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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2009-11-05

实验一认识矿物
        矿物的形态、物理和其它性质
一、目的要求
        通过观察和认识矿物的形态及物理性质，初步掌握肉眼鉴定矿物的操作方法，为深入认识矿物打好基础。
二、预习要点
        复习有关矿物部分的内容，弄懂矿物的相关形态和物理性质方面的概念。
三、实验用品
1.    标本： 15块钾长石 K[AlSi 3O8]；石墨 C；方铅矿 PbS；萤石 CaF2；石英（小型单晶及块状石英）SiO2；纤维状石膏 Ca[SO4]•2H2O；冰洲石 CaCO3；褐铁矿 Fe2O3•nH2O；鲕状赤铁矿 Fe2O 3 ；磁铁矿 Fe3O4；石棉 (Mg、Fe)[Si4O11]2(OH)2；高岭石 Al4[Si4O10](OH)8；方解石 CaCO3；白云石 CaCO3•MgCO3；红柱石 Al2[SiO4 ]O 。
2.    工具：小刀，条痕板（无釉瓷板），放大镜，磁铁，摩氏硬度计，稀盐酸，硝酸与钼酸铵等。
四、实验内容，方法与注意事项
     ㈠观察矿物的形态与物理性质
     1 、观察矿物的形态（含晶面花纹和双晶）
        矿物有一定的形态，并有单体形态和集合体形态之分,因此，观察时首先应区分是矿物的单体或集合体，然后进一步确定属于什么形态。
     ⑴单体形态
        矿物的单体是指矿物的单个晶体，它具有一定的几何外形，由晶棱、面角和晶面所构成。同种矿物往往具有一种或几种固定的几何形态，如立方体、四面体、八面体、菱形十二面体等。矿物的形态是其内部结晶格架的外在表现。因此，这些固定的几何形态是认识矿物的重要标志之一。
        矿物具有一定的结晶习性，有的矿物在结晶时，在某一个轴向上发育生长迅速，形成针状或长柱体晶体（如辉锑矿等）；有的矿物在两个轴方向上均发育较快，形成板状（如石膏）和片状（如云母）晶体；还有一些在三个轴方向同等发育，形成粒状或等轴状的晶形，如立方体（黄铁矿）、八面体（磁铁矿）、菱形十二面体（石榴子石）等。这三种情况可以分别称为一向延长、二向延长和三向延长型（图 1 － 1 ）。

图 1－1 几种矿物的晶形
⑵集合体形态
        矿物集合体是由许多个结晶矿物单体共同生长在一起的矿物组合，也可以是隐晶质及胶体矿物（或称准矿物）的组合。依据颗粒的大小可分为显晶质集合体和隐晶质及胶态集合体。
a 、常见的显晶集合体形态
•    柱状集合体：个体均由柱状矿物组成，集合方式不规则，如角闪石。
•    放射状集合体：个体为针状、长柱状。一端会聚，另一端呈发散状，象光线四射，如红柱石、透闪石等。
•    纤维状集合体：由极细的针状或纤维状矿物组成如石棉。
•    片状集合体：由片状矿物组成，如云母。
•    板状集合体：由板状矿物组成，如石膏。
•    粒状集合体：系由均匀粒状矿物组成，如石榴子石、橄榄石。
•    晶簇：是具有共同生长基壁的一组单晶集合体，常生长在空隙壁上，如石英（水晶）晶簇。
        自然界大多数矿物都以聚集的格局出现，但由于矿物的形成条件复杂，所以结晶矿物的晶体少有发育完好的，因此在观察结晶矿物时，应首先观察认识完整的个体，这样当观察被遮挡和个体发育不完整的标本时，才有用完整的形体去辨认和恢复矿物外形的能力，并在认识个体形态的基础上，进一步认识矿物集合体形态。此外，观察矿物形态时，除了注意其总体形态外，还应注意组成晶体的每个晶面的几何形态，如三角形、正方形、菱形等。每个矿物不同晶面间的夹角也是固定的，观察时亦应注意。
b 、常见的隐晶及胶体矿物集合体
        这类矿物没有固定的形态，不能将其分为单体，主要根据矿物集合体的外形分类。隐晶集合体是放大镜也看不见单体界线的集合体，按其紧密程度可分为致密块状和疏松土状。前者如石髓，后者如高岭土。常见的非晶质矿物（即胶体矿物）集合体有：
•    鲕状和豆状集合体：由许多像鱼子状或豆状的矿物集合而成，它们都明显的具同心层状构造，如鲕状或豆状赤铁矿。
•    钟乳状集合体：由同一基底向外逐层立体生长而成的呈圆锥或矿物集合体，其个体内部具有同心层状构造或同时群体具有放射状构造，如石灰岩溶洞中的石钟乳和石笋均为钟乳状方解石。
•    葡萄状或肾状集合体：外形似葡萄状者称葡萄状集合体（如硬锰矿）。若外形呈较大的半椭球体，则称肾状集合体，如肾状赤铁矿。
•    结核体：围绕某一核心生长而成球状、凸透镜状或瘤状的矿物集合体，如钙质结核等。
•    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由外向内充填而成，常呈同心层构造，大者 d> 1cm 称晶腺，小者 d<1cm 称杏仁体。
⑶观察矿物的晶面花纹

图 1 － 2 矿物晶面上的花纹
        有些矿物的晶面上常有各种纹饰。因此它对鉴定矿物和分析矿物有一定的意义。如在黄铁矿立方体的晶面上有三组互相垂直的晶面条纹（图 1 － 2A ）；石英柱面上常有横纹（图 1 － 2B ）；电气石和辉锑矿柱面上常有纵纹（图 1 － 2C ）。
⑷观察矿物的双晶
        有些矿物的同种晶体，按一定的规则连生在一起，例如正长石有卡氏双晶（图 1 － 3 ）；斜长石有聚片双晶（图 1 － 4 ）；石膏有燕尾双晶等。

图1－3正长石卡氏双晶图 1－4斜长石聚片双晶
2 . 观察矿物的主要物理性质
     ⑴光学性质
        是指矿物对光的吸收、折射、反射所表现出来的物理性质，主要有颜色、条痕、光泽和透明度等。
A. 颜色
        矿物对不同波长的光波吸收程度不同所表现出来的结果。如果对各种波长的光吸收是均匀的，则随吸收程度由强变弱而呈黑、灰、白色；如矿物对不同波长的光选择吸收，则出现各种颜色。
        矿物本身固有的颜色叫自色，有些矿物只有一种颜色，有的矿物因含杂质或色体、裂纹或被氧化而呈现不同颜色叫他色或假色。
•    自色主要决定于矿物组成中元素或化合物的某些色素离子，如孔雀石具翠绿色，赤铁矿具樱红色；黄铜矿具铜黄色；方铅矿具铅灰色等。
•    他色是由外来带色杂质的机械混入所染成的颜色，如纯净石英为无色透明，但由于不同杂质混入后可成为紫色（紫水晶）、粉红色（蔷薇石英）、烟灰色（烟水晶）、黑色（墨晶）等。
•    假色与矿物本身的化学成分和内部结构无关，其成因如由氧化薄膜所引起的锖色（斑铜矿表面）；由一系列解理裂缝导致光的折射、反射甚至干涉所呈现的色彩（如方解石、白云母等表面常见彩虹般的色带形成晕色）；某些矿物（如拉长石）由于晶格内部有定向排列的包裹体，当沿矿物不同方向观察时出现蓝、绿、黄、红等徐徐变换的色彩（称变彩）等。
        矿物的自色一般较均匀，稳定，它代表矿物本身的颜色；他色和假色常在一个矿物中分布不均一，导致矿物表面色彩不同或浓淡不均。在实验中，对矿物的颜色描述时，通常采用两种方法，其一是公认的颜色本身来命名，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、黑、白。但是自然界的矿物多是过渡色，且深浅不一，常加形容词给予表示，如淡黄色。黄绿色是将次要的颜色放在前面，主要颜色放在后面，这种方法也称复合命名法。第二种命名法叫实物对比法，即利用大家熟知物体的颜色来描述。例如桔黄色，乳白色，烟灰色等。其次，观察矿物的颜色时，还应分清风化面和新鲜面。风化面的颜色常常不同于新鲜面的颜色，因为由于风化作用使某些色素离子流失，或由于次生矿物的出现而改变颜色。
B. 条痕
        条痕就是矿物在无釉白瓷板上摩擦留下粉末的颜色。同一种矿物的条痕（痕迹）是比较固定的。条痕可以和矿物的颜色相同，也可以不同。如赤铁矿的颜色可以是褐红色，也可以是铁黑色，但条痕均为樱红色，磁铁矿是铁黑色但条痕是黑色。可见条痕是鉴定矿物的一个重要标志。条痕实验的方法是将矿物在未上釉的白瓷板上刻划，即可显出矿物的条痕色。但应注意，如刻划时，只有硬度小于条痕板的矿物才能划出条痕，其硬度大于条痕板的矿物，便无法划出条痕或没有明显的条痕，所以说，对浅色矿物和透明矿物来说其条痕一般为无色或淡色，对鉴定矿物其意义不大，深色不透明的矿物才能显示明显的条痕色。
C. 光泽
        光泽是指矿物反光的能力，因强弱有别，光泽常与矿物的成分和表面性质有关，习惯上按矿物表面的反光程度分为金属光泽和非金属光泽两大类，介于两者之间的称半金属光泽。金属光泽的矿物如方铅矿、黄铜矿等。非金属光泽的矿物如长石、石英、云母、辉石等。半金属光泽的矿物如赤铁矿、磁铁矿和铬铁矿等。
        非金属光泽中由于矿物及集合体表面形态不同，常表现为以下几种：
1.    玻璃光泽：具有光滑表面类似玻璃的光泽；
2.    油脂光泽：具有不平坦表面而类似动物脂肪光泽；
3.    珍珠光泽：多是平行排列片状矿物的光泽，类似蚌壳内或珍珠闪烁的光泽；
4.    丝绢光泽：纤维状矿物集合体产生像蚕丝棉状光泽；
5.    金刚光泽：非金属光泽中最强的一种，似太阳光照在宝石上产生的光泽。
        观察光泽时要注意①不要与矿物的颜色相混。②转动标本，注意观察反光最强的矿物小平面（晶面或解理面），不要求整个标本同时反光都强。
D 透明度
        透明度是指矿物透光的性能，一般透明和不透明是相对的。常以厚 0.03 毫米薄片为标准，按其透光程度进行肉眼观察中将矿物分为透明、半透明和不透明三类。常见的透明矿物有水晶、方解石、云母、长石、辉石和角闪石；半透明矿物有闪锌矿、辰砂；不透明矿物有磁铁矿、黄铁矿、石墨、方铅矿等。
        如果用显微镜观察矿物的薄片，几乎所有的半透明矿物均可以透过光线，也称其为透明矿物；而金属矿物在镜下仍为不透明状。
        矿物的颜色、条痕、透明度、光泽等物理性质之间相互关联，它们的关系如下表（表 1 － 1 ）。
表 1－1
颜色     无色     浅色     彩色     黑色或金属色
条痕     无色或白色     浅色或无色     浅彩或重彩     黑色或金属色
透明度     透明     半透明     不透明
光泽     玻璃—金刚光泽     半金属光泽     金属光泽
矿物     非金属矿物     金属矿物
⑵矿物的力学性质
        矿物的力学性质是指在外力作用下所表现的物理性质，包括硬度、解理、断口、弹性、挠性和延展性等。
A. 硬度
        矿物的硬度是指其抵抗外来机械力作用（如刻划、压入、研磨等）的能力。一般通过两种矿物相互刻划比较而得出其相对硬度，通常以摩氏硬度计作标准。它是以十种矿物的硬度表示十个相对硬度的等级，由软到硬的顺序为：滑石（ 1 度）、石膏（ 2 度）、方解石（ 3 度）萤石（ 4 度）、磷灰石（ 5 度）、正长石（ 6 度）、石英（ 7 度）、黄玉（ 8 度）、刚玉（ 9 度）、金刚石（ 10 度）。
        实验时首先应熟悉摩氏硬度计中的矿物，然后用它们刻划其他未知矿物，以便确定未知矿物的硬度等级。还可用指甲（硬度约为 2 — 2.5 ）、铜钥匙（硬度约为 3 ）、小钢刀（硬度约为 5.5 ）、玻璃（硬度约为 6 ）等来刻划各种矿物，大致确定其被刻划矿物近似的硬度级别。
        测定矿物硬度时，必须找准测试的对象，当标本上有几种矿物共生时，更应注意以防刻错。并且要在矿物的新鲜面上进行，以免刻划在风化面上而降低矿物的硬度。
B. 解理与断口
        矿物受力后沿其晶体内部一定的结晶方向（或结晶格架）裂开或分裂的性质，称解理。它是沿着矿物内部一定方向发生平行分离的特性，其裂开面称解理面。解理面可以平行晶面，也可以与晶面相交。
        观察矿物解理时首先应学会判别解理存在与否，其关键是学会识别解理面。在观测矿物碎块时，若发现许多平滑的面，则说明此种矿物具有解理。否则可能是无解理。解理面无论大小，一般都表现出反光性。解理面不一定具有固定的几何形态。寻找解理面时，要对准光线反复转动标本，仔细观察，要注意寻找是否有相同方向且相互平行的许多面存在。特别要注意解理面与晶面的区别。晶面是按一定内部构造生长成的几何多面体的表面，它只位于晶体表面并常具固定的几何形态，同一晶体上相似的晶面大小相近。解理面则可在相同方向上找到一系列的面，它们相互平行但大小不一定等同。另外，有些矿物晶面上具有晶面条纹，可与解理面相区别。
        解理按其发生的方向可以划分为若干组，具有一个固定裂开方向的所有解理面称为一组解理（如云母）；有两固定方向的解理面称为两组解理（如钾长石）；还可有三组解理存在（如方解石、方铅矿）；四组解理（萤石）和六组解理（如闪锌矿）。但后两种情况为数较少。这里，我们根据解理完善程度可分为：
1.    极完全解理矿物可以剥成很薄的片，解理面完全光滑，如云母、绿泥石等矿物。
2.    完全解理矿物受打击后易裂成平滑的面，如方解石。
3.    中等解理破裂面大致平整，如辉石和角闪石。
4.    不完全解理解理面不平整，大致可见。
        在实验过程中，观察解理组数时，应从不同方向去看标本，如在某一方向上观察到一系列相互平行的解理面，则可定为一组解理；再转动到另一方向又发现另一系列相互平行的解理面，就可定为二组解理；依次类推。确定解理组数后，还应注意不同组解理面间的交角（称解理夹角），因为同种矿物一般具有固定的解理组数和解理夹角。有无解理面、解理组数多少、解理夹角的大小等都是识别矿物的重要标志。
        断口是矿物受到敲击后，沿任意方向发生的不规则破裂面，常见的断口类型多样，其中主要有：
1.    贝壳状断口断口有圆滑的凹面或凸面，面上具有同心园状波纹，形如蚌壳面。如石英就具明显的贝壳状断口。
2.    锯齿状断口断口有似锯齿状，其凸齿和凹齿均比较规整，同方向齿形长短、形状差异并不大。如纤维石膏断口。
3.    参差状断口断面粗糙不平，有的甚至如折断的树木茎干。如磁铁矿、角闪石横断面。
4.    类土状断口其断面平滑，但断口不规整。如高岭石。
        对于各类矿物，其断口也具有一定的鉴定意义。
C. 弹性与挠性
        某些片状或纤维状矿物，在外力作用下发生弯曲，当去掉外力后能恢复原状者具弹性（如云母）；不能恢复原状者具挠性（如蛭石和绿泥石）。
D. 延展性
        矿物能被锤击成薄片状或拉成细丝的性质称延展性。如自然金、自然银、自然铜等具此性质。

