主要岩矿物识别在典型工作中的应用

一、工作任务

通过主要造岩矿物知识的学习，学生应能够承担以下工作任务：

（1）理解矿物的形态及主要物理性质。

（2）掌握造岩矿物、条痕、解理和断口的基本概念。

（3）掌握常见造岩矿物种类及简易鉴定方法。

二、相关配套知识

（一）矿物的形态及主要物理性质

由于成分和结构不同，每种矿物都有自己特有的物理性质，所以矿物物理性质是鉴别矿物的主要依据。

1.矿物的形态

矿物的形态是指矿物单体及同种矿物集合体的形态。矿物形态受其内部结构、化学成分和生成时的环境制约。

1）矿物单体形态

矿物单体分为结晶质和非晶质两类，造岩矿物绝大部分是结晶质。

结晶质矿物的内部质点（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。因此，在一定条件下，每种结晶质矿物都具有固定的规则几何外形。这就是矿物的固有形态特征。如岩盐呈立方体，水晶呈六方柱和六方锥等（图 1-1）。凡具有良好固定形态的晶体称为自形晶或单晶体，但这种晶体在自然界较少见到。在生长过程中，受生长速度和周围自然空间环境的限制，晶形发育不良而形成不规则外形的晶体称为他形晶。岩石中的造岩矿物多为粒状他形晶体的集合体。

非晶质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。非晶质可分为玻璃质和胶质两类。

图1-1 常见矿物晶体的形态

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。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作显晶矿物集合体，肉眼不能辨认的则叫作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的；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的，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的孔洞中，胶体或晶质矿物由洞壁向中心逐层沉淀填充而成的。

2.矿物的光学性质

矿物的光学性质是指矿物对自然光的吸收、反射和折射所表现出来的各种性质。

1）颜 色

矿物的颜色是矿物对光线吸收和反射的物理性能，根据成色原因可分为自色、它色和假色等。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。它色是某些透明矿物晶格中混有杂质或由其他原因引起的不均匀的颜色。假色是指金属矿物表面氧化膜的颜色。矿物颜色常以标准色谱的红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫以及白、灰、黑来描述；也可以用最常见的实物颜色来描述矿物的颜色，如砖红色、橘黄色、橄榄绿色等。

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

透明度是指矿物允许可见光透过的程度。透明度受厚度影响，一般以 0.03 mm 的规定厚度作为标准进行对比，将矿物透明度分为透明、半透明、不透明3级。在实际应用中，一般只是将矿物归属于透明矿物与不透明矿物两大类。肉眼鉴定矿物时，金属矿物一般都是不透明矿物，非金属矿物基本上都是透明矿物。应当注意，造岩矿物中许多所谓暗色矿物，例如普通辉石、普通角闪石等，它们在手标本上看来是不透明的，但都属于透明矿物。

4）光 泽

光泽是矿物表面的反光能力。根据矿物表面反光程度的强弱，用类比方法常将其分为4个等级：金属光泽，反光很强，犹如电镀的金属表面那样光亮耀眼；半金属光泽，比金属的亮光弱，似未磨光的铁器表面；金刚光泽；玻璃光泽。另外，矿物由于表面不平、内部存在裂纹，或成隐晶质和非晶集合体等，可形成某种独特的光泽，如丝绢光泽、油脂光泽、蜡状光泽、珍珠光泽、土状光泽等。矿物遭受风化后，光泽强度就会有不同程度的降低，如玻璃光泽变为油脂光泽等。

3.矿物的力学性质

1）解理和断口

矿物在外力作用下，沿着一定方向破裂成光滑平面的性质称为解理。这些平面叫解理面。根据解理产生的难易程度，可将矿物的解理分成5个等级：极完全解理，解理面极完好，平坦而极光滑，矿物晶体可劈成薄片，如云母等；完全解理，矿物晶体容易劈成小规整的碎块或厚板块，解理面完好、平坦、光滑，如方解石等；中等解理，破裂面不甚光滑，往往不连续，如辉石等；不完全解理，一般难发现解理面，偶尔可见小而粗糙的解理面；极不完全解理，实际上无解理，只有在显微镜下才能发现零星的解理，如石英。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1组或数组程度不同的解理，如云母有l组解理，长石有2组解理，方解石则有3组解理。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，如贝壳状、参差状等，则叫作断口。

