矿物的力学性质解理

煤矿地质学（要点）安检10-1专用2012年12月1：地质作用的分类：外力地质作用和内力地质作用。

2：变质作用类型：接触变质作用，区域变质作用，混合岩化作用，动力变质作用。

3：外力地质作用类型：风化作用，剥蚀作用，搬运作用，沉积作用，成岩作用。

4：矿物：由各种地质作用形成的天然单质或化合物。

5：矿物的力学性质：硬度，解理，断口。

6：矿物的光学性质：颜色，光泽，条痕，透明度。

7：常见的造岩矿物：石英、长石、云母、角闪石、辉石、方解石等。

8：火成岩的主要构造特征：火成岩的构造指岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与其它组成部分之间的排列，填充的方式等系相互关系的特征。

9：常见岩浆岩类型：侵入岩，喷出岩。

10：变质岩的构造特征：变质岩是由不同原岩经变质作用形成的具有新的矿物组合及结构，构造等特征的岩石。

11：常见变质岩类型：角岩，大理岩，石英岩，板岩，千枚岩，片岩，片麻岩，糜棱岩，矽卡岩。

12：岩浆岩的主要产状：火山岩产状和侵入岩产状。

13：碎屑岩的主要构造特征：碎屑含量达50%以上，含有基质与胶结物。

14：常见沉积岩：砾岩、砂岩、粉砂岩、黏土岩、碳酸盐岩、硅岩、石灰岩、页岩等。

15：古生物的分类单位：界、门、亚门、纲、目、科、属、种。

16：地层划分：指对一个地区的地层剖面中根据岩层具有的不同特征或属性，把岩层组织成不同的单位，建立区域地层层序的工作。

17：地层对比：一种工作方法，论证不同地区地层单位间的特征或属性一致和地层位置相当。

18：地质年代表：见附录一。

19：岩石地层单位：主要依据岩性岩相特征划分。

主要岩石地层单位按级别大小分为群，组段，层。

20：年代地层单位：依据岩石体形成的地质年代进行的地层划分。

年代地层单位的宇、界、系、统、阶、亚阶分别与地质年代单位宙、代、纪、世、期、亚期对应。

21：地层的接触关系：指上下岩层之间在空间上的接触形态和时间上的发展概况。

直接从一个侧面记录了地壳运动发生和演化历史。

《矿物岩石学》课程笔记第一章：绪论第一节概念一、矿物岩石学的定义矿物岩石学是地球科学的一个重要分支，它涉及对地球物质的研究，特别是对构成地壳的矿物和岩石的组成、结构、性质、成因以及它们在地质历史中的演化过程的研究。