㈡矿物的其他性质
        矿物除上述物理性质外，还具有一些其他性质，主要有比重、磁性、发光性及通过人的触觉、味觉、嗅觉等感官而感觉出矿物的某些性质。
1.    比重矿物与同体积水（ 4 ℃）的重量比值，称比重。通常用手估量就能分出轻、重来，或者用体积相仿的不同矿物进行对比来确定，大致确定出所谓重矿物和轻矿物。
2.    磁性矿物能被磁铁吸引或本身能吸引铁屑的能力称为磁性。可用磁铁或磁铁矿粉末吸引进行测试。
3.    发光性矿物在外来能量的激发下，能发出某种可见光的性质，称发光性。如萤石、白钨矿在紫外线照射时均显萤光。
4.    通过人的感官所能感觉到的某些性质，如滑石和石膏的滑感；食盐的咸味；燃烧硫磺、黄铁矿、雌黄和雄黄的臭味等。
        此外还有如碳酸盐矿物与稀盐酸反应放出 CO 2 气泡；磷酸盐遇硝酸与钼酸铵使白色粉末变成黄色等就是我们鉴定碳酸盐类和含磷矿物的好办法。
五、实验报告（实验课进行到第二节时可填写）
        描述十种矿物并将其矿物形态及物理性质等特征填入报告之中。如：钾长石、石墨、方铅矿、萤石、石英、纤维状石膏、褐铁矿、磁铁矿、石棉、白云石。
六、思考题
1.    凡是矿物都是晶体吗？为什么？
2.    认识矿物，应从哪些物理性质方向考虑？
七、一些常见矿物的简单描述
     ㈠自然元素
1.    硫磺 S
        晶体少见，多呈致密块状、土状。质纯者呈浅黄色，条痕浅黄白色，晶面为较强的非金属光泽，断口油脂光泽，硬度 2 ，无解理，性脆，比重 2 ，能燃烧生成 SO2 臭气。用于制造硫酸、杀虫剂、火柴、漂白剂等。
2.    石墨 C
        片状晶体及鳞片状集合体，铁黑色，条痕灰黑色，不透明，金属光泽。硬度 1 — 2 ，有一组极完全解理，薄片有挠性，比重 2.2 ，有滑感，易污手，良导体，耐高温，化学性质稳定。用于制造坩埚、电极、铅笔、并用作滑润剂，原子能工业减速剂。
㈡硫化物
1.    黄铁矿 FeS2
        常成良好的立方体和五角十二面体晶形，晶面上有三组互相垂直的晶面条纹，集合体多呈粒状、致密块状及结核状。浅铜黄色，条痕呈绿黑色—褐黑色不透明，强金属光泽，硬度 6 — 6.5 ，比重 4.9 — 5.2 ，解理极不完全，断口参差状，性脆。用于制造硫酸。
2.    黄铜矿 CuFeS2
        晶体少见，常成致密块状及不规则细粒出现。铜黄色，条痕黑色微带绿，不透明，金属光泽，硬度 3 — 4 ，比重 4.1 — 4.3 ，无解理，断口参差状，性脆。是炼铜的主要矿石之一。
3.    方铅矿 PbS
        立方晶体，粒状或块状集合体。铅灰色，条痕黑灰色，不透明，金属光泽，硬度 2 — 3 ，比重 7.4 — 7.6 ，三组互相垂直的完全解理，故常裂成立方体小块，性脆。是炼铅的主要矿石来源。
4.    闪锌矿 ZnS
        四面体晶形，常成粒状集合体产出。颜色由无色到浅黄、褐黄到铁黑色，含铁量越多色越深，条痕色浅于颜色，透明、半透明到不透明，较强的非金属光泽或半金属光泽，硬度 3.5 — 4 ，比重 3.9 — 4.2 ，具六组解理，故其集合体常闪闪发亮，性脆。是炼锌的主要矿石。
㈢卤化物
1.    岩盐 NaCl
        常为立方体、粒状出现，纯净的岩盐无色透明或白色（含有细微的空气或水泡）。但常因含有某种色素而被染为各种颜色，如灰色（含泥质点），黄色（含水氧化铁），红色（含水氧化铁）等，具玻璃光泽，性脆。解理呈立方体。有卤咸味。硬度 2 ，比重 2.1 — 2.2 。岩盐除了作为极重要的食料和食物防腐剂外，广泛用于化工方面，以及提取金属钠的原料。
2.    萤石 CaF2
        常为完好的立方晶体，颜色很杂，由无色透明至黄、绿、蓝、紫等色，玻璃光泽，具有四向完全解理（八面体解理），硬度 4 ，在紫外光线的照射下能发出紫色荧光。主要用于冶金工业作熔剂及作贵重光学仪器和化学工业原料。
㈣氧化物及氢氧化物
1.    石英 SiO2
        六方柱状和锥状晶体常见，晶簇状、粒状、块状集合体，有时则为隐晶质。无色透明或因受杂质影响而呈乳白色、紫色、绿色、烟灰色、黑色等，晶面玻璃光泽，断口油脂光泽，硬度 7 、比重 2.7 、无解理，断口贝壳状，具压电性。用于无线电工业及制作玻璃、宝石等。
2.    磁铁矿 Fe3O4
        八面体晶形，致密粒状集合体。铁黑色，条痕黑色，不透明，半金属光泽，硬度 5.6 — 6 ，比重 4.9 — 5.2 ，无解理，具强磁性，铁矿石的最重要来源之一。
3.    赤铁矿 Fe2O3
        晶体少见，常成块状，鲕状、肾状及粉末状集合体。铁红色，条痕樱桃红色，不透明，金属光泽，硬度 5.5 — 6 。比重 5 — 5.5 ，无解理，性脆无磁性。是重要的铁矿石。
4.    褐铁矿 Fe 2O3•nH 2O
        非晶质，常成肾状，钟乳状，土块状，粉末状集合体。黄褐至黑褐色，条痕褐色，不透明，半金属光泽到土状光泽，硬度 1 — 4 。比重 3.3 — 4 。是提取铁的次要矿石。
5.    软锰矿 MnO2
        常见的为非晶质的土状，粉末状集合体，黑色、条痕亦为黑色。半金属光泽到土状光泽，成晶体时硬度为 3 － 4 ，土状时为 2 ，易染手，比重 4.5 — 5 ，断口不平坦。是主要的锰矿石来源之一。
6.    硬锰矿 mMnO•MnO2•nH2O
        为多种氢氧化锰矿物混合物的统称，故化学成分不定，常成致密块状、土状、钟乳状等集合体。黑色，条痕黑色，不透明，半金属光泽到土状光泽，致密块状者硬度 4 — 6 ，比重 4.4 — 4.7 ，性脆。为主要的锰矿石来源之一。
7.    铝土矿 Al2O3•nH2O
        常见为非晶质的土状、豆状、块状等，颜色变化很大，自淡灰白色、灰褐色到黑灰色，有时有褐色斑点。条痕淡灰白到灰色，非金属光泽，硬度 2.5 — 7 ，比重 2.35 — 3.5 。无解理，有的铝土矿用口呵气后有强烈土臭味，是提炼铝的重要矿石。
㈤硫酸盐
1.    石膏 CaSO 4 • H 2 O
        板状晶体，常见纤维状集合体。白色，有时无色透明，玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽，纤维状集合体则呈丝绢光泽，硬度 2 ，比重 2.3 ，有一组极完全解理，薄片具挠性，较易溶于水。用作水泥原料，制造模型等。
2.    重晶石 BaSO 4
        具板状晶形，亦有柱状者。集合体呈粒状及致密状，土状很少见，无色透明。由于外界混入物，可染成白色或灰色、红色、褐色等。玻璃光泽、三组解理。硬度 2.5 — 3.5 ，比重 4.3 — 4.7 。是提取金属钡的重要原料。
㈥磷酸盐
磷灰石 Ca 5 [PO 4 ] 2 ,[F 、 Cl]
        六方柱体，集合体为粒状、土状、结核状。灰白、黄、黄绿、绿、黄褐等色，玻璃光泽，断口油脂光泽，硬度 5 ，比重 3.18 — 3.21 ，有一组不完全解理，性脆，以钼酸铵置于矿物上加一滴硝酸即生成黄色沉淀。用于制造肥料，亦用于化学工业及火柴工业上。
㈦碳酸盐
1.    方解石 CaCO 3
        菱面体晶形，集合体有致密隐晶体、钟乳状、晶簇等。无色透明者称冰洲石，常被染成各种颜色（白、黄、玫瑰、灰黑等），玻璃光泽，硬度 3 ，比重 2.6 — 2.8 ，三组菱面体解理完全，性脆，加盐酸剧烈起泡放出 CO 2 。当冰洲石无色透明、无裂隙、双晶、杂质，体积大于 2.5 × 1.2 × 1.2 厘米时，可作偏光镜。方解石可用作制造石灰，并用于作冶金熔剂。
2.    白云石 CaCO 3 • MgCO 3
        晶体为菱面体常为弯曲的马鞍状晶体，粒状或致密块状集合体。灰白色有时微带黄、褐等色，玻璃光泽，硬度 3.5 — 4.1 ，三组菱面体解理，粉末加盐酸起泡。用作耐火材料，熔剂等。
3.    孔雀石 Cu 2 (CO 3 ),(OH) 2
        晶体少见，常为针状或放射状集合体或钟乳状、葡萄状等。色鲜绿，条痕淡绿色，玻璃光泽，硬度 3.5 — 4 ，比重 3.9 — 4.1 ，有解理，性脆，与盐酸可起反应。可作为炼铜原料之一，美丽者可作彩石原料。
㈧硅酸盐
1.    橄榄石（ Mg ， Fe ） 2 SiO 4
        晶体少见，粒状集合体。黄绿色，玻璃光泽，硬度 6.5 — 7 ，比重 3.3 — 3.5 ，解理不显著，性脆，贝壳状断口，断口油脂光泽。
2.    普通辉石（ Ca 、 Na ） (Mg 、 Fe 、 Al)[(Si 、 Al) 2O 6 ]
        短柱状晶体，粒状集合体。绿黑色，条痕浅色，玻璃光泽，硬度 5 — 6 ，比重 3.3 — 3.6 ，平行柱面的两组解理中等，夹角 87 °。
3.    普通角闪石 Ca 2 Na(Mg ， Fe) 4 [(Si 、 Al) 4 O 11 ](OH) 2
        柱状晶体 , 粒状集合体 , 绿褐色到绿黑色，玻璃光泽，硬度 5.5 — 6 ，比重 3.4 ，平行柱面的两组解理完全。
4.    黑云母 K(Fe ， Mg) 3 (AlSi 3 O 10 )(OH ， F) 2
        片状或及板状晶体，片状或鳞片状集合体，黑色、深褐色，不透明或半透明，玻璃光泽，硬度 2 — 3 ，比重 3.02 — 3.12 ，片状解理极完全，薄片有弹性。
5.    白云母 KAl 2 (AlSi 3 O 10 )(OH) 2
        板状或片状晶体，片状或鳞片状集合体。无色或浅色，透明，玻璃光泽，解理面上呈珍珠光泽，硬度 2 — 3 ，比重 2.76 — 3.10 ，片状解理极完全，纯净者有极好的隔电性能，用于电气工业和无线电工业。
6.    斜长石 Na(AlSi 3 O 8 )Ca(Al 2 Si 2 O 8 )
        板状及板柱状晶体，常具有聚片双晶，粒状集合体。白色或灰白色，玻璃光泽，硬度 6 — 6.5 ，比重 2.61 — 2.76 ，一组完全解理，一组中等解理。
7.    正长石 K(AlSi 3 O 8 )
        柱状晶体，常具穿插双晶，也有粒状集合体。肉红色、褐黄色等，玻璃光泽，硬度 6 — 6.5 ，比重 2.57 。一组完全解理，一组中等解理，交角 90 °。
8.    高岭石 Al 4 （ Si 4 O 10 ） (OH) 3
        晶体少见，常为致密细粒状、土状集合体。白色或带浅红色、浅绿、浅蓝等色，土状光泽，硬度 1 ，比重 2.58 — 2.60 ，具粗糙感，易搓碎成粉末状，干燥时有吸水性，加水具可塑性。常用于陶瓷、建筑、造纸工业中。
9.    海绿石（ K ， Na ， Ca ）＜ (Fe 3+ ， Al ， Fe 2+ ， Mg) 2 [(Si ， Al)Si 3 O 10 (OH) 2 •nH 2 O
        常见为非晶质的小圆粒状，或砂粒的胶结物，暗绿色或黄绿色。弱的非金属光泽或无光泽，致密者可呈玻璃光泽或油脂光泽。硬度 2 — 3 ，性脆，比重 2.4 — 2.95 ，易被 HCl 所溶解，可用作钾肥。
10.    蛭石 H 13 （ Mg ， Fe ） 3 （ Al ， Fe ） 2 Si 3 O 18
        片状或鳞片状，褐黄色至褐色，有时带有绿色色调，常呈油脂光泽，不透明，硬度 1 — 1.5 ，有一组极完全解理，比重 2.3 。薄片无弹性，其最特征的性质是加热膨胀。用于作隔音、绝缘材料，也用于造纸和涂料中。
11.    绿泥石（ Mg ， Al ， Fe ） 12 [ （ Si ， Al ） 8 O 20 ]
        片状或板状晶体，集合体呈鳞片状或土状。呈各种不同深浅的绿色，含铁高者色深，玻璃光泽，有一组完全解理，解理面呈珍珠光泽，硬度 2 — 2.5 ，比重 2.6 — 2.85 ，薄片具挠性。
12.    红柱石 Al 2 （ SiO 4 ） O
        长柱状，晶体断面近正方形，常呈放射状或柱状集合体。浅玫瑰色或灰色、褐色、灰白色，玻璃光泽，硬度 7 — 7.5 ，有平行柱面的二组解理，比重 3.1 — 3.2 。

