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1、福州高校工程地质与水文地质考试资料工程地质与水文地质1.2 矿物 矿物的基本概念一、矿物的定义 矿物：是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的自然产物，矿物可以是单一元素组成的，也可以是几种元素组成的化合物矿物的晶体和非晶体1、 结晶质：组成矿物的内部质点（离子、原子、分子）有规律地排列成空间格子状构造的固体物质。如：食盐(NaCl)晶体是由cl-和Na+按格子构造规律排列而成。2、 非结晶质：其内部质点的排列没有规则，因而不具有一定的几何外形，又叫无定形矿物。如：蛋白石，水铝英石等。二、类质同象、同质异象1、类质同象：矿物晶体在形成的过程中，晶体中某些质点(原子、离子、离子团)被性质相似的质

2、点置换而晶体构造保持不变的现象，称为类质同象或同晶置换。2、同质异象：成分相同的物质，在不同的环境下，主要是生成时的温度、压力、溶液的酸碱度等，形成构造和性质完全不同的矿物的现象，称为同质异象。如：金刚石和石墨。金刚石与石墨的结构对比同质异象金刚石：高温高压，形成于地下150200 km 深处的岩浆喷发。石墨：高温低压，还原作用中形成，一部分由煤炭变质而成；也常见于陨石中。 三、 矿物的分类按照矿物的成因将矿物分为三类：1、原生矿物（岩浆作用形成）2、次生矿物（风化作用形成）3、变质矿物（变质作用形成）3.1 原生矿物（也叫内生矿物）：如：橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、白云母、长石、石英等，它

3、们是内生成矿的最主要部分。3.2次生矿物 （也叫外生矿物）。如：各种粘土矿物、铁铝的氢氧化物及氧化物，石膏和碳酸盐矿物等。按晶体化学分类1、含氧盐 硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐等。2、氧化物及氢氧化物3、卤化物 食盐4、硫化物 黄铁矿5、自然元素 金、钻石。玛瑙隐晶质石英称为玉髓或石髓玉髓常作钟乳状，半透明，蜡状光泽，深色的结核状的玉髓称为燧石；具有多种颜色的同心条带状构造的玉髓叫玛瑙。 水晶无色、透明的石英无色、透明、晶面玻璃光泽，晶体呈柱状，柱面常见横纹 ，无解理、断口油脂光泽硬度7，化学成分Si02 。方解石纯者无色、白色，常染成各种颜色，玻璃光泽，菱面体完全理。硬度3，与稀盐

4、酸(1)作用。剧烈地放出C02气泡。 CaCO3无色透明的方解石称为冰洲石。电气石有暗绿、暗蓝、暗褐、玫瑰、黑色。玻璃光泽。晶体通常呈柱状，柱面有纵纹，横断面呈三角形。无解理，断口参差状，不平整硬度775。石膏无色透明或白色、灰色、黄色。玻璃光泽或丝绢光泽。常呈板状或纤维状硬度2。单向极完全解理。薄片有挠性化学成分CaS42H2O普通角闪石暗绿至黑晶体常，长柱状，横断面为假六边形。集合体多呈纤维状和粒状，条痕浅灰绿色玻璃光泽。二组完全解理解理面夹角为1240与560。硬度506。矿物的识别特征一、矿物的形态（一）矿物的单体形态（二）双晶（二）矿物的集合体形态二、矿物的物理性质（一）光学性质（二

5、）力学性质（三）其他物理特性矿物的形态（一）矿物单体形态根据晶体在三维空间发育的程度不同，可将矿物的结晶习性分为三类。 一向延长型：晶体沿一个方向延伸呈柱状、针状，如角闪石、电气石、纤维石膏。 二向延长型：晶体沿两个方向延伸呈板状、片状，如板状石膏、云母。 三向延长型：晶体在三维空间发育均等，呈粒状。如石榴子石、黄铁矿。（二）双晶 同种物质的晶体呈有规划地连生，叫双晶。许多个矿物晶体无规律地生长在同一基底上，叫晶簇。（三）矿物的集合体形态1显晶集合体 用肉眼或放大镜可以分辨出各个矿物颗粒界限的，叫显晶集合体。常见的形态有：2隐晶或胶态集合体 这类集合的个体，肉眼难于分辨，多为地表形成的矿物所具