二、矿物的基本概念1. 矿物的定义：矿物是自然界中具有一定化学成分和晶体结构的均匀固体。

2. 矿物的特征：包括颜色、硬度、光泽、解理、比重等。

三、岩石的基本概念1. 岩石的定义：岩石是由一种或多种矿物组成的自然集合体。

2. 岩石的分类：根据成因，岩石可分为三大类——岩浆岩、沉积岩和变质岩。

第二节矿物岩石学的研究方法一、宏观研究方法1. 地质调查：通过野外实地考察，收集岩石和矿物的露头信息，进行地质填图和剖面测量。

2. 遥感技术：利用卫星或航空摄影获取地球表面的图像，分析岩石和矿物的分布特征。

3. 地球物理勘探：通过重力、磁法、电法等方法探测地下岩石和矿物的分布情况。

二、微观研究方法1. 显微镜观察：使用光学显微镜和电子显微镜观察矿物的形态、结构等特征。

2. X射线衍射分析：通过X射线衍射技术确定矿物的晶体结构。

3. 化学分析：采用原子吸收光谱、电感耦合等离子体质谱等方法分析矿物的化学成分。

4. 同位素分析：利用质谱仪等设备测定矿物的同位素组成，以研究矿物的来源和形成时代。

第三节矿物岩石学的发展简史一、古代矿物岩石学1. 古希腊和古罗马时期：人们对矿物和岩石有了初步的认识，如泰勒斯的水成论和普林尼的《自然史》。

2. 我国古代：古籍如《山海经》和《本草纲目》记载了丰富的矿物岩石知识。

二、近代矿物岩石学1. 17世纪：显微镜的发明使矿物学进入微观领域，矿物学家开始研究矿物的内部结构。

2. 18世纪：矿物分类学得到发展，如德国矿物学家亚伯拉罕·维尔纳提出的矿物分类体系。

3. 19世纪：地质学三大理论的建立，为矿物岩石学的发展提供了理论基础。

三、现代矿物岩石学1. 20世纪：矿物岩石学各分支学科的形成，如矿物物理学、岩石学、地球化学等。

矿物的⼒学性质矿物受外⼒作⽤所表现的特性。

矿物的⼒学性质主要表现在硬度、解理、断⼝和韧性等⽅⾯。

矿物抵抗外⼒的刻划、压⼊、研磨的能⼒为硬度。

1882年德国⼈摩⽒选择10种硬度不同的矿物作为标准，将硬度分为10级，这10种矿物顺序排列称为摩⽒硬度计。

摩⽒硬度计只代表矿物硬度的相对顺序，⽽不是绝对硬度的等级，如滑⽯的硬度为⽯英的1/3500，⽽⾦刚⽯的硬度为⽯英的1150倍。

摩⽒硬度计硬度矿物名称硬度矿物名称1滑⽯6长⽯2⽯膏7⽯英3⽅解⽯8黄⽟4萤⽯9刚⽟5磷灰⽯10钻⽯在⼒的作⽤下，矿物晶体沿⼀定⽅向发⽣破裂并产⽣光滑平⾯的性质叫解理，沿⼀定⽅向裂开的⾯叫解⾥⾯。

如果矿物受⼒不是按⼀定⽅向破裂，破裂⾯呈不规则形状叫断⼝。

⽆解理的矿物敲打时形成断⼝破裂⾯，如⽯英的破裂⾯是不规则的，多呈贝壳状断⼝。

有解理的矿物敲打后经常按⼀定⽅向裂开，形成有规则的解理⾯，如⽅解⽯可以沿三个⽅向裂开，形成⼩菱形碎块。

不同矿物的解理可能有⼀个⽅向，也可能有⼏个⽅向。

如⽯墨只有⼀个⽅向，称⼀向解理，普通⾓闪⽯的解理有两个⽅向，称⼆向解理，⽯盐晶体和⽅解⽯为三向解理，闪锌矿为六向解理等。

不同矿物不仅解理⽅向不同，⽽且解理程度也不同，根据劈开的难易和⾁眼观察解理⾯的光滑情况，将解理分为：（1）最完全解理（云母、⽯膏等）。

（2）完全解理（⽅解⽯、⽯盐等）。

（3）中等解理（⾓闪⽯、辉⽯等）。

（4）不完全解理（磷灰⽯等）。

（5）极不完全解理或⽆解理（⽯英、磁铁矿等）。

不同矿物解理性质不同，⽽同种矿物的解理⽅向和解理程度总是相同的，所以解理是鉴定矿物的重要特征之⼀。

矿物抵抗切割、锤击、弯曲、拉引等外⼒作⽤的能⼒为韧性。

根据韧性的表现形式⼜可分为脆性、延展性、弹性（屈⽽能伸的性质，如云母）和挠性（屈⽽不能伸的性质，如绿泥⽯）等。

矿物学1、晶体：内部质点在三维空间呈周期性平移重复排列形成的具有格子构造的固体。

2、准晶体：质点的排列符合短程有序但不体现周期平移重复，即不存在格子构造。

3、非晶体：与晶体结构相反，内部质点不作周期性的重复排列的固体，即称为非晶质体。

4、晶面发育的一般规律：（1）层生长理论模型（科塞尔理论模型）：晶体在理想情况下生长时，先长一条行列，然后长相邻的行列；在长满一层面网后，再开始长第二层面网；晶面（最外面的面网）是平行向外推移而生长的。