2）硬 度

硬度指矿物抵抗外力的刻划、压入或研磨等机械作用的能力。这里只介绍刻划硬度，它是矿物对外来刻划的抵抗能力，是组成矿物的原子间连接力强弱的一种表现。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。国际公认的摩氏硬度计以常见的10种矿物作为标准，将矿物硬度从低到高分为 10 个级别：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。测定某矿物的硬度，只需将待定矿物同硬度计中的标准矿物相互刻划，进行比较。例如，某矿物可以刻划正长石，而又被石英划破，则该矿物的硬度介于6度与7度之间。通常以简便的工具来代替摩氏硬度计中的矿物，如指甲的硬度约为 2～2.5，铜钥匙为 3，小钢刀为 5，窗玻璃为5.5，钢锉为6.5。矿物的硬度是指单个晶体的硬度，而纤维状、细分散土状等集合方式对矿物硬度有影响，难以测定矿物的真实硬度。

3）弹性、挠性、延展性

矿物受外力作用后发生弯曲变形，外力解除后仍能恢复原状的性质称为弹性，如云母的薄片具有弹性。矿物受外力作用发生弯曲变形，当外力解除后不能恢复原状的性质称为挠性，如绿泥石、滑石具有挠性。矿物能锤击成薄片或拉长成细丝的特性称为延展性，如自然金、自然银、自然铜。具延展性的矿物用小刀刻划时，矿物表面留下光亮的刻痕而不产生粉末。

4.矿物的其他性质

有些矿物还具有独特的性质，如磁铁矿具有磁性，萤石具有发光性，方解石遇稀盐酸剧烈起泡等。

（二）常见主要造岩矿物及其简易鉴定方法(www.xing528.com)

矿物准确的鉴定方法需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，用简易鉴定方法即可进行鉴定。所谓简易鉴定，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观察测试。下面是常见主要造岩矿物的鉴定特征。

1.石英[SiO2]

石英常发育成单晶并形成晶簇，或成致密状、粒状集合体。纯净的石英无色透明，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，断口呈贝壳状，化学性质稳定，抗风化能力强，含石英越多的岩石，岩性越坚硬。石英广泛分布在各种岩石和土层中，是重要的造岩矿物。

2.斜长石{Na[AlSi3O8]与Ca[A12Si2O8]}

混合斜长石单晶体为板状或板条状；常为白色或灰白色；具玻璃光泽；硬度6～6.52；2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[A1Si3O8]}与钙长石{Ca[A12Si2O8]}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含量为 50%～70% 时，称中性斜长石；Ab含量为 70%～90%时，称更长石；Ab含量为90%～100%，称钠长石。更长石与钠长石常统称为酸性斜长石。斜长石易于风化，解理面上有细条纹。斜长石是构成岩浆岩最主要的矿物。

3.正长石{K[AlSi3O8]}

正长石单晶体常为柱状或板柱状；常为肉红色，有时颜色较浅；玻璃光泽；硬度6；有2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。正长石易于风化，完全风化后形成高岭石、绢云母、铝土矿等次生矿物。

4.白云母{KAl2[A1Si3O10]（OH，F)2}

白云母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；一个方向解理极完全；薄片无色透明；具有珍珠光泽；硬度2.5～3；薄片有弹性；相对密度2.77～2.88；具有高的电绝缘性。白云母抗风化能力较强，主要分布在变质岩中。

5.黑云母{K（Mg，Fe)3[AlSi3O10]（OH，F)2}

黑云母呈棕褐色或黑色；相对密度2.7～3.3；其形态及其他光学及力学性质同白云母。黑云母易风化，风化后可变成蛭石，薄片失去弹性。当岩石含云母较多时，强度降低。黑云母广泛分布于岩浆岩和变质岩中。

6.方解石[CaCO3]

方解石常发育成菱面体单晶或晶簇、粒状、块状、纤维状或钟乳状集合体；纯净的方解石无色透明（又称冰洲石），因杂质渗入而常呈白、灰、黄、浅红、绿、蓝等色；玻璃光泽；硬度3；3组完全解理呈菱面体斜交；相对密度2.72；与稀盐酸作用后剧烈起泡，是石灰岩、大理岩的主要矿物成分，可被水溶解。

7.白云石[CaMg（CO3)2]

白云石单晶为菱面体，通常为块状或粒状集合体；一般为白色，因含铁常呈褐色；具玻璃光泽；硬度 3.5～4；三组解理完全；相对密度 2.85～3.1，随含铁量增高而增大；粉末遇稀盐酸起泡；是白云岩、大理岩的主要矿物成分，可被水溶解。

8.石膏[CaSO4·2H2O]