6、有的形态： 常见显晶集合体的形态有 (1)纤维状、放射状集合体 (2)片状、鳞片状集合体 (3)粒状集合体。 (4)致密块状体：由极细粒矿物所形成的集合体，表面致密均匀，肉眼不能分辨晶粒彼此界限，如石英、萤石等。石膏无色透明或白色、灰色、黄色。玻璃光泽或丝绢光泽。常呈板状或纤维状硬度2。单向极完全解理。薄片有挠性化学成分CaS42H2O矿物的物理性质（一）光学性质1、颜色2、条痕3、透明度4、光泽1、颜色(1)自色：矿物本身所固有的颜色称白色。(2)他色：矿物因外来的带有颜色杂质、气泡等包裹体的机械混入或表面覆盖物，而污染形成的颜色叫他色。 (3)假色：由于矿物内部裂缝、解理面及表面的氧化膜引

7、起光波的干涉而产生的颜色称为假色。 2、条痕条痕是矿物粉末的颜色。通常是用矿物的尖端在无釉瓷板上刻画所留下的粉痕来进行观察，故名条痕。矿物的条痕色比矿物表面的颜色更固定，它能清除假色，减弱他色而显示自色。3、透明度是指矿物允许可见光透过的程度的表现。通常以矿物碎片边缘能否透见他物或是否有光亮感为准，根据矿物透过可见光的能力,可将矿物的透明度分为透明、半透明和不透明三各等级。 4、光泽 光泽是矿物表面反射可见光的能力、在矿物的晶面或解理面上，基本上可分为金属光泽、半金属光泽和非金属光泽三大类。 力学性质1、 解理2、断口3、硬度4、弹性、脆性、挠性1、解理 矿物受力后沿一定方向裂开成光滑平面，这

8、种性质称为解理.根据解理形成的难易和解理面的平滑程度分为四级. (1)极完全解理 (2)完全解理 (3)中等解理 (4)不完全解理或无解理(1)极完全解理矿物极易沿一定方向裂成叶片或薄片，解理面光滑平整。此类矿物一般无断口出现，如云母。(2)完全解理：用小锤轻击，即会沿解理面裂开，解理面相当光滑，此类矿物不易见到断口，如方解石。(3)中等解理解理的完善程度较差，很少出现大的光滑平面，在矿物碎块上，既可看到解理，也可看到断口，如角闪石。(4)不完全解理或无解理：在外力击碎的矿物上，很难看到解理面，大部分为不平坦的断口，如石榴子石。由此可见，解理与断口出现的难易程度是互为消长的。2、断口矿物受力后

9、如成不规则的破裂，呈凹凸不平的破裂面，称为断口。、没有解理的矿物，断口自然十分明显，依照断口面的形状来看，有贝壳状断口、参差状断口、平坦状断口 。3、硬度 矿物抵抗刻画、压人和研磨的能力称为硬度。硬度的大小，决定于晶体构造内部质点间距离大小、电价高低、化学键能等。矿物的硬度比较固定，具有重要的鉴定意义。矿物硬度分级：摩氏硬度表滑石；石膏；方解石；萤石；磷灰石；正长石；石英；黄玉；刚玉；金刚石。摩氏硬度表仅是硬度的一种等级，它只是表明硬度的相对大小，不表示其绝对值的高低，不能认为金刚石的硬度为滑石的10倍。矿物的硬度简易测试 在野外工作中，为了迅速而 方便地确定矿物的相对硬度，常利用下列工具：指

