岩石分类鉴别

岩石矿物的分类及鉴别特征

地质2011-03-23 18:15:21 阅读8 评论0 字号：大中小订阅

本文引用自唐焱《岩石矿物的分类及鉴别特征》

岩石矿物的分类及鉴别特征

概述：岩石（rock）是由一种或多种矿物或者岩屑组成的集合体。按照岩石的成因，分为三大类：沉积岩、岩浆岩、变质岩。

沉积岩：是由各种外力地质作力形成的沉积物在地表或近地表条件下，经过固结成岩作用形成的岩石。

按成因又可分为四大类：

表2-1 沉积岩分类简表

分类碎屑岩火山碎屑岩粘土岩化学岩和生物化学岩

结构碎屑结构碎屑结构泥质结构生物结构或化学结构

砾状结构>2mm 砂状结构2～0.05mm 粉砂状结构0.05～0.005mm 粒

径>100mm 粒径2～100mm 粒径<2mm 粒径<0.005mm

岩石名称砾岩砂岩粉砂岩集块岩火山角砾岩凝灰岩未固结粘土碳酸盐岩灰岩

白云岩

铁质岩

固结泥岩锰质岩

······

页岩可燃有机岩煤

石油

沉积岩的分布：

粘土岩分布最广：77.2%

砂岩： 13.2%

灰岩： 7.7%

以上三种岩石占沉积岩总数的98%以上

岩浆岩（magmatite）是熔融状态的岩浆（magma）冷凝而成的岩石。

表2-2 岩浆岩分类简表

岩石类型超基性岩基性岩中性岩酸性岩

岩石名称深成岩橄榄岩、辉石岩辉长岩闪长岩花岗岩

浅成岩苦橄岩辉绿岩闪长玢岩花岗斑岩、

喷出岩金伯利岩玄武岩安山岩流纹岩

SiO2的饱和程度 SiO2<45%强烈不饱和贫SiO2 SiO245-52%不饱和→饱和少有石英 SiO252-65%饱和→过饱和、石英含量少 SiO2>65%强烈过饱和游离石英＞20%

造岩元素含量的变化Fe Mg Cu → Fe Mg Cu Al → Fe Ca Al Na → Ca Na K Al + SiO2

岩石颜色的变化深（绿黑）→ 暗（绿灰）→ 中色（灰色）→ 浅色（肉红、灰白）

矿物组合变化橄榄石、辉石（无石英）辉石、富钙斜长石、角闪石(基本无石英) 钙钠中等的斜长石、角闪石(少石英、黑云母) 富钠斜长石、正长石，石英大量出现

变质岩（metamorphic rock）是地壳中已形成的岩石（岩浆岩、沉积岩等）在高温、高压及化学活动性流体的作用下，使原来岩石的成分、结构、构造等发生改变而形成的岩石。

岩浆岩变质形成的变质岩称正变质岩；沉积岩变质形成的岩石称副变质岩。三大类岩石的分布及产状

岩石类型主要分布位置重量百分比地表分布面积产出状态

陆地海洋

沉积岩地表或近地表5% 75% 少量层状

岩浆岩地下深处89% 25% 占大多数块状或脉状

变质岩构造运动剧烈地带或岩体周围6% 几乎没有介于二者之间

第一节常见矿物的肉眼鉴定

目的：1、学会常见矿物的肉眼鉴定方法；

2、加深对地壳的物质组成的认识。

一、矿物的形态

矿物的形态有单体形态和集合体形态之分。

（一）单体形态

由于矿物具一定的化学成分和结晶构造，在适宜的条件下，可形成具一定外形的几何多面体，称为晶体（crystal）。完好晶体的自然表面称晶面（crystal face），它相当于结晶格架上质点较密集或联结力较强的网面。晶体的形态称为晶形（crystal form）。各种矿物都有其独特的晶形，它是鉴别矿物的重要依据之一。尽管矿物的晶形多种多样，但归纳起来，矿物单体晶形可分为三种类型（图2-1）：一向延长型呈柱状或针状，如石英、辉锑矿、角闪石等；

