于喷出岩中，如安山岩。
63
表3-3岩浆岩的分类
3.4.6常见岩浆岩的特征
1.1.橄榄岩
橄榄岩(peridotite)主要矿物为橄榄石和少量辉石，岩石呈橄榄绿色，岩石中矿物全为橄榄石时成为纯橄榄岩。块状构造，全晶质，中、粗粒结构。橄榄岩中的橄榄石易风化转为蛇纹石和绿泥石，所以新鲜橄榄岩很少见。2.2.辉长岩
辉长岩(gabbro)主要矿物是辉石和斜长石，次要矿物为角闪石和橄榄石。颜色为灰黑至暗绿色。具有中粒全晶结构，块状构造。多为小型侵入体，常以岩盆、岩株、岩床等产出。3.3.闪长岩
闪长岩(diorite)主要矿物为角闪石和斜长石，次要矿物有辉石、黑云母、正长石和石英。颜色多为灰或灰绿色。全晶质中、细粒结构，块状构造。常以岩株、岩床等小型侵入体产出。4.4.正长岩
正长岩(cyenite)SiO 2含量略高于闪长岩、安山岩，主要矿物为正长石、黑云母、辉石等。颜色为浅灰或肉红色。全晶质粒状结构，块状构造，多为小型侵入体。5.5.花岗岩
花岗岩(gratine)主要矿物为石英、正长石和钾长石，次要矿物为黑云母、角闪石等。颜色多为肉红、灰白色。全晶质粒状结构，块状构造，是酸性深成岩，产状多为岩基和岩株。花岗岩可作为良好的建筑地基及天然建筑材料。6.6.辉绿岩
辉绿岩(diabase)主要矿物为辉石和斜长石，二者含量相近。具有典型的辉绿结构，其特征是粒状的微晶辉石等暗色矿物充填于由微晶斜长石组成的空隙中。颜色多为暗绿和绿黑色。为基性浅成岩，多以岩床、岩墙等小型侵入体产出。辉绿岩蚀变后易产生绿泥石等次生矿物，使岩石强度降低。
颜色浅
←—————————————→深
岩浆岩类型酸性中性基性超基性SiO 2含量/%
>6565~52
52~45<45成因类型
主要矿物
石
英
正长石斜长石
正长石斜长石角闪石斜长石斜长石辉石
斜长石辉石
次要矿物
云
母角闪石角闪石黑云母辉石石英<5%辉石黑云母正长石<5%石英<5%
橄榄石角闪石黑云母
角闪石斜长石黑云母
产状
构造结构喷出岩
岩钟岩流
杏仁
气孔流纹块状
非晶质（玻璃质）
火山玻璃：黑曜岩、浮岩等隐晶质斑状
流纹岩
隐晶质斑状流纹岩隐晶质斑状流纹岩侵入岩
浅成岩床岩墙块状
斑状全晶细颗花岗斑岩正长斑岩闪长玢岩辉绿岩
苦榄玢岩深成
岩株岩基
结晶斑状全晶中、
粗粒
花岗岩
正长岩
闪长岩辉长岩
橄榄岩辉岩
闪长斑岩(dioritic porphyrite)
7.7.闪长斑岩
矿物成分同闪长岩，颜色为灰绿色至灰褐色。斑状结构，斑晶多为灰白色斜长石，少量为角闪石，基质为细粒至隐晶质，块状构造。多为岩脉，相当于闪长岩的浅成岩。
正长斑岩(syenite-porphyrite)
8.8.正长斑岩
矿物成分同正长岩，多为浅灰或肉红色。斑状结构，斑晶多为正长石，有时为斜长石，基质为微晶或隐晶结构。块状构造。
花岗斑岩(granite-porphyrite)
9.9.花岗斑岩
矿物成分同花岗岩，颜色灰红或浅红。似斑状结构，斑晶和基质均由钾长石、石英组成。花岗斑岩是酸性浅成岩，产状多为小型岩体或为大岩体边缘。
玄武岩(basalt)
10.
10.玄武岩
矿物成分同辉长岩，多为隐晶和斑状结构，斑晶为斜长石、辉石和橄榄石。颜色为辉绿、绿灰或暗紫色。常有气孔、杏仁状构造。玄武岩分布很广，如二迭系峨眉山玄武岩广泛分布在我国西南各省。
安山岩(andesite)
11.安山岩
11.
主要矿物同闪长岩，颜色为灰、灰棕、灰绿等色。斑状结构，斑晶多为斜长石，基质为隐晶质或玻璃质。块状构造，有时含气孔、杏仁状构造。
粗面岩(trachyte)
12.粗面岩
12.
矿物成分同正长岩，颜色为浅红或灰白。斑状结构或隐晶结构，块状构造。为正长岩的喷出岩，其断裂面粗糙不平，故名粗面岩。
流纹岩(rhyolite)
13.流纹岩
13.
酸性喷出岩类，矿物成分与花岗岩相近。颜色常为灰白、粉红、浅紫色。斑状结构或隐晶结构，斑晶为钾长石、石英，基质为隐晶质或玻璃质。块状构造，具有明显的流纹和气孔状构造。
部分岩浆岩见彩图C，岩浆岩的具体鉴定见3.8节。
3.5沉积岩
3.5.1沉积岩的定义
沉积岩(sedimentary rock)是在地表和地下不太深的地方形成的地质体，它是在常温常压下，由风化作用，生物作用和某些火山作用所形成的松散沉积层，经过成岩作用形成的。
上述定义说明沉积岩具有以下特点：
1.沉积岩是地质体，是在地质历史发展过程中形成的，有其自己的发生和发展历史，在空间分布上有一定的位置和规律。
2.沉积岩是在地表地质条件下形成的，因而与岩浆岩和变质岩有显著区别。
3.沉积岩是松散沉积层经成岩作用方能成岩，松散沉积层与沉积岩有质的区别。沉积岩按体积约占岩石圈(16公里厚)的5％，但在地表的分布面积很广，约占地球表面积的75％，是地表常见的岩石。
3.5.2沉积岩的形成
沉积岩的形成一般经过了先成岩石(岩浆岩、沉积岩或变质岩)遭受风化、剥蚀破坏，破坏产物被搬运至一定场所沉积下来，再固结成岩的过程。具体经过风化作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用四个阶段。
风化作用(weathering)指组成地壳的岩石在地表常温常压条件下，由于气温、大气、水1.1.风化作用
和生物的影响，在原地遭到破坏的过程。按作用的性质不同，可进一步分为物理风化、化学
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风化和生物风化三类。
1)1)物理风化作用
物理风化作用(physical weathering)主要指地表岩石受气温变化的影响，发生冷热、
干湿或冻融的长期反复交替，使得岩石因组成矿物颗粒之间的连接遭到破坏而破碎崩解的过
程。比如，贮存在岩石的空隙中的水，当气温降到0℃以下便会结冰，水结成冰时其体积要膨胀1／11。冰的体积膨胀可对周围岩石产生很大的撑裂力，使岩石的裂隙扩大。当温度升高时，冰融化成水，又渗透到扩大了的裂隙、孔隙中去。这样经过反复冻融变化，就会导致岩石发生崩解。地壳岩石因上覆岩石被剥蚀发生卸荷作用而引起的岩石体积向上膨胀，也可产生平行岩石表面的膨胀裂隙，使岩石遭薄片状剥离。
物理风化作用是一种机械破坏作用，它不改变岩石的化学成分。物理风化作用也包括各种外力对地面岩石及风化产物的风化剥蚀作用。
2)2)化学风化作用化学风化作用(chemical weathering weathering))系指岩石在H 2O 、O 2和CO 2等作用下发生的化学分解作用。其结果不但使岩石破碎，还使岩石的矿物成分和化学成分发生变化。也包括流
水对可溶性岩体以溶解方式的破坏作用。
3)3)生物风化作用生物风化作用（biological weathering ）指表层岩石受生物活动影响而遭破坏的过程。这种作用既可是物理的，也可是化学的。人类的工程建设活动，植物根系生长对岩石的
撑裂，穴居动物钻孔和打洞，都会对岩石产生机械破坏作用。而生物新陈代谢过程中产生的有机酸、亚硝酸、碳酸以及生物死亡后遗体分解产生的腐植质等则对岩石有化学破坏作用。以上三种风化作用并非孤立地进行，而是互相联系和影响的统一过程。物理风化使岩石破碎，有利于水的渗透，这给化学风化创造了条件；化学风化使岩石变得松软，降低了抵抗破坏的能力，这又促进了物理风化的进行。但是，在一定的自然条件下，却经常是以某一种风化作用占主导地位。如在高寒和干燥地区以物理风化为主；而潮湿炎热地区以化学风化为主。