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实验二认识沉积岩
        认识沉积岩的主要特征，初步掌握鉴定沉积岩的主要方法。
一、目的要求
        学习沉积岩的肉眼鉴定方法，加深对沉积作用的理解。通过鉴定初步认识常见的一些有代表性的沉积岩。
二、预习要点
        了解沉积岩的形成过程和分类；岩石的构造与结构；各沉积岩类具代表性岩石的特征。
三、实验用品
1.    标本：砾岩、粗砂岩、细砂岩、豆状灰岩、生物灰岩、粉砂岩、页岩、油页岩、石灰岩、鲕状灰岩、竹叶状灰岩、豆状灰岩、白云岩、波痕、泥裂、水平层理、波状层理、交错层理、结核等。
2.    工具：小刀、放大镜、稀盐酸。
四、实验内容与方法
     ㈠沉积岩的一般特征
     1 、观察沉积岩的颜色
        沉积岩的颜色取决于岩石的成分及所含杂质。有的颜色能反映岩石的生成环境。白色的岩石多为高岭石、石英、盐类等成分组成；深灰到黑色说明岩石中含有有机质或锰、硫铁矿等杂质，是在还原环境中生成的岩石；肉红色及深红色是岩石中含较多的正长石或高价氧化铁，是在氧化环境下生成的；黄褐色与含褐铁矿有关；绿色常与含氧化亚铁有关，常生成于相对缺氧的还原环境。
2 、了解沉积岩的矿物组分
        目前为止在沉积岩中发现的矿物有 100 余种，但最常见的只有 20 几种。
        它们基本上可分为两类：一类是碎屑物质，即原岩经机械破碎的物质。常见者如较稳定的石英，其次是长石、云母、岩屑；另一类是自生矿物，即沉积岩在形成过程中产生的物质。常见者有方解石、白云石、海绿石、粘土矿物。（如高岭石、蒙脱石、水云母等）、石膏、岩盐、有机物质以及铝、铁、锰、硅的氧化物和钠、钾、镁的卤化物等。
3、认识沉积岩的结构构造
        沉积岩的结构是指沉积岩中各组成部分的形态、大小及结合方式。常见的结构有以机械沉积为主的碎屑结构；以化学沉积为主的化学结构；介于两者之间的泥质结构及以生物沉积为主的生物结构。
     ⑴碎屑结构
        就是各种碎屑物被胶结物胶结起来的一种结构。碎屑物指岩屑和矿物碎屑且包括碎屑颗粒的形态、大小、分选性等。胶结物通常是钙质、铁质、硅质和泥质（图 2-1 ）。

图 2－1 显微镜下的碎屑结构  ×30倍
        碎屑颗粒大小又叫粒度，是碎屑岩分类的依据之一。常用粒级划分如下：
        粒径＞ 2 ㎜的称为砾（砾状结构）； 2 — 0.06 ㎜的称为砂（砂状结构）； 0.06 — 0.004 ㎜的为粉砂(粉砂结构)；＜ 0.004 ㎜的称为粘土。其中砂又再分为：巨粒 2 — 1 ㎜；粗粒 1 — 0.5 ㎜；中粒 0.5 — 0.25 ㎜；细粒 0.25 — 0.05 ㎜。
        碎屑颗粒的形态又分磨圆度和球度。颗粒磨圆的程度与搬运的距离有关，也与颗粒的原始形状、理化性质、破坏条件有关。一般分为四级：
•    棱角状：碎屑颗粒棱角清楚；
•    次棱角状：略有磨蚀但棱角基本清楚；
•    次圆状：棱角不清楚，但原始轮廓尚可看出；
•    圆状：棱角消失，表面圆滑（图 2-2 、 2-3 ）。

