实验一 主要成土矿物和岩石的识别

admin

实验一  主要成土矿物和岩石的识别

土壤是由母质发育而成，母质是岩石风化的产物，岩石是矿物的集合体，而矿物本身又有它的化学组成和物理性质。学习土壤学的人，必须先学习岩石和矿物，以了解土壤母质，为学习土壤学打下基础。

本实验是使用放大镜、条痕板、小刀、硬度计、小锤、稀盐酸等物品，对主要的造岩矿物和成土岩石进行肉眼观察鉴定。

一、主要造岩矿物的认识

    (一)形态

   矿物形态除表面为一定几何外形的单独体外，还常常聚集成各种形状的集合体，常见的有下列形态。

   柱状——   由许多细长晶体，组成平行排列者，如角闪石。

   板状——   形状似板，如透明石膏、斜长石。

   片状——   可以剥离成极薄的片体，如云母。

   粒状——   大小略等及具有一定规律的晶粒集合在一起，如橄揽石、黄铁矿。

块状——   结晶或不结晶的矿物，成不定形的块体，如结晶的块状石英，非结晶的蛋白石。

土状——    细小均匀的粉末状集合体，如高岭石。

纤维状——   晶体细小，纤细平行排列，如石棉。

鲕状——   似鱼卵状的园形小颗粒集合体，如赤铁矿。

豆状——   集合体成园形或椭圆形大小似豆者。如赤铁矿。

(二)颜色   

矿物首先引人注意的是它的颜色，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。如孔雀石为绿色，是因孔雀石吸收绿色以外的色光而独将绿色反射所致。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）因锰的混入而被染成紫色，即是他色。

假色——   矿物内部裂缝、解理面及表面由于氧化膜的干涉效应而产生的颜色。

(三)条痕

矿物粉末的颜色。将矿物在无釉瓷板上擦划，(必须注意矿物硬度小于瓷扳)所留在瓷板上的颜色即为条痕。条痕对有色矿物有鉴定意义。

(四)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

半金屑光泽——   如赤铁矿

非金屑光泽——   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

(五)硬度

矿物抵抗磨擦或刻划的能力。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，从滑石到金刚石依次定为十个等级，其排列次序是：

代表矿物	滑石	石膏	方解石	萤石	磷灰石	正长石	石英	黄玉	刚玉	金刚石
硬度等级	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

在野外可用指甲（硬度2-2.5）、回形针（3）、玻璃（5）、小刀（5-5.5）、钢锉（6-7）代替标准硬度计。   

(六)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、解理面之厚薄、大小及平整光滑程度，一般可有下列等级。                                                                       

   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，往往可沿解理面裂开成小块，其外形仍与原来的晶形相似，如方解石的菱面体小块。

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，如灰磷石。

无解理——   矿物碎块中除晶面外，找不到其他光滑的面，如石英。

必须指出，在同一矿物上可以有不同方向和不同程度的几向解理出现。例如云母具有一向极完全解理；长石、辉石具有二向完全解理；方解石具有三向完全解理等。

(七)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。其形状有：贝壳状(如石英的断口)、参差状(如自然铜)、平坦状(如磁铁矿)等。

   同一矿物，解理与断口的性质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。

(八)盐酸反应

含有碳酸盐的矿物，加盐酸会放出气泡，其反应式：

              CaCO3+2HCl——→CaCl2+C02↑+H2O  

   根据与10％的盐酸发生反应时放出气泡的多少，可分四级:

