实验一 : 矿物的组成、分类和识别

1. 实验一:矿物的组成、分类和识别

2. 一、什么是矿物？ 矿物是组成矿石和岩石的基本单位。矿物具备以下条件： 1）矿物是各种地质作用形成的天然化合物或单质，比如火山作用。它们可以是固态(如石英、金刚石)、液态(如自然汞)、气态（如火山喷气中的水蒸气）或胶态(如蛋白石)。 2）矿物具有一定的化学成分。如金刚石成分为单质碳(C)，石英为二氧化硅(SiO2)，但天然矿物成分并不是完全纯的，常含有少量杂质。 3）矿物还具有一定的晶体结构，它们的原子呈规律的排列。如石英的晶体排列是硅离子的四个角顶各连着一个氧离子形成四面体，这些四面体彼此以角顶相连在三维空间形成架状结构。 • 如果有充分的生长空间，固态矿物都有一定的形态。如金刚石形成八面体状，石英常形成柱状，柱面上常有横纹。当没有生长空间时，它们的固有形态就不能表现出来。 4）矿物具有较为稳定的物理性质。如方铅矿呈钢灰色，很亮的金属光泽，不透明，它的粉末（条痕）为黑色，较软（可被小刀划动），可裂成互为直角的三组平滑的解理面(完全解理)，很重(比重为7.4-7.6)。

3. 矿物组成 • 自然界的矿物很多，约有三千种，最常见的只有五六十种，至于构成岩石主要成分的矿物不过二三十种。组成岩石矿物主要成分的矿物，常称造岩矿物，它们共占地壳重量的99%。最常见的造岩矿物有以下几种：长石、石英、云母、角闪石、辉石、橄榄石。 • 原生矿物：由地壳深处岩浆冷凝而形成的矿物。 • 次生矿物：由原生矿物风化演变而形成的新矿物。又称次生粘土矿物。

4. 矿物的物理性质--颜色 • 颜色：矿物的颜色是其重要的特征之一。一般地说，颜色是光的反射现象。 • 矿物的颜色，根据其发生的物质基础不同，可以有自色、他色和假色。 • 自色—矿物本身所含的化学成分中，具有的色素表现出来的颜色，如石英的白色。 • 他色—矿物因为含有外来的带色素的杂质而产生的颜色，如无色透明的石英(水晶)因锰的混入被染成紫色。 • 假色—矿物表面、解理面及裂缝因氧化而产生氧化膜产生光的干涉效应而呈现出的颜色。

5. 矿物的物理性质--条痕 • 条痕：矿物粉末的颜色。将矿物在无釉瓷板上擦划，（注意矿物硬度小于瓷板）所留在瓷板上的颜色即为条痕。 • 条痕对有色矿物具有鉴定意义。它可以消除假色，减弱他色，保存自色。比颜色更具有意义。赤铁矿颜色可能有赤红、黑灰等色，但其条痕为樱红色；黄金和黄铁矿，颜色大体相同，但黄金条痕为金黄色，黄铁矿为黑色或黑绿色。

6. 矿物的物理性质--光泽 • 矿物表面对入射光线的反射能力称光泽，按其表现可分为： 金属光泽—如黄铁矿。 半金属光泽—如赤铁矿。 非金属光泽—玻璃光泽：如石英晶面。 油脂光泽：如石英断口面。 丝绢光泽：如石棉。 珍珠光泽：如白云母。 土状光泽：如高岭石。

7. 矿物的物理性质--硬度 • 矿物抵抗摩擦或刻划的能力。决定硬度时，常常用二个矿物相对刻划的方法即得出其相对硬度。表示硬度的大小，以摩氏硬度计的十种矿物作标准 。 • 指甲的硬度为2.5、小刀的硬度为5.5。因而它把矿物的硬度粗劣的划分为小于指甲(<2.5)、指甲与小刀之间(2.5-5.5)和大于小刀(>5.5)三个级别。