风化作用的产物包括三类：一类是岩石和矿物的碎屑，它们主要是物理风化的产物，部分为化学风化后未分解的残余。第二类是溶解物质，主要是化学风化和生物风化作用的产物。如岩石中的K 、Na 、Ca 、Mg 等元素，在酸的作用下往往形成碳酸盐、硫酸盐和氯化物等溶解于水中，被水流带走。此外，由岩石风化产生的Fe 、Mn 、Al 、Si 的氧化物和水化物等物质，部分可以以胶体溶液的方式被水流带走。第三类为难溶物质，即未被带走的Fe 2O 3、A12O 3、SiO 2等物质，它们在原地富集，形成赤铁矿、褐铁矿、高岭石和铝土等。2.2.搬运作用
搬运作用(transit)流动的水体、风、冰川和重力等外力，把风化和剥蚀产物转移离开原地的作用，称为搬运作用。搬运和剥蚀往往由同种外力来完成。如流水和风在剥蚀岩石的同时，又迅速地将剥蚀下来的岩屑带走，这是一个连续的过程。
搬运作用的方式有三种，即拖曳搬运、悬浮搬运和溶液搬运。
1)1)拖曳搬运拖曳搬运（traction transportation ）被流水和风搬运的较粗粒物质，在地面上或沿河床底滚动或跳跃前进。被搬运物质大多数在搬运途中逐渐停积于低洼处沉积于河床底部，
部分被带入海洋。
2)2)悬浮搬运悬浮搬运(suspension transportation transportation))被搬运物质颗粒较细，随风在空中或悬浮于水中前进，搬运距离可以很远。我国西北地区的黄土就是以这种方式从很远的沙漠地区搬运来的。
3)3)溶液搬运溶液搬运(solution transportation transportation))风化和剥蚀产物以真溶液或胶体溶液的形式被搬运。
3.3.沉积作用
沉积作用(aggradation)在搬运过程中，由于水流变缓，风速降低，冰川融化以及其它因
素的影响，导致被搬运物质下沉堆积的现象，称为沉积作用。由于风化产物沉积时介质的物理化学条件不同，在沉积过程中引起不同物质互相分离，这种作用称为沉积分异作用。沉积作用可分为机械沉积、化学沉积、生物和生物化学沉积三种类型。
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1)1)机械沉积作用机械沉积作用(mechanical sedimentation sedimentation)
)机械沉积分异作用主要是因为碎屑颗粒的大小，形状和比重等不同，在搬运过程中由于介质流速逐步减小能量降低而发生分异，使碎屑物质按一定规律分布，即碎屑颗粒大的距来源区近，颗粒小者距来源区远(图3-13)。同样大小的碎屑颗粒比重大者先沉积，离来源区近，比重小者后沉积，离来源区远(图3-14)。此外，碎屑颗粒成片状者搬运较远。
图3-13机械沉积分异作用图解图3-14按比重的沉积分异作用图解
2)2)化学沉积作用
化学沉积作用(cheminical sedimentation)呈真溶液或胶体溶液方式被搬运的物质，由于溶解度不同，溶液的性质和环境的温度、压力、PH 值发生变化，或胶体粒子表面电荷被中和等原因而沉积下来的现象，称为化学沉积作用。在化学沉积过程中也存在着分异，通常的沉积顺序是各种氧化物、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和卤化物，化学沉积分异作用图解见图3-15。
3)生物和生物化学沉积(biological and biochemical depoit)以两种方式进行。一是生物遗体的直接堆积，如植物遗体堆积经转化形成泥炭；二是生物化学沉积，即由于生物新陈代谢活动引起环境的改变．促使某些矿物质发生沉积。例如，海生藻类进行光合作用，需要从介质中吸取一定量的CO 2，这
样就可以促使溶液中的Ca(HCO 3)2
转变为CO 2和CaCO 3，引起CaCO 3沉积。4.4.成岩作用成岩作用(diagenesis)使松散的沉积物转变为固结的沉积岩的过程称为成岩作用。成岩作用主要表现在以下几个方面。
1)1)压固作用压固作用(compaction)指松散沉积物在上覆沉积物及水体的重力作用下，水分大量排出，孔隙度和体积减小逐渐被压实，发生固结，最终转变为沉积岩的过程。由黏土沉积物
转变为黏土岩，主要就是压固作用的结果。
2)2)胶结作用胶结作用(cementation)由充填在沉积物颗粒间孔隙中的细矿物质将分散的颗粒黏结在一起，称为胶结作用。起胶结作用的矿物质可与被胶结物质同时沉积形成，也可为成岩
过程中形成的新矿物，或者是由地下水带来的。常见的胶结物质成分有SiO 2(硅质)、CaCO 3(钙质)、Fe 2O 3(铁质)、细的黏土矿物质(泥质)和火山灰等。胶结作用是碎屑沉积物固结成岩的主要方式，如砾岩和砂岩就是由砾石和砂经胶结而形成的。
3)3)脱水作用
脱水作用(dehydration)松散、含水的沉积物随着上覆沉积物的增厚，所处环境的温度和压力在逐渐增高。在不断增高的温度和压力下，沉积物不仅会排出颗粒之间的附着水，而且胶体矿物和含水矿物也会失水而变成新的矿物，这种现象称为脱水作用。如蛋白石SiO 2·nH 2O 变成玉髓SiO 2；褐铁矿Fe 2O 3·nH 2O 转变为赤铁矿Fe 2O 3；石膏CaSO 4·2H 2O 变为硬石膏CaSO 4
等。
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4)4)重结晶作用
重结晶作用(recrystallization)沉积物中的某些矿物质，受温度和压力的作用，可发生溶解或局部溶解，然后再按一定的方式由溶液中结晶出来，这种现象称为重结晶作用。重结晶作用的结果，可使非结晶物质变成结晶质物质，或者使细结晶颗粒变为粗结晶颗粒。发生重结晶后，沉积物的孔隙减少，密度增大，从而转变为坚硬岩石。重结晶作用是各种化学岩和生物化学岩(如石灰岩、白云岩和磷块岩等)固结成岩的主要方式。
3.5.3沉积岩的物质成分
沉积岩的物质成分在这里主要讨论化学成分与矿物成分两方面内容。1.1.化学成分
化学成分沉积岩的平均化学成分见表3-4
表3-4沉积岩和岩浆岩的化学成分
由表可见，沉积岩和岩浆岩的化学成分很接近，原因在于沉积岩基本上是由岩浆岩风化提供的原始物质。但由于两者成因不同，有些化学成分仍有差别。例如：
1)沉积岩中含Fe 2O 3多，而岩浆岩含FeO 多。这是由于岩浆岩矿物在风化时遭受氧的强烈作用，使低价铁转化为高价铁。
2)沉积岩中Na 2O 的含量比K 2O 少，而岩浆岩则相反。这是因为沉积岩中有较多的含钾矿物，如白云母、绢云母等。此外，黏土矿物还吸附了大量的钾，而钠则多溶于水中，并以钠的氯化物、硫酸盐等可溶性盐类集中于海水中。
3)沉积岩中富含H 2O 和CO 2，此两者在岩浆岩中含量较少。原因在于沉积岩形成于地表，而地表环境中含有大量的H 2O 和CO 2。2.2.矿物成分
矿物成分沉积岩中已发现的矿物在160种以上，其中比较重要的有20余种，构成了99％以上的沉积岩物质。最常见的矿物有氧化物，硅酸盐(长石类、黏土类矿物、云母类矿物)、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等矿物见表3-5。
表3-5沉积岩与岩浆岩的平均矿物成分
氧化物沉积岩平均成分
(％)岩浆岩平均成分
(％)氧化物沉积岩平均成分
(％)岩浆岩平均成分
(％)SiO 2TiO 2A12O 3Fe 2O 3FeO MnO MgO
