主要造岩矿物及特征-《工程地质第2版》

常见的主要造岩矿物有 20 多种。它们的共生组合规律及其含量不但是鉴定岩石名称的依据，而且显著地影响岩石的物理力学性质。准确地鉴定矿物需要借助偏光显微镜、电子显微镜等仪器，也可以用化学分析等方法。对于常见的造岩矿物可以用简易鉴定法（肉眼鉴定法）进行初步确定。简易鉴定法通常借助小刀、放大镜、条痕板等简易工具，对矿物进行直接观察测试。为了便于鉴定，现把常见的 18 种主要造岩矿物的鉴定特征说明如下。

1.石英SiO2

石英是岩石中最常见的矿物之一。石英结晶常形成单晶或丛生为晶簇。纯净的石英晶体为无色透明的六方双锥，称为水晶。一般岩石中的石英多呈致密的块状或粒状集合体，通常为白色、乳白色，含杂质时呈紫红色、烟色、黑色、绿色等颜色，无条痕，晶面为玻璃光泽，块状和粒状石英为油脂光泽，无解理，断口呈贝壳状（图 1.8），硬度为 7，相对密度为 2.65。

图1.8　石英及其贝壳状断口

2.正长石KAlSi3O8

正长石单晶为柱状或板状（图 1.9），在岩石中多为肉红色或淡玫瑰红色，条痕为白色，两组正交完全解理或一组完全解理和一组中等解理，粗糙断口，解理面为玻璃光泽，硬度为 6，相对密度为 2.54～2.57，常和石英伴生于酸性花岗岩中。

图1.9　正长石及其单晶

3.斜长石 Na（AlSi3O8）-Ca（Al2Si2O8）

斜长石晶体多为板状或柱状，晶面上有平行条纹，多为灰白、灰黄色，条痕为白色，玻璃光泽，有两组近正交86°完全解理或一组中等解理和一组完全解理，粗糙断口，硬度为6～6.5，相对密度为2.61～2.75，常与角闪石和辉石共生于较深色的岩浆岩（如闪长岩、辉长岩）中，见图 1.10。

4.白云母 KAl2（AlSi2O10）（OH）2

白云母单晶体为板状、片状，横截面为六边形，有一组极完全解理，易剥成薄片，薄片无色透明，具玻璃光泽；集合体常呈浅黄、淡绿色，具珍珠光泽，条痕为白色，薄片有弹性，硬度为2～3，相对密度为 3.02～3.12，见图 1.11。

5.黑云母 K（Mg，Fe）3（AlSi3O10）（OH，F）2

黑云母单晶体为板状、片状，横截面为六边形，有一组完全解理，易剥成薄片，薄片有弹性，颜色为棕褐至棕黑色，条痕为白色、淡绿色，珍珠光泽，半透明，硬度为2～3，相对密度为 3.02～3.12，见图 1.12。

图1.10　斜长石

图1.11　白云母

图1.12　黑云母

6.普通角闪石 Ca2Na（Mg，Fe）4（Al，Fe）[（Si，Al）4O11]2（OH）2

普通角闪石多以单晶体出现，一般呈长柱状或近三向等长状，横截面为六边形，见图 1.5（c）；集合体为针状、粒状，多为深绿色至黑色，条痕为淡绿色，玻璃光泽，两组完全解理，交角为 56°（124°），平行柱面，硬度为5.5～6，相对密度为 3.1～3.6，见图 1.13。

7.普通辉石 （Ca，Mg，Fe，Al）（Si，Al）2O6

普通辉石晶体常呈短柱状，横截面为近八角形；集合体为块状、粒状，暗绿、黑色，有时带褐色，条痕为浅棕色，玻璃光泽，两组完全解理，交角为 87°（93°），硬度为 5.5～6.0，相对密度为 3.2～3.6，普通辉石是颜色较深的基性和超基性岩浆岩中很常见的矿物，多有斜长石伴生，见图1.14。

图1.13　角闪石

图1.14　辉石

8.橄榄石 （Mg，Fe）2SiO4

橄榄石晶体为短柱状，多不完整，常呈粒状集合体，颜色为橄榄绿、黄绿、绿黑色，含铁越多颜色越深，晶面具玻璃光泽，不完全解理，断口油脂光泽，硬度为6.5～7，相对密度为 3.3～3.5，常见于基性和超基性岩浆岩中，见图 1.15。

9.方解石CaCO3

方解石晶体为菱形六面体，在岩石中常呈粒状，纯净方解石晶体无色透明，因含杂质多呈灰白色，有时为浅黄、黄褐、浅红等色，条痕为白色，三组完全解理，玻璃光泽，硬度为 3，相对密度为 2.6～2.8，遇冷稀盐酸剧烈起泡，是石灰岩和大理岩的主要矿物成分，见图 1.16。