图2－2 碎屑的磨圆度及球度示意图
1—棱角状；2—次棱角状；3—次圆状；4—圆状

图 2－3 碎屑颗粒的磨圆度
        颗粒的分选性可划分为良好、中等、差三个等级，其中大小均一者为分选性良好；大小悬殊者为分选性差；介于其间者为分选中等。砾石的形态则可依其自然状态来描述，如球状、扁球状、棱角状等。碎屑结构一般为碎屑岩及部分石灰岩所具有。
⑵ 泥质结构
        系颗粒直径小于 0.004mm 的碎屑或粘土矿物组成的结构，这种结构肉眼无法分辨，岩石外表呈致密状，是粘土岩常具有的特征。
⑶ 结晶结构
        为结晶的自生矿物镶嵌而成，为化学岩中常见的结构。按结晶颗粒大小可分为：
•    粗晶结构：颗粒＞ 0.5mm
•    中晶结构： 0.25 — 0.5mm
•    细晶结构： 0.05 — 0.25mm 。
        如果结晶颗粒小到无法分辨时叫致密结构。
⑷ 生物结构
        岩石中含生物遗体或生物碎片达 30% 以上。为生物化学岩特有的结构。
⑸ 内碎屑结构
        碳酸岩盐特有的结构，碎屑来自海盆地内部，胶结物也为碳酸盐。常见的结构有砾屑、砂屑、鲕粒、豆粒（豆粒的直径大于 2mm ）。
        沉积岩的构造是岩石成分和结构的不均一性所引起岩石在宏观上的特征。常见的构造有：
1.    层理构造是沉积岩的物质成分，颗粒大小或颜色差异而在垂直方向上所显示出来的成层现象。按形态可分水平层理、波状层理和斜层理。有的沉积岩由于层理厚度大，在一块手标本上反映不出成层现象，这就必须结合野外观察。在野外一般按绝对厚度划分为四级：块状（厚度 > 1m ）、厚层状（厚度 1 — 0.5m ）、中层（厚度 0.5 — 0.1m ）、薄层状（ 0.1 — 0.01m ）、极薄层（厚度 <0.01m ）。
2.    层面构造指表现在岩石层面上的特征。常见者有波痕、泥裂等。
o    波痕岩层面上保存有原始沉积物受风或水的波浪作用造成的波状起伏痕迹。根据波痕形态可分为对称波痕和不对称波痕两类，它们反映了介质运动的性质和方向。
o    泥裂岩石表面保存原始沉积物因干燥失水收缩而裂开的痕迹。常见于泥岩中，其特征是平面上看呈多角形裂缝，从剖面上看裂缝上宽下窄呈楔形，并经常被后来的沉积物所充填。
3.    结核在岩石中呈不规则或圆球形，其成分与周围岩石成分有明显不同，如石灰岩中的燧石结核。
4.    化石是保存在岩层中石化了的古代生物遗体和遗迹，为沉积岩所特有，是确定地层时代和沉积物形成环境的重要标志。
        此外，沉积岩的层面构造还有雨痕、盐迹、印模、缝合线等。
㈡沉积岩的分类
        沉积岩的分类是以成因和组成的物质成分和结构来划分的，一般分为：
1.    碎屑岩类
        是在内外动力地质作用下形成的碎屑物以机械方式沉积下来，并通过胶结物胶结起来的一类岩石。除正常沉积碎屑岩外，也包括火山碎屑岩。
        沉积碎屑岩按粒度及含量分为砾岩、砂岩等。
o    砾岩为沉积的砾石经压固胶结而成，碎屑物中岩屑较多。砾石也多为岩块（这种岩块可以是多矿岩组成，也可以是单矿岩组成）一般含量＞ 50% 。根据砾石形状又可以分为角砾岩（砾石棱角明显）和砾岩（砾石有一定磨圆度）。
o    砂岩为沉积的砂粒经固结而成。它的颜色决定于成分，具有明显的层理构造和砂状碎屑结构。按砂状碎屑的粒度，可进一步划分为粗粒、中粒、细粒和粉粒结构，以此分别定名为粗砂岩、中粒砂岩、细砂岩和粉砂岩。砂岩主要成分是：石英、长石的矿物碎屑和岩屑。
2.    粘土岩类
        主要由＜ 0.004 ㎜的碎屑物组成。这类岩石具有泥质结构，层理构造，当层理很薄，风化后呈叶片状，称为页理。具有页理构造的粘土岩就叫页岩，否则叫泥岩。
3.    化学及生物化学岩类
        这是一类由化学方式或生物参与作用下沉积而成的岩石。主要为盐类矿物和生物遗体组成，具有结晶结构，生物碎屑结构和层理构造。常见者多为碳酸盐，如结晶灰岩、鲕状灰岩、白云岩、生物灰岩等。
        这里，主要列举碳酸盐岩作以介绍：
表2－1 石灰岩和白云岩特征对比表
岩类     石灰岩     白云岩
结构     常为隐晶质、微晶质或内碎屑结构（如砾屑、砂屑、鲕粒、团块、球粒等）     多数具微晶、细晶质结构，有糖粒状结构之称。较粗糙，亦有呈致密块状的隐晶质结构
构造     层理构造清楚，薄到中厚层及块状均有，有时具缝合线构造     多数为厚层、块状，表面溶蚀后常具刀砍状溶沟
加盐酸反应情况     加稀盐酸起泡剧烈，反应迅速     加盐酸一般不起泡，在粉沫上加盐酸可见起泡现象
        碳酸盐岩对碳酸盐类岩石（如白云岩和石灰岩）可用小刀刻划其硬度，用稀盐酸等物测试其化学成分，并观察其不同的结构、构造、表面特征及含化石情况。现将石灰岩与白云岩对比区别如下 ( 表 2 － 1) 。
4.    火山碎屑岩类
        基本上皆由火山喷发时产生的碎屑物质降落到地面直接堆积而成。由于一般未经流水搬运，故碎屑都具棱角状外形，且成分亦与沉积碎屑岩截然不同。根据碎屑大小可分为火山块集岩（d>50毫米）、火山角砾岩（d＞2—50毫米）及火山凝灰岩（d<2毫米）。
I.    火山弹火山喷出来的岩浆在空中旋转冷却而成纺锤状的喷出岩，常有气孔构造，表面有扭转的皱纹，一般为隐晶质或玻璃质。
II.    火山角砾岩主要是被火山喷到空中的碎屑物质落回地表，被火山灰等胶结而成的岩石。其中碎屑物质有明显的棱角。
III.    凝灰岩是火山灰凝固后形成的岩石。岩石表面粗糙，隐晶质，成分不易确定，有的凝灰岩中可有一些棱角状的矿物颗粒或其他颗粒。可以具有明显的层状构造。
㈢肉眼鉴定沉积岩的方法
        其具体步骤如下：
1.    首先按野外产状、物质成分、结构构造，将沉积岩所属三大类型区分开。
2.    确定岩石的结构类型。如确定为碎屑结构，就要进一步按粒度大小及矿物含量进一步区分。
确定颗粒大小的方法是同标准方格纸或与标准砂比较，定名时一般以含量〉50%者作为定名的基本名称，含量在50%—25%之间者以X质表示；含量在25%以下者则以“含XX”表示。例如某岩石中的碎屑颗粒含量在80%以上，但砾级的只有20%其它则为砂级。根据上述原则，该岩石可命名为含砾砂岩。
3.    确定碎屑的类型后，还要对胶结物的成分作鉴定。胶结物的成分可为泥质、钙质、硅质和铁质等单一类型，可以是钙—泥质或钙—铁质等复合类型。因多为化学沉积，颗粒细小，不易识别。肉眼鉴定时可用小刀刻划其硬度，观察其颜色，或用稀盐酸测试其化学成分中是否含碳酸钙等，并参考其固结程度来确定其胶结物成分（表 2 － 2 ）。
表2－2沉积岩的胶结物类型及其特征
胶结物类型     肉眼鉴定或简易化学测定特征
泥质胶结     无色或杂色且多变；硬度小于小刀；加酸不起泡；胶结疏松
钙质胶结     多为白色或无色；硬度小于小刀；加盐酸起泡；胶结疏松
硅质胶结     无色；硬度大于小刀；加盐酸不起泡；胶结紧密，坚固
铁质胶结     多为红色或褐色；硬度中等；风化后常呈铁锈色；加酸不起泡

4.    对碎屑颗粒的形态（圆度和球度）也要鉴定描述。但除砾岩外，一般不参加命名。
5.    鉴定岩石的物质成分及含量时，这里分两种情况：
其一是对碎屑岩、粘土岩、化学岩及生物化学岩，主要是鉴定岩石的矿物成分和各自的含量，方法是用肉眼或简单的化学试剂来鉴定矿物的理化性质（如矿物的形态、颜色、硬度、解理、光泽及滴酸等），以确定所含矿物的种类。然后在一定范围内目估（如用线比法）各矿物的百分含量，从而确定岩石的名称，如长石砂岩、白云质灰岩等。
其二是对含岩屑较多的岩石（如砾岩）就应鉴定出砾石的岩石种类，并注意各类岩石的砾石含量百分比。
6.    鉴定岩石的构造：鉴定构造除少数标本上可观察到外，一般应到野外鉴定其层理构造和层面构造。
7.    鉴定岩石的颜色：在描述岩石时要将岩石的新鲜面和风化面颜色予以分别描述。由于岩石往往是多种不同颜色的矿物组成的，因此描述的颜色应是岩石的总体颜色，绝非某种矿物的颜色。在描述用词上，习惯是将次要颜色写于前，主要颜色写于后，如黄绿色、黄褐色等。
        综合描述举例：岩石的名称是按颜色 + 构造 + 结构 + 成分（或成分加结构）这个程序描述的。如石英砂岩：新鲜面为灰色，风化面为灰白色。具有厚层状（ 1 — 0.5m ）层理。粗粒碎屑结构（粒度 1mm 左右），磨圆度尚好，多呈浑圆状，分选性也好。碎屑成分主要为石英，含量达 90% 左右；长石，含量达 10% 左右，多风化成高岭土。岩石坚硬，系硅质胶结。根据以上描述，岩石的全名应是：白色厚层状粗粒长石石英砂岩。
        对碳酸盐岩的命名，一般是结构加成分，如鲕状石灰岩。

五、作业
        独立描述所要求的沉积岩标本数量并填写实验报告（参见常见沉积岩描述）。
六、思考题
1.    组成沉积岩的常见矿物有哪些？
2.    何为碎屑岩？有哪些基本类型？各有何特点？
七、一些常见沉积岩岩石类型的简单描述
     ㈠碎屑岩类
1.    砾岩
        具砾状结构，即 50% 以上的碎屑颗粒大于 2 毫米。砾石滚圆者称砾岩，砾石棱角状称角砾岩。砾石主要由一种成分组成的称单质砾岩，如石英砾岩，砾石成分复杂者称复杂砾岩。
2.    砂岩
        具砂状结构，即 50% 以上的碎屑颗粒介于 0.06 — 2 毫米之间。根据砂粒大小又可分为粗砂岩、中粒砂岩和细砂岩。按成分又可分为单矿物砂岩和复矿物砂岩。粉砂岩不易分辨碎屑颗粒，但断面较粘土岩为粗糙。它也可以有单矿物粉砂岩和复矿物粉砂岩之分。黄土则是未经固结的亚沙土，土黄色，松散状。层理不清，往往含碳酸钙结核，主要由长石、石英等粉砂组成。
        上述碎屑岩如考虑胶结物的成分时，则命名前加胶结物作为形容词，如铁质石英砂岩（胶结物为铁质）。
㈡粘土岩类
        均为泥质结构，主要由各种粘土矿物组成。根据固结程度可分为如下三种：
1.    粘土
        为粘土岩类中几乎未经固结的一种松散的岩石，具有吸水性和可塑性，在水中极易泡软。如高岭石粘土、胶岭石粘土等。高岭石粘土是耐火材料和陶瓷工业的原料。
2.    粘土岩
        为粘土岩类中固结较紧的一种致密状岩石。吸水性和可塑性较弱，水中不易泡软。这种岩石又叫泥岩。
3.    页岩
        为粘土岩类固结程度很好的一种岩石，成页片状，无吸水性和可塑性，水中不能泡软。页岩可根据所含的次要成分来命名。如灰质页岩、铁质页岩、油页岩等。
㈢、化学岩及生物化学岩类
        主要是化学结构，有一些碳酸盐岩具碎屑结构，如竹叶状灰岩、鲕状灰岩。生物结构为主的较少见，这类岩石多为均匀的非晶质或隐晶质岩石，用肉眼看不出矿物颗粒，因此，用加盐酸起泡来区别出是否碳酸盐岩。硬度大于小刀的是硅质岩，根据颜色可大致确定是铁质岩、锰质岩，用加钼酸铵和硝酸发生黄色沉淀来确定磷质岩等。
1.    碳酸盐岩
        主要由钙镁的碳酸岩组成，分布广泛，在沉积岩中仅次于页岩和砂岩，结构以碎屑结构和化学结构两种为主，最主要的岩石有石灰岩和白云岩。
I.    石灰岩
        由碳酸钙组成的岩石，常为灰色，由于含有机质多少不等。颜色可由浅到黑色，一般比较致密，断口呈贝壳状，硬度不大，加盐酸起泡，常因结构不同而给予不同名称。如鲕状灰岩和竹叶状灰岩等。同时灰岩中含有粘土矿物、硅质等杂质，我们分别称它为泥灰岩和硅质灰岩。石灰岩用作冶金熔剂、建筑材料。
II.    白云岩
        为白云石组成的岩石。与灰岩相似，所不同者是白云岩加盐酸起泡很微弱，肉眼不易观察，但粉末加盐酸则起泡强烈。白云岩可用作冶金熔剂、耐火材料等。
2.    铁质岩
        即含大量铁的氧化物、碳酸盐、硫化物的岩石。如果其中铁质含量高时，即可成铁矿岩。如赤铁矿石、黄铁矿石等，是重要的钢铁或化工原料。
3.    锰质岩
        为富含锰的氧化物或碳酸盐。在成因上分布特点上皆于铁质岩相似，但其量少于铁质岩。是冶金工业的重要原料。
4.    硅质岩
        由生物或化学成因的二氧化硅组成，其分布在化学及生物化学岩中占第二位，仅次于碳酸盐。通常把它们分为矽藻土、碧玉岩和燧石硅华等。
5.    磷质岩
        为含有大量磷酸钙的沉积岩。目前把含五氧化二磷在 5 — 8% 以上的磷质岩称为磷块岩。常见岩石有结核状磷质岩和层状磷质岩。
6.    铝质岩
        它的矿物成分主要是铝的氧化物，其次是各种粘土矿物，是富含氧化铝（ Al 2 O 3 ）含水铝矿物（铝的氢氧化物）的岩石。常见的结构有泥质结构，粉砂质结构、这两种结构的铝质岩在外貌上与泥岩非常相似，但铝土矿的硬度及比重大。铝土矿是主要的炼铝原料。
7.    蒸发岩
        又叫盐岩类（盐岩）主要是钙、钠、钾、镁的氯化物或硫酸盐构成的岩石。产于泻湖与盐湖中，化学结构为主，常见的有盐岩、钾盐、芒硝、石膏等。
8.    可燃有机岩
        主要由碳及碳氢化合物组成的岩石，是重要的化工原料和动力原料，主要岩石有泥炭、煤、石油、油页岩和沥青等。