57.950.5713.393.472.08－2.65
59.141.0515.343.083.80－3.49
CaO Na 2O K 2O P 2O 5CO 2H 2O 总
和
5.891.132.860.135.383.3298.73
5.083.843.130.300.101.1599.50
矿
物
名
称
沉积岩(％)
岩浆岩(％)矿
物
名
称
沉积岩(％)岩浆岩(％)
1．橄榄石2.黑云母3．角闪石4．辉石5．钙长石6．钠长石7.正长石8．磁铁矿
9．榍石及钛铁矿
4．5511．020．070．02
2.65
3.861.6412.909.8025.601
4.853.151.45
10．石英11．白云母12．黏土矿物13．铁质矿物
14．白云石及菱铁矿15．方解石
16．石膏及硬石膏17．磷酸盐矿物18．有机物质
34.8015.1114.514.009.074.250.970.350.73
20.403.85
矿物岩石学试题答案 一，1-5.ACCDA 6-10.AACDD 二，11.风化作用;就是地壳最表层的岩石在温度变化、大气、水、生物等因素作用下，发生机械破碎和化学变化的一种作用。 12. 辉绿结构; 斜长石和辉石颗粒大小相差不多，由它形单个辉石颗粒填充于较自形板状斜长石晶体所构成的近三角形空隙中。 13. 矿物：自然界中的化学元素，在一定的物理、化学条件下形成的天然物体。大多数为结晶的单质 14. 岩浆岩;指主要由地壳深处或上地幔中形成的高温熔融的岩浆，在侵入地下或喷出地表冷却而形成的岩石。 15. 内碎屑;是盆内弱固结的碳酸岩沉积物，经岸流．潮汐及波浪等作用剥蚀破碎并经过再沉积的碎屑。 三．16. 该机理由许靖华等(1969)提出，海水是由于萨勃哈上面的蒸发泵作用，从泻湖侧向被抽吸入潮上沉积物内，从而提高孔隙水的Ｍg/Ｃa比值，因而引起白云石化作用。 17. 鲕粒一般认为是无机沉淀作用生成的，热带海水的搅动环境中，上升的冷的海水升温并逸出CO2，使之对CaCO4经常处于过饱和，搅动环境使核心不断升起，而形成围绕核心碳酸钙沉淀，形成包壳的鲕粒。 18. 白云岩化作用的渗透回流机制，由德菲斯(1965)提出,海水为毛细管作用抽吸入潮上沉积物及湖泊中,以及和涨潮带来的海水一起为蒸发作用所浓缩,产生具有Mg/Ca比值的孔隙水,然后这些浓盐水通过地下沉积物向海倒流或下渗,造成钙质沉积物的白云石化。 19. 片岩主要由片状或柱状矿物和粒状矿物组成，其中片状或柱状矿物至少〉30％，粒状矿物中常以石英为主，长石含量＜25％。岩石表现为显晶质的均粒鳞片变晶结构或斑状变晶结构，具片状构造。片麻岩主要由粒状矿物和片状或柱状矿物组成，其中粒状矿物大于50％或更多，且长石多于石英。是指具有中粗粒鳞片粒状变晶结构，片麻状、条带状或条痕状构造并含长石较多的岩石。 四，20岩石呈浅灰色、浅肉红色、灰白色，主要矿物：石英（20-50%）、钾长石和斜长石，其中钾长石占斜长石总量的三分之二。次要矿物：黑云母、角闪石。有时有少量的辉石。副矿物：磁铁矿、榍石、锆石、磷灰石、电气石、萤石。中粗粒、细粒结构，有时为似斑状结构。块状构造，也见斑杂构造、似片麻状构造。根据暗色矿物的不同可分为：黑云母花岗岩、二云母花岗岩、角闪石花岗岩、辉石花岗岩、白岗岩等。如果钾长石与斜长石含量近于相等，称为二长花岗岩；斜长石多于钾长石，且含角闪石为主，称为花岗闪长岩；如果由酸性或中酸性斜长石组成，称为斜长花岗岩；如果具文象结构，称为文象花岗岩；如果具全晶质斑状结构，斑晶为钾长石和石英，称为花岗斑岩。如果斑晶为石英，称为石英斑岩。
矿物岩石学思考题答案 1、什么是晶体？晶体和非晶体有何区别？ 晶体：具有格子构造的固体, 或内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体。 区别：在内部结构上：晶体具有格子状构造，质点的排列既有短程有序性，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。 在外形上：晶体具有规则几何多面体形状，非晶质体多为无定形体。在物性上：非晶质体不具有确定的熔点，晶体具有固定熔点。 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。 2、什么是空间格子，包括哪些要素？ 在晶体结构中找出相当点，再将相当点按照一定的规律连接起来就形成了空间格子。相当点在三维空间作格子状排列，我们称为空间格子。要素：结点、行列、结点间距 3、什么是面网，面网密度与面网间距之间的关系。 结点在平面上的分布即构成面网。面网密度与面网间距成正比. 4、什么是面角，如何理解面角恒等定律？ 面角：相邻晶面法线的夹角。 由于晶体的对称性及规则性，所有相对应晶面的面网及面网夹角是固定不变的相等的角。 5、形成晶体有哪些方式？
①液相转变为晶体；②固相转变为晶体；③气相转变为晶体； 6、在晶体的形成方式中，固相与固相之间有哪些转变方式？ 1同质多像转变；2原矿物晶粒逐渐变大；3固溶体分解；4变质反应；5由固态非晶质体结晶 7、层生长理论和螺旋生长理论区别与联系是什么，现实中有哪些现象可以证明这两个生长模型？ 联系：都是层层外推生长；区别：生长新的一层的成核机理不同。有什么现象可证明这两个生长模型？ 现象：环状构造、砂钟构造、晶面的层状阶梯、螺旋纹。 8、晶体的生长的实验方法有哪些？并说出它们之间的区别。 水热法、提拉法。 区别：水热法，将高温的饱和溶液带至低温的结晶区形成过饱和析出溶质使籽晶生长；提拉法,熔体-晶体面上面晶体的温度低于相变点，下面熔体的温度高于相变点,使晶体生长（相变）恰好在熔体-晶体界面处进行。 9、对称的概念;晶体的对称和其它物质的对称有何本质区别？ 对称：是指物体相同部分作有规律的重复。 区别：首先，由于晶体内部都具有格子构造，通过平移，可使相同质点重复，因此，所有的晶体结构都是对称的； 其次：晶体的对称受格子构造规律的限制，因此，晶体的对称是有限的，它遵循“晶体对称规律” 最后，晶体的对称不仅表现在外形上，还表现在物理、化学性质上。
钻探工程概论复习题 1.根据岩石的变形特性，图示说明岩石的三种类型。 弹塑性岩石弹脆性岩石高塑性和高孔隙性岩石 弹脆性岩石（花岗岩、石英岩、碧石铁质岩）在压头压入时仅产生弹性变形，至A点最大载荷为Pmax处便突然完成脆性破碎，压头瞬时压入，破碎穴的深度为h ［图(a) ］。这时破碎穴面积明显大于压头的端面面积，即h/δ＞5。 弹塑性岩石（大理岩、石灰岩、砂岩）在压头压入时首先产生弹性变形，然后塑性变形。至B点载荷达Pmax时才突然发生脆性破碎［图(b) ］。这时破碎穴面积也大于压头的端面面积，而h/δ=2.5～5，即小于第一类岩石。 高塑性（粘土、盐岩）和高孔隙性岩石（泡沫岩、孔隙石灰岩）区别于前二类，当压头压入时，在压头周围几乎不形成圆锥形破碎穴，也不会在压入作用下产生脆性破碎［图(c)］，h/δ=1。 2.什么是岩石破碎的体积破碎？ 岩石的变形破碎形式表面破碎疲劳破碎体积破碎 表面破碎：切削具与岩石的接触压力远远小于岩石硬度，切削具不能压入岩石。切削具移动时，将研磨孔底岩石，岩石破碎是由接触摩擦功引起的，研磨的岩石颗粒很小，钻进速度低。这种变形破碎方式称为岩石的表面研磨，这个区称为表面破碎区。 劳破碎：切削具上的轴向载荷增加，但接触压力仍小于岩石硬度，可使岩石晶间联系破坏，岩石结构间缺陷发展，特别是孔底受多次加载产生的疲劳裂隙更加发展，于是众多裂隙交错，仍可产生较粗岩粒的分离，这种变形破碎方式称为疲劳破碎，这个区称为疲劳破碎区。 体积破碎：切削具上的载荷继续增加，接触压力大于或等于岩石硬度，切削具可有效地切入岩石，结果是：切削具在孔底移动时不断克服岩石的结构强度，切下岩屑，这种变形破坏方式称为体积破碎，这个区称为体积破碎区。体积破碎时，会分离出大块岩石，破碎效果好。 3.什么是岩石的各向异性？对钻进有哪些影响？ 沉积岩在平行于和垂直于层理面方向上的岩石物理力学性质具有明显差异，即各向异性。