（2）布拉维法则：实际晶体的面网常常是由晶体格子构造中面网密度大的面网发育成的。

（3）面角守恒定律：同种物质的晶体，其对应晶面间的角度守恒。

5、3个晶族，7个晶系，32个晶类的划分：6、单形：是由对称要素联系起来的一组晶面的组合。

聚形: 两个或两个以上单形的聚合。

在任何情况下，单形的相聚必定遵循对称性一致的原则，即只有属于同一对称型的单形才能相聚!7、同质多象：同种化学成分的物质，在不同的物理化学条件下，形成不同结构的晶体的现象，称为同质多象。

这样一些物质成分相同而结构不同的晶体，则称为同质多像变体。

8、类质同象：晶体结构中某种质点被它种类似的质点所代替，仅使晶格常数发生不大的变化，而结构型式不变，这种现象称为类质同象。

9、矿物的力学性质：(1)解理：矿物晶体在外力作用下，沿着一定的结晶学方向破裂成一系列光滑平面的固有性质，叫做解理。

裂成的光滑平面，叫做解理面；分为：极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理、极不完全解理（2）断口：具极不完全解理的矿物，尤其是没有解理的晶质和非晶质矿物，她们受外力打击后，都会发生无一定方向的破裂，其破裂面就是断口（3）裂理：矿物受外力作用，有时可沿着一定的结晶学方向裂成平面的非固有性质，称为裂理或裂开。

岩石学1、岩石的成因分类：岩浆岩，变质岩，沉积岩。

岩浆岩——又叫火成岩，由岩浆作用形成的岩石，是地壳或者上地幔中的岩浆喷出地表或者侵入在地壳内形成的。

学习矿物物（七）——矿物的力学性质矿物的力学性质是指矿物在外力作用下，所表现出的各种性质。

包括解理、裂开、断口、硬度、脆性、延展性、弹性和挠性等，在鉴定和研究矿物时亦常用到。

分述如下：1．解理解理是晶体的特有性质。

矿物晶体在外力作用（如敲打、挤压等）下严格沿着一定结晶方向破裂，并能列出光滑平面的性质称为解理。

破裂所成的光滑平面称为解理面。

这种平面一定平行于某种实际晶面或可能晶面，通常用单形符号来表示。

解理面未分裂前在晶体上显出的裂纹称为解理纹。

解理的产生与晶体的内部构造有着密切关系。

它主要决定于结晶构造中质点的排列及质点间连接力的性质。

在质点连接力弱的地方容易发生解理，所以解理面往往是平行于面网之间的质点连接力最小的平面。

例如石墨，在平行{0001}方向上易裂成解理，这是由于石墨具层状构造，层内原子间距为1.42À，层内为共价键及π键，层间为分子键。

所以层与层之间连接力较弱，解理就沿层的方向（{0001}）产生（图1）。

图1 石墨的解理平行{0001}解理面的方向平行于阴阳离子中和了的平面。

因为在这样的地方，面网间的连接力最小。

例如方铅矿PbS有很好的{100}解理，即解理沿立方体的3个互相垂直的晶面方向产生。

产生这样解理的原因，从它的晶体构造中可以看出，在立方体晶面方向上，是Pb+、S-离子均匀分布且又电性中和的平面。

因此，这些平面间的连接力弱，当受外力打击时，方铅矿就沿这些平面裂开，产生立方体解理。

又如闪锌矿的构造（图2），其三组较密的面网是{100}、{110}、{111}。

其面网间距离（图3之b、c、d），如果仅考虑到面网的距离，则闪锌矿之解理应平行于{111}，因为它的间距最大，为2.36À，但事实上闪锌矿之解理是平行于{110}的，这是因为沿{111}和{100}的面网是Zn2+离子层与S2-离子层交互成层的，使面网与面网之间存在有极大的连接力，故不易发生解理。