8. 矿物的物理性质--解理 矿物受击后沿一定方向裂开成光滑平面的性质称为解理，矿物破裂时呈现有规则的平面称为解理面。按其裂开的难易、解理片之厚薄、大小及平整光滑程度，可分级为： • 极完全解理—解理面极平滑，可以裂开成薄片状，如云母。 • 完全解理—解理面平滑不易发生断口，住往沿解理面裂开成小块，其外形仍与原来的晶形相似，如方解石。 • 中等解理—在矿物碎块上，既可看到解理面，又可看到断口。如长石、角闪石。 • 不完全解理—在矿物的碎块上，很难看到明显的解理面，大部分为断口，如磷石。 • 无解理一矿物碎块中除晶面外，找不到其他光滑的面，如石英。

9. 矿物的物理性质--断口 • 矿物受击后，产生不规则的破裂面，称为断口。在解理不发达以及非结晶矿物受击后，容易发生断口。形状有：贝壳状(石英的断口)。参差状(自然铜)，平坦状(磁铁矿)等。 • 同一矿物，解理与断口表现出互为消长的关系，如极完全解理的云母，则不易见到断口。

10. 二、矿物的分类 • 自然元素矿物 • 卤化物 • 硫化物及其类似化合物 • 氧化物和氢氧化物

11. （一）含氧盐 1．橄榄石(Peridot或Olivine) • 橄榄石是一种岛状结构硅酸盐矿物，化学分子式为(Mg，Fe)2[SiO4]。属斜方晶系。晶体形态常呈短柱状，集合体多为不规则粒状。玻璃光泽，透明。折光率1.654-1.690，双折射率0.035-0.038。多色性不明显，色散0.020。硬度6.5-7.0，密度3.27-3.48克/立方厘米。解理中等或不完全，常具贝壳状断口，具脆性，韧性较差，极易出现裂纹。 • 橄榄石是组成上地幔的主要矿物，也是陨石和月岩的主要矿物成分。它作为主要造岩矿物常见于基性和超基性火成岩中。镁橄榄石还可产于镁夕卡岩中。橄榄石受热液作用蚀变变成蛇纹石。透明色美的橄榄石可作宝石。

12. 1．橄榄石

13. 2．方解石 • 化学成分为Ca[CO3]，晶体属三方晶系的碳酸盐矿物。晶体常为复三方偏三角面体或菱面体与六面体的聚形，集合体多呈粒状、块状、钟乳状、鲕状、纤维状及晶簇状等。通常为无色、乳白色，含杂质则染成各种颜色，有时具晕色，其中无色透明的晶体称冰洲石，玻璃光泽。摩氏硬度3，比重2.6-2.9，三组完全菱面体解理，故名方解石，性脆。遇冷稀盐酸剧烈起泡，放出CO2。

14. 2．方解石 • 方解石是分布最广的矿物之一，是组成石灰岩和大理岩的主要成分。在石灰岩地区，溶解在溶液中的重碳酸钙在适宜的条件下沉淀出方解石，形成千姿百态的钟乳石、石笋、石幔、石柱等自然景观。

15. 3．白云石 • 化学成分为CaMg[CO3]2，晶体属三方晶系的碳酸盐矿物。白云石的晶体结构与方解石类似，晶形为菱面体，晶面常弯曲成马鞍状，聚片双晶常见，多呈块状、粒状集合体。纯白云石为白色，因含其他元素和杂质有时呈灰绿、灰黄、粉红等色，玻璃光泽。三组菱面体解理完全，性脆。摩氏硬度3.5-4，比重2.8-2.9。矿物粉末在冷稀盐酸中反应缓慢。

16. 3．白云石 • 鉴定特征：以硬度稍大，在冷稀盐酸中反应缓慢等特征，可与相似的方解石相区别。白云石是组成白云岩和白云质灰岩的主要矿物成分。白云石可用作冶金熔剂、耐火材料、建筑材料和玻璃、陶瓷的配料。

