第二章矿物与岩石.doc

PAGE PAGE 1 矿物与岩石 人类的工程活动与地壳的组成物质——岩、土密切相关，当岩石作为地基或建筑材料时，其强度和稳定性影响工程建(构)筑物的造价、正常使用与安全。岩石是在一定的地质条件下形成的，各类岩石具有不同的矿物组合、独特的结构构造及成因等特征，这些特征将影响岩石的强度与稳定，也在一定程度上影响岩石风化以后的产物－土的性质。组成岩石的各种矿物的成分、性质及其形成环境等因素的不同，也会对岩石的强度和稳定性产生影响。 2.1 矿物 地壳和地球内部的化学元素，除极少数呈单质存在外，绝大多数是以化合物的形态存在。这些具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物，称为矿物。每种矿物都具有特定的物理性质、化学特性和外部形态，根据每种矿物特有的外表形态和物理化学性质可以将矿物区分开来。自然界中的矿物是在各种地质过程中不断形成的，同时又经受着各种地质作用的改造，只有在一定的物理化学条件下才是相对稳定的。当外界条件改变到一定程度后，矿物的原来成分、内部构造和性质就会发生变化，形成新的次生矿物。 地壳中已发现的矿物有三千多种，除个别以气态(如碳酸气、硫化氢气等)或液态(如水、自然汞等)出现外，绝大多数均呈固态。其中构成岩石的主要矿物称为造岩矿物，大约有二十多种，其中以硅酸盐矿物（斜长石、钾长石、辉石、角闪石、云母、橄榄石和粘土矿物等）及石英最多，约占地球上矿物总量的90%以上。 2.1.1矿物的形态 矿物常具有一定的外形（根据矿物的外形可以区别一些常见的矿物）： 造岩矿物绝大多数是结晶质，少数为非晶质。结晶质的基本特点是组成矿物的原子、离子、分子等基本质点在矿物内部按一定的规律排列，形成稳定的结晶格子构造(图2-1)。矿物由于质点有规律的排列形成晶格，造成矿物的各向异性，几乎所有矿物的物理特征（导热性、导电性、硬度、光性等）都会表现出某一个方向的各向异性，不同方向具有不同性质，被认为是非均质体。在生长过程中如果条件适宜，能生成具有一定几何外形的晶体(图2-2)。完好晶体的自然面称为晶面，晶体的形态称为晶形。在不同的物理化学条件下，相同的物质可以形成不同的晶形，如金刚石与石墨，由于其晶体结构的不同，导致矿物的物理性质的天壤之别。各种矿物都有其独特的晶形，它是鉴定矿物的重要依据之一，如食盐是正立方体晶体，石英是六方双锥晶体，方解石多为菱面体，云母则为片状等。实际上自然界中的矿物由于晶体生长受到限制，其外形往往是不规则的，只有在矿物形成过程中有足够的时间和空间，才能形成形态完整的矿物，如黄铁矿因生长条件不同可呈立方体或五角十二面体等，甚至会出现他形晶。 非晶质（玻璃质）的内部质点呈无序排列，无固定几何外形，并经常表现出各向同性的特点， 被称为均质体。蛋白石、玛瑙、火山玻璃质等都是非晶质矿物。非晶质（玻璃质）的内部质点呈无序排列，无固定几何外形，并经常表现出各向同性的特点， 被称为均质体。蛋白石、玛瑙、火山玻璃质等都是非晶质矿物。 在自然界，结晶质很少以完整的单体晶形出现，而非晶质物则根本没有规则的单体形态。矿物常常会以许多较小的单休聚集在一起，形成矿物的集合体，因此可按矿物集合体的形态来识别矿物。矿物集合体形态往往反映了矿物的生成环境。常见矿物集合体形有： (1)晶簇 指在同一基座上生长出许多同类矿物的晶体群。如水晶簇、方解石晶簇等。 (2)纤维状 由许多针状、柱状或毛发状的同种单体矿物，平行排列成纤维状。如石棉、纤维石膏等。 (3)粒状 大小相近，不按一定规律排列的晶体，聚合在一起形成粒状集合体。依颗粒大小可分为粗粒状、中粒状和细粒状。如橄榄石。 (4)钟乳状 指钙质溶液或胶体，在岩石的孔洞或裂隙中，因水分蒸发，从同一基底向外逐层生长而成的圆锥形或圆柱形矿物集合体。这种集合体最常见于石灰岩溶洞中，如由洞顶向下生长而形成下垂的钟乳体，称为石钟乳；由下向上逐渐生长的称为石笋；石钟乳和石笋相互连接时，就形成了石柱。 (5)鲕状 胶体物质围绕着某质点凝聚而成一个结核，一个个细小的结核聚合成集合体，形似鱼卵，故称鲕状；若结核颗粒大小如豆者，则称为豆状；形似肾状者，则称为肾状集合体。如赤铁矿可以出现致密块状、鲕状、豆状及肾状等形态，代表了不同的成因环境。 (6)土状 单体矿物已看不清楚，常呈疏松粉末状，由此类矿物聚集而成的集合体称为土状集合体。如高岭土。 (7)块状 细小的矿物颗粒紧密集合在一起，无一定排列形式形成块状。如蛋白石，块状石英。 2.1.2 矿物的物理性质 矿物的物理性质取决于矿物的化学成分和晶体结构特点。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，这些性质是鉴定矿物的主要依据。可用肉眼和简单工具分辨的矿物物理性质为： 1．颜色 颜色是矿物对不