煤矿地质学矿物课件.ppt

《煤矿地质学矿物课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

第三章矿物与岩石 第2节矿物、及其物理性质第3节岩石第三章矿物与岩石第1节元素在地壳中的分布 第1节元素在地壳中的分布一、元素与同位素由同种原子组成的物质称元素。目前，自然界存在的为92种。同种元素的原子具有的中子数可以不同，因而具有不同的原子量。具有不同原子量的同种元素的变种称为同位素。有的同位素的原子核不稳定，会自行放射出能量，即具有放射性，称为放射性同位素。放射性同位素通过蜕变，形成系列过渡性的不稳定同位素，直到变成稳定同位素为止。U238蜕变会最终变成Pb206。放射性同位素具有固定的蜕变速度。放射性元素蜕变到它原来数量的一半所需要的时间称为半衰期。U238的半衰期为4.49×109 第1节元素在地壳中的分布二、地壳中的元素与克拉克值美国人克拉克最早测定了地壳中元素的平均含量，他根据世界5159个岩石样品，求出了16Km厚地壳内50种元素的平均含量。国际上把元素在地壳中平均质量分数%，称克拉克值，又称地壳元素的丰度（abundance） 第1节元素在地壳中的分布 第2节矿物、及其物理性质主要内容一、矿物的概念二、矿物的形态特征三、矿物的物理性质四、矿物的分类五、宝石矿物 一、矿物的概念地壳的物质是由化学元素组成的，元素周期表中所列的各种元素，除人造元素外，都已在地壳中发现。各种化学元素除少数呈单质出现外，都以化合物的形式出现。地壳中的各种单质和化合物就组成了种类繁多的矿物。 矿物矿物是在地质作用下，由一种元素或由一种以上元素化合在一起形成的具有一定化学成分、物理性质和形态特征的自然物质。矿物是组成岩石和矿石的基本单位。到目前人们所认识的矿物已达3000多种。 自然金—狗头金 水晶——石英 1、矿物的特征①矿物可以由一种单质元素组成。如自然金、自然铜、自然硫、石墨等；绝大多数由几种元素的化合物，如岩盐、石膏、石英等。②它有比较固定的化学成分组成。如黄铁矿是由FeS2、方解石由CaCO3、石英由SiO2、岩盐是由NaCl组成的。 ③绝大多数具有一定的内部结构和构造，以及一定的外部形态。如岩盐内部质点呈有规律的空间排列。④具有一定的物理性质和化学性质。⑤绝大多数矿物呈固态出现，但仅少数以液态（自然汞）或气态产出（天然气）。⑥矿物一般多数为无机矿物，有机矿物很少。 1水流速度总是按一定规律逐渐减小，所以一般颗粒（）、比重（）的碎屑搬运距离较近，此外，在搬运过程中，使得碎屑棱角磨损，逐渐变圆的作用称为（）。2（）搬运作用碎屑物不发生分选，也未受机械磨蚀而圆化。3（）作用和（）作用是由同一地质营力完成的。按照搬运方式的不同，搬运作用分为（）和（）两种。上节回复 4机械沉积作用主要是在（）作用下，使碎屑物质发生沉积。由于碎屑本身的大小、比重和形态不同，故沉积顺序有先后之分。一般是颗粒（）的碎屑先沉积，依次过渡到最小的碎屑；比重（）的颗粒沉积先于比重（）的颗粒。5化学沉积包括（）沉积和（）沉积两种。真溶液的沉积，主要取决于溶质的（）改变。真溶液物质的沉积有先有后、有远有近、这种现象称为（）作用。化学沉积分异的次序是（）、（）、（）、（）和（）。6固结成岩作用包括（）、（）和（）。（）作用是粘土沉积成岩的主要方式；（）是碎屑沉积物成岩的主要方式；（）是各类化学岩和生物岩成岩的主要方式。