珠宝鉴赏课后习题答案上海高校课程中心 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
1 【单选题】(1分)何为红宝石 A.红色的刚玉宝石 B.红色的宝石 C.红色的单晶宝石 D.红色的南非宝石 正确答案是:A 2 【单选题】(1分)“亚历山大石”是指 C A.变色的石榴石 B.变色的刚玉宝石 C.变色的金绿宝石 D.变色的碧玺 3 【单选题】(1分)宝玉石必须具备的条件 C A美丽、耐磨、稀少 B.美丽、耐腐蚀、开采困难 C.美丽、耐久、稀少D.美丽、耐久、开采困难 4 【单选题】(1分)不属于有机宝石的是 C A.珍珠 B.琥珀 C.欧泊 D.珊瑚 5 【单选题】(1分)商业上“紫牙乌”宝石是指 C A.尖晶石 B.石榴石 C.刚玉 D.碧玺 1 【单选题】(1分)钻石的4C质量评价包括 A
A.颜色、净度、切工、质量 B.颜色、净度、切磨比例、重量 C.色彩净度切工重量 D.颜色、瑕疵、切磨比例、质量 2 【单选题】(1分)钻石的净度分为 A 、VVS、VS、SI、P 、SSV、SV、SI、P 、VSV、VS、SI、P 、VVS、VS、IS、P 3 【单选题】(1分)蓝色天然钻石 B A.含有B元素不导电 B.含有B元素导电 C.含有N元素不导电 D.含有N元素导电。 4 【单选题】(1分)浅黄色钻石是由于 B A.含有微量H元素 B.含有微量N元素 C.含有微量B元素 D.含有微量C元素。 1 【单选题】(1分)优质祖母绿的产地是 B A.巴西 B.哥伦比亚 C.赞比亚 D.坦桑尼亚 2 【单选题】(1分)祖母绿和海蓝宝石是：B A.相同颜色不同矿物 B不同颜色相同矿物 C.相同颜色相同矿物 D.不同颜色不同矿物 3
1.根据岩石的变形特性，图示说明岩石的三种类型。 弹塑性岩石弹脆性岩石高塑性和高孔隙性岩石 弹脆性岩石（花岗岩、石英岩、碧石铁质岩）在压头压入时仅产生弹性变形，至A点最大载荷为Pmax处便突然完成脆性破碎，压头瞬时压入，破碎穴的深度为h ［图(a) ］。这时破碎穴面积明显大于压头的端面面积，即h/δ＞5。 弹塑性岩石（大理岩、石灰岩、砂岩）在压头压入时首先产生弹性变形，然后塑性变形。至B点载荷达Pmax时才突然发生脆性破碎［图(b) ］。这时破碎穴面积也大于压头的端面面积，而h/δ=2.5～5，即小于第一类岩石。 高塑性（粘土、盐岩）和高孔隙性岩石（泡沫岩、孔隙石灰岩）区别于前二类，当压头压入时，在压头周围几乎不形成圆锥形破碎穴，也不会在压入作用下产生脆性破碎［图(c)］，h/δ=1。 2.什么是岩石破碎的体积破碎？ 岩石的变形破碎形式表面破碎疲劳破碎体积破碎 表面破碎：切削具与岩石的接触压力远远小于岩石硬度，切削具不能压入岩石。切削具移动时，将研磨孔底岩石，岩石破碎是由接触摩擦功引起的，研磨的岩石颗粒很小，钻进速度低。这种变形破碎方式称为岩石的表面研磨，这个区称为表面破碎区。 疲劳破碎：切削具上的轴向载荷增加，但接触压力仍小于岩石硬度，可使岩石晶间联系破坏，岩石结构间缺陷发展，特别是孔底受多次加载产生的疲劳裂隙更加发展，于是众多裂隙交错，仍可产生较粗岩粒的分离，这种变形破碎方式称为疲劳破碎，这个区称为疲劳破碎区。 体积破碎：切削具上的载荷继续增加，接触压力大于或等于岩石硬度，切削具可有效地切入岩石，结果是：切削具在孔底移动时不断克服岩石的结构强度，切下岩屑，这种变形破坏方式称为体积破碎，这个区称为体积破碎区。体积破碎时，会分离出大块岩石，破碎效果好。 3.什么是岩石的各向异性？对钻进有哪些影响？ 岩石在不同方向上表现出不同的强度值称为岩石的各项异性。 岩石的各向异性分为两种：一种是由于微裂缝的存在以及在不同方向上的排列，分布不同而导致的，这种各向异性会随着岩石的应力变化而变化，可称为应力各向异性；另一种是由于岩石颗粒的定向排列引起的，这种岩石的各向异性不会随着岩石的应力变化而改变。 对钻进的影响： 影响进效率的：由于在不同的层理结构上表现出不同的强度性质，在钻进这样的岩石层时会加大钻进的工作量，因此岩石的各向异性会影响钻进效率。 影响钻孔偏斜：由于存在岩石的各向异性，使得钻杆在钻进过程中出现受力不平衡的情况，使得钻杆发生一定角度的偏斜甚至弯曲，会影响钻孔的偏斜量。 4.影响岩石硬度的因素有哪些？ 岩石的硬度反映岩石抵抗外部更硬物体压入（侵入）其表面的能力。 （1）岩石中石英及其他坚硬矿物或碎屑含量愈多，胶结物的硬度越大，岩石的颗粒越细，结构越致密，则岩石的硬度越大。而孔隙度高，密度低，裂隙发育的岩石硬度将会降低。（2）岩石的硬度具有明显的各向异性。但层理对岩石硬度的影响正好与对岩石强度的影响相反。垂直于层理方向的硬度值最小，平行于层理的硬度最大，两者之间可相差1.05～1.8倍。岩石硬度的各向异性可以很好地解释钻孔弯曲的原因和规律，并可利用这一现象来实施定向钻进。（3）在各向均匀压缩的条件下，岩石的硬度增加。在常压下硬度越低的岩石，随着围压增大，其硬度值增长越快。（4）一般而言，随着加载速度增加，将导致岩石的塑性系数降低，硬度增加。但当冲击速度小于10m/s时，硬度变化不大。加载速度对低强度、高塑性及多孔隙岩石硬度的影响更显著。 5.钻探技术的基本构成是什么？ 设备：钻孔施工所使用的地面设备总称。包括钻探机、动力机、泥浆泵、钻塔等。 工艺：取心钻探技术，无岩心钻探技术，多介质反循环钻探技术，其它反循环钻探技术，水文水井钻探技术地质学基础、矿物岩石学、地层学、构造地质学、钻探工程、工程地质、工程与环境物探、钻探机械、6.简述硬质合金钻头的碎岩机理（文字与简图） 与刀具（切削类似）相联系：利用镶焊在钻头体上的硬质合金切削具，作为破碎岩石的工具，这种钻进方法通称为硬质合金钻进。但在实际使用中，硬质合金钻进只适用于钻进中等硬度以下的地层，即可钻性1 ～7 级和部分8 级地层。若在更为坚硬的岩层中钻进，则切削效果很差，切削具磨损很快或易折断而迅速失去钻进能力。当前，软的和中硬以下的地层，尤其是土层的钻孔工作，主要靠硬质合金钻进。 7.PDC钻头的碎岩机理 聚晶金刚石复合片的简称。是石油钻井行业常用的一种钻井工具。它是以金刚石为原料加入粘结剂在高温条件下烧结而成，复合片为圆片状，金刚石厚度一般小于1mm,切削岩石时作为工作层，碳化钨基体对聚晶金刚石薄层起支撑作用，两者的有机结合，使PDC既具有金刚石的硬度和耐磨性，又具有碳化钨的结构强度和冲击能力。由于聚晶金刚石内晶体间的取向不规则，不存在单晶金刚石固有个解理面，所以PDC的抗磨性及强度高于