    低——徐徐的放出细小气泡         中——   明显起泡

    高——强烈起泡。                 极高——   剧烈起泡，呈沸腾状

(九)根据表1所列项目，认识各种矿物

表1                              各  种  矿  物  的  性  质  和  风  化  特  点

特征    名称	形  状	颜  色	条痕	光 泽	硬 度	解 理	断 口	10%HCl    反应	其  他	风化特点与分解产物
石  英	六方柱、椎或块状	无、白		玻璃油脂	7	无	贝壳状		晶面上有条纹	不易风化、难分解，是土壤中砂粒的主要来源
正长石	板状、柱状	肉红为主		玻   璃	6	二向    完全				风化后产生粘粒、二氧化硅和盐基物质，正长石含钾较多，是土壤中钾素来源之一。
斜长石	板状	灰白为主			6-6.5				解理面上可见双晶条纹
白云母	片状、板状	无	白	玻   璃    珍   珠	2-3	一向极    完全			有弹性	白云母抗风化分解能力较黑云母强，风化后均能形成粘粒。并释放大量钾素，是土壤中钾素和粘粒来源之一。
黑云母		黑 褐	浅 绿
角闪石	长柱状	暗绿、灰黑		玻   璃	5.5-6	二向    完全	参差状			容易风化分解产生含水氧化铁，含水氧化硅及粘粒。并释放大量钙、镁等元素。
辉  石	短柱状	深绿、褐黑			5-6
橄榄石	粒状	橄榄绿		玻   璃    油   脂	6.5-7	不完全	贝壳状			易风化形成褐铁矿，二氧化硅以及蛇纹石等次生矿物。
方解石	菱面体或    块体	白、灰黄等		玻   璃	3	三向    完全		强		易受碳酸作用溶解移动，但白云石稍比方解石稳定，风化后释放出钙、镁元素，是土壤中碳酸盐和钙、镁的重要来源。
白云石					3.5-4			弱
磷灰石	六方柱或块状	绿、黑、    黄灰、褐		玻   璃    油   脂	5	不完全	参差状    贝壳状			风化后是土壤中磷素营养的主要来源。
石  膏	板状、针状、    柱状	无、白		玻璃、珍    珠、绢丝	2	完全				溶解后为土壤中硫的主要来源
赤铁矿	块状、鲕状、    豆状	暗红至铁 黑	樱 红	半金属、    土    状	5.5-6	无				易氧化，分布很广，特别在热带土壤中最为常见。
褐铁矿	块状、土状、    结核状	黑、褐、黄	棕 黄	土   状	4-5					其分布与赤铁矿同。
磁铁矿	八面体、粒状、块状	铁 黑	黑	金   属	5.5-6	无			磁 性	难风化，但也可氧化成赤铁矿和褐铁矿。
黄铁矿	立方体、块状	铜 黄	绿 黑	金 属	6-6.5	无			晶面有条纹	分解形成硫酸盐，为土壤中硫的主要来源。
高岭石	土块状	白、灰、浅黄	白、黄	土状		无			有油腻感	由长石、云母风化形成的次生矿物，颗粒细小是土壤粘粒矿物之一。

admin

二、主要成土岩石的观察

组成地壳的岩石，按其成因不同分为三大类，即：由岩浆冷凝而成者称岩浆岩；由各种沉积物经硬结成岩而成者称沉积岩；由原生岩经高温、高压以及化学性质活泼的物质作用后发生了变质的岩石称变质岩。三者由于成因不同，以致在各自的组成、结构和构造中都有较大的差异。肉眼鉴定岩石的方法，主要对岩石的颜色、矿物组成、结构、构造等方面进行观察后，才能区别出所属岩类和定出岩石名称。

   (一)颜色  

   岩石的颜色决定于矿物的颜色，观察岩石的颜色，有助于了解岩石的矿物组成。如岩石深灰及黑色是含有深色矿物所致。

   (二)矿物组成

岩浆岩的主要矿物有石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄揽石。沉积岩主要矿物除石英、长石等外，还含有方解石、白云石、粘土矿物、有机质等。变质岩的矿物组成除石英、长石、云母、角闪石、辉石外，常含变质矿物如石榴石、滑石、蛇纹石、绿泥石、绢云母等。

   (三)结构

   1、岩浆岩结构   指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状以及相互组合的关系。其主要结构有：全晶等粒、隐晶质、斑状、玻璃质(非结晶质)。

   全晶等粒结构——  岩石中矿物晶粒在肉眼或放大镜下可见，且晶粒大小一致。如花岗岩。

   隐晶质结构——   岩石中矿物全为结晶质，但晶粒很小，肉眼或放大镜看不出晶粒。

   斑状结构——   岩石中矿物颗粒大小不等，有粗大的晶粒和细小的晶粒或隐晶质甚至玻璃质(非晶质)者称斑状结构。大晶粒为斑晶，其余的称石基。如花岗斑岩。

   2、沉积岩结构  指岩石的颗粒大小、形状及结晶程度所形成的特征叫结构。一般沉积岩结构有：碎屑结构(砾、砂、粉砂)、泥质结构、化学结构、生物结构等。

   ①碎屑结构   碎屑物经胶结而成。胶结物的成份有钙质、铁质、硅质、泥质等。按碎屑大小来划分有：

   砾状结构——   大于2mm以上的碎屑被胶结而成的岩石，如砾岩。

   砂粒结构——   碎屑颗粒直径为2—0.1mm者如砂岩。

   粉砂结构——   碎屑颗粒直径为0.1—0.01mm者如粉砂岩。

   ②泥质结构   颗粒很细小，由直径小于0.01mm的泥质组成，彼此紧密结合，成致密状，如页岩、泥岩。

   ③化学结构   由化学原因形成，有晶粒状、隐晶状、胶体状(如鲕状、豆状)。为化学岩所特有如粒状石灰岩。

   ④生物结构   由生物遗体或生物碎片组成如生物灰岩。

3、变质岩结构   变质岩多半具有结晶质，其结构含义与岩浆岩相似，有等粒状、致密状或斑状等。在结构命名上，为了区别起见，特加上“变晶”二字，如等粒变晶、斑状变晶、隐晶变晶。