二向延长型呈片状或板状，如石膏和云母等；

三向等长型呈粒状，如黄铁矿等。

矿物的晶体大小与生长环境有关，在适宜条件下某些晶体可生长成巨大的个体，例如，曾发现巨大的白云母晶体，其晶面可达7m2，但有些矿物的晶体极小，如高岭石的晶体仅为10～n×10μm，需在电子显微镜下才能观察到。同一种岩石中不同矿物的结晶顺序也有先后，先结晶的矿物晶形较完好，后结晶的则受先结晶的矿物限制，常形成扇形不甚规则的“他形”晶。

（二）集合体形态

自然界的地质条件较为复杂、呈完好晶形以单体产出的矿物较少，绝大多数矿物都是以多个单体聚合在一起产出，同种矿物的许多个单体聚合在一起形成的整体称矿物集合体。

1．晶质矿物集合体形态：根据集合体中矿物颗粒大小可分为两类：肉眼或放大镜可辨认矿物颗粒界限的显晶集合体和只能在显微镜下辨认出矿物单体的隐晶集合体。

显晶集合体形态多取决于矿物单体的形态和它们的集合方式：如柱状和针状

集合体是柱状或针状单体的不规则聚合体；纤维状集合体是针状单体大致平行密集排列而成；放射状集合体是柱状或针状单体，少数可为片状单休，以一点为中心向外成放射状排列而成；片状或板状集合体是片状或板状单体的不规则聚合体；粒状集合体是三向等长的单体的不规则聚合体；最典型且最常见的集合体是石英的晶簇状集合体，所谓晶簇（druse）是指若干个晶体在共同的基座上丛生在一起，且其中发育最好的晶体与基底近于垂直的单晶体群(图2-2)。

隐晶集合体是用放大镜也看不见单体界限的集合体，按其紧密程度可分为致密块状和疏松块状（土状）。

2．非晶质矿物的形态：非晶质矿物没有一定的晶形，它的颗粒在显微镜下也难以辨认，故主要根据外表形态或成因分类，常见的有：分泌体——岩石中形状不规则或球形的空洞被胶体等物质逐层自外向内充填而成，常呈同心层状，大者（d＞1cm）称晶腺，小者（d＜1cm）称杏仁体。鲕状和豆状集合体是由许多球粒结核体彼此胶结而成的集合体，球粒小如鱼卵者称鲕状，大如豆粒者称豆状。此外，还有钟乳状、葡萄状、肾状集合体等，当非晶质矿物的集合体无一定外形，但较致密时称块状集合体，呈松散粉末时称粉末状集合体。

二、矿物的各种物理性质

各种矿物都有一定的物理性质，这是由其矿物组分的晶体结构特点所决定的。矿物的主要物理性质有光学性质、力学性质以及磁性、压电性等等，这些性质是肉眼鉴定矿物的主要依据。

（一）矿物的光学性质

矿物的光学性质有颜色、条痕、光泽和透明度等。它是矿物对可见光的吸收、反射和透射等的程度不同所致，与矿物的化学成分和晶体结构密切相关。

透明度透明度（transParency）是指光线透过矿物的程度，它与矿物吸收可见光的能力有关，并取决于晶体中的阳离子类型和键性，可分为透明、半透明和不透明三个等级。

颜色颜色（color）是矿物对不同波长可见光吸收程度不同的反映。如对各种波长可见光不同程度的均匀吸收，则显出黑、灰等颜色；如矿物选择吸收某些波长的可见光，则显示出各种不同的颜色。不透明的金属矿物颜色较固定；某些透明矿物常因混有不同杂质，或因其它原因而呈现不同的颜色。

矿物本身固有的颜色称自色，它与矿物本身的化学成分和内部结构有关，对鉴定矿物有重要意义，如方铅矿为铅灰色。矿物因含杂质或气泡等引起的颜色叫他色，如石英纯净时为无色，杂质的混入可使石英染成紫、蓝、烟灰等色。此外。矿物还可因表面氧化等原固产生假色，如黄铁矿新鲜面为浅铜黄色，表面氧化后常呈褐黄色。