10、甲(2-2.5)、铜具(3)、小刀(5-5.5)、钢锉(6-7)，来试验未知矿物的硬度。（三）其他物理特性（1）密度 是指一定体积的矿物在空气中的质量与体积的比 。（2）磁性 矿物晶体在磁物中被磁化的性质称为磁性。 （3）发光性：矿物在外加能量的光照射下而发光的性质称为发光性，如萤石可激发荧光，磷灰石可激发磷光。（三）其他物理特性(3)放射性：含有铀、钍、镭等放射性元素的矿物所特有的性质。(4)感觉性质：人们感觉观察到的性质。如燃烧自然硫及黄铁矿的硫臭，锤击毒砂的砷臭，食盐的咸味，钾盐的苦味，明矾的涩味，滑石的滑感，硅藻土的粗糙感等。常见的造岩矿物石英 最常见的矿物之一。颜色种类多，常见颜色为

11、乳白色，硬度7，贝壳状断口，具脂肪光泽，纯石英不含养分；自然界最难发生化学风化的矿物，对土壤结构有重要影响；无色透明的晶体为水晶，具有玻璃光泽。因内含杂质的不同呈现出不同的颜色，从而形成各种瑰丽的水晶。正长石 钾长石，肉红色，晶体为短柱状，常具有卡斯巴双晶或穿插双晶，硬度6。易化学分解，为土壤提供钾斜长石 ( plagioclase ) CaAl2Si2O8、NaAlSi3O8 酸性斜长石 中性斜长石 基性斜长石 Ca长石 0-30 % 30-50 % 50-100%Na长石 100-70 % 70-50% 50-0 %有的书Ca 、Na长石 比例如下：Ca长石 0-30 % 30-70 %

12、70-100%Na长石 100-70 % 70-30% 30-0 %板状或粒状，灰白色，硬度6.5左右， 具聚片双晶（细而长的双晶纹）。 较易分解，为土壤提供钙。白云母 无色，片状，具弹性，硬度23，极完全解理。易发生物理崩解，很发生化学分解，为土壤提供钾。黑云母 黑色，片状，具弹性，硬度23，极完全解理。土壤提供钾、铁、镁等养分。角闪石 黑绿色，长柱状或近似细长条状，硬度56，玻璃光泽；易风化，为土壤提供钙、铁、镁等养分。 辉石 绿黑色，短柱状或近似粒状，硬度56，玻璃光泽；易风化，为土壤提供钙、铁、镁等养分。橄榄石 橄榄绿色，立方形晶粒，断口常为贝壳状，硬度6.57。富含铁，易分解，为土壤

13、提供铁、镁等养分。磷灰石 晶体呈六方柱状,常为粒状、致密或块状或土状。颜色灰白、黄、绿、黄褐色等。玻璃光泽、断口参差状，硬度5，比重中等（3.2左右）解理不完全，不易风化，难溶于水。次生矿物10高岭石 致密细粒状、土状集合体，白色或浅红色，硬度1，比重2.6，具粗糙性，加水有可塑性。11方解石 晶体菱形，乳白色，完全解理（锤击成菱形碎块得名方解石） 硬度3，与盐酸强烈冒泡。无色透明者称冰洲石。白云石 结晶形状和解理同方解石，晶面和解理面弯曲（方解石为平直），硬度3.5-4，其粉末遇盐酸冒泡但很微弱12磁铁矿 致密状、块状集合体,铁黑色,条痕黑色,半金属光泽，硬度5.56.0，无解理，具磁性。1

14、3赤铁矿 常呈鲕状、肾状，颜色为赤红色，条痕为樱红色；半金属光泽，无解理，无磁性。 14褐铁矿 常呈肾状、土块状，颜色呈褐色至黑色，条痕比较固定为黄褐色，半金属光泽到土状光泽15 石膏 晶体为纤维状、板状等，白色，硬度2，完全解理。16 蛇纹石 绿色并具有数种颜色条纹，磨光后似蛇皮，由橄榄石变化而成。岩石岩石： 岩石是在地质作用下，由一种或多种矿物有规律组合而成的地质体。岩浆岩：约占地壳重量的 94 ；沉积岩：约占地壳重量的 5 ，但占陆地分布面积的 75 ；变质岩：约占地壳重量的 1 .1、岩浆岩来自上地幔的岩浆沿岩石圈破裂带上升，经过冷凝、结晶而形成的岩石称为岩浆岩或火成岩 。岩浆岩是一种