上节回复 7（）作用和（）作用的破坏活动，主要发生在地壳上升隆起的地区，并且地壳上升越快、隆起幅度（），破坏作用也越强烈；（）作用和（）作用的建设活动，主要在地壳下降的坳陷区内进行，而且地壳下降速度越快、沉积幅度（）沉积厚度也越大。8地壳中的化学元素，只有少数以（）状态存在；绝大多数呈（）出现。9矿物单体的形态主要是指矿物的（）和（）。10自然界中，绝大多数矿物均为（），也有少量呈（）或（）。上节回复 2、矿物晶体与非晶质体固态矿物根据内部结构分为晶质体与非晶质体。1）晶体矿物内部质点（原子、离子、分子等）有规律的排列、具一定的结晶格子和一定的几何外形特征的固体称为晶体。如石英、岩盐、方解石等。岩盐（NaCl）晶体内部的Na+离子和Cl－离子，在三维方向的空间上呈等间距相隔重复排列，组成立方格子结构，其外形呈立方体状。 2）非晶体矿物内部质点不作有规律的排列、不具有结晶格子特征，而且几何外形不固定的固体称为非晶质体。如天然玻璃、蛋白石、琥珀等。 1.矿物的形态特征矿物晶体的形态，是指矿物的外表几何形态。（1）单体结晶习性在相同生长条件下形成的同种矿物，其单体总是趋向于某一特定的晶体形态，我们称之为矿物的结晶习性。按矿物单体在三维空间发育的程度，结晶习性可划分为三种类型：二、矿物的形态特征 1）一向延长型指晶体沿三维的某一个方向特别发育而另两个方向不太发育，矿物形态呈柱状、针状或纤维状。如石英、电气石、角闪石等呈柱状外形；纤维状石膏呈针状、纤维状外形。 2）二向延展型指晶体沿两个方向特别发育，矿物形态呈板状、片状。如重晶石、石膏等呈板状外形；云母、石墨呈片状外形。 3）三向近等型指晶体沿三维空间的三个方向发育程度大致相等，矿物形态呈粒状或立方体状如橄榄石、黄铁矿、盐岩等。 1.矿物的形态特征（2）晶面条纹某些矿物晶体表面常带有一些规则的条纹，叫做晶面条纹。它是矿物晶面的主要特征。有的矿物具有晶面条纹，有的则无，并且不同矿物的晶面条纹特征也有差别。二、矿物的形态特征 2.矿物集合体及其形态自然界中的矿物晶体主要以集合体形式出现，呈单个结晶多面体或规则连生体产出的则很少。矿物集合体同种矿物的晶体颗粒或非晶体微粒的聚集体。分为以下类型： 1）粒状集合体：矿物单体肉眼可见，单体呈粒状体，具不规则聚合，如橄榄石、黄铁矿等集合体。 2）板状集合体矿物单体肉眼可见，单体呈板状，具不规则聚合，如重晶石、黑钨矿等集合体。 菱锰矿------玫瑰花状（板状）集合体 3）片状集合体矿物单体肉眼可见，单体呈片状，具不规则聚合，如云母集合体。 4）柱状集合体矿物单体肉眼可见，单体呈柱状，具不规则聚合，如辉锑矿集合体。 5）放射状集合体矿物单体肉眼可见，单体呈柱状或纤维状或针状，围绕一个中心呈放射状排列，如红柱石集合体。 6）纤维状集合体矿物单体肉眼可见，单体呈纤维状或针状、毛发状，呈平行排列，如石棉、纤维状石膏集合体。右图为中沸石毛发状集合体。 7）晶簇在岩石的空洞或裂隙中生长的柱状单体，它们以洞壁或裂隙壁作为共同的基底大体向着一个方向生长成簇状的矿物集合体。簇状集合体可以由同种矿物组成，如石英晶簇；也可由不同矿物晶体组成。 8）结核一般由非晶质或隐晶质胶体物质或肉眼不能分辨的矿物单体，围绕一个核心向外逐渐生长而成，多呈球状体或不规则状体。一般具有同心状或放射状构造。如煤系或煤层中常见黄铁矿、菱铁矿等结核。 