第三章矿物与岩石 【教学目的与要求】 1.了解晶质体和非晶质体的概念及区别矿物的同质多像 2.掌握矿物的化学成分的类型 3.胶体矿物 4.矿物的同质多像 5.了解火成岩、沉积岩、变质岩形成的地质环境及其主要特征。 6. 矿物的物理性质 7. 矿物的结构和构造 8．三大类岩石的形成环境、形成过程、特征、鉴别方法 【教学重点】矿物的物理特征；三大类岩石形成的地质环境。 【教学难点】三大类岩石的形成环境、形成过程、特征、分类、鉴别方法 【教学课时】10课时 【教学方法】多媒体演示、讲授法 第一节概述 一、矿物与岩石的概念 矿物是在各种地质作用下形成的具有相对固定化学成分和物理性质的均质物体，是组成岩石的基本单位。 二、岩石 1、定义： ①地质作用形成 ②按一定方式结合 ③矿物集合体 2、类型：地球岩石、宇宙岩石 3、成因分类：火成岩、沉积岩、变质岩 ①火成岩+变质岩：地壳质量95%，出露25% ②沉积岩：地壳质量5%，出露75% 三、“水成论”VS“火成论” 1、水成论：
①古希腊泰勒斯：一切来自水，归于水 ②英国伍德沃德（1695）：岩石由水作用而成 ③德国维尔纳（1787）：《岩层的简明分类和描述》 2、火成论： ①意大利莫罗（1740）：提出火成论 ②英国赫顿（1788）：《地球的理论》 ③普莱费尔（1802）：《赫顿学说的解释》 第二节矿物 一、矿物的基本特性 （一）晶质体和非晶质体 绝大部分矿物都是晶质体。所谓晶质体，就是化学元素的离子、离子团或原子按一定规则重复排列而成的固体。矿物的结晶过程实质上就是在一定介质、一定温度、一定压力等条件下，物质质点有规律排列的过程。 （二）晶形 在一定条件下（如晶体生长较快，生长能力较强，生长顺序较早，或有允许晶体生长的空间——晶洞、裂缝等），矿物可以形成良好的晶体。晶体形态多种多样，但基本可分成两类：一类是由同形等大的晶面组成的晶体，称为单形，单形的数目有限，只有47种。一类是由两种以上的单形组成的晶体，称为聚形。在相同条件下形成的同种晶体经常所具有的形态，称为结晶习性。大体可以分为三种类型：有的矿物晶体，如石棉、石膏等常形成柱状、针状、纤维状，即晶体沿一个方向特别发育，称一向延伸型。 有的矿物晶体，如云母、石墨、辉钼矿等常形成板状、片状、鳞片状，即晶体沿两个方向特别发育，称二向延伸型。 有的矿物晶体，如黄铁矿、石榴子石等常形成粒状、近似球状，即晶体沿三个方向特别发育，称三向延伸型。 （三）矿物的化学成分 1、矿物的化学组成类型 每种矿物都有一定的化学成分。大致可分为以下几种类型： 1.单质矿物基本上是由一种自然元素组成的，如金、石墨、金刚石等。
矿物岩石学上网试题及答案B（红字体为答案） 一名词解释（共20分，每小题4分） 1 对称型：全部对称要素的组合。 2 解理：矿物受力后沿着某一固定方向破裂成光滑平面的性质。 3 岩石的结构：组成岩石的矿物结晶程度、粒度大小、形态以及他们之间的相互关系所呈现的形貌特征。 4 正变质岩和副变质岩： 正变质岩：由岩浆岩变质形成的岩石； 副变质岩：由沉积岩变质形成的岩石； 5 重结晶作用：在一定温度下的固态条件下，原岩中的细小颗粒重新结晶长成较大晶体同种矿物的过程，叫重结晶作用。 二简答题（共20分，每小题4分） 1什么是晶体？晶体与非晶体有何本质区别？ 晶体又被称为结晶质，指具有空间格子构造的固体。或者说，内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固态物质。 与非晶的区别：晶体具有空间格子构造，非晶不具备。 2为什么变质岩中的斜长石很少出现环带结构？ 斜长石的环带构造一般是岩浆岩在结晶过程中，斜长石结晶时岩浆不断存在成分的变化，或者说晶体周围有持续的岩浆补给，使得斜长石出现由中心到边缘成分成不同的变化的环带。 变质岩的变质过程一般是在固态条件下进行，所以，斜长石变质没有外来组分的参与，一般不能形成还带结构。 3用以下几组数据确定侵入火成岩的名称： （1）暗色矿物 40%（单斜辉石 25%、紫苏辉石 10%、黑云母 5%），斜长石 60%。 苏长辉长岩 （2）暗色矿物 98%（橄榄石 65%、透辉石 20%、顽火辉石 13%），尖晶石 2%。 二辉橄榄岩 4、简述岩浆岩的块状构造和斑杂状构造成因？ 块状构造岩石一般为全晶质结构，矿物结晶粒度、颜色、成分无明显的差异性变化，反映的是岩浆在相对稳定、缓慢降温条件下结晶的特点。
矿物岩石学答案 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
一、绪论 1 矿物及岩石的概念 矿物(mineral): 是由地质作用或宇宙作用所形成的、具有一定的化学成分和内部结构、在一定的物理化学条件下相对稳定的天然结晶态的单质或化合物，它们是岩石和矿石的基本组成单位。 要素：天然产出有化学式具晶体结构无机物质 岩石(rock): 是矿物或类似矿物（mineraloids）的物质（如有机质、非晶质等）组成的固体集合体，多数岩石是由不同矿物组成，单矿物的岩石相对较少。自然界的岩石可以划分为三大类：岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩。 要素：由矿物组成固体集合体 2 试述地壳中化学元素的丰度特点 地壳中以O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg 等元素组成的含氧盐和氧化物矿物分布最广。 3 晶体习性的概念 晶体习性（crystal habit，结晶习性或晶习）：矿物晶体在一定的外界条件下，常常趋向于形成某种特定的习见形态。 4 鲕状集合体能否称为粒状集合体，为什么 不能。由胶体物质围绕悬浮状态的细砂粒、矿物碎片、有机质碎屑或气泡等层层凝聚而成并沉积于水底。鲕状集合体颗粒较小，斗状较大。 5 矿物的条痕及其鉴定意义 是矿物粉末的颜色。一般是指矿物在白色无釉瓷板（white unglazes porcelain）上划擦时所留下的粉末的颜色。条痕突出表现了矿物的自色，消除假色，减弱他色，因而是鉴定矿物的可靠依据。 （1）Talc滑石（2）gypsum石膏 （3）calcite 方解石（4）fluorite萤石 （5）apatite磷灰石（6）orthoclase正长石 （7）quartz石英（8）topaz黄玉 （9）corundum 刚玉（10）diamond金刚石 8 解理的概念，如何区别晶面和解理面
1 / 28 1 【单选题】(1分)何为xx A.红色的xxxx B.红色的xx C.红色的单晶xx D.红色的xxxx 正确答案是:A2 【单选题】(1分)“xxxx”是指C A.变色的石榴石 B.变色的xxxx C.变色的金xx D.变色的xx3 【单选题】(1分)宝玉石必须具备的条件C Axx、耐磨、稀少 B.xx、耐腐蚀、开采困难 C.xx、耐久、稀少 D.xx、耐久、开采困难4 【单选题】(1分)不属于有机xx的是C A.珍珠 B.琥珀 C.xx 2 / 28 D.珊瑚5 【单选题】(1分)商业上“紫牙乌”宝石是指C A.尖晶石 B.石榴石 C.xx D.xx1 【单选题】(1分)钻石的4C质量评价包括A A.颜色、净度、切工、质量 B.颜色、净度、切磨比例、重量 C.色彩净度切工重量