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实验三认识岩浆岩
一、目的要求
1.    认识各大类岩浆岩的主要代表岩石，学习肉眼鉴定岩浆岩的方法。
2.    了解岩浆岩的结构、构造和它们在地壳中的产出状态。
二、预习要点
1.    岩浆岩的常见造岩矿物如石英、钾长石、斜长石、白云母、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等。
2.    岩石的结构和构造概念。
3.    岩浆岩的分类依据及其主要代表性岩石。
4.    岩浆岩的主要特征及肉眼鉴定方法。
三、实验用品
1.    标本：花岗岩、伟晶花岗岩、正长岩、闪长岩、辉长岩、橄榄岩、花岗斑岩、流纹岩、金伯利岩、玄武岩、流纹岩、安山岩。
2.    工具：小刀、放大镜。
四、实验内容与方法
     ㈠观察岩浆岩的一般特征
        岩浆岩是由熔融的岩浆在地壳不同深度冷凝而成的岩石。因此岩石本身具有与其成因相联系的特点，以此可与其他两大类岩石区别。这些特点体现在岩浆岩的矿物成分、产状、结构、构造等方面。
     1 、岩浆岩的矿物成分
        组成岩浆岩的矿物主要是硅酸盐类的矿物。常见的主要暗色矿物有橄榄石、辉石、角闪石及黑云母；主要浅色矿物为斜长石、钾长石及石英。这些矿物在岩浆岩各种岩石中的组合是有一定规律性的，这种规律与 SiO2 的含量有关。当 SiO 2 的含量〉 65% — 75% 时，岩石中就会出现石英和其共生的主要矿物钾长石、云母、而无橄榄石，称为酸性岩类；当 SiO 2 的含量在 52% — 65% 时，岩石中共生在一起的矿物主要是斜长石和角闪石，石英偶尔可见，称为中性岩类；当 SiO 2 的含量在 45% — 52% 时，岩石中主要是斜长石和辉石共生在一起，橄榄石偶尔可见，称为基性岩类；当 SiO 2 的含量小于 45% 时，岩石主要由橄榄石、辉石组成，而无石英，称为超基性岩类。
        从颜色来看，组成岩浆岩的矿物分浅色和深色两类。如石英、钾长石、斜长石等为浅色矿物；橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等为暗色矿物。浅色矿物主要由钾、钠、钙的铝硅酸盐与二氧化硅组成，称为硅铝矿物；暗色者主要由铁、镁的硅酸盐组成，称为铁镁矿物。从酸性岩类到超基性岩类其岩石的特点是：浅色矿物越来越少，深色矿物越来越多，颜色则由浅到深。
2 、岩浆岩体的产状
        系指岩体的形态大小、形成环境及与围岩的相互关系。岩浆岩的产状是在野外才能观察到，室内只能通过图片、挂图、录像、模型来初步了解。本次实习只要求认识侵入的和喷出的岩石即可（参见表 3 － 1 ）。

3、岩浆岩中的常见结构
所谓岩浆岩的结构是指矿物的结晶程度，颗粒的形状、大小及矿物间的结合关系。常见的结构有：
     ⑴ 按矿物的结晶程度分为
•    显晶质结构：系岩石中全部由显晶质矿物镶嵌而成。一般颗粒均在 0.1mm 以上，按颗粒大小进一步划分为：
o    粗粒结构矿物颗粒＞ 5 ㎜；
o    中粒结构矿物颗粒 2 — 5 ㎜之间；
o    细粒结构矿物颗粒 0.1 — 2㎜之间；
        在自然界岩石的结构常见过渡类型的，如中粒至细粒结构、中粒至粗粒结构等。显晶质粒状结构常见于侵入岩中。
•    隐晶质结构：指岩石中全由结晶颗粒微小的矿物组成。
肉眼观察时隐隐约约呈小粒状，而不能辨别成分。这种结构常见于喷出岩及小型浅部侵入体中。
•    玻璃质结构：指岩石中全由天然玻璃物质组成。这是熔浆迅速冷凝的结果，是喷出岩特有的结构。
        显晶质、隐晶质及玻璃质的区别如下：
•    显晶质 ─ 岩石断面粗糙，矿物颗粒清楚，能在标本中定出矿物成分。
•    隐晶质 ─ 岩石断面平整，矿物颗粒不明显，在标本中不能定出矿物成分。
•    玻璃质 ─ 岩石断面光滑，常见贝壳状断口，断面呈玻璃光泽或油脂光泽。
⑵ 按矿物颗粒的相对大小分为
•    等粒结构
        岩石中同种矿物颗粒大小大致相等，为侵入作用时缓慢冷凝而成。
•    不等粒结构
        岩石中主要的同种矿物大小不等。
•    斑状及似斑状结构
        岩石中所有的矿物可分成截然不等的两群，大的称为斑晶、小的称为基质。当基质是隐晶质或玻璃质时叫斑状结构。当基质是显晶质时叫似斑状结构。
4 . 岩浆岩中的常见构造
        所谓岩浆岩的构造，是指各种组分在岩石中的排列方式或充填方式所反映出来的特征。常见者有以下几种：
•    块状构造
        其特点是岩石中各部分结构相似，各种矿物分布均匀而无定向排列，岩石中无空洞，一般侵入岩中常见这种构造。
•    流纹构造
        其特征是板状、片状、柱状矿物呈定向排列或不同颜色的条纹和被拉长的气孔所表现出来的一种平行构造。这种构造常见于酸性喷出岩中，是由于熔浆流动而形成的。气孔构造或杏仁构造是指熔岩在冷却时，其中含有未逸出的气体，冷却后在岩石中形成各种大小不等的空洞，称为气孔构造。当气孔被后来的物质充填时，称为杏仁构造。这种构造也是喷出岩常见的构造。
•    枕状构造
        多为水下熔浆喷出形成，其外形酷似枕状，枕体多为上凸，下凹或下部平直。枕体的外壳多为玻璃质，趋向中心逐渐为显晶质。
㈡肉眼鉴定岩浆岩的方法
        肉眼鉴定岩浆岩的主要依据是组成岩石的矿物成分、结构、构造等特征。其鉴定步骤如下：
1.    首先观察岩石的颜色：一般颜色深浅的判定是以暗色矿物的百分比含量来估计的。它往往能反映岩石的矿物组成，以此可初步确定其所属大类。
o    深色的：暗色矿物在 80% 以上，如超基性岩类。
o    深中色的：暗色矿物在 50% 左右，如基性岩类。
o    浅中色的：暗色矿物在 20 — 25% 之间，如中性岩类。
o    浅色的：暗色矿物在 5% 左右，如酸性岩类。
        但要注意，岩石的颜色是指总体颜色，同时要把岩石新鲜面的颜色和岩石风化面的颜色区分开来。
2.    接着观察岩石的主要矿物成分，从而确定所属大类。观察时对岩石中的每一种矿物都要进行认真鉴定。由于岩石中的矿物常呈镶嵌较紧密的粒状，且粒度小，所以比单个矿物鉴定困难，为此要借助于放大镜。开始抓住它的颜色特征缩小鉴定范围，然后再利用其他的特点作进一步的区分。岩石中含那几种矿物为主与岩石中 SiO 2 含量有关，一般说 SiO 2 含量少的超基性岩、基性岩含暗色矿物橄榄石、辉石居多，没有石英，这里仅举一范例供参考。
        如xx号标本经鉴定，其色泽为灰红色至灰黄色。主要矿物有钾长石（含量25%）、斜长石（含量20—25%）、石英（含量20%）；次要矿物有白云母（含量6—10%）、角闪石（含量15%）；其它矿物含量〈5%。全晶质粗粒结构。块状构造。定名为白云母角闪石二长花岗岩。
3.    观察岩石结构构造的程序
        根据岩石的颜色和矿物成分，我们可以初步判断岩石所属的大类，再进一步观察岩石的结构来确定岩石形成环境（侵入的、喷出的）和具体的岩石名称。现举例描述一块岩石标本：
我们所要鉴定的一块岩石标本为肉红色，主要矿物成分为长石、石英，次要矿物成分是黑云母，其中长石呈板状，肉红色，两组解理，玻璃光泽，可见卡氏双晶。其含量占55%左右；斜长石呈灰白色板状，两组解理，解理面上可见聚片双晶，含量约15%；石英为粒状，灰色，含量约25%；黑云母呈片状，黑色，珍珠光泽，可用小刀刮出小薄片，含量约5%。主要矿物的粒度较粗约6㎜，块状构造。根据上述特征可参阅“岩浆岩分类简表”定名为粗粒花岗岩。
五、作业
        独立完成教师所给标本的定名描述，并填写在实习报告纸上（表中产状一栏只填写侵入的或喷出的）。
六、思考题
1.    熟记岩浆岩分类表，如何从哪几个方面掌握运用它？
2.    岩浆岩结构、构造和形成环境之间有何有机联系？
七、常见岩浆岩的特征
     ㈠超基性岩类
        本类岩石主要特点是二氧化硅（组成矿物的硅酸根）含量小于 45% ，呈不饱和状态，所以叫它为超基性岩。组成这一类岩石的矿物主要是富含铁、镁元素的暗色矿物。如橄榄石和辉石；有时也可见到一些角闪石和黑云母。至于浅色矿物如长石等基本上是没有的，石英更不可能出现。最主要的岩石代表有橄榄岩和辉岩。
1.    橄榄岩
        主要由橄榄石和辉石组成的岩石，两者含量占 40 — 90% ，一般为暗绿色或黑绿色，具有全晶质粗粒—中粒结构，块状构造。如果橄榄石含量大于 90% 时称纯橄岩。
2.    辉岩
        是一种几乎全部由辉石（超过 65% ）组成的岩石，辉石在岩石中往往形成粗大晶体，橄榄石则很小，散嵌在辉石晶体中。由于辉石的大量出现故岩石颜色多呈棕色或暗褐色。
        本类岩石虽然分布不多，但往往在其中可寻到很有价值的矿产（铬、铂、金刚石等）。
㈡基性岩类
        此类岩石二氧化硅含量比超基性岩类增多，占 45 — 52% ，而其中铁、镁含量相对减少，所以在主要矿物中出现了浅色矿物斜长石，同时主要暗色矿物不是橄榄石而是辉石了。其浅色和暗色矿物含量近于相等，有时暗色矿物还要多些。其次也可出现一些角闪石、黑云母等次要矿物，钾长石仍很少出现，以辉长岩及玄武岩为代表。
1.    辉长岩
        主要是由辉石和斜长石组成的岩石。另外也有一些橄榄石、角闪石、黑云母，一般是灰色到灰黑色，中粒—粗粒等粒结构，块状构造。
2.    玄武岩
        成分与辉长岩相当的喷出岩。一般多为黑色、黑绿色、绿色等，多为气孔状构造，斑状结构。斑晶主要有针状斜长石，其次有橄榄石（多变为伊丁石）。
        这类岩石在地表分布比超基性岩多，特别是喷出岩常呈大面积出现。与之有关的矿产主要为铜、镍的硫化物和钒、钛磁铁矿矿床。
㈢中性岩类
        其二氧化硅含量比基性岩又有所增加，占 52 — 65% ，铁镁的含量相对减少很多。同时出现了氧化钾，所以主要矿物中浅色矿物斜长石（中长石）更多了，而暗色矿物中角闪石占了主要地位。与之有关的主要矿产有铁、铜等。同时岩石本身是很好的建筑材料。主要岩石代表为闪长岩和安山岩。
1.    闪长岩
        主要由斜长石（ 70% 左右）和角闪石（ 30% 左右）组成的岩石，其次可以含一些辉石、黑云母以及钾长石、石英等。颜色多为灰色，具有全晶质中粒或粗粒结构，块状构造。岩石常遭受次生变化，斜长石可变为绿帘石、角闪石则变为绿泥石。
2.    安山岩
        成分与闪长岩相当的喷出岩。一般多呈褐色或紫红色、块状构造、斑状结构，斑晶成分为板状的斜长石（具聚片双晶），有时含有角闪石。
㈣酸性岩类
        最主要的特点是二氧化硅含量明显的增加起来，一般占 65% 以上，呈过饱和状态，铁镁含量大大减少，而钾钠含量增多，故在主要矿物中，浅色矿物占绝对优势，石英、钾长石为主，斜长石次之，暗色矿物则以黑云母为主，角闪石次之，辉石少见。此类岩石分布很多，但多以深成侵入的花岗岩为主，喷出岩—流纹岩类则很少。本类岩石与大量有色金属、稀有金属等矿产有关。
1.    花岗岩
        主要由钾长石、石英、斜长石组成的岩石，其中钾长石含量多于斜长石，石英含量一般为 25 — 30% ，此外常含少量黑云母、角闪石。一般为浅色（灰白、肉红色），全晶质粗中粒结构，块状构造。若没有或少有暗色矿物时，则称白岗岩。
2.    花岗闪长岩
        与花岗岩成分及结构、构造相似的酸性深成侵入岩，但其中斜长石含量多于钾长石，石英含量在 20 — 25% ，暗色矿物含量一般亦比花岗岩为多，可达 10 — 20% 。
3.    流纹岩
        成分与花岗岩相当的喷出岩，常为粉红色、淡紫红色，斑状结构，流纹构造，斑晶成分为透长石。（透明的钾长石）和石英。
4.    花岗伟晶岩
        成分与花岗岩相当的浅成岩，一般为肉红色矿物颗粒直径大于 5 毫米，属显晶质中的伟晶结构，块状构造。主要由钾长石、石英构成，有时有斜长石、白云母等。
5.    细晶岩
        成分与花岗岩相当的浅成岩，是显晶质结构，但颗粒较细，其中矿物颗粒直径小于 2 毫米。主要成分为石英、正长石、斜长石，有时有云母，块状构造。