石膏单晶体常为板状，集合体为块状、粒状及纤维状等；呈无色或白色，有时透明；具玻璃光泽，纤维状石膏为丝绢光泽；硬度 2；有极完全解理，易沿解理面劈开成薄片；薄片具挠性；相对密度 2.30～2.37；多形成于盐湖或封闭的海湾中，呈层状或混于沉积岩层中；脱水后变为硬石膏（CaSO4），硬石膏吸水又可变为石膏，同时体积膨胀，可达30%，在水流作用下也可形成溶孔、洞隙。

9.橄榄石{（Mg，Fe)2[SiO4]}

橄榄石常为粒状集合体；呈浅黄绿到橄榄绿色，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。橄榄石常见于超基性岩浆岩中，易风化。

10.普通角闪石{(Na，Ca)2(Mg，Fe，A1)5[Si6(Si，A1)2O22](OH，F)2}

普通角闪石单晶体为长柱状、针状；呈绿黑色或黑色；具玻璃光泽；硬度 5～6；有平行柱面2组解理，交角为124°；相对密度3.02～3.45，随含铁量增高而增大。普通角闪石多存在于中、酸性岩浆岩和某些变质岩中。

11.普通辉石{(Ca，Mg，Fe，A1)2[(Si，A1)2O6]}

普通辉石单晶体为短柱状，集合体为粒状；呈绿黑色或黑色；具玻璃光泽；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。普通辉石较易风化，常见于基性或超基性岩浆岩中。

12.绿泥石{(Mg，A1，Fe)6[(Si，A1)4O10](OH)8}

绿泥石常呈鳞片状集合体；呈绿色，深浅随含铁量的变化而不同；有平行片状方向的解理；解理表面具珍珠光泽；硬度2～3；相对密度2.6～3.3；薄片具挠性；是长石、辉石、角闪石、橄榄石等的次生矿物，在变质岩中常见。

13.高岭石{A14[Si4O10](OH)8}

高岭石呈土状或块状集合体；呈白色，常因含杂质而呈其他色调；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；与蒙脱石、水云母等同为黏土矿物，主要由富含铝硅酸盐（长石、云母等）的岩浆岩和变质岩经风化作用形成；具吸水性、可塑性。

14.蒙脱石{(A1，Mg，Fe)4[(Si，Al)8O20](OH)4·nH2O}

蒙脱石呈土状或显微鳞片状集合体；呈白色或灰白色，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；亲水性比高岭石更强，吸水后体积可膨胀几倍；并具有很强的吸附力及阳离子交换能力；主要由基性岩浆岩在碱性环境中风化而成，为膨胀土的主要成分。

15.蛇纹石{Mg6[Si4O10]（OH)8}

蛇纹石一般为细鳞片状、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；呈黄绿色，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；常有拟蛇皮状青、绿色花纹；可溶于盐酸；主要由富含镁的超基性岩等变质而成，常与石棉共生。

16.石榴子石{Mg3A12[SiO4]3}

石榴子石常形成菱形十二面体；集合体成粒状和块状；呈浅黄白、深褐到黑色，随含铁量增高而加深；具玻璃光泽；硬度6～7.5；无解理；断口具油脂光泽，为贝壳状或参差状；相对密度3.5～4.2左右；主要用作研磨材料。石榴子石化学性质较稳定，主要产于变质岩中。

17.滑石{Mg3[Si4O10]（OH)2}

滑石单晶体为片状，通常为鳞片状、放射状、纤维状、块状等集合体；呈无色或白色；解理面为珍珠光泽；硬度 1；平行于片状方向有l组中等解理；薄片具挠性；相对密度2.58～2.55；用手触摸有滑感，性质软弱，为富镁质数字超基性岩、白云岩等变质后形成的主要变质矿物。

18.黄铁矿[FeS2]

黄铁矿单晶为立方体，立方体晶面上常有平行的细密条纹，集合体为粒状或块状；呈浅铜黄色，条痕呈绿黑色；具强金属光泽；无解理；断口呈参差状；硬度6～6.5；比重4.5～5.2。黄铁矿是地壳中分布最广泛的硫化物，是提取硫酸的主要原料，岩石中的黄铁矿易氧化分解成铁的氧化物和硫酸，从而对混凝土结构物产生腐蚀作用。

19.赤铁矿[Fe2O3]

赤铁矿常为致密块状及土状集合体；呈铁黑色或暗红色，条痕呈樱红色；具金属、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。

20.褐铁矿[Fe2O3·nH2O]

褐铁矿实际上是多种成分的混合物，主要成分是针铁矿FeO（OH），并含有泥质及二氧化硅等；呈褐至黄褐色，条痕呈黄褐色；常呈土块状、葡萄状；硬度不一。