图1.15　橄榄石

图1.16　方解石的三组菱面体解理

10.白云石 CaMg（CO3）2

白云石晶体为菱形六面体，岩石中多为粒状，白色，含杂质时为浅黄、灰褐、灰黑等色，完全解理，玻璃光泽，硬度为 3.5～4，相对密度为 2.8～2.9，遇热稀盐酸有起泡反应，是白云岩的主要矿物成分，见图 1.17。

11.滑石 Mg（SiO4）（OH）2

滑石完整的六方菱形晶体很少见，多为板状或片状集合体，常呈浅黄色、浅褐或白色，条痕为白色，半透明，有一组完全解理，断口油脂光泽，解理面上为珍珠光泽，薄片有挠性，手摸有滑感，硬度为1，相对密度为 2.7～2.8，见图 1.18。

图1.17　白云石

图1.18　滑石

12.绿泥石 （Mg，Fe，Al）6[（Si，Al）4O10]（OH）8

绿泥石是一族种类繁多的矿物，多呈鳞片状或片状集合体状态，颜色暗绿，条痕为绿色，珍珠光泽，有一组完全解理，薄片有挠性，硬度为 2～3，相对密度为2.6～2.85，常见于温度不高的热液变质岩中，见图 1.19。由绿泥石组成的岩石强度低，易风化。

13.硬石膏CaSO4(www.xing528.com)

硬石膏晶体为近正方形的厚板状或柱状，一般呈粒状；纯净晶体无色透明，一般为白色，玻璃光泽，有三组完全解理，硬度为 3～3.5，相对密度为 2.8～3.0。硬石膏在常温常压下遇水能生成石膏，体积膨胀近30%，同时产生膨胀压力，可能引起建筑物基础及隧道衬砌等变形。

14.石膏CaSO4·2H2O

石膏晶体多为板状，一般为纤维状和块状集合体，颜色灰白，含杂质时有灰、黄、褐色；纯晶体无色透明，玻璃光泽，有一组极完全解理，能劈裂成薄片，薄片无弹性，硬度为 2，相对密度为 2.3，见图 1.20。石膏在适当条件下脱水可变成硬石膏。

图1.19　绿泥石

图1.20　石膏

15.黄铁矿FeS2

黄铁矿单晶体为立方体或五角十二面体，晶面上有条纹，在岩石中黄铁矿多为粒状或块状集合体，颜色为铜黄色，金属光泽，参差状断口，条痕为绿黑色，硬度为6～6.5，相对密度为 4.9～5.2，见图 1.21。黄铁矿经风化易产生腐蚀性硫酸。

16.赤铁矿Fe2O3

赤铁矿的显晶质矿物为板状、鳞片状、粒状，隐晶质为块状、鲕状、豆状、肾状等集合体，多为赤红色、铁黑色和钢灰色，条痕为砖红色，半金属光泽，无解理，硬度 5～6，相对密度为 5.0～5.3。土状赤铁矿硬度很低，可染手。

17.高岭石 Al2Si2O5（OH）4

高岭石通常为疏松土状或鳞片状、细粒土状矿物集合体，纯者白色，含杂质时为浅黄、浅灰等色，条痕为白色，土状或蜡状光泽，硬度为 1～2，相对密度为 2.60～2.63，见图1.22。高岭石吸水性强，潮湿时可塑，有滑感。

图1.21　黄铁矿

图1.22　高岭石

18.蒙脱石 （Na，Ca）0.33（Al，Mg）2[Si4O10（OH）2·nH2O]

蒙脱石通常为隐晶质土状，有时为鳞片状集合体，浅灰白、浅粉红色，有时带微绿色，条痕为白色，土状光泽或蜡状光泽；鳞片状集合体有一组完全解理，硬度为 2～2.5，相对密度为 2～2.7，吸水性强，吸水后体积可膨胀几倍，具有很强的吸附能力和阳离子交换能力，具有高度的胶体性、可塑性和很高的黏结力，是膨胀土的主要成分。

地壳中的矿物大约有 3 000 多种，它们对于人类的生活和发展具有重要的作用和影响，其中，铁矿石的开采和冶炼更是人类文明标志。我国目前正处在大力发展和建设的时期，其中房地产、高速铁路、国防军工、飞机场、水电站等基础设施对于钢铁的需求量非常大。下面案例介绍了我国铁矿石的储量、分布，以及国家在铁矿石进口中的艰难地位。