在描述颜色时，通常采用以下方法：

1．标准色谱法：利用标准色谱（红、橙、黄、绿、青、蓝、紫）以及白，灰、黑来描述矿物的颜色。例如孔雀石为绿色，斜长石为白色，当矿物颜色与标准色谱程度上有差异时，可加适当的形容词，如淡红色，暗灰色。

2．类比法：把矿物和常见的实物进行对比来描述矿物的颜色。例如：铜黄色、铁黑色、乳白色等。

3．二名法：矿物的颜色较复杂时，可用两种标准色谱中的颜色来描述，在书写顺序上，主要的颜色写在后面，例如黄绿色表示绿色为主，带黄色色调。

在观察和描述矿物颜色时应以矿物新鲜面颜色为准。

条痕条痕色（streak）是矿物粉末的颜色，通常是用矿物在毛瓷板上刻划来观察。透明矿物的粉末因可见光已全反射而呈白色或无色，不透明的金属矿物的条痕色比较固定，它代表了矿物的自身颜色，可作鉴定矿物的标志。

条痕色可以和矿物自色一致，也可以不一致。由于条痕色消除了假色的干扰，减轻了他色的影响，突出了自色，因而它比矿物颜色更稳定，更有鉴定意义。如块状赤铁矿可以是铁黑色，也可以是红褐色，但条痕色都是樱红色。

光泽光泽（luster）是矿物表面对可见光的反射、折射或吸收能力的反映。矿物的光泽与组成矿物的离子类型、原子量和键性有关，也与矿物表面的光滑度有关。按光泽的强弱分为玻璃光泽、金刚光泽、半金属光泽和金属光泽四个等级。

①金属光泽：矿物反射光能力强似金属磨光面，如方铅矿、黄铁矿；

②半金属光泽：矿物反射光能力较弱，似未经磨光的金属表硕，如磁铁矿；

③金刚光泽：矿物反射光能力弱，如金刚石；

④玻璃光泽：矿物反射光能力很弱，和平板玻璃相仿。

金刚光泽和玻璃光泽合称非金属光泽。由于反射光受到矿物颜色、表面平坦程度及矿物集合方式等因素影响，常出现一些特殊光泽，如：

油脂光泽：反射光在透明、半透明矿物不平坦断面上散射成油脂状光亮，如石英断面；

树脂光泽：在不平坦断面上呈现如松香等树脂般的光泽，如浅色闪锌矿；

丝绢光泽：纤维状集合体表面所呈现的丝绸状反光，如纤维石膏；

珍珠光泽，矿物平坦断面上呈现的似贝壳内壁一样柔和而多彩的光泽，如云母；

土状光泽：，粉未状或土状集合体的矿物表面暗淡无光象土块那样的光泽，如高岭石。

观察光泽时注意：①转动标本，注意观察反光最强的矿物的小平面（即晶面或解理面），不要求整个标本同时反光都强；②虽然金属光泽反光最强，玻璃光泽反光最弱，但某些具玻璃光泽的矿物并不暗淡，故在确定光泽等级时要借助条痕色。

（二）矿物的力学性质

矿物的力学性质包括解理、断口、硬度等，它是矿物受外力作用后的反映，与矿物的晶体构造等有关。

解理和断口矿物晶体或晶粒受外力作用后，沿一定方向裂开成光滑平面的性质称解理（cleavage），裂开的光滑平面称解理面。矿物受力后在任一方向上裂开成凹凸不平的断面的性质称断口。

解理由晶质矿物内部结构所决定，只有当单个晶体颗粒较大时，肉眼才能看到解理，一般在标本上如果见到晶粒的断裂面为闪光的小平面，即为解理面。根据解理出现的难易程度及解理面的大小、光滑程度，可将解理分成五级：极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理和极不完全解理。