D.颜色、瑕疵、切磨比例、质量2 【单选题】(1分)钻石的净度分为A A.I F、VVS、VS、SI、P B.I F、SSV、SV、SI、P C.I F、VSV、VS、SI、P D.I F、VVS、VS、IS、P3 【单选题】(1分)蓝色天然钻石B 3 / 28 A.含有B元素不导电 B.含有B元素导电 C.含有N元素不导电 D.含有N元素导电。4 【单选题】(1分)浅黄色钻石是由于B A.含有微量H元素 B.含有微量N元素 C.含有微量B元素 D.含有微量C元素。 1 【单选题】(1分)优质xx的产地是B A.xx B.xx C.xx D.xx2 【单选题】(1分)祖母绿和海蓝宝石是：B A.相同颜色不同矿物B 不同颜色相同矿物 C.相同颜色相同矿物 D.不同颜色不同矿物3
一、绪论 1 矿物及岩石的概念 矿物(mineral): 是由地质作用或宇宙作用所形成的、具有一定的化学成分和内部结构、在一定的物理化学条件下相对稳定的天然结晶态的单质或化合物，它们是岩石和矿石的基本组成单位。 要素：天然产出有化学式具晶体结构无机物质 岩石(rock): 是矿物或类似矿物（mineraloids）的物质（如有机质、非晶质等）组成的固体集合体，多数岩石是由不同矿物组成，单矿物的岩石相对较少。自然界的岩石可以划分为三大类：岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩。 要素：由矿物组成固体集合体 2 试述地壳中化学元素的丰度特点 地壳中以O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg 等元素组成的含氧盐和氧化物矿物分布最广。 3 晶体习性的概念 晶体习性（crystal habit，结晶习性或晶习）：矿物晶体在一定的外界条件下，常常趋向于形成某种特定的习见形态。 4 鲕状集合体能否称为粒状集合体，为什么？ 不能。由胶体物质围绕悬浮状态的细砂粒、矿物碎片、有机质碎屑或气泡等层层凝聚而成并沉积于水底。鲕状集合体颗粒较小，斗状较大。 5 矿物的条痕及其鉴定意义 是矿物粉末的颜色。一般是指矿物在白色无釉瓷板（white unglazes porcelain）上划擦时所留下的粉末的颜色。条痕突出表现了矿物的自色，消除假色，减弱他色，因而是鉴定矿物的可靠依据。 7 作为摩氏硬度计的10种标准矿物及其硬度等级 （1）Talc滑石（2）gypsum石膏
（3）calcite 方解石（4）fluorite萤石 （5）apatite磷灰石（6）orthoclase正长石 （7）quartz石英（8）topaz黄玉 （9）corundum 刚玉（10）diamond金刚石 8 解理的概念，如何区别晶面和解理面？ 矿物在外力作用（敲打或挤压）下，当外力作用超过弹性限度时，严格沿着一定结晶学方向破裂成一系列光滑平面的性质称为解理。这些平面称为解理面 9 矿物的晶体化学分类体系及其划分依据 目前在矿物学中比较广泛采用的是以矿物化学成分和结构为依据的晶体化学分类。矿物的本质是化学成分和结构的统一。它们决定了矿物本身的性质，并与一定的生成条件有关，在一定程度上也反映了自然界化学元素结合的规律。
矿物 1、什么是矿物，什么是造岩矿物，试写出常见的十种造岩矿物。 矿物：地质作用形成的，一定地址和物理化学条件下稳定存在的自然物体。 造岩矿物：组成岩石的最主要的矿物。 石英，长石，角闪石，辉石，云母，橄榄石，霞石，白榴石，磁铁矿，磷灰石。 2、克拉克值的概念。 各种元素在地壳中平均含量的质量百分数。 3、聚集元素：克拉克值很小，但容易形成独立矿物和矿床的元素。 分散元素：克拉克值大，但很少形成独立矿物和矿床的元素。 4、根据外层电子结构，可将离子分为哪几种类型，它们各自有何特点、常见元素有哪些？ 惰性气体型离子：阳离子的半径一般比较大，而极化性小，他们易于氧结合形成氧化物或含氧盐，特别是硅酸盐，形成大量造岩矿物。 铜型离子：离子半径小，外层电子多，计划性很强，易于半径较大，又易于被极化的硫离子结合形成以共价键为主的化合物，形成主要的金属矿物。 过渡性离子：化学周期表上的副族元素，最外层电子介于8-18之间，既具有亲氧性，又具有亲硫性。 5、试写出两种常见的胶体矿物。 蛋白石，火山玻璃、琥珀。 6、含水矿物、吸附水、结晶水、结构水、沸石水的概念。矿物中水有哪些类型，各有什么特点。 含水矿物：凡含水分子或H+、OH-、H3O+等离子的矿物称为含水矿物。（1）吸附水呈中性水分子状态存在于矿物中的水，不直接参与矿物的晶体结构，只是机械地被吸附于矿物的表面或裂隙中，含量也不固定，常压下加热至110度，吸附水全部逸出而不破坏晶体结构。 (2) 结晶水呈中性水分子形式存在于矿物中的水，它参与组成矿物的晶格，在晶体中具有固定的位置和数量，在较高的温度下（100—200，高至600度），结晶水逸出，晶体结构被破坏。 (3) 结构水呈H+、OH-、H3O+等离子状态存在于矿物晶格中的水。它参与组成矿物的晶格，在晶体中具有固定的位置和数量，必须加热到很高的温度（600—1000度）水分子才逸出，失水时晶格被破坏。 （4）沸石水呈中性水分子的形式存在于沸石矿物中的水，性质介于吸附水和结晶水之间，加热至300——400度时水分逸出，在潮湿环境中又可重新吸水，在此过程中晶体结构不被破坏，但可以引起矿物物理性质的变化。 （5）层间水是存在于层状构造硅酸盐结构层之间的中性水分子，其性质和沸石水相似，介于结晶水和吸附水之间，加热至110度时水分大量逸出，在此过程中晶体结构不被破坏，但可引起物理性质的变化。 7、实验式、晶体化学式的概念、晶体化学式的写法。 实验式：只表示矿物化学组成的化学式称为实验式。 晶体化学式：实验式只表示矿物的化学组成，但不能反映矿物中原子的结合情况结构式——既表示矿物中组分的种类及原子数，也能反映矿物中原子结合情况的化学式，也称为晶体化学式。 晶体化学式的写法
第一章测试 1 【单选题】(10分) 下面哪些物质是矿物： A. 玻璃 B. 煤炭 C. 人造金刚石 D. 冰 2 【单选题】(10分) 常与氧元素相结合形成氧化物或含氧盐的离子为： A. 过渡型离子 B. 铜型离子 C. 其余选项都正确 D. 惰性气体型离子
3 【单选题】(10分) 白云母KAl2[AlSi3O10]（OH）2中的水为： A. 吸附水 B. 沸石水 C. 结晶水 D. 结构水 E. 层间水 4 【多选题】(10分) 二向延长型晶体的形态可以描述为： A. 板状 B. 鳞片状 C. 柱状 D. 纤维状
5 【判断题】(10分) 鲕状赤铁矿为显晶集合体。 A. 错 B. 对 6 【多选题】(10分) 聚片双晶纹常常出现在： A. 解理面上 B. 断口上 C. 晶面上 D. 双晶面上 7 【多选题】(10分)
具有金刚光泽的矿物，它的透明度可以是： A. 透明 B. 半透明 C. 其余选项都对 D. 不透明 8 【单选题】(10分) 油脂光泽常常出现在矿物的哪些部位： A. 断口上 B. 解理面上 C. 晶面上 D. 裂开面上 9 【单选题】(10分) 方铅矿常常与闪锌矿在一起出现，它们的关系为：
A. 禁生 B. 假象 C. 共生 D. 伴生 10 【多选题】(10分) 形成矿物的地质作用包括： A. 内生作用 B. 沉积作用 C. 变质作用 D. 外生作用 第二章测试 1 【判断题】(10分)
一轴晶矿物包括三方、四方和六方晶系的矿物 A. 错 B. 对 2 【多选题】(10分) 关于光性均质体以下哪些说法是正确的 A. 具多色性 B. 不规则状或三向等长形 C. 任意切面均为全消光 D. 只包括非晶体 3 【多选题】(10分) 下列哪些是鉴定萤石的重要特征 A.