案例阅读1.1：中国铁矿石的分布、需求与国际定价权

中国铁矿石资源：

中国 1982年末已探明的铁矿石保有储量为 443 亿吨，其中工业储量占总储量的54%。其特点是：贫矿多、难选矿多、复合矿多。在总储量中，富矿只占5.7%，贫矿占 94.3%。在贫矿储量中，容易分选的磁铁矿占 68%，难选的赤铁矿占32%。复合铁矿约有100 亿吨。根据地质成因及工业类型的不同，中国铁矿可分为 10 个类型。

（1）鞍山式铁矿。中国主要铁矿资源之一，占中国已探明铁矿石储量的 1/3 左右。其主要分布在鞍山、本溪地区、冀东地区、山西，还有山东、江西等地。鞍山地区已探明铁矿石储量80 亿吨以上，冀东地区有52 亿吨。矿石的矿物组成简单，含铁矿物为磁铁矿、假象赤铁矿、赤铁矿，有时含有少量褐铁矿；脉石主要为石英，其次是角闪石、黑云母或辉石等硅酸盐。这类矿石绝大多数为高硅贫矿，一般含铁20%～40%，局部地区形成含铁高于 45% 的矿石。矿石的特点是含硫、磷低。

（2）宣龙-宁乡式铁矿。分宣龙式及宁乡式两类，矿石结构差别不大，唯前者鲕粒较大，含磷较低，后者含磷及碳酸盐矿物较高。其主要分布在河北、湖北等地，矿石含铁品位25%～50%，储量占中国铁矿总储量的9%。重要铁矿区有湖北长阳铁矿，主要含铁矿物为赤铁矿及菱铁矿，脉石矿物为方解石、白云石、绿泥石、胶磷石，含铁较高，含磷也高；河北龙烟及湖南湘东铁矿为赤铁矿，主要脉石矿物为石英、绿泥石、玉髓、绢云母等，含铁品位较高，一般大于 45%。其他如重庆綦江、广西屯秋、贵州赫章、云南鱼子甸及鄂西官店、黑石板等地，均属含磷高、难选的鲕状赤铁矿贫铁矿。

（3）白云鄂博铁矿。中国独特的复合铁矿，矿石中含有丰富的稀土、铌，此外还有方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿、铁钍石、锆石英、重晶石及磷灰石等。其矿石种类繁多，浸染粒度极细，属于难选矿石。它们分布在内蒙古自治区白云鄂博地区，工业储量 8 亿吨，稀土金属储量居世界首位。矿床下部为原生带，含铁矿物为磁铁矿；上部为氧化带及过渡带，含铁矿物为假象（半假象）赤铁矿、褐铁矿及菱铁矿，含铁 20%～50%。该矿根据脉石所含矿物的不同，有自熔性的白云石型矿石，含 CaF2 高的萤石型矿石和含碱金属高的钠辉石、钠闪石、角闪石、云母型矿石。

（4）宁芜铁矿。主要分布在安徽省马鞍山、芜湖并延伸到南京的南山、东山、姑山及梅山等地区，马鞍山附近工业储量 10 亿吨。铁矿物为含钒、钛的赤铁矿、磁铁矿，脉石矿物有方解石、白云石、绿泥石、高岭土及云母。原矿含铁品位由贫到富极不一致。该矿铁品位较高；含磷也较高，一般平均在 0.5%，最高达 1.6%；脉石以石英为主；部分地区有自熔性矿石。

（5）大冶式铁矿。主要分布在大冶、邯郸等地。大冶铁矿铁品位较高，一般在 45%～60%，含硫波动大。该矿分原生矿和氧化矿两大类。原生矿主要为磁铁矿，含少量赤铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿和铜蓝等。氧化矿主要为假象赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、孔雀石、黄铜矿、黄铁矿及辉钴矿等，其脉石为石英、绿泥石、绢云母、方解石及白云石等。邯郸铁矿主要为磁铁矿，含少量黄铁矿、黄铜矿及磁黄铁矿，脉石矿物为透辉石、绿泥石、蛇纹石及少量石英。

（6）大宝山铁矿。位于广东境内，储量 2 亿吨。矿床特点是：上部为铁帽，下部含有色金属如Cu、Zn、Bi 及稀有金属。铁帽主要为褐铁矿、水赤铁矿、水针铁矿；脉石以石英为主，其次为黏土、云母、石榴石等。矿石呈疏松土状及蜂窝状构造，也有致密状和脉状结构。矿物组成较复杂，属难选矿石，目前开采的褐铁矿品位平均为 48.21%，成品矿含铁 54% 以上。

（7）海南岛铁矿。分布在海南省石莱及田独一带，为中国最大的富铁矿基地，地质储量 3.1 亿吨。矿石以赤铁矿为主，品位在 50% 以上，伴生有少量硫化物及其他脉石矿物，提供炼钢、炼铁、烧结使用的富矿块及粉矿。