15、硅酸盐岩石，SiO2含量高。根据岩浆冷凝的位置和条件差异的分类在地壳深处冷凝结晶而成的称“深成岩”在接近地表处冷凝结晶成的称“浅成岩”喷出地表冷凝而成的称“喷出岩”深成岩和浅成岩统称为“侵入岩”。（1）岩浆岩的矿物组成鲍文反应系列（美国，1922）（2）岩浆岩的产状产状（据岩体形状与周围被侵入岩层的关系）可分为：整合侵入体 岩盆、岩盖、岩床、岩鞍 不整合侵入体 岩株、岩榴、岩脉1岩基；2岩株；3岩墙；4岩床；5岩盖；6被侵蚀露出地表的岩盖；7火山颈；8，14火山锥；9熔岩流；10熔渣锥；11，12破火山口；13火山碎屑流；15火山颈；16熔岩台地；17熔岩高原 （3）结构与构造地表岩浆的温度约

16、 800 1250 ；岩浆冷却速度：慢 快；结晶： 粗 细；伟晶（ 10mm ） 粗粒 （ 5 10mm ） 中粒（ 2 5mm ） 细粒（ 0.2 2mm ） 隐晶质（显微镜下可见） 玻璃质（非晶质）。岩浆冷却速度先慢后快：斑状结构斑状结构有两种，斑状和似斑状。粗大的矿物颗粒是斑晶。细小的部分为基质。基质是隐晶质的，称为斑状结构。基质如果是显晶质，称为似斑状结构。岩浆冷却速度先慢后快：斑状结构。按照矿物结晶的完整程度划分1、自形晶 矿物的晶形完好，完整。2、半自形晶 矿物只有部分晶形完好。3、他形晶 矿物没有自己的结晶形态。构造块状构造 矿物无序排列（深成岩）；斑杂构造 矿物成分和结构上的差

17、别（浅成岩）；流纹构造 矿物和气孔因熔岩流动而定向排列（喷出岩）；气孔构造 熔岩气体挥发而残留气孔（喷出岩）；杏仁构造 岩石中的气孔被次生矿物充填而成（喷出岩）。（3）岩浆岩的主要类型火山碎屑岩火山碎屑岩是火山喷发所产生的各种碎屑物质堆积而成的岩石（火山碎屑物含量占50以上）。 火山碎屑物被喷出地表后，多半又经风或流水搬运沉积，这又是沉积岩的特点。 火山碎屑岩的结构一般将碎屑物质来源于火山喷发作用所形成的岩石结构统称为火山碎屑结构。按结晶程度可将火山碎屑结构分为岩屑结构、晶屑结构和玻屑结构。 按火山碎屑的粒度大小划分可将火山碎屑结构分为集块结构、火山角砾结构、凝灰结构和尘屑结构.其中50以上的

18、火山碎屑粒度分别是 50mm、502mm、20.01mm和 50mm的碎屑占1/5以上，碎屑棱角分明。火山集块岩主要是由各种中基性、基性熔岩块、火山弹及围岩岩块堆积而成，常分布在火山口附近或火山通道中，有的可在离火山口较远处堆积，由熔岩流或火山灰所胶结。 （2）火山角砾岩直径250mm的碎屑占1/3以上。火山角砾岩中的角砾主要是熔岩角砾，也可以是围岩角砾。角砾棱角明显，分选性差，通常为火山灰所胶结 。（3）凝灰岩 直径 2mm的碎屑在1/2以上。主要由火山灰堆积而成，具有凝灰结构，即由粒度 3mm）中粒变晶结构（13mm）细粒变晶结构（0.11mm）和显微变晶结构（ 0.1mm）。斑状变晶结构