锰结核 9）分泌体在岩石的空洞中，由非晶质或隐晶质胶体物质以洞壁为基底大体向洞中心逐渐生长充填而成。具有同心状构造，与结核形成相反，其圈层构造是由外向里的。典型的例子就是玛瑙。 10）其它形状聚合体：主要是由胶体凝聚或溶液蒸发沉淀形成的矿物集合体。其形状多样，如肾状矿物集合体、葡萄状肾状矿物集合体、钟乳石、石笋、石柱等。11）块状集合体：由均匀聚合的矿物单体组成，矿物单体难以用肉眼分辨。如黄铜矿、铝土矿等。12）土状聚合体：组成矿物集合体的矿物呈粉末状，矿物单体难以用肉眼分辨，质地松软，如一些粘土矿物集合体。 上节回复矿物的形态，包括（）形态及（）形态。矿物单体的形态，它主要指矿物的（）和（）。根据矿物晶体在三维空间发育程度的不同，可分为（）、（）和（）三类。生长在同一个基底上的完整晶体群，称为（）；围绕一个核心向外逐渐生长而成，多呈球状体或不规则状体的集合体称为（），一般由（）或（）胶体物质的矿物单体组成；以洞壁为基底大体向洞中心逐渐生长充填而成的集合体称为（）。根据成因不同，矿物的颜色分为（）、（）和（）三种。矿物的（）比较固定，具有重要的鉴定意义。矿物的（）随所含杂质的不同而异，一般不能作为鉴定依据。矿物的（）可以消除，也可随时产生。 三、矿物的物理性质光学性质1）颜色颜色是矿物对可见光波选择吸收的反映。自色：矿物本身原有的颜色。与矿物内部结构和化学成分有关。如含三价铁离子的矿物常呈褐色（褐铁矿）；含二价铁的矿物常呈绿色（如普通角闪石）。他色：矿物混入了某些带色杂质所引起的颜色。如烟晶。假色：因矿物内部存在裂隙或表面的氧化膜对光的反射、折射所引起的颜色。如方解石表面的彩虹。裂隙引起的假色称为晕色。2）条痕条痕是指矿物粉末的颜色。 3）光泽光泽是指矿物表面反射光线的能力。金属光泽：类似于金属磨光面上的反射光。如黄铁矿、黄铜矿。半金属光泽：比金属光泽较暗淡。如赤铁矿。金刚光泽：矿物表面反光能力较强，具有金刚石般的光泽，如金刚石。玻璃光泽：如同普通玻璃表面所具有的光泽。如石英晶面、长石、方解石解理面。油脂光泽：一些矿物因反射面不光滑。反射光有散射现象，如油脂一样。如石英断口面。腊状光泽：隐晶质或胶体矿物断面常呈弱的光泽，如石腊表面光泽。土状光泽：矿物表面呈土状，暗淡无光。如高岭石等。 4）透明度透明度是指矿物容许可见光透过的程度。将矿物透明度分三级：透明矿物：隔着矿物可见另一侧物体的清晰轮廓。如石英、方解石。半透明矿物：隔着矿物仅可见另一侧物体的模糊轮廓。如闪锌矿。不透明矿物：隔着矿物看不见另一侧物体的轮廓。如黄铜矿、黄铁矿。 2.力学性质1）解理解理是指结晶矿物在受外力打击后，沿一定的方向规则地裂开，形成光滑平面的性质。裂开的光滑面称为解理面。按解理的发育程度可分为：极完全解理：解理面非常光滑，矿物很容易分裂形成薄片，不出现断口。如云母。完全解理：解理面光滑，矿物易分裂形成薄片或规则的小块，不易形成断口。如方解石等。中等解理：解理面不光滑，有时产生断口。如长石、角闪石。不完全解理：解理面不易发生，容易破碎产生断口。如磷灰石。 2）断口若矿物受打击后沿任意方向裂开所成的凹凸不平的断面称为断口。断口与解理不同，可出现在矿物晶体、非晶质体、胶体矿物中。常见的有：贝壳状断口：断口呈现具有同心圆纹的凹形曲面，形如贝壳壳面，石英、橄榄石等。参差断口：断口面粗糙不平、参差不齐。