17. 4．孔雀石 • 孔雀石的化学组成Cu2[CO3](OH)2，晶体属单斜晶系的碳酸盐矿物。因颜色类似蓝孔雀羽毛的颜色而得名。晶体为柱状、针状或纤维状，通常呈钟乳状、肾状、被膜状或土状集合体。呈绿色，玻璃光泽，半透明。摩氏硬度3.5-4，比重4-4.5。遇盐酸起泡。

18. 4．孔雀石 • 产于铜矿床氧化带中，是含铜硫化物氧化的次生产物，常与蓝铜矿、赤铜矿、褐铁矿等共生，可用作寻找原生铜矿的标志。孔雀石可用于炼铜，质纯色美者可做为装饰品及工艺品原料，其粉末可做绿色颜料（称石绿）。俄罗斯乌拉尔、中国海南岛石碌等地盛产孔雀石。

19. 5．蓝铜矿 • 蓝铜矿的化学组成Cu2[CO3]2(OH)2，晶体属单斜晶系的碳酸盐矿物。中国古代称为石青。晶体为柱状或厚板状，通常多呈粒状、钟乳状、皮壳状或土状集合体。深蓝色，条痕为天蓝色玻璃光泽，土状块体为浅蓝色。贝壳状断口。摩氏硬度3.5-4，比重3.7-3.9。常与孔雀石共生。

20. 5．蓝铜矿 • 产于铜矿床氧化带中，是含铜硫化物氧化的次生产物，可用作寻找原生铜矿的标志。孔雀石可用于炼铜，质纯色美者可做为装饰品及工艺品原料，其粉末可作天蓝色颜料。

21. 6．重晶石 • 化学组成为Ba[SO4]，晶体属正交（斜方）晶系的硫酸盐矿物。常呈厚板状或柱状晶体，多为致密块状或板状、粒状集合体。质纯时无色透明，含杂质时被染成各种颜色，条痕白色，玻璃光泽，透明至半透明。三组解理完全，夹角等于或近于90°。摩氏硬度3-3.5，比重4.3-4.6。

22. 6．重晶石 • 重晶石主要形成于中低温热液条件下，中国湖南、广西、青海、新疆等地有巨大的重晶石矿脉。重晶石是提取钡的原料，磨成细粉可作钻探用的泥浆加重剂，又可做各种白色颜料、涂料以及橡胶业、造纸业的填充剂和化学药品等。

23. 7．石膏 • 化学组成为Ca[SO4]·2H2O，晶体属单斜晶系的含水硫酸盐矿物。晶体常呈近似菱形的板状，燕尾双晶常见，多为纤维状、粒状、致密块状集合体。玻璃光泽，纤维状者呈丝绢光泽。一组极完全解理，薄片具挠性。摩氏硬度2，比重2.3。石膏有多种形态产出：质纯无色透明的晶体称为透石膏；雪白色、不透明的细粒块状称为雪花石膏；纤维状集合体并具丝绢光泽的称为纤维石膏。石膏加热放出水分后，变为熟石膏。

24. 7．石膏 • 石膏主要由化学沉积作用形成。泻湖盆地中沉积的石膏层，规模巨大，常与硬石膏、石盐、钾石盐等共生。中国的石膏矿储量在世界名列前茅，以湖北应城最为著名。石膏主要用于制作模型、雕塑、粉笔、涂料、水泥、农肥等。

25. 8．白钨矿 • 白钨矿的化学成分为Ca[WO4]，晶体属四方晶系的钨酸盐矿物。晶体为近于八面体的四方双锥，集合体多为粒状、致密块状。常呈无色或白色，有时带灰白、浅黄、褐、绿等颜色，条痕白色，玻璃光泽到金刚光泽，断口油脂光泽，解理中等，性脆。摩氏硬度4.5-5，比重大，达6.1。