07/08 学年第一学期《岩石学》参考答案甲卷 课程编号：010******* 姓使用班级：资源0641-4 闭卷 名 共 5 页第 1 页 一、解释概念或名词（20 分、每小题 2 分） 得分 1、煌斑岩： 答：是一种暗色矿物含量高的暗色脉岩，暗色矿物为自形晶和自形斑晶。 专 业 班2、花岗结构： 级答：也称半自形粒状结构，其特征是暗色矿物自形程度较好，长石次之，石英呈它形充填在不规则的空隙中。 3、安山结构： 答：又称为玻晶交织结构，指岩浆岩岩石的基质中斜长石微晶呈杂乱——半定向排列，微晶之间有较多的玻璃质或隐晶质充填，这种结构为安山岩所特有。 4、主要矿物： 学答：指在岩石中含量多（一般＞10%），并在确定岩石大类名称上起主要作用的矿籍物。 号 5、等物理系列： 答：指相同或特定变质条件下形成的所有变质岩。同一系列变质岩的矿物成分的不同决定于原岩的总化学成分。 6、沉积岩： 答：沉积岩是组成岩石圈的三大类岩石之一。它是在地壳表层或地表不太深的地方，在常温常压条件下，母岩的风化产物、火山物质、有机物质等物质成分 经过搬运作用、沉积作用以及成岩作用所形成的一类岩石。 7、沉积分异作用： 答：沉积物在搬运沉积过程中会按照颗粒大小、形状、比重、矿物成分和化学成分在地表依次沉积下来，这种现象称为沉积分异作用。 8、特征变质矿物： 答：有些矿物稳定存在的温度和压力范围较窄,因而能较好地反映特定的温度和压力条件。
9、变质作用的现代概念： 共 5 页第 2 页 答：1）是与地壳形成和发展密切相关的一种地质作用。 2）地壳已存岩石在基本保持固态条件下的转变过程. 3）在特殊条件下，还可以产生重熔（溶），形成部分流体相（岩浆） 4）变质作用是一个动态过程。 10、陆源碎屑结构： 答：是指碎屑颗粒本身的特征（碎屑颗粒的大小、形状和颗粒表面特征）、填隙物的特征及颗粒与填隙物之间的关系（胶结类型或支撑关系）。 二、简答题（22 分、第 1 小题 4 分，其余每小题 3 分） 1、岩浆岩的化学成分与矿物成分之间的关系？ 答：在岩浆岩由超基性岩到酸性岩，随 SiO 2 的增加，FeO、MgO 逐渐减少， CaO、Al 2O 3 开始增加，到中性岩后又出现减少，Na 2 O、K 2 O 逐渐增加，岩石中 不饱和矿物逐渐减少至消失，饱和矿物逐渐增多，出现过饱和矿物，到酸性岩中过饱和矿物变为主要矿物，铁镁矿物逐渐减少，硅铝矿物逐渐增加。 2、火山碎屑物的类型？ 答：火山碎屑物的类型从物性来看有刚性、半塑性、塑性三种碎屑；从火山碎屑物的内部组分结构不同有岩屑、晶屑、玻屑三种；从粒度来看有集块、角砾、凝灰、尘屑四种。 3、母岩风化产物的主要类型？ 答：母岩经过各种方式的风化作用之后必然形成一定的产物，母岩风化产物按其性质可分为三种类型： （1）碎屑物质：未遭受分解的矿物碎屑和岩石碎屑。 （2）不溶残积物：母岩分解过程中新生成的不溶物质，如粘土和氧化物等。 （3）溶解物质：以溶解状态被带走。如钾、钠、钙等。 这三种风化产物是构成最常见的三类沉积岩（陆源碎屑岩、泥质岩、内源沉积岩）的基本物质。 4、陆源碎屑岩的基本组成？ 答：由碎屑颗粒、填隙物（杂基、胶结物）和孔隙组成。 碎屑颗粒是碎屑岩的主要组成部分，占整个岩石的 50%以上，并决定岩石的基本性质。 杂基是由机械沉积作用形成的细粒物质，充填在碎屑颗粒之间。 胶结物是对颗粒起胶结作用的化学沉淀物。 孔隙是指岩石中未被固体物质所占据的部分，孔隙可以是原生的，也可以是后期形成的。 5、碳酸盐岩常见结构有哪四种？ 答：（1）、粒屑结构：经波浪或流水搬运、沉积而成的碳酸盐岩；是由颗粒（内碎屑、生物碎屑、包粒、团粒、团块）和填隙物、孔隙构成。 （2）、生物骨架结构：由原地固着生长的生物骨架构成。 （3）、结晶结构（原生）／重结晶结构：有化学或生物化学作用沉淀而成。 （4）、交代残余结构（次生）：白云岩化灰岩，交代白云岩。
珠宝鉴赏课后习题答案
1 【单选题】(1分)何为红宝石 A.红色的刚玉宝石 B.红色的宝石 C.红色的单晶宝石 D.红色的南非宝石 正确答案是:A 2 【单选题】(1分)“亚历山大石”是指 C A.变色的石榴石 B.变色的刚玉宝石 C.变色的金绿宝石 D.变色的碧玺 3 【单选题】(1分)宝玉石必须具备的条件 C A美丽、耐磨、稀少 B.美丽、耐腐蚀、开采困难 C.美丽、耐久、稀少 D.美丽、耐久、开采困难 4 【单选题】(1分)不属于有机宝石的是 C A.珍珠 B.琥珀 C.欧泊 D.珊瑚 5
【单选题】(1分)商业上“紫牙乌”宝石是指 C A.尖晶石 B.石榴石 C.刚玉 D.碧玺 1 【单选题】(1分)钻石的4C质量评价包括 A A.颜色、净度、切工、质量 B.颜色、净度、切磨比例、重量 C.色彩净度切工重量 D.颜色、瑕疵、切磨比例、质量 2 【单选题】(1分)钻石的净度分为 A A.IF、VVS、VS、SI、P B.IF、SSV、SV、SI、P C.IF、VSV、VS、SI、P D.IF、VVS、VS、IS、P 3 【单选题】(1分)蓝色天然钻石 B A.含有B元素不导电 B.含有B元素导电 C.含有N元素不导电 D.含有N元素导电。 4 【单选题】(1分)浅黄色钻石是由于 B
A.含有微量H元素 B.含有微量N元素 C.含有微量B元素 D.含有微量C元素。 1 【单选题】(1分)优质祖母绿的产地是 B A.巴西 B.哥伦比亚 C.赞比亚D.坦桑尼亚 2 【单选题】(1分)祖母绿和海蓝宝石是：B A.相同颜色不同矿物 B不同颜色相同矿物 C.相同颜色相同矿物 D.不同颜色不同矿物 3 【单选题】(1分)无须声明的祖母绿处理方法A A.浸无色油 B.浸有色油 C.注塑料 D.注胶 4 【单选题】(1分)祖母绿的绿色是由于 A A.铬离子 B.铁离子 C.铝离子 D.铍离子 1. 以下说法错误的是: B A.红宝石肯定红色 B.蓝宝石肯
第三章矿物与岩石 矿物是人类生产资料和生活资料的重要来源之一，是构成地壳岩石的物质基础。自然界的矿物有3000多种，常见的有50~60种。其中，大约有20~30种是构成岩石的主要成分，占地壳总质量的99%，称造岩矿物，如石英、长石、云母等。由于矿物组成成分和晶体结构的不同，矿物往往呈现出各种各样的形态、颜色、透明度等自我特性，构成一幅幅绚丽多彩的矿物景观。 4个方面的含义： (1)矿物是在各种地质作用下或各种自然条件下形成的。如岩浆活动、湖泊、海洋、风化作用等条件下。 (2)矿物由地壳中各种化学元素组成，具有相对固定和均一的化学成分和物理性质，因而是一种自然产生的均质物体。区别自然矿物和人工矿物：食糖和食盐；合成药品；人造矿物(人造水晶、人造金刚石、人造金红石等) (3)矿物不是孤立存在的，而是按一定规律结合起来形成的各种岩石。 (4)现代矿物概念已延伸至地球内层及宇宙空间所形成的自然产物，称宇宙矿物，如陨石矿物、月岩矿物等。 一、矿物的内部结构和晶体形态 矿物的结晶过程——在一定介质、一定温度、一定压力等条件下(如介质温度缓慢下降或溶液达到饱和等)，物质质点有规律排列的过程。 晶体格架——即晶体构造，即相当于一定质点在三度空间所成的无数相等的六面体，紧密相邻和互相平行排列的空间格子构造。 1 过去的定义：具有几何多面体的水晶或凡是天然具有几何多面体形态的固体。 现代的定义：具有格子构造的固体，即化学元素的离子、离子团或原子按一定规则重复排列而成的一切固体，称晶质体；具有良好几何外形的晶质体，称晶体。 2 与晶质体相反，凡内部质点呈不规则排列的物体，称非晶质体。即在任何条件下都不能表现为规则的几何外形 3、晶形 在一定条件下，如晶体生长较快、生长顺序较早、有允许晶体生长的空间(晶洞、裂缝)等，矿物可以形成多种良好的晶体形态。主要分为： 矿物晶体由一种同形等大的晶面所组成，共有47种。如有六个正六面体的食盐，具有六个同形大小的棱面的方解石。即同一单形的各晶面必然形状相同、大小相等。 上万。如六方柱和棱面体两种单形组成的石英。 ，穿插双晶（两个晶体按一定角度穿插）和聚片双晶（两个以上晶体，按一定规律彼此平行重复连生）。 4、结晶习性 由于晶体内部构造不同，结晶环境和形成条件不同，使得晶体在空间三个相互垂直方向上发育的程度也不相同，也称矿物的单体形态。在相同条件下形成的同种晶体经常所具有的形态称结晶习性。大体分为三种主要类型：