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实验四认识变质岩
        变质岩的主要特征及肉眼鉴定变质岩的主要方法。
一、目的要求
1.    通过实验了解变质岩的主要特征；认识一些常见变质矿物和变质岩类型，加深对变质作用的理解。
2.    通过对未知岩石标本的鉴定，达到复习和巩固对三大类岩石特征的认识，了解变质岩、岩浆岩及沉积岩的一些主要区别，进一步掌握肉眼鉴定岩石的步骤和方法。
二、预习要点
        变质作用的概念；变质矿物；变质岩的结构与构造；变质岩的分类及其代表岩石。
三、实验用品
1.    标本片岩、千枚岩、板岩、片麻岩、石英岩、大理岩、蛇纹岩、矽卡岩、角岩、混合岩。
2.    工具放大镜、小刀、稀盐酸。
四、实验内容与方法
（一）变质岩的基本特征
1、变质岩的矿物
        变质岩既然是由岩浆岩或沉积岩等岩石变化而来的，那么其矿物成分一方面保留有原岩成分，另一方面也出现了一些新的矿物。如岩浆岩中的石英、钾长石、斜长石、白云母、黑云母、角闪石及辉石等，由于本身是在高温、高压条件下形成的，所以在变质作用下依然保存。在常温常压下形成于沉积岩中的特有矿物，特别是岩盐类矿物，除碳酸盐矿物（方解石、白云石）外，一般很难保存在变质岩中。
        变质岩除了保存着上述岩浆岩和沉积岩中的共有继承矿物外，变质岩中还有它特有的矿物，如石榴石、红柱石、兰晶石、矽线石、硅灰石、石墨、金云母、透闪石、阳起石、透辉石、蛇纹石、绿泥石、绿帘石、滑石等。
2、变质岩的常见结构
        变质岩的结构是指组成矿物的粒度、形态和它们之间的关系，常见类型如下：
•    变余结构指变质岩中保留了原岩结构的一种结构。如变余砾状结构、变余砂状结构、变余斑状结构等。常见于变质较浅的岩石中，可借此了解原岩性质。
•    变晶结构是指在变质作用过程中由重结晶作用所形成的结构。是变质岩中最重要的一种结构类型。按矿物颗粒大小可划分为：
o    粗粒变晶结构粒径>3
o    中粒变晶结构粒径3-1
o    细粒变晶结构粒径<1
        如果按矿物的形态和颗粒的相对大小可分为：
o    粒状变晶结构岩石主要由粒状矿物（如石英、方解石等）组成，无明显的定向排列，如大理岩、石英岩等。
o    纤状变晶结构岩石主要由针状、柱状矿物组成，有些呈放射状、束状，常具定向排列，如角闪片岩、阳起石片岩。
o    鳞片变晶结构岩石主要由片状矿物（云母、绿泥石）组成，而且呈平行排列，如云母片岩。
o    斑状变晶结构岩石中主要由于矿物结晶能力的差异和颗粒大小的不同而形成的结构，其中结晶能力强的矿物形成了较大的变斑晶，如兰晶石片岩或石榴石片岩中的兰晶石、石榴石。
•    裂结构（或称压碎结构）是指岩石中的矿物在定向压力下发生破碎、裂开或移动等所形成的一种结构，为动力变质岩的典型特征。
•    交代结构是指新生的矿物交代原有岩石中的矿物而形成的一种结构。常见的有交代假象结构（如黑云母被绿泥石交代，绿泥石里具有黑云母的外型），交代残留结构和交代环状结构等。这些微观结构，一般要在显微镜下才能看的清楚。
3、变质岩中的常见构造
        变质岩的构造系指各种矿物的空间分布和排列特点。按其成因可分为三类：
•    变成构造主要是指变质作用过程中已形成的构造。这类构造是变质岩中最重要的。常见者有：
o    板状构造是页岩或泥岩（粘土岩）在经微变质中所形成的一种构造。原岩组分基本上没有重结晶，岩石中表现的一组平整的破裂面，破裂面光滑而具微弱的丝绢光泽。
o    千枚状构造矿物初步具有定向排列，但重结晶不强烈，矿物颗粒肉眼不能分辨，仅在片理面上见有强烈的丝绢光泽，裂开面不平整而且有小褶皱。
o    片理构造主要由片状、柱状矿物（云母、绿泥石、角闪石等）平行排列连续形成面理，其粒度较千枚岩的矿物为粗，肉眼可分辨。为各种片岩特有的构造。<1
o    片麻状构造是由变质形成的粒状矿物（长石、石英）和定向排列的片状、柱状矿物（云母、角闪石等）断续相间排列而成。往往形成片麻理，如片麻岩就具有此构造。上述几种构造主要是在定向压力作用下形成的。
o    块状构造岩石中的矿物成分和结构都很均匀，无定向排列。如石英岩、大理岩等就具有这种构造。
•    变余构造是指变质岩中仍存在原来岩石的构造特征。例如变余层理构造、变余气孔构造和变余流纹构造等。
•    混合岩构造在变质过程中，由于外来物质的加入，或原来岩石局部重熔形成的脉体与原来岩石变成的基体混合而形成的构造，如眼球状构造，脉体呈眼球形、条带状构造，脉体与原有岩体相间成条带、肠状构造，脉体被揉皱成肠状。
4、变质岩的分类
        变质岩是由原有的某种岩石（沉积岩、岩浆岩或变质岩）经过变质作用而成，由于原岩引起变质作用原因和变质作用的类型不同，故产生的变质岩也不同。因此，变质作用的类型是变质岩划分大类的依据。现将其分类列于表3－1。
表3－1 变质岩分类简表
岩类     动力变质岩类     接触变质岩类     区域变质岩类     混合岩类     气成水热（交代）变质岩类
岩
石
名
称     碎裂岩