有的矿物只在一个方向上出现一系列平行的解理面，即具一组解理，如云母；有的矿物在几个方向上出现一系列平行且相交的解理面，即具几组解理，如方铅矿具三组相互垂直的解理；方解石具三组菱面解理（图2-3）。

具不完全解理，尤其是无解理的晶质矿物和非晶质矿物，在外力作用下会产生断口。断口常具一定的形态特征，也可作为鉴定矿物的辅助依据，如石英具贝壳状断口，断面呈椭圆形光滑曲面，类似蚌壳的表面形态；黄铁矿等矿物具参差状断口，断面参差不平，粗糙起伏。

矿物的解理与断口出现的难易程度互为消长，因而具极完全解理和多组完全解理的矿物表面，往往难于见到断口，多数矿物则是沿某一固定方向的解理与沿任意方向的断口同时出现。

硬度硬度（hardness）是矿物抵抗外来机械作用（如刻划、压入或研磨等）的能力。矿物的硬度与矿物内部质点的联结力有关，矿物中离子半径愈小，其结合力愈大，矿物的硬度也愈大。质点间化学键的类型常影响矿物的硬度，化合物为离子键，其硬度常较大，金属键的硬度较小，呈分子键的硬度最小。测定矿物硬度的绝对值需用特殊装置。在鉴定矿物时常用相对硬度，一般用十种矿物作为标准，将要鉴定的矿物与其相互刻划来比较来确定。这十种矿物按其硬度从小到大依次为滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石，并称之为十级摩氏硬度计。在野外鉴定矿物的硬度时通常是用小刀（硬度为5.25～5.5）和指甲（硬度为2～2.5）进行。也可以用其它已知硬度的矿物相互刻划来鉴定。

矿物除力学和光学性质外，还有其它物理特性：

比重：常凭经验用手掂估矿物的轻重，将矿物的比重分为三级：轻（<2.5）、中等（2.5～4）、重（＞4）．绝大多数矿物具中等比重，只有比重特别轻或特别重时，才有鉴定意义。如方铅矿比重大，石墨比重小。

弹性：指矿物受外力作用（弹性极限内）能发生弯曲形变，外力取消后仍能恢复原状的性质，如云母。

挠性：指矿物受外力作用能发生弯曲形变，但外力取消后不能恢复原状的性质，如绿泥石。

脆性：指矿物受外力后易破裂成碎块的性质，如方铅矿。

磁性：指矿物可被磁场所吸引，甚至本身能吸引铁屑的性质。通常使用普通磁铁测试，能被磁铁吸引者称磁性矿物，如磁铁矿。绝大多数矿物都是非磁性矿物。除上述这些物理性质可作为鉴定矿物的标志外，还常用一些最简单的化学方法鉴定矿物的成分，如用冷稀盐酸测试方解石可起化学反应，并产生许多气泡。

三、一些常见矿物的特征

石墨（C）常为鳞片状集合体，有时为块状或土状。颜色与条痕均为黑色，可污手。半金属光泽。有一组极好解理，易劈开成薄片。硬度1～2，指甲可刻划。有滑感。相对密度为2.2。

黄铁矿（FeS2）大多呈块状集合体，也有发育成立方体单晶者。立方体的晶面上常有平行的细条纹。颜色为浅黄铜色，条痕为绿黑色。金属光泽。硬度6～6.5。性脆，断口参差状。相对密度5。

黄铜矿（CuFeS2）常为致密块状或粒状集合体。颜色铜黄，条痕为绿黑色。金属光泽。硬度3～4，小刀能刻划。性脆，相对密度4.1～4.3。

黄铜矿以颜色较深且硬度小可与黄铁矿相区别。

方铅矿（PbS）单晶常为立方体，通常呈致密块状或粒状集合体。颜色铅灰，条痕灰黑色。金属光泽。硬度2～3。有三组解理，沿解理面易破裂成立方体。相对密度7.4～7.6。