26. 8．白钨矿 • 白钨矿主要产于花岗岩与石灰岩接触带的夕卡岩中。中国湖南瑶岗仙是世界著名的白钨矿产地。世界著名产地还有朝鲜南部的山塘、德国萨克森、英国康沃尔、澳大利亚新南威尔士、玻利维亚北部和美国内华达州等。白钨矿是炼钨的重要原料。

27. 9．磷灰石 • 化学通式为X5[ZO4] 3(F,Cl,OH)，晶体属六方晶系的磷酸盐矿物的总称。矿物族名，式中X代表Ca、Sr、Ba、Pb、Na、Ce、Y等，Z主要为P，还可为As、V、Si等。晶体一般为带锥面的六方柱，集合体呈粒状、块状或结核状等。颜色多样，有白、灰、黄绿、褐、紫等色，玻璃光泽，解理沿底面不完全，性脆，断口不平坦，油脂光泽，透明至不透明。摩氏硬度5，比重3.18-3.21。加热后可发磷光。将钼酸铵粉末置于磷灰石上，加硝酸，可生成黄色的磷钼酸铵，用以快速试磷。

28. 9．磷灰石 • 磷灰石以副矿物见于各种火成岩中，在碱性岩中可以形成有工业价值的矿床。规模巨大的磷灰石矿床主要为浅海沉积成因，以胶磷矿为主，中国湖北襄阳、云南昆阳、贵州开阳磷矿就是这种成因。磷灰石是制磷和磷肥的最主要原料。

29. 10．绿柱石 • 绿柱石的化学组成为Be3Al2[Si6O18]，晶体属六方晶系的环状结构硅酸盐矿物。晶体常呈六方柱，柱面上有纵纹，集合体有时呈晶簇或针状，有时可形成伟晶，长可达5米，重达18吨。多为浅绿色，成分中富含铯时，呈粉红色，称为玫瑰绿柱石；含铬时，呈鲜艳的翠绿色，称为祖母；含二价铁时，呈淡蓝色，称为海蓝宝石；含三价铁时，呈黄色，称为黄绿宝石。玻璃光泽，解理不完全。摩氏硬度7.5-8，比重2.6-2.9。

30. 10．绿柱石 • 绿柱石主要产于花岗伟晶岩中，云英岩及高温热液脉中也有产出。绿柱石是炼铍的主要矿物原料，色泽美丽者是珍贵的宝石，如祖母绿、海蓝宝石。

31. 11．电气石 • 化学通式为NaR3Al6[Si6O18][BO3]3(OH,F)4，晶体属三方晶系的一族环状结构硅酸盐矿物的总称。式中R代表金属阳离子，当R为Mg2+、Fe2+或（Li++Al3+）时，分别构成镁电气石、黑电气石和锂电气石三个端员矿物种。电气石晶体呈近三角形的柱状，两端晶形不同，柱面具纵纹，常呈柱状、针状、放射状和块状集合体。颜色多变，富铁者为黑色，富锂、锰、铯者为玫瑰色或深蓝色，富镁者呈褐色或黄色，富铬者为深绿色。玻璃光泽，断口松脂光泽，半透明至透明。无解理。摩氏硬度7-7.5，比重2.98-3.20。有压电性。

32. 11．电气石 • 电气石多与气成作用有关，一般产于花岗伟晶岩中，也可产于交代作用形成的变质岩中。具压电性的晶体可用于无线电工业，色泽鲜艳者可作宝石，在中国称为碧玺。

33. 12．绿泥石 • 化学通式为Y3[Z4O10](OH)2·Y3(OH)6，晶体属单斜、三斜或正交（斜方）晶系，是一族层状结构的硅酸盐矿物的总称。化学式中Y主要代表Mg2+、Fe2+、Al3+和Fe3+等阳离子，Z主要是Si和Al，少量的Fe3+和B3+。通常所称的绿泥石是富含镁铁质的绿泥石。晶体呈假六方片状或板状，薄片具挠性。集合体呈鳞片状、土状。浅绿至深绿色。玻璃光泽或珍珠光泽，透明至不透明。一向最完全解理。摩氏硬度2-2.5，比重2.6-3.3。