但在面网{110}上则既有Zn2+离子，又有S2-离子，而且数目相等，这样的面网是最稳定的，面网之间的吸引力则较小，因此解理沿此发生。

矿物物理性质矿物的物理性质矿物的物理性质包括:颜色、条痕、光泽、透明度、硬度、解理、断口、比重等。

大体可以归结为三大类，即：光学、力学、特异性质。

矿物的光学性质矿物颜色（1）自色矿物本身所具有的颜色（2）他色：不是矿物本身所具有的颜色，而是因为矿物含有机械混入物或杂质离子，致使矿物呈现出与其自色不同的颜色。

红宝石(含Cr)蓝宝石(含Ti4+或Fe2+)刚玉（Al2O3）水晶（石英，SiO2）紫水晶（含Fe、Mn）水晶（3）假色：也不是矿物本身的颜色，而且多数只存在于矿物表面，主要是由于化学（风化）或物理的原因而使矿物呈现的颜色。

斑铜矿（假色）条痕（色）就是矿物在瓷板上划出的粉末的颜色。

条痕色更稳定，硬度大或浅色矿物一般无条痕。

褐铁矿与赤铁矿的条痕色褐铁矿：褐色赤铁矿：缨红色透明度冰州石（透明）是指矿物透过可见光的能力1．透明石英（半透明）2．半透明3．不透明辉石（不透明）光泽矿物表面对光线的反射强度1．金属光泽2．半金属光泽3．非金属光泽金属光泽（黄铁矿）半金属光泽（磁铁矿）珍珠光泽（白云母）玻璃光泽（石英）金刚光泽（金刚石） 非金属光泽又可进一步分为：金刚光泽、玻璃光泽、丝绢光泽、珍珠光泽、土状光泽、油脂光泽、沥青光泽等。

石英（油脂光泽）矿物的力学性质矿物的力学性质是指矿物在外力作用下所表现出来的性质。

硬度是指矿物抵抗外力刻划、压入、研磨等机械作用的能力。

摩氏硬度计：滑石(1)、石膏(2)、方解石(3)、萤石(4)、磷灰石(5)、长石(6)、石英(7)、黄玉(8)、刚玉(9)、金刚石(10)摩氏硬度计只代表矿物硬度的相对顺序，而不能说明硬度的绝对大小，各级之间的硬度差异也是不可比的。

如：石英硬度（7）为滑石硬度（1）的3500倍金刚石（10）硬度则为石英硬度的1150倍在实际和野外工作中为了方便应用，摩氏硬度的确定常借用指甲（2-2.5）、小刀（5-5.5）、碎玻璃（6）等简便工具来代替使用。

矿物的解理实验报告实验目的了解矿物解理的概念、种类及其在地学研究中的作用；通过实验观察、测量和描述矿物的解理特征；学会使用显微镜观察矿物的解理现象，并将观察结果整理成报告。

实验器材与试剂- 矿物标本：云母石、角闪石、方解石、长石、石英等- 显微镜- 实验纸张- 针尖- 手电筒实验原理矿物的解理是指矿物在尺寸较大的情况下，由于晶体内部原子、离子排列的不规则性，使得矿物在力作用下能够沿着特定方向产生断裂现象。