闪锌矿（ZnS）常为致密块状或粒状集合体。颜色自浅黄到棕黑色不等（因含Fe量增高而变深），条痕为白色到褐色。光泽自松脂光泽到半金属光泽。透明至半透明。硬度3.5～4。解理好。相对密度3.9～4.1（随含铁量的增加而降低）。

石英（SiO2）常发育成单晶并形成晶簇，或成致密块状或粒状集合体。纯净的石英无色透明，称为水晶（crystal）。石英因含杂质可呈各种色调。例如含Fe”呈紫色者，称为紫水晶；含有细小分散的气态或液态物质呈乳白色者，称为乳石英。石英晶面为玻璃光泽，断口为油脂光泽，无解理。硬度7。贝壳状断口。相对密度2.65。

隐晶质的石英称为石髓（玉髓），常呈肾状、钟乳状及葡萄状等集合体。一般为浅灰色、淡黄色及乳白色，偶有红褐色及苹果绿色。微透明。

具有多色环状条带的石髓称为玛瑙。

赤铁矿（Fe203）常为致密块状、鳞片状、鲕状、豆状、肾状及土状集合体。显晶质的赤铁矿为铁黑色到钢灰色，隐晶质或肾状、鲕状者为暗红色，条痕呈樱红色。金属、半金属到土状光泽。不透明。硬度5～6，土状者硬度低。无解理。相对密度4.0～5.3。

磁铁矿（Fe304）常为致密块状或粒状集合体，也常见八面体单晶。颜色为铁黑色。条痕为黑色。半金属光泽，不透明。硬度5.5～6.5。无解理。相对密度5。具强磁性。

褐铁矿实际上不是一种矿物而是多种矿物的混合物，主要成分是含水的氢氧化铁（Fe203·nH2O），并含有泥质及二氧化硅等。褐至褐黄色，条痕黄褐色。常呈土块状、葡萄状，硬度不一。

萤石（CaF2）常能形成块状、粒状集合体，或立方体及八面体单晶。颜色多样，有紫红、蓝、绿和无色等。透明。玻璃光泽。硬度4。解理好。易沿解理面破裂成八面体小块。相对密度3.18。

方解石（CaCO3）常发育成单晶，或晶簇、粒状、块状、纤维状及钟乳状等集合体。纯净的方解石无色透明。因杂质渗人而常呈白、灰、黄、浅红（含Co、Mn）、绿（含Cu）、蓝（含Cu）等色。玻璃光泽。硬度3。解理好。易沿解理面分裂成为菱面体。相对密度2.72。遇冷稀盐酸强烈起泡。

白云石（CaMg（CO3）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。解理好。相对密度2.86，含铁高者可达2.9～3.1。白云石以在冷稀盐酸中反应微弱，以及硬度稍大而与方解石相区别。

孔雀石（Cu(C03)（OH）2）常为钟乳状、块状集合体，或呈皮壳附于其它矿物表面。深绿或鲜绿色。条痕为淡绿色。晶面上为丝绢光泽或玻璃光泽。硬度3.5～4。相对密度3.5～4.0。遇冷稀盐酸剧烈起泡。

孔雀石以其特有颜色而易与其他矿物相区别。

硬石膏（CaSO4）单晶体呈等轴状或厚板状。集合体常为块状及粒状。纯净者透明。无色或白色，常因含杂质而呈暗灰色。玻璃光泽。硬度3～3.5。解理好，沿解理面可破裂成长方形小块。相对密度2.9～3.0。

石膏（CaSO4·2H20）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。石膏中透明而呈月白色反光者称透明石膏，纤维状者称纤维石膏，细粒状者称雪花石膏。

磷灰石（Ca5（PO4）3（F，C1，OH））常为六方柱状之单晶，集合体为块状、粒状、肾状及结核状等。纯净磷灰石为无色或白色，但少见。一般呈黄绿色。可以出现蓝色、紫色及玫瑰红色等。玻璃光泽。硬度5．断口参差状。断面为油脂光泽。相对密度2.9～3.2。