糜棱岩     石英岩
角岩
大理岩     板岩
千枚岩
片岩
片麻岩
大理岩
石英岩     条带状混合岩
肠状混合岩
眼球状混合岩     蛇纹岩
云英岩
矽卡岩
（二）观察变质岩的方法
        在野外鉴定变质岩时，首先要注意产状的观察，如石英岩和大理岩在接触变质或区域变质作用中均可形成，片岩和片麻岩为区域变质的产物，从岩性上无法区别某些变质岩的成因类型。又如有些石英岩与变质石英砂岩，结晶灰岩与大理岩等在室内也难于区别，但我们只要结合野外产状、分布及共生的岩石类型就能较好的解决。
        在室内肉眼鉴定变质岩的具体步骤是：
•    区别常见的几种变质岩构造。如板状、千枚状、片状及片麻状等，在辨别时首先观察矿物的结晶颗粒大小。当肉眼无法分辨的则可能属板状或千枚状构造类；反之属于片状或片麻状构造类。然后观察破裂面的特点，如破裂面光滑整齐，易裂成均匀的薄板者为板状构造；若片理面上有强烈的丝绢光泽和小褶皱者为千枚状构造。对于片理与片麻理构造的区别，主要是看矿物的形态特征和定向排列的连续性，若主要由片状或柱状矿物组成且又连续分布，则为片理构造，若是以粒状矿物为主，片、柱状矿物虽定向排列但不连续成层则为片麻状构造。若岩石中全部由粒状矿物组成，无定向性，则为块状构造。
•    观察岩石的结构。在观察结构时要注意的是岩石中既有粒状、又有片状、柱状矿物时，对结构的描述必须是综合的，如片麻岩主要由长石、石英的粒状矿物组成，并含少量片状矿物黑云母或柱状矿物角闪石，片、柱状矿物又呈定向而不连续排列，这样就描述为鳞片粒状变晶结构。
•    对岩石的矿物成分尽量做出准确的鉴定，并估计各种矿物的百分含量，特别是变质矿物的特征（形态和物理性质）。
•    最后观察岩石的总体颜色，注意以新鲜面为准。
描述举例：
        绢云母石英片岩灰白色，具有片理构造、粒状鳞片变晶结构。主要矿物成分为白云母、绢云母，含量达50%以上。次要矿物成分有石英、长石，其中石英含量高于长石。这些矿物的赋存状态如下：
•    白云母、绢云母：呈薄片状，平行排列。
•    石英：粒状、灰白色、断口油脂光泽，硬度>小刀，无解理，含量在40%左右，微具定向排列。
•    长石：粒状、白色、玻璃光泽，有解理，硬度>小刀，含量在10%左右，风化后多呈小白点。
五、常见变质岩的特征
        现将各种主要变质岩简单描述于下：
1、大理岩碳酸盐类岩石（石灰岩和白云岩）在热变质或区域变质后，因受热重结晶形成的变质岩，一般呈白色，块状构造，粒状变晶结构。
        当碳酸钙处在压力下受热时，二氧化碳被保留，矿物仅仅再结晶为粒状变晶的集合体。此时，岩石虽有重结晶而无明显退色现象的称结晶灰岩；有明显退色者称大理岩。
        大理岩可以是主要由方解石组成方解石大理岩，也可以是由白云石组成白云石大理岩。由于碳酸盐岩石中常有许多不同的混入物，如石灰岩中二氧化硅的存在可促使形成矽灰石，白云岩中二氧化硅的存在可促使形成透闪石或蛇纹石；因此就成为矽灰石大理岩、透闪石大理岩、蛇纹石大理岩等。
2、石英岩是石英砂岩等硅质岩石在充分热力影响下重结晶而成的块状岩石，主要是区域变质，部分是由热变质作用而形成的。岩石具粒状变晶结构，还因重结晶而失去原有的碎屑结构，其颗粒大小决定于原来岩石的粒度及重结晶程度。石英岩主要由石英组成，并有云母、绿泥石等矿物混入，其重要变种是含铁石英岩。含铁石英岩除有石英岩外并发育有薄片状赤铁矿及粒状磁铁矿、当铁质矿物占主要地位时，岩石就转变为矿石。
3、角岩（角页岩）是一种常见的泥质岩石的热变质产物，常产于侵入体周围。岩石呈深色、细粒，致密块状，坚硬，断口光滑平整或贝壳状，颜色决定于母岩成分。高铝的粘土岩变质而形成的角岩常有红柱石斑晶；当岩石中镁铁质高时形成堇青石；此时分别称为红柱石角岩和堇青石角岩。斑状变晶结构及变余泥质结构。
4、矽卡岩主要是由含钙的石榴石和辉石及其他一些铁镁硅酸盐矿物所组成的岩石。岩石常产于中酸性侵入体和碳酸盐岩石接触带附近，由粗粒到细粒、块状构造，其组成成分及颜色则因地而异，根据其组成矽卡岩的主要矿物成分又有石榴石矽卡岩、辉石矽卡岩等。为变晶结构，常见为花岗变晶结构，有时有斑状变晶结构。
5、云英岩常呈浅色，鳞片及花岗变晶结构，块状构造，主要矿物为石英、白云母，常产于花岗岩顶部。主要是由高温气体及热液交代作用产生的。故有交代结构。
6、板岩由泥质的沉积岩变质而成。岩石由细小的云母、绿泥石、石英等组成，隐晶质，有大量的泥质残余，并具板状劈开，片理面平整。变余泥质结构，板状构造。
7、千枚岩由板岩进一步变质而成，成分与板岩同，但结晶程度较好，在稍有弯曲的片理面上常可见云母小片，呈丝绢光泽，有时可见红柱石、石榴石斑晶。变余及变晶结构，千枚状构造。
8、片岩可以由各种岩石在高温高压下变质而成，也可以是千枚岩进一步变质，矿物重结晶而形成。矿物成分不定，但经常有多量片状矿物（云母、绿泥石、滑石等）或柱状矿物（角闪石等），它们呈定向排列故具明显的片状构造。岩石可按其主要成分分为：石英片岩、云母片岩、绿泥石片岩等。片岩中一般不含或很少含长石。变晶结构。
9、片麻岩也是一种变质较深的岩石，可由各种岩石变质而成。由石英、长石及某些暗色矿物所组成，岩石中片状或条状矿物较少，矿物常成断续条带状定向排列，形成典型的片麻构造。片麻岩可按长石种类分出钾长石片麻岩和斜长石片麻岩。然后再按所含其他矿物进一步详细定名，如黑云母钾长石片麻岩等。
10、混合岩类是具有混合岩构造的变质岩，均为变晶结构。例如：
•    眼球状混合岩脉体呈眼球状，具眼球状构造。眼球通常是长石，直径几毫米到几厘米，大致平行片理排列；基体多为片理发育的岩石。
•    条带状混合岩条带状构造，脉体以粉红色或灰白色的花岗岩（为长石、石英组成的物质）为主，平行片理分布，基体大于50%，为片理发育的各种片岩（如为云母片岩）或暗色片麻岩类。
11、碎裂岩是由动力变质作用形成的。其主要特点是随着动力强度的不同而产生不同程度的碎裂结构。对于压碎不很强，压碎残余较多的岩石称碎裂岩，如果岩石中的矿物大部分压得很碎，并有条带构造产生时，称糜棱岩。
12、变粒岩主要矿物为长石、石英，有少量的暗色变质矿物如石榴子石、夕线石等。粒状矿物含量在50—85%，因而具有明显的粒状或不明显的片麻构造。细—中粒变晶结构。多为凝灰岩、粉砂岩和含较多粘土矿物成分的砂岩经区域变质而成。
六、作业
        独立观察描述指定的变质岩，并填写实习报告表。
七、思考题
1.    什么是变质岩特征矿物？试举例说明。
2.    三大类岩石的结构、构造有何特点？

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实验五构造实验
        认识褶皱、断层、节理的主要特征及相关的动力变质岩
一、目的要求
1.    初步学会利用地质罗盘仪测量方向、坡度及岩层产状；并掌握其记录方法。
2.    通过观察不同产状的岩层、褶皱、断层、地层接触关系等模型及在平面、纵剖面、横剖面上的特征，达到建立地质构造的时空概念。
3.    认识几种动力变质岩。
二、预习要点
        预习岩层产状要素、褶皱与断层的要素及其分类；地层接触关系的类型；本实验内容与方法。
三、实验用品
        地质罗盘仪及下列各种地质构造模型、标本。
1.    岩层产状要素及三种基本岩层产状的模型。
2.    褶皱要素及各类褶皱模型。
3.    断层要素及各类断层模型。
4.    几种地层接触关系模型。
5.    构造岩石标本，碎裂岩、糜棱岩、构造角砾岩等。
四、实验内容与方法
1 、测量岩层产状要素
⑴测量的工具—地质罗盘仪
        一般的地质测量，如测量目的物的方位、岩层空间位置、山的坡度等，均用地质罗盘仪。这是地质工作者必须掌握的工具。地质罗盘仪式样较多，但其原理和构造大体相同。
①地质罗盘仪的基本构造
        一般都由磁针、磁针制动器、刻度盘、测斜器、水准器和瞄准器等几部分组成，并安装在一非磁性物质的底盘上（如图5-1）。

图5-1地质罗盘仪构造图
1—反光镜；2—瞄准觇板3—磁针；4—水平刻度盘；5—垂直刻度盘；6—测斜指示针（或悬锤）；
7—长方形水准器；8—圆形水准器；9—磁针制动器；10—顶针；11—杠杆；12—玻璃盖；13—罗盘底盘
磁针为一两端尖的磁性钢针，其中心放置在底盘中央轴的顶针上，以便灵活地摆动。由于我国位于北半球，磁针两端所受地磁场吸引力不等，产生磁倾角。为使磁针处于平衡状态，在磁针的南端绕上若干圈铜丝，用来调节磁针的重心位置，亦可以此来区分指南和指北针。
磁针制动器是在支撑磁针的轴下端套着的一个自由环，此环与制动小螺纽以杠杆相连，可使磁针离开转轴顶针并固结起来，以便保护顶针和旋转轴不受磨损，保持仪器的灵敏性，延长罗盘的使用寿命。
刻度盘分内（下）和外（上）两圈，内圈为垂直刻度盘，专作测量倾角和坡度角之用，以中心位置为0°，分别向两侧每隔10°一记，直至90°。外圈为水平刻度盘，其刻度方式有两种，即方位角和象限角，随不同罗盘而异，方位角刻度盘是从0°开始，逆时针方向每隔10°一记，直至360°。在0°和180°处分别标注N和S（表示北和南）；90°和270°处分别标注E和W（表示东和西）如图所示。象限角刻度盘与它不同之处是S、N两端均记作0°，E和W处均记作90°，即刻度盘上分成0°—90°的四个象限。
必须注意：方位角刻度盘为逆时针方向标注。两种刻度盘所标注的东、西方向与实地相反，其目的是为了测量时能直接读出磁方位角和磁象限角，因测量时磁针相对不动，移动的却是罗盘底盘。当底盘向东移，相当于磁针向西偏，故刻度盘逆时针方向标记（东西方向与实地相反）所测得读数即所求。在具体工作中，为区别所读数值是方位角或象限角，可按下述方法区分：如图A与B的测线位置相同，在方位角刻度盘上读作285°、记作NW285°或记作285°，在象限角刻度盘上读作北偏西75°，记作N75°W。如果两者均在第一象限内，例如50°，而后者记作N50°E以示区别（图5-2 A、B，表5－1）。
测斜指针（或悬锤）是测斜器的重要组成部分，它放在底盘上，测量时指针（或悬锤尖端）所指垂直刻度盘的度数即为倾角或坡度角的值。

图5-2A 方位角刻度盘图5-2B 象限角刻度盘
表5－1 象限角与方位角之间关系换算表
象限    方位角度数    象限角（γ）与方位角（A）之关系     象限名称
Ⅰ    0—90°    γ=A    NE象限
Ⅱ    90°—180°    γ=180°－A     SE象限
Ⅲ    180°—270°    γ=A－180°     SW象限
Ⅳ    270°—360°    γ=360°－A     NW象限
水准器罗盘上通常有圆形和管形两个水准器，圆形者固定在底盘上，管状者固定在测斜器上，当气泡居中时，分别表示罗盘底盘和罗盘含长边的面处于水平状态。但如果测斜器是摆动式的悬锥，则没有管状水准器。
瞄准器包括接目和接物觇板、反光镜中的细丝及其下方的透明小孔，是用来瞄准测量目的物（地形和地物）的。
② 地质罗盘仪的使用方法
        在使用前需作磁偏角的校正，因为地磁的南、北两极与地理的南、北两极位置不完全相符，即磁子午线与地理子午线不重合，两者间夹角称磁偏角。地球上各点的磁偏角均定期计算，并公布以备查用。当地球上某点磁北方向偏于正北方向的东边时，称东偏（记为+）；偏于西边时，称西偏（记为—）。如果某点磁偏角（δ）为已知，则一测线的磁方位角（A磁）和正北方位角（A）的关系为A=A磁±δ。如图5-3 A表示δ东偏30°，且测线所测的角亦为NE30°时，则A=30°+30°=NE60°；图5-3 B表示δ西偏20°，测线所测角为SE110°，则A=110°-20°=90°。为工作上方便，可以根据上述原理进行磁偏角校正，磁偏角偏东时，转动罗盘外壁的刻度螺丝，使水平刻度盘顺时针方向转动一磁偏角值则可（若西偏时则逆时针方向转动）。经校正后的罗盘，所测读数即为正确的方位。
        在对方向或目的物方位进行测量时即测定目的物与测者两点所连直线的方位角。方位角是指从子午线顺时针方向至测线的夹角（如图5-3 C所示）。首先放松磁针制动小螺纽，打开对物觇板并指向所测目标，即用罗盘的北（N）端对着目的物，南（S）端靠近自己进行瞄准。使目的物、对物觇板小孔、盖玻璃上的细丝三者连成一直线，同时使圆形水准器的气泡居中，待磁针静止时，指北针所指的度数即为所测目标的方位角。