矿物的解理是其结晶形态与力学性质的内在联系，对于矿物的建造、生长、变质、变形等过程有重要的指导作用。

实验步骤与观察结果1. 将云母石标本放在实验纸上，以针尖轻轻划开石体一侧，观察云母石的解理现象。

结果：云母石呈片状剥离，剥离面光滑。

2. 进一步观察云母石解理，加大力度划开另一侧。

结果：云母石的剥离面更大，且平行于片状剥离。

通过显微镜观察，可以看到矿物片之间有规则的层理结构。

3. 将角闪石标本放在实验纸上，以针尖在石体上轻轻敲击，观察角闪石的解理现象。

结果：角闪石在敲击后剥裂成具有六边形截面的小片。

4. 用显微镜进一步观察角闪石片的结构。

结果：角闪石片上可以观察到岩脉状晶体结构，这是角闪石的特点解理。

5. 对方解石进行解理实验。

结果：方解石剥离面呈平行六方柱的形状，具有六方解理。

6. 进一步观察方解石结构，可以看到矿物呈板状，解理面平行板面。

7. 研究长石的解理特征。

长石具有两组解理，一组解理平行长石晶体的板状结构，另一组解理呈垂直大板状剥离。

8. 观察石英的解理。

结果：石英没有明显的解理，其断口和解理面呈凹凸不平的颗粒状。

结论通过实验观察和测量，得出以下结论：1. 云母石具有明显的片状剥离解理，其剥离面光滑，形成层状结构。

2. 角闪石具有六边形片状剥裂解理，其剥离面上可见特殊的岩脉状结构。

3. 方解石具有六方解理，剥离面呈平行六方柱形状。

4. 长石具有两组解理，一组平行板状剥离与晶体结构平行，另一组垂直大板状剥离。

第一章 矿物和岩石第一节 主要造岩矿物一、定义：在地质作用下形成的具有一定化学成分和物理性质的天然均质体，叫矿物。

二、物理性质：（一）（一）晶体形态：⎩⎨⎧质点为有序罗列）晶体矿物（组成矿物的火山玻璃、胶体蛋白的质点为无序罗列）：非晶体矿物（组成矿物⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧、钟乳状状、粒状、块状、土状几何体：纤维状、鳞片立方体、菱面体片状、板状针状、柱状单体（二）光学性质：⎪⎩⎪⎨⎧应后的颜色假色：矿物表面氧化反离子的颜色。

它色：矿物中混入色素的混合色。

长的光波后，其余光波自色：矿物吸收某一波、颜色12、条痕：矿物粉末的颜色。

⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧、土状光泽几何体光泽：丝绢光泽断口光泽：油脂光泽珍珠光泽晶面光泽：玻璃光泽、单体光泽：光的能力：、光泽：矿物表面反射3 ⎪⎩⎪⎨⎧不透明半透明透明的程度：、透明度：矿物透射光4（三）力学性质1、硬度：反抗外力刻划的能力（在晶面上）摩氏硬度：滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 正长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石 1 2 3 4 5 6 7 8 9 102、解理：外力敲击下，沿结晶薄弱面平行裂开的性能。

知识归纳整理⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧︒︒︒︒见平整光滑处无解理：解理面肉眼难光滑较小，断口发育中等解理：解理面平整分光滑彻底解理：解理面大部全光滑挤彻底解理：解理面完解理程度：，辉石：，角闪石：解理交角：解理组数938756124⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧平整状参差状锯齿状贝壳状沿任意方向的裂开：、断口：外力敲击下，3⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧白云石：遇镁试剂变蓝气泡方解石：遇稀盐酸剧烈化学反应：磁性可塑性滑感挠性弹性（四）其它特殊性质：三、常见矿物的简易鉴定1、浅色矿物：石英 正长石 斜长石 方解石 白云石 白云母 石膏 滑石 硬度大 硬度中等 硬度小半透明 肉红色 灰白色 菱面体 弯曲菱面体 薄片状 丝绢光泽 有滑感 断口油脂光泽 两组解理 遇HCL 起泡 遇镁试剂变兰 珍珠光泽无解理 白色弹性2、暗色矿物：橄榄石 辉石 角闪石 黑云母 绿泥石 硬度大 硬度小颗粒状 短柱状 长柱状 薄片状 薄片状半透明 解理交角近90º 解理交角124 º 弹性 挠性橄榄绿色 多为黑色 黑绿色 黑色 墨绿色珍珠光泽求知若饥，虚心若愚。