中国矿业大学2011-2012学年第 1 学期 《矿物岩石学基础》试卷（B）卷 考试时间：100 分钟考试方式：闭卷 一．名词解释（每题5分，共25分） 1. 晶体、晶体习性； 晶体：内部质点在三维空间做周期性平移重复（具备格子构造）的固体。晶体习性：矿物在三维空间上的发育程度。 2. 同质多像、类质同像； 同质多像：同种化学成分的物质，在不同的物理化学条件下，形成不同结构的晶体的现象，称为同质多象。 类质同像：晶体结构中某种质点被它种类似的质点所代替，仅使晶格常数发生不大的变化，而结构型式不变，这种现象称为类质同象。 3. 矿物的解理、裂开； 解理：矿物晶体在应力（敲打、挤压等）作用下，沿一定结晶学方向破裂成一系列光滑平面的固有特性称为解理。 裂开：是指某些矿物晶体在应力作用下，有时可沿着晶格内一定的结晶方向破裂成平面的性质。 4. 斑状结构、似斑状结构；
斑状结构：岩石中所有矿物颗粒可分为大小截然不同的两群，大的称为斑晶，小的称为基质，其中没有中等大小的颗粒。如果基质为隐晶质或玻璃质，则称斑状结构； 似斑状结构：如果基质为显晶质，则称似斑状结构。 5. 波痕、层理； 波痕：风、水流或波浪等在非粘性的砂质沉积物表面运动所形成的一种波状起伏的层面构造。。 层理：—岩石性质沿垂向变化的一种层状构造，它可以通过矿物成分、结构、颜色的突变和渐变而显现出来。 二．岩石定名题（每道题4分，共20分） 1、某岩石中，石英25％，钾长石含量50％，斜长石20％，黑云母含量5％，岩石为中粒花岗结构，块状构造，则定名为？ 中粒黑云母花岗岩（4分） 2、某岩石为斑状结构，块状构造，斑晶主要由和钾长石及少量石英组成，基质为红色隐晶质，则该岩石定名为？ 花岗斑岩（4分） 3、某岩石为灰白色，细粒砂状结构，块状构造，碎屑成分为石英（含量约80%）和长石（含量约20%），则岩石定名为？ 细粒长石石英砂岩（4分） 4、某岩石为淡褐灰色，微晶结构，块状构造，成分主要是方解石（含量约90%）和白云石（含量约10%），则该岩石命名为？ （微晶）含白云质石灰岩（4分）
13 岩石与矿物习题答案 一、填空题 1.工程地质条件是一综合概念，主要包括：地形地貌条件、岩土类型及其工程 性质、地质构造、水文地质条件、物理（自然）地质现象和天然建筑材料。2.矿物的光学性质有：颜色、条痕、光泽和透明度；力学性质有：硬度、解 理、和断口。 3.岩石的工程性质包括：物理性质、水理性质和力学性质。 4.风化作用按照破坏岩石的方式可分为：①物理风化作用、②化学风化作用 和③生物风化作用。 其中①物理风化作用包括气温变化、冰劈作用和盐类结晶作用三个主要作用因素；②化学风化作用则主要包括溶解作用、水化作用、氧化作用和碳酸化作用四种风化作用。 5.确定岩石风化程度主要依据的是矿物颜色变化、矿物成分改变、岩石破碎 程度和岩石强度变化四个方面的特征变化情况； 根据对上述4个方面的判断，可以将岩石风化程度划分为未风化、微风化、弱风化、强风化和全风化。 四个方面的特征变化情况；根据对上述4个方面的判断，可以将岩石风化程度划分为未风化、微风化、弱风化、强风化和全风化。 6.变质作用的主要因素有温度、压力、化学活泼性流体。 7.岩浆岩按照SiO2的含量分为酸性、中性、基性、超基性。 8.粘土矿物主要是指伊犁石、高岭石、蒙托石。 9.碎屑岩的胶结方式有孔隙式、基底式、接触式。 二、名词解释 矿物：天然生成的化合物或单质，具有一定物理性质和一定化学成分，是组成地壳的基本物质单位。 岩石：矿物在地壳中按一定的规律共生组合在一起，形成由一种或几种矿物组成的天然集合体称为岩石。
层理：由于沉积环境的变化，先后沉积下来的岩石沿垂直方向在大小、形状、成分、颜色、结构等方面表现出来的成层现象。 岩石的抗压强度：干燥岩石试样在单轴压缩下能够承受的最大压应力 岩石的抗拉强度：岩石试样在单轴拉伸能够承受的最大拉应力。 岩石的抗剪强度：岩石试样在一定法向压应力作用下能够承受的最大剪应力。 岩石的变形模量：单轴压缩下任一时刻的轴向应力与应变之比 岩石的弹性模量：极限破坏应力值一半所对应的点与原点连线的斜率即岩石的弹性模量。 风化作用：地表及地面以下一定深度的岩石，在温变化、水溶液、气体及生物等自然因素作用下逐渐产生裂隙、发生机械破碎和矿物成分的改变，丧失完整性的过程。 三、简答题 1.工程地质学的主要任务是什么？ 勘察和评价工程建筑场地的地质环境和工程地质条件；分析和预测工程建设活动与自然地质环境的相互作用和相互影响；选择最佳的场地位置；提出克服不良地质作用的工程措施；为工程建设规划、设计、施工和运营提供可靠的地质依据。 2.简述沉积岩的形成过程 沉积岩形成的过程主要包括：母岩风化（沉积物形成）、搬运与沉积（沉积物搬运与沉积）、成岩作用（沉积岩形成）三个过程。 3.防治岩石风化的措施有哪些？ 措施之一：向岩石孔隙、裂隙灌注各种浆液，提高岩石的整体性和强度，增强岩石抗风化的能力；措施之二：在岩石表面喷抹水泥砂浆、沥青或石灰水泥砂浆封闭岩面，防止空气、水分与岩石接触或渗如其中。
【单选题】(分)何为红宝石 .红色地刚玉宝石.红色地宝石 .红色地单晶宝石.红色地南非宝石 正确答案是 【单选题】(分)“亚历山大石”是指 .变色地石榴石.变色地刚玉宝石.变色地金绿宝石.变色地碧玺 【单选题】(分)宝玉石必须具备地条件 美丽、耐磨、稀少 .美丽、耐腐蚀、开采困难 .美丽、耐久、稀少 .美丽、耐久、开采困难 【单选题】(分)不属于有机宝石地是 .珍珠 .琥珀.欧泊 .珊瑚 【单选题】(分)商业上“紫牙乌”宝石是指 .尖晶石.石榴石.刚玉.碧玺 【单选题】(分)钻石地质量评价包括 .颜色、净度、切工、质量.颜色、净度、切磨比例、重量 .色彩净度切工重量.颜色、瑕疵、切磨比例、质量 【单选题】(分)钻石地净度分为 、、、、、、、、 、、、、、、、、 【单选题】(分)蓝色天然钻石 .含有元素不导电.含有元素导电.含有元素不导电.含有元素导电. 【单选题】(分)浅黄色钻石是由于 .含有微量元素.含有微量元素.含有微量元素.含有微量元素. 【单选题】(分)优质祖母绿地产地是 .巴西.哥伦比亚.赞比亚.坦桑尼亚 【单选题】(分)祖母绿和海蓝宝石是： .相同颜色不同矿物不同颜色相同矿物.相同颜色相同矿物.不同颜色不同矿物 【单选题】(分)无须声明地祖母绿处理方法 .浸无色油.浸有色油.注塑料.注胶 【单选题】(分)祖母绿地绿色是由于 .铬离子.铁离子.铝离子.铍离子 .
以下说法错误地是: .红宝石肯定红色.蓝宝石肯定蓝色 .红宝石和蓝宝石是同一种矿物.蓝宝石不一定是蓝色 【单选题】(分)红宝石主要产地： .缅甸、泰国.柬埔寨、坦桑尼亚.斯里兰卡、澳大利亚.柬埔寨、巴基斯坦 【单选题】(分)红宝石是( )地生辰石 .五月.六月.七月.八月 【单选题】(分)不是合成红宝石地包裹体 .弯曲生长纹.金属包裹体.气泡.金红石针状包裹体 【单选题】(分)金绿宝石属于： .三方晶系.单斜晶系.斜方晶系.六方晶系 【单选题】(分)变石地变色效应 .白天绿色晚上红色.白天红色晚上绿色 .白天蓝色晚上绿色.白天绿色晚上蓝色 【单选题】(分)变石地主要产地为 .俄罗斯.斯里兰卡.巴西.澳大利亚 . 【单选题】(分)可简称为猫眼石地有 .有猫眼效应地方柱石.有猫眼效应地绿柱石 .有猫眼效应地金绿宝石.有猫眼效应地海蓝宝石 【单选题】(分不是绿柱石类地宝石： .祖母绿 .金绿宝石 .海蓝宝石 .摩根石 【单选题】(分)绿柱石是 .三方晶系.六方晶系.斜方晶系.单斜晶系 正确 【单选题】(分)海蓝宝石是几月地生辰石