图5-3A 磁偏角东偏示意图图5-3B 磁偏角西偏示意图图5-3C罗盘仪测量目的物的方位
⑵ 岩层产状要素的测定
        岩层的空间位置决定于其产状要素，岩层产状要素包括岩层的走向、倾向和倾角（见图5-4）。

图5-4 岩层产状要素极其测量方法
•    岩层走向的测量岩层走向是岩层层面与水平面相交线的方位，测量时将罗盘长边的底棱紧靠岩层层面，当圆形水准器气泡居中时读指北或指南针所指度数即所求（因走向线是一直线，其方向可两边延伸，故读南、北针均可）。
•    岩层倾向的测量岩层倾向是指岩层向下最大倾斜方向线（真倾向线）在水平面上投影的方位。测量时将罗盘北端指向岩层向下倾斜的方向，以南端短棱靠着岩层层面，当圆形水准器气泡居中时，读指北针所指度数即所求。
•    岩层倾角的测量岩层倾角是指层面与假想水平面间的最大夹角，称真倾角。真倾角可沿层面真倾斜线测量求得，若沿其他倾斜线测得的倾角均较真倾角小，称为视倾角。测量时将罗盘侧立，使罗盘长边紧靠层面，并用右手中指拨动底盘外之活动扳手，同时沿层面移动罗盘，当管状水准器气泡居中时，测斜指针所指最大度数即岩层的真倾角。若测斜器是悬锤式的罗盘，方法与上基本相同，不同之处是右手中指按着底盘外的按纽，悬锤则自由摆动，当达最大值时松开中指，悬锤固定所指的读数即岩层的真倾角。
•    岩层产状的记录方法如用方位角罗盘测量，测得某地层走向是330°、倾向为240°、倾角为50°，记做330°/SW∠50°，或记做240°∠50°（即只记倾向与倾角即可）。如果用方位角罗盘测量但要用象限角记录时，则需把方位角换算成象限角，再作记录。如上述地层产状其走向应为γ=360°－330°=30°，倾向β=240°－180°=60°。其产状记作N30°W/SW∠50°，或直接记作S60W∠50则可。在地质图或平面图上标注产状要素时，需用符号和倾角表示。首先找出实测点在图上的位置，在该点按所测岩层走向的方位画一小段直线（4mm）表示走向，再按岩层倾向方位，在该线段中点作短垂线（2mm）表示倾向，然后，将倾角数值标注在该符号的右下方。
2.观察地质构造模型
        要了解地质构造的性质，往往需要通过平面和不同方向的剖面进行观察和综合分析才能得到较为全面的认识。现将以下四组地质构造模型的观察步骤与要点分述于下：
⑴ 岩层的基本产状（图5-5 A、5-5 B、5-5 C、）
•    观察水平、直立、倾斜三种产状的岩层其平面与剖面表现特征。
•    观察新、老岩层的相对位置在三种基本产状模型中，其平面与剖面上的表现。

图5-6 褶曲的要素
A-水平岩层 B-直立岩层 C-倾斜岩层
⑵ 褶皱
① 褶曲要素（图5-6）
        通过观察掌握褶曲的核部、翼部、轴面、枢纽、轴线（轴迹）、弧尖（转折端）、高点等褶皱要素的含意及其相互位置，并度量褶皱的长、宽、高。

图5-6 褶曲的要素
g—弧尖；ge—枢纽；fe—轴线；efhi—轴面；ab、cd—翼；j—核
② 褶皱存在的依据
        褶皱的基本类型是背斜和向斜，它们存在的共同特点是不同时代的地层在平面与横剖面上均表现为对称式重复出现。
③ 确定褶皱的性质与类型
        确定褶皱存在后，需通过以下几方面的观察进一步确定其性质及类型：
•    地层的新老关系及产状区分向斜和背斜，核老翼新者为背斜；反之为向斜。核部地层上凸者为背斜；下凹者为向斜。
•    根据褶皱轴面的产状判别直立、斜歪、倒转、平卧或翻转等褶皱。
•    根据褶皱横剖面的形态判别圆弧（正常）形、尖棱状、箱状、扇状、挠曲等褶皱。
•    根据枢纽产状判别是水平褶皱或倾伏褶皱，若属后者还应指出其倾伏方向（褶皱枢纽的倾伏方向是倾伏端岩层从老到新的方向）和倾伏角。
•    根据褶皱的平面形态即长短轴之比可判别穹状（或盆状）、短轴或线状褶皱。根据褶皱的剖面组合型式可判别复背斜、复向斜、隔档式或隔槽式等褶皱。
•    根据褶皱的平面组合型式可判别平行型、斜列型或弧型等褶皱。
④ 褶皱的命名与形成时代
a、褶皱的命名对褶皱经过上述观察和分析后应给予正确命名。命名时可用复合命名法。例如图5-6中的褶皱，从平面和横剖面看其地层分布均表现为对称式重复，且核老翼新，属背斜；从剖面看核部地层产状向上凸，轴面产状直立，横剖面形态为圆弧形，应为圆弧状直立背斜；但平面上看两翼地层表现为弧形转折，倾伏端地层从C-T的指向为NE向，故该褶皱应命名为弧形直立倾伏背斜，其倾伏向为NE。同理，请给图5-7A、B、C、D各褶皱命名。

图5-7 几种基本的褶皱类型
b、褶皱的形成时代褶皱形成年代介于组成褶皱的最新地层年代与覆于褶皱之上未参与该褶皱的最老地层年代之间。如图5-7 C，参与该褶皱最新的地层是J，故该褶皱在侏罗纪之后形成。
⑶ 断层
① 断层要素（图5-8）

图5-8 断层要素
1—下盘；2—上盘；3—断层线；4—断层带；5—断层面
        通过观察掌握断层面、断层线、断层带、断盘（上盘、下盘及上升盘与下降盘即仰侧与俯侧等要素的含义及其所在位置）。
② 断层的依据
        在模型中决定断层是否存在，主要取决于平面和剖面上地层的分布状况，如果地层出现非对称式重复或缺失。地层沿走向中断（即与不同时代地层接触）。则可确定断层的存在和位置。
③ 确定断层的性质与类型
        确定断层存在后，需通过以下几方面的观察进一步确定其性质与类型：
•    观察断层走向与地层走向间的关系判别属走向断层、倾向断层或斜向断层。
•    观察断层两盘的运动方向判别正断层、逆断层或平移断层。当为逆断层时还应从断层面倾角大小，判别冲断层、逆掩断层或推覆构造。
•    据断层线与褶皱轴线方向的关系判别纵断层、横断层或斜断层。
•    据断层组合关系判别地垒、地堑、阶梯状断层、叠瓦状断层、放射状断层或环状断层等。
④ 断层的命名与形成时代
•    断层的命名按上述观察与综合分析后应给予正确命名，若断层具有两种性质，则用复合命名法。如图5-9 D，从平面图上看，缺失志留系（S）。横剖面上看，地层沿走向中断，S与O接触；O与∈接触。根据以上特点可以确定断层存在，并可确定其位置。从平面图上看可确定断层位于O与D之间，其方向与地层走向相同，属走向断层；从横剖面可见断层倾向SW，从而定出上、下盘；再从地层错动的位置可知上盘向上运动，属逆断层。因而该断层名为走向逆断层。
•    断层形成的时代断层的形成总是晚于被断层所切割的最新地层年代，而早于不整合地覆于断层之上未被断开的最老地层年代。例如图5-9D，其横剖面可见断层切断了Z、∈、O、S、D等地层，其中最新的地层是泥盆系，故该断层是泥盆纪之后发生的。

图5－9 断层的基本类型及其几种表现
A、C、E—正断层；B、D、F、H—逆断层；G—平移断层
⑷ 地层接触关系

图5－9 断层的基本类型及其几种表现
A—整合接触 B—假整合接触 C—不整合接触 D—沉积接触 E—侵入接触 F—断层接触
        概括地说地层接触关系（图5-10）包括地层间的整合、假整合（平行不整合）和不整合；与侵入体的接触关系有侵入接触和沉积接触。此外还有断层接触等。现将判别和区分的要点简述如下：
① 整合、假整合和不整合接触关系的观察
        首先应注意地层时代是否连续？有无地层缺失和沉积间断；其次是详细观察接触带的特征。看其上覆和下伏地层的产状是否一致？上覆地层底部有无来源于下伏地层的碎屑物组成的底砾岩？上覆地层底界面有无盖于不同时代或同一时代不同层位的地层上？上、下地层间有无冲刷面？上、下地层间有无岩浆侵入或区域变质程度的差异等。
② 侵入接触和沉积接触关系的观察
        首先应注意岩体与围岩产状的关系是平行还是穿插。其次是观察接触带两侧的特征。例如岩体内有无捕虏体？岩体边缘围岩有无烘烤边？有无接触变质？上覆岩层底部有无下伏岩体成分的砾石？以及岩体顶部有无古风化壳等等。
③ 断层接触
        则应注意观察地层是否呈不对称式重复出现或缺失？岩体或地层沿走向延伸是否连续或被错断等。
④ 综合分析
        在了解上述各种接触关系的特征后，综合分析图5-11的平面与剖面特征，指出其平面图上所标各数目字处的接触界线各属何种接触关系？例如图中花岗岩体（γ）在横剖面见其穿过∈与O地层，在这些岩层边缘有接触变质作用的矽卡岩出现；在平面图上还见γ被包围在O的地层界线内，说明花岗岩与奥陶系是侵入接触关系。在横剖面见J 覆于γ之上。在接触面上的地层中的底砾岩成分中有花岗岩。在平面上见J底界线截断γ的界线，这说明花岗岩与侏罗系是沉积接触关系。

图5-11 几种地层接触关系的界线
（据长春地质学院1980年《动力地质学实习指导》修改）
⑤认识几种构造岩石（动力变质岩）
        各类岩石在构造断裂带中，受力的影响，发生破碎、变形和重结晶作用而形成的岩石，叫动力变质岩。它们呈带状和线状分布，由于原岩的性质和受力的程度及受力的大小等不同，可以形成不同类型的动力变质岩。
•    构造角砾岩类
        在构造断裂带中，岩石受力后破碎成大小不等的碎块，被次生的物质（破碎的岩石粉末、铁质、钙质、碳酸盐）胶结形成的岩石。
•    压碎岩类
        以压碎、变形作用为主，受力更强，碎裂化的程度更高。按岩石碎裂的强弱又可分为：
o    碎裂岩岩石受压力作用下发生破碎，碎块间无明显位移，裂隙中有Ca、Fe、Si质充填。
o    碎斑岩岩石中部分矿物碎裂化或呈粉末状，部分为较大的碎块（碎斑），被碎粉物质包围，矿物有变形。
o    碎粒岩是强烈被粉碎的岩石，岩石和矿物的碎粒仅0.02—0.1mm，粉碎物没有定向排列，原岩结构已不存在。
•    糜棱岩类
        在地壳的较下层位，因具备较高温度和静压力等条件，矿物发生塑性变形生成的岩石。这类岩石比压碎岩受力更强烈。最明显的特点有平行的定向构造，线理发育。岩石中呈现眼球状、扁豆状碎斑，变形明显具不同程度的重结晶现象和新生矿物的出现。根据岩石矿物变形程度以及新生矿物的多少，可分为初糜棱岩、糜棱岩和超糜棱岩等。
五、实验报告
        在实测岩层产状时，将测量结果填于实验报告纸内。