19、 粒径大小相差悬殊、且可明显分为两组。变余结构指由于重结晶作用不完全而使原岩的某些结构特征保留在变质岩中的现象。命名方法是在原岩结构的前面加上“变余”两字。 与沉积岩有关的结构如变余砾状结构、变余砂状结构、变余粉砂状结构、变余泥状结构等。 交代结构由交代作用形成的结构。其特点是：在变质岩的形成过程中有物质成分的带入和带出，原有矿物的分解过程中伴随着新矿物的生成。 碎裂结构由于动力变质作用的定向压力使岩石发生破裂、弯曲或磨成碎屑、岩粉所形成的结构。根据碎裂程度可分为（狭义的）碎裂结构、碎斑结构和糜棱结构 （三）变质岩的构造变质岩的构造是指其中各种矿物的空间分布特点和排列状态，可分为三类。 片理构

20、造 所谓片理构造是由于岩石中针状、片状、柱状矿物在定向压力的作用下重结晶并沿着垂直主压应力方向成平行排列所形成的构造。 片理构造：（1）板状构造（2）千枚状构造（3）片状构造（4）片麻状构造（5）眼球状构造（6）条带状构造块状构造 岩石中矿物颗粒均匀分布，没有定向排列。如石英岩、大理岩常具有这种构造。变余构造 变质岩中保留下来的原岩的构造特征。命名方法：“变余”原来构造名称。副变质岩常见的构造类型有：变余层理构造、变余波痕构造、变余结核构造等。正变质岩常见的构造类型有：变余气孔构造、变余杏仁构造、变余枕状构造、变余流纹构造、变余条带状构造等。 第2章 地层与构造相对地质年代(划分依据)地层形成

21、顺序 地层是按时代先后层层沉积下来的，被埋在下面的地层较老，覆盖在上面的地层较新，这称为为地层层序律；地层与岩层地层就是地壳在发展过程中，经历各种地质作用形成的各种成层的和非成层的岩石的总称。包括沉积岩、变质岩、岩浆岩。地层有时间概念，有新老关系。岩层只是层状岩石，不具时间概念。年代表喜山运动、燕山运动、印支运动、海西运动、加里东运动、蓟县运动、吕梁运动、五台运动岩层的产状岩层 具有层状结构、由两个平行或近乎平行的界面所限制的、岩性近似的岩石。岩层的上下界面称为层面；岩层包括了沉积岩、以及由沉积岩经过轻度变质作用而成的变质岩；同一岩性的岩层中夹有其它岩性的薄层称为夹层；两种或两种以上不同岩性的

22、岩层在垂直方向上多次重复交互，而且厚度相近的称为互层。岩层的产状要素2.2褶皱构造 指岩层在侧向压应力作用下发生弯曲的现象，但仍基本保持其连续完整性。褶皱构造的基本单位是褶曲。褶曲是岩层的一个弯曲，两个或两个以上的褶曲的组合称褶皱。1 . 褶曲形态要素顺地貌:背斜山,向斜谷 逆地貌:背斜谷、向斜山2.3断裂构造断裂:岩石所受应力超过其自身强度的极限而发生破裂，导致岩层丧失其连续性的现象断层:岩块沿断裂面发生明显位移的断裂构造节理:岩块沿断裂面没有发生明显位移的断裂构造张性节理 断层的主要类型：1,垂直断层：两盘相对垂直位移，断层面垂直2平移断层（平推断层）：断层两盘沿断层面走向做水平相对位移，断层面陡直，为较强烈的水平挤压作用形成3.枢纽断层：具有旋转性质的断层，断层上盘似乎绕一个轴旋转4.正断层：上盘下降，下盘上升的断层，两侧岩层相互分离（倾角多大雨40度，断层线多平直，受张应力的重力的作用形成。地形为河谷，湖泊等5.逆断层：上盘上升，下盘下降的断层。由水平挤压力形成当断层面倾角40，称为冲断层当断层面倾角40，称为逆掩断层当断层面倾角25，称为推覆构造。大规模的推覆构造受到侵蚀后，可形成飞