如黄铜矿、磷灰石等土状断口：断口呈粉末状，见于土状矿物，如土状高岭石。平坦状断口：断口面为平坦光滑，多见于致密块状矿物。如块状高岭石。 3）硬度硬度是指矿物抵抗外力刻划或研磨的能力。肉眼鉴定常常采用摩氏硬度计法（下表）。硬度为相对大小，非绝对大小。实验室常用手指甲（硬度2.5）和小刀或玻璃（硬度5.5）鉴别。注意：要观察新鲜面。可简记为：滑石方、萤磷长、石英黄玉刚金刚 3.其它性质1）比重矿物的比重是指纯净的单矿物与4°C时的同体积水的重量之比。轻矿物：比重小于2.5，如盐岩、石膏、石墨等。中等矿物：比重介于2.5～4之间，如方解石、石英、长石等。重矿物：比重大于4，如黄铜矿、磁铁矿、重晶石等。2）磁性矿物的磁性是指矿物颗粒或粉末能被磁铁吸引的性质。如磁铁矿、磁黄铁矿。 3）与化学试剂反应一些矿物与化学试济反应后可发生一些特殊的现象，并用来作为鉴别矿物的标志。如方解石遇到冷的稀盐酸就立即、剧烈起泡，而白云石遇到冷的稀盐酸后却缓慢起泡，可区分二者。4）其它导电性、弹性、发光性、放射性、延展性、脆性、带电性等。 四、矿物的分类 五、宝石矿物举例粉红色钻石 1.石英SiO2晶体呈六方柱状及双锥状，柱面上具有相互平行的横条纹；常为粒状、块状集合体，有时可见其晶簇。无色透明的石英称为水晶，含杂质使可为烟、紫等多种颜色，透明至半透明；晶面具有玻璃光泽，断口为油脂光泽。硬度7，贝壳状断口。比重2.5-2.8。用途：石英制造玻璃、陶瓷原料，水晶用于光学仪器、无线电和国防工业。隐晶质的SiO2称为玉髓。非晶质的SiO2，称为蛋白石。六常见的造岩矿物 2.正长石KAlSi3O8晶体为厚板状或短柱状。呈肉红或淡黄色，玻璃光泽，半透明。硬度6，比重2.56-2.58，具有两组解理且交角90°，容易风化成高岭石或铝土矿。用途：用作陶瓷及玻璃工业原料，也是农业钾肥的原料。六常见的造岩矿物 3.斜长石NaAlSi3O8-CaAlSi3O8晶体板状。白色或灰色；玻璃光泽。硬度6，比重2.61-2.76，具有两组解理且交角86°，容易风化成高岭石或绢云母。用途：用作陶瓷及玻璃工业原料，也是雕刻石料。六常见的造岩矿物 4.白云母KAl2[AlSi3O10](OH)2晶体呈六方板状或片状；集合体为片状，鳞片状。无色透明，含杂质时呈浅黄、浅绿色等色；玻璃光泽，硬度2-3；一组级完全解理；薄片具有弹性。比重2.76-3.0。用途：可作为绝缘材料和耐火材料。六常见的造岩矿物 5.黑云母K(Mg、Fe)3[AlSi3O10](OH)2呈黑、黑绿、黑褐等色。比重3.02-3.12。其它特征同白云母。由于其含铁、镁成分多，较白云母易风化。六常见的造岩矿物 6.辉石Ca(Mg，Fe，A1)[(Si，A1)2O6晶体呈短柱状，横断面为近正八边形。呈黑、绿黑、褐色等色，条痕为灰绿色。玻璃光泽。硬度5-6，有两组中等解理。比重3.1-3.6。六常见的造岩矿物 7.角闪石Ca2Na(Mg,Fe2+)4(Al,Fe3+)4[(Al,Si)4O11]2(OH)2晶体一般呈长柱状，横断面为近菱形的六边形。暗绿色至绿黑色，条痕为微带绿的灰色，玻璃光泽。硬度5-6，具两组完全解理。比重3.1-3.5。六常见的造岩矿物 8.橄榄石[Mg，Fe]2[SiO4]晶体为短柱状，通常呈粒状集合体。黄绿色至深绿色，强玻璃光泽。硬度6.5-7；贝壳状断口。比重3.3-3.5。六常见的造岩矿物 Thank~