   (四)构造

   1、岩浆岩构造   指矿物颗粒之间排列方式及填充方式所表现出的整体外貌。一般有块状、流纹状、气孔状、杏仁状等构造。

   块状构造 ——   岩石中矿物的排列完全没有秩序。为侵入岩的特点，如花岗岩、闪长岩、辉长岩均为块状。

   流纹状构造 ——   岩石中可以看到岩浆冷凝时遗流下来的纹路，为喷出岩的特征，如流纹岩。

   气孔状构造 ——   岩石中具有大小不一的气孔，为喷出岩特征，如气孔构造的玄武岩。

   杏仁状构造 ——   喷出岩中的气孔内，为次生矿物所填充，其形状如杏仁，常见的填充物如蛋白石、方解石等．

   2、沉积岩构造   指岩石中各物质成份之间的分布状态与排列关系，所表现出来的外貌。沉积岩的最大特征是具层理构造，即岩石表现出成层的性质。层理的面上常常保留有波浪、雨痕、泥裂、化石等地质现象，把它称为层面构造。

   3、变质岩构造   变质岩的构造受温度、压力两个变质因素影响较大，主要构造是片理构造，它是由片状或柱状矿物有一定方向排列而成，由于变质程度的深浅，矿物结晶颗粒大小及排列的情况不同，主要有下列几种构造：

   板状构造——   变质较浅，变晶不全，劈开成簿板，片理较厚，如板岩。

   千枚状构造——  能劈开成簿板，片理面光泽很强，变晶不大，在断面上可以看出是由许多极簿的层所构成，故称千枚，如千枚岩。

   片状构造——  能劈开成簿片，片理面光泽强烈，矿物晶粒粗大，为显晶变晶。

   片麻状构造——  片状、柱状、粒状矿物呈平行排列，显现深浅相间的条带状，如片麻岩。

   块状构造或层状构造——  矿物重结晶后成粒状或隐晶质，一船情况在肉眼下很难看出它的片理构造，而成块状或保持原来层状构造。如大理岩、石英岩。

   (五)根据表2所列项目，认识各种岩石

    三、作业

    1、未知矿物的签定

    2、未知岩石的鉴定

表2                                  主   要   成   土   岩   石

岩类	项    岩    目    石    名 称	矿 物 组 成	颜 色	结 构 构 造	风化特点和分解产物
岩浆岩	花岗岩	钾长岩、石英为主，少量斜长石、云母、角闪石	灰白、肉红	全晶等粒结构、块状构造	抗化学风化能力强，易物理风化，风化后石英成砂粒，长石变成粘粒，且钾素来源丰富，形成砂粘适中的母质。
	闪长岩	斜长石、角闪石为主，其次为黑云母、辉石	灰、灰绿	全晶等粒结构、块状构造	易风化，形成的土壤母质粘粒含量高。
	辉长岩	斜长石、辉石为主，其次为角闪石、橄榄石	灰、黑	全晶等粒结构、块状构造	易风化，生成富含粘粒、养料丰富的土壤母质。
	玄武岩	与辉长岩相同	黑绿、灰黑	隐晶质、斑状结构，常有气孔状，杏仁状或块状构造。	与辉长岩相似。
沉积岩	砾  岩	由各种不同成分的砾石被胶结而成。	决定于砾石    和胶结物	砾状结构（由粒径>2mm砾石被胶结而成）层状构造。	风华成砾质或砂质的母质，土壤养分贫乏
	砂  岩	主要由石英、长石砂粒被胶结而成	红、黄、灰	砂粒结构（颗粒直径0.1-2mm）层状构造	风化难易视胶结物而定，石英砂岩养分含量较少，长石砂岩养分含量较多。
	页  岩	粘土矿物为主	黄、紫、黑、灰	泥质结构（颗粒粒径<0.01mm），页理构造。	易破碎，风化产物为粘粒，养分含量较多。
	石灰岩	方解石为主	白、灰、黑、黄	隐晶状、鲕状结构，层状构造，有碳酸盐反应	易受碳酸水溶解，风化产物质地粘重，富含钙质。
变质岩	板  岩	泥页岩浅变质而来	灰、黑、红	结构致密板状构造（能劈开成薄板）	比页岩坚硬而较难风化，风化后形成的母质和土壤与页岩相似。
	千枚岩	含云母等泥质岩变质而来	浅红、灰、灰绿	隐晶结构，千枚状构造、断面上常有极薄层片体，表面具有绢丝光泽。	易风化，风化产物粘粒较多，并含钾素较多。
	片麻岩	多由花岗岩变质而来	灰、浅红	粒状变晶结构，片麻状构造（黑白相间，呈条带状）	与花岗岩相似。
	石英岩	由硅质砂岩变质而来，矿物成分主要为石英	白、灰	粒状、致密状结构，块状构造	质坚硬、极难化学风化，物理破碎后成砾质母质。
	大理岩	方解石、白云石为主，多由石灰岩变质而来。	白、灰、绿、红、黑、浅黄	等粒变晶结构，块状构造，与10%HCl反应剧烈	与石灰岩相似