水利工程地质(第5版)
上QQ阅读APP看本书,新人免费读10天
设备和账号都新为新人

1.1 造岩矿物

矿物是在各种地质作用中所形成的天然单质元素或化合物,它们是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元。已发现的矿物约有3000多种,但组成岩石的主要矿物仅为20~30种,这些组成岩石主要成分的矿物称为造岩矿物,如石英、方解石及正长石等。一般根据矿物的形态和物理性质来识别主要造岩矿物。

1.1.1 矿物的形态

矿物的形态是指矿物的外表几何形态。矿物形态受内部结构和生成时的环境制约。

1.1.1.1 矿物单体形态

1.晶体和非晶体矿物

造岩矿物绝大部分是晶体,其基本特点是组成矿物的质点(离子、离子团或原子)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。晶体在生长过程中,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,如石盐呈立方体(图1.2),水晶呈六方柱和六方锥等(图1.3)。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。

晶体形态多种多样,但基本可分成单形和聚形两类。单形是由同形等大的晶面围成的晶体;聚形是由两种以上的单形组成的晶体。聚形的特点是在一个晶体上具有大小不同、形状各异的晶面。

非晶体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,如蛋白石(SiO2·nH2O)、天然沥青、火山玻璃等。

2.矿物的结晶习性

尽管矿物的晶体多种多样(图1.3),但归纳起来,根据晶体在三度空间的发育程度不同,可分为以下三类。

图1.2 石盐的晶体构造

图1.3 常见矿物晶体的形态

(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

(1)一向延长型。晶体沿一个方向延伸,成柱状、条状、针状、纤维状等,如角闪石和辉石[图1.3(d)、(e)]、石棉、纤维石膏、文石等。

(2)二向延展型。晶体沿两个方向发育,成板状、片状、鳞片状等。如板状石膏、绿泥石、云母[图1.3(i)、(j)、(k)]等。

(3)三向延伸型。晶体在三度空间发育,成等轴状、粒状、厚板状、板柱状、菱面体状等。如石盐(图1.2)、黄铁矿、石榴子石[图1.3(l)、(m)]、正长石、斜长石、石英[图1.3(a)~(c)]、橄榄石、方解石、白云石[图1.3(f)~(h)]等。

1.1.1.2 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。

显晶集合体是肉眼或借助于显微镜即能分辨出各单体的集合体,包括粒状、片状、鳞片状、纤维状、针状、放射状、晶簇状以及致密块状等。其中晶簇状(图1.4)是由一组具有共同基底的单晶成簇状集合而成。

隐晶和胶态集合体可以由溶液直接结晶或由胶体生成。它们的主要区别是前者在显微镜下才能辨认,后者在显微镜下也不能辨认。主要有致密块状、土状、粉末状、结核状、鲕状、豆状、分泌状(杏仁状、晶腺状)、钟乳状集合体等。其中结核状集合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,逐层堆积而成,可呈葡萄状、肾状、石钟乳状等。

图1.4 石英晶簇

1.1.2 矿物的物理性质

由于成分和结构的不同,每种矿物都有自己特有的物理性质,如光学性质、力学性质等。所以矿物物理性质是鉴别矿物的主要依据。

1.颜色

颜色是矿物对不同波长可见光吸收程度不同的反映。它是矿物最明显、最直观的物理性质。据成色原因可分为自色和他色等。自色是矿物本身固有的成分、结构所决定的颜色,具有鉴定意义,例如黄铁矿的浅铜黄色。他色则是某些透明矿物混有不同杂质、气液包裹体等引起的。

2.条痕

条痕是矿物粉末的颜色,一般是指矿物在白色无釉瓷板(条痕板)上划擦时所留下的粉末的颜色。某些矿物的条痕与矿物的颜色是不同的,如黄铁矿的颜色为浅铜黄色,而条痕为绿黑色。条痕比矿物的颜色更为固定,但只适用于一些深色矿物,对浅色矿物无鉴定意义。

3.透明度

透明度是指矿物在一定厚度条件下对日光的透射能力。肉眼鉴定矿物时,一般可分成透明、半透明、不透明三级。透明度常受矿物厚薄、颜色、包裹体、气泡、裂隙、解理以及单体和集合体形态的影响。

4.光泽

光泽是矿物表面反射日光的能力。根据矿物表面反光能力的强弱,用类比方法常分为四个等级:金属光泽、半金属光泽、金刚光泽及玻璃光泽。另外,由于矿物表面不平或集合体形态的不同等,可形成某种独特的光泽,如丝绢光泽、脂肪光泽、蜡状光泽、珍珠光泽、土状光泽等。

5.解理和断口

矿物晶体在外力作用(敲打或挤压)下,严格沿着一定方向破裂或出现平行的裂纹的特性称为解理。这些平面叫做解理面。根据解理产生的难易和肉眼所能观察的程度,可将矿物的解理分成五个等级:最完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理、最不完全解理。不同种类的矿物,其解理发育程度不同,有些矿物无解理,有些矿物有一向或数向程度不同的解理。如云母有一向解理,长石有二向解理,方解石则有三向解理(图1.5)。如果矿物受外力作用,无固定方向破裂并呈各种凹凸不平的断面,则叫做断口,断口有时可呈某种特有的形状,如贝壳状(图1.6)、锯齿状、参差状等。

图1.5 方解石的三向解理

图1.6 贝壳状断口

6.硬度

硬度指矿物表面抵抗外力的刻划作用的难易程度。在鉴定矿物时常用一些矿物互相刻划比较来测定其相对硬度,一般用10种矿物分为10个相对等级作为标准,称为摩氏(FriedrichMohs,奥地利)硬度计,见表1.1。实际工作中还可以用常见的物品来大致测定矿物的相对硬度,如指甲硬度为2~2.5度,玻璃约为5.5~6度,小钢刀为5~5.5度。

表1.1 摩氏硬度计

7.其他性质

比重、磁性、电性、发光性、弹性和挠性、脆性和延展性等性质对于鉴定某些矿物有时也是十分重要的。利用与稀盐酸反应的程度,对于鉴定方解石、白云石等矿物是有效的手段之一。

1.1.3 造岩矿物简易鉴定方法

正确地识别和鉴定矿物,对于岩石命名、鉴定和研究岩石的性质,是一项不可或缺且非常重要的工作。准确的鉴定方法需要借助各种仪器或化学分析,最常用的为偏光显微镜、电子显微镜等。但对于一般常见矿物,用简易鉴定方法(或称肉眼鉴定方法)即可进行初步鉴定。所谓简易鉴定方法,即借助一些简单的工具,如小刀、放大镜、条痕板等,对矿物进行直接的观察、测试。为了便于鉴定,表1.2列出了常见造岩矿物的鉴定特征。表中除列有鉴定特征外,还有一些其他特征,可供学习和鉴定时应用。

表1.2 主要造岩矿物鉴定特征表

续表

续表

续表