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实验一 主要成土矿物和岩石的识别

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发表于 2017-3-29 22:19:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
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
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
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
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
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
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
金   属
5.5-6
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
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
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。

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 楼主| 发表于 2017-3-29 22:20:43 | 显示全部楼层
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
  
  
岩    目
  
  
名 称
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



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