34. 12．绿泥石 • 绿泥石与云母极相似，但前者具有特征的绿色，有挠性而无弹性。 • 绿泥石是一些变质岩的造岩矿物。火成岩中的镁铁矿物如黑云母、角闪石、辉石等在低温热水作用下易形成绿泥石。

35. 13．蛇纹石 • 蛇纹石的化学组成是Mg6[Si4O10](OH)2，是一族层状结构的硅酸盐矿物的总称。单体少见，多呈致密块状、层状或纤维状集合体。具有各种色调的绿色、浅黄色，常呈似蛇皮的绿黑相间的花纹，故称蛇纹石。条痕白色，块状蛇纹石呈油脂光泽或蜡状光泽，纤维状石膏具丝绢光泽。摩氏硬度2.5-3.5，比重2.5-2.65。稍具滑感。 • 蛇纹石的纤维状变种称温石棉，为石棉的一种，具典型的丝绢光泽，富挠性。

36. 13．蛇纹石 • 蛇纹石主要是超基性岩或镁质碳酸岩中的富镁的矿物经热液交代变质而成。蛇纹石可作为耐火材料和生产钙镁磷肥的原料。绿色不透明者称岫玉，因辽宁岫岩县出产而得名，是著名的玉石。

37. 14．石棉 • 能劈分成细长而柔韧的纤维并可资利用的纤维状硅酸盐矿物的统称。石棉可分为蛇纹石石棉（温石棉）和闪石石棉两类。狭义的石棉是指透闪石石棉和阳起石石棉。蛇纹石石棉和闪石石棉的区分：把石棉放在研钵中研磨，蛇纹石石棉成混乱的毡团，纤维不易分开，闪石石棉研磨后易分成许多细小的纤维。不含铁的石棉呈白色，含铁的石棉呈不同色调的蓝色。纤维状集合体丝绢光泽 • 蛇纹石石棉分布很广，占石棉产量的95%以上，它主要形成于侵入岩与白云岩或白云质灰岩的接触带和超基性岩经变质作用形成的蛇纹岩的网状裂隙中。闪石石棉多在动力变质条件下，由热液提供钠和镁交代含铁硅质岩而成。

38. 14．石棉 • 石棉常用于耐热、绝缘、耐酸、耐碱的材料。中国四川石棉县及青海省芒崖是石棉的著名产地。

39. 15．黄玉 • 黄玉的化学组成为Al2[SiO4][F，OH]2，晶体属正交（斜方）晶系的岛状结构硅酸盐矿物。晶体通常呈短柱状，柱面有纵纹，多呈粒状或块状集合体。无色或黄、蓝、红等色，玻璃光泽，透明至不透明。一组与柱面垂直的完全解理。摩氏硬度8，比重3.4-3.6。 • 黄玉是典型的气成热液矿物，产于花岗伟晶岩、酸性火山岩的晶洞、云英岩和高温热液钨锡石英脉中。

40. 15．黄玉 • 世界著名产地有巴西、俄罗斯的乌拉尔和巴基斯坦的卡特朗。黄玉可作轴承及研磨材料，质佳者可作贵重宝石。中国内蒙古和江西等地出产黄玉。

41. 16．高岭石 • 高岭石，其化学组成为Al4[Si4O10]·(OH)2，晶体属三斜晶系的层状结构硅酸盐矿物。多呈隐晶质、分散粉末状、疏松块状集合体。白或浅灰、浅绿、浅黄、浅红等颜色，条痕白色，土状光泽。摩氏硬度2-2.5，比重2.6-2.63。吸水性强，和水具有可塑性，粘舌，干土块具粗糙感。 • 高岭石是组成高岭土的主要矿物，常见于岩浆岩和变质岩的风化壳中。高岭石、长石、赤铁矿、褐铁矿、蛀石以及蒙脱石等这些颗粒都很细小的矿物，在0.002mm以下，有的更小就成为纳米级的矿物。它们笼统称之为粘土矿物。