（8）镜铁山铁矿。位于甘肃酒泉一带，储量近 5 亿吨。其主要含铁矿物为镜铁矿、菱铁矿及少量赤铁矿与褐铁矿，深部偶尔有少量磁铁矿，其他共生有价矿物为重晶石。脉石矿物主要为碧玉、铁白云石，少量石英、方解石、白云石及绢云母等。矿石含铁 30%～40%、二氧化硅 20%、硫 0.1%～2.8%。矿石呈条带状结构，结晶颗粒粒径一般为 0.02～0.5 mm，需磨至小于 0.076 mm 的颗粒占 85% 以上才达到单体分离。

（9）攀枝花铁矿。主要分布在西昌—滇中地区，此外还有河北承德地区，前者矿床储量已探明近百亿吨。矿石以磁铁矿、钛铁晶石、钛铁矿为主，其次为磁黄铁矿、黄铜矿、铬铁矿、镍黄铁矿、假象赤铁矿和褐铁矿，除铁以外尚含有钛、钒、铬、镓、铜、钴、镍、铂族元素等十几种有益成分。脉石矿物为拉长石异剥辉石、角闪石等。矿石中钛铁矿、磁铁矿、钛铁晶石紧密共生，有的呈固溶体状态存在，这增加了铁与钛分离的困难。原矿含铁品位 20%～53%，矿石有致密块状、致密—稀疏浸染状以及条带状构造。钛铁矿多在磁铁矿中呈格状浸染，粒度为 0.05～0.1 mm。

（10）大西沟铁矿。陕西大西沟铁矿储量 3 亿吨。矿石成分较简单，以菱铁矿为主，其次为磁铁矿；脉石为绢云母、石英及少量绿泥石、重晶石及铁白云石。矿石构造以块状和条带状为主。原矿含铁 18%～35%，平均为 27%～31.33%，矿体上层还有铜及重晶石矿体。

2011年11月，中国钢铁工业协会与三巨头谈判商讨铁矿石定价新模式：

布隆伯格报道说，中国钢铁工业协会（China Iron and Steel Association，中钢协）副会长张长富周四在北京举行的新闻发布会上说，以中钢协为代表的中国钢铁企业目前正在与巴西淡水河谷、力拓集团和必和必拓公司三巨头谈判商讨铁矿石定价的新模式。

张长富在新闻发布会上说：“我们寻求建立稳定、透明和公平的定价机制。”他说：“希望国际铁矿石市场加强组织管理变得更加透明、高效。”中国是目前世界上最大的钢铁生产国和最大的铁矿石进口国。以巴西淡水河谷、力拓集团和必和必拓为代表的三巨头是全球最大的铁矿石供应商，垄断着全球75%以上的铁矿石贸易。

受中国宏观调控和钢铁企业压缩产量的影响，中国现货市场铁矿石价格在过去短短一个月里下跌了 32%。铁矿石价格快速下跌使一些钢铁企业寻求用短期合约取代季度合约以降低进口成本。

宝钢总经理在一个网络直播会议上透露，该公司正在与淡水河谷公司谈判，计划从2008年第四季度起按新价格机制签署合约。不过，他没有透露更多细节。

2010年，三巨头放弃了实施近 40年的铁矿石年度谈判定价机制，改为每个季度谈判一次确定价格。新季度价格将由过去三个月现货市场铁矿石价格平均水平确定，在铁矿石价格处于下降通道过程中时，这种定价机制能够最大限度地维护供货商的利益，但却增加了进口商的成本。

拓展阅读 1.1：中国四大名玉

根据我们前面对矿物知识的学习和了解，被人们视为珍宝的玉石其实是由自然界中的化学元素 Ca、Mg、Fe、Si、O 等组成的混合矿物，其中以二氧化硅为主要成分。而所谓的玉石有其他神奇功效的说法，目前有待于科学的进一步验证。因此，作为工科类的技术人员，不要盲目追捧，所谓的“天价玉石”大多是在炒作和投机。下面简介一下我国的几种玉石。

中国四大名玉，是指新疆的“和田玉”（图 1.23）、湖北郧县等地产的“绿松石”、河南南阳的“独山玉”（图 1.24）及辽宁岫岩的“岫玉”。和田玉玉质为半透明，抛光后呈脂状光泽，硬度在 5.5～6.5。绿松石的工艺名称为松石，是一种具有独特蔚蓝色的玉料。独山玉又称“南阳玉”或“南玉”，产于南阳市城区北边的独山，也有简称为“独玉”的。岫玉产于中国辽宁省岫岩，岫岩县是一个山清水秀、物产丰富的宝地，经过千万年的自然演化，凝聚了千万年的日月山川之精华，从而孕育出了闻名于世的国宝珍品——岫岩玉。

图1.23　和田玉

图1.24　独山玉