矿物的物理力学性质以，矿物的物理性质，是鉴别矿物的重要依据。

（一）光学性质：1．颜色矿物的颜色，是矿物对可见光波的吸收作用产生的。

有自色、他色、假色之分。

自色：是矿物固有的颜色，颜色比较固定。

钙等成分多的矿物，如石英、长石、方解石等，颜色较浅。

他色：不固定，对鉴定矿物没有很大意义。

假色：蓝色和紫色。

2．光泽表现。

按其反射强弱程度，分金属光泽、造岩矿物绝大部分属于非金属光泽。

玻璃光泽：反光如镜，如长石、方解石解理面上呈现的光泽。

珍珠光泽：象珍珠一样的光泽，如云母等。

丝绢光泽：石膏和绢云母等。

油脂光泽：光泽。

蜡状光泽：物表面的光泽。

土状光泽：所呈现的光泽。

3．条痕颜色。

对不透明矿物的鉴定很重要。

（二）力学性质1．硬度重要鉴定特征。

在鉴别矿物的硬度时，确定矿物的相对硬度。

摩氏硬度计：是硬度对比的标准，从软到硬依次由下列10摩氏硬度计。

（1）滑石（2）石膏（3）方解石（4）萤石（5磷灰石（6）正长石（7）石英（8）黄玉（9）刚玉（10金刚石绝对硬度的等级。

矿物硬度的确定，否刻伤的情况而定。

5～称为解理。

有如方解石。

5表产生的一切影响叫火山作用，形成的岩石叫喷出岩。

在地表的条件下，温度降低迅速，矿物来不及结晶或结晶较差。

肉眼不易看清楚。

二、岩浆岩的产状：是反映岩体空间位置与围岩的相互关系及其形态特征。

由于岩浆本身成分的不同，受地质条件的影响，岩浆岩的产状大致有下列几种：岩基：深成巨大的侵入岩体，范围很大，常与硅铝层连在一起。

形状不规则，表面起伏不平。

与围岩成不谐和接触，露出地面大小决定当地的剥蚀深度。

岩株：与围岩接触较陡，面积达几平方公里或几十平方公里，其下部与岩基相连，比岩基小。

岩盘：岩浆冷凝成为上凸下平呈透镜状的侵入岩体，底部通过颈体和更大的侵入体连通，直径可大至几千米。

岩床：岩浆沿着成层的围岩方向侵入，表面无凸起，略为平整，范围一米至几米。

岩脉：沿围岩裂隙冷凝成的狭长形的岩浆体，与围岩成层方向相交成垂直或近于垂直。

自然地理学名词解释地理环境：地理环境可分为自然环境、经济环境和社会文化环境三类。

三种地理环境在地域上和结构上互相重叠，相互联系，从而构成统一整体的地理环境。

自然环境：自然环境由地球表层中的无机和有机的。

静态和动态的自然界各种物质和能量组成，具有地理结构特征并受自然规律控制。

根据其受人类社会干扰的程度不同，分为天然环境（或原生自然环境：只受人类间接或轻微影响，而原有自然面貌未发生明显变化的自然地理环境。

和人为环境（或次生自然环境：经受人类直接影响和长期作用之后，自然面貌发生重大变化的地区。

）。

经济环境：经济环境是指自然条件和自然资源经人类利用改造后形成的生产力地域综合体，包括工业、农业、交通、城镇居民点等各种生产力实体的地域配置条件和结构状态。

社会文化环境：社会文化环境，包括人口、社会、国家、民族、民俗、语言、文化等地域分布特征和组成结构，还涉及各种人群对周围事物的心理感应和相应的社会行为。

自然地理学（Physical Geography）：自然地理学研究地球表面物质系统及其要素的组成、结构、功能、空间特征、时间特征以及各要素之间的相互作用的机理。

根据自然地理学的研究对象的复杂性和对其研究的领域分化，目前，自然地理学主要有以下分科：部门自然地理学（Sectional Physical Geography）：分别研究组成地球表层物质系统的各种自然要素与过程本身，强调以某个要素为核心的分析与综合，包括的学科主要有地貌学、气候学、水文地理学、动（植）物地理学、土壤地理学等。

区域自然地理学（Regional Physical Geography）：研究地球表层物质系统的某个地域组合的自然特征与过程，强调具体区域的个体性。

综合自然地理学（Integrated Physical Geography）：主要研究地球表层物质系统的形成历史、现代过程、类型特征、地理分异和发展演变，它是自然地理学的理论研究部分，强调综合性。