42. 16．高岭石 • 中国高岭石的著名产地有江西景德镇、江苏苏州、河北唐山、湖南醴陵等。世界其它著名产地有英国的康沃尔和德文、法国的伊里埃、美国的佐治亚等。高岭石是陶瓷的主要原料，在其它工业中也有广泛使用。

43. 17．正长石 • 正长石的化学组成是KAlSi3O8，晶体属单斜晶系的架状结构硅酸盐矿物。正长石是钾长石的亚稳相变体，钾长石和钠长石不完全类质同象系列。短柱状或厚板状晶体，常见卡斯巴双晶、巴温诺双晶和曼尼巴双晶，集合体为致密块状。肉红或浅黄、浅黄白色，玻璃光泽，解理面珍珠光泽，半透明。两组解理（一组完全、一组中等）相交成90°，由此得正长石之名。摩氏硬度6，比重2.56-2.58。900℃以上生成的无色透明长石称透长石。

44. 17．正长石 • 正长石广泛分布于酸性和碱性成分的岩浆岩、火山碎屑岩中，在钾长片麻岩和花岗混合岩以及长石砂岩和硬砂岩中也有分布。正长石是陶瓷业和玻璃业的主要原料，也可用于制取钾肥。

45. 18．斜长石 • 斜长石属于NaAlSi3O8（Ab）-CaAl2Si2O8（An）类质同象系列的长石矿物的总称，共分为6个矿物种：钠长石、奥长石、中长石、拉长石、倍长石和钙长石。岩石学中将前二者统称为酸性斜长石，而将后三者统称为基性斜长石。晶体属三斜晶系的架状结构硅酸盐矿物，多为柱状或板状，常见聚片双晶，在晶面或解理面上可见细而平行的双晶纹。白至灰白色，有些呈微浅蓝或浅绿色，玻璃光泽，半透明。两组解理（一组完全、一组中等）相交成86°24′，故得名斜长石。摩氏硬度6-6.5，比重2.6-2.76。

46. 18．斜长石 • 斜长石广泛分布于岩浆岩、变质岩和沉积碎屑岩中。斜长石是陶瓷业和玻璃业的主要原料，色泽美丽者可作宝玉石材料，如日光石。

47. 19．普通辉石 • 普通辉石的化学成分为(Ca，Na)(Mg，Fe，Al，Ti)[(Si，Al)2O6]，晶体属单斜晶系的单链状结构硅酸盐矿物。短柱状，横断面近八边体，集合体常为粒状、放射状或块状。绿黑至黑色，条痕无色至浅灰绿色，玻璃光泽（风化面光泽暗淡），近乎不透明。两组柱面中等解理，相交近直角（87°或93°）。摩氏硬度5-6，比重3.23-3.52。

48. 19．普通辉石 • 普通辉石是火成岩、尤其是基性岩、超基性岩中很常见的一种造岩矿物，在月岩中也很丰富，变质岩中偶有出现。

49. 20．普通角闪石 • 普通角闪石的化学成分为(Ca，Na)2-3(Mg2+，Fe2+，Fe3+，Al3+)5[(Al，Si)4o11] (oH)2，晶体属单斜晶系的双链状结构硅酸盐矿物。晶体呈长柱状，横断面为近菱形的六边体，集合体常呈粒状、针状或纤维状。绿黑至黑色，条痕浅灰绿色，玻璃光泽，近乎不透明。两组柱面解理完全，交角为124°或56°。摩氏硬度5-6，比重3.1-3.4。鉴定特征：晶体长柱状，横断面菱形，绿黑色，二组解理，交角124°。

50. 20．普通角闪石 • 普通角闪石是火成岩和变质岩的主要造岩矿物。普通角闪石可做铸石原料中的配料。