工程地质室内实验指导书.docx
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1、工程地质室内实验指导书目 录实验一 主要造岩矿物的肉眼鉴定1实验二 常见岩浆岩的肉眼鉴定 10实验三 常见沉积岩的肉眼鉴定 实验四 常见变质岩的肉眼鉴定 实验五 常见岩石的综合肉眼鉴定 实验一 主要造岩矿物的肉眼鉴定一、实验的目的与要求岩石是由一种或多种矿物的天然集合体,认识造岩矿物的目的在于认识水工建设和水资源工程中常见的各种岩石,并为分析这些岩石的工程性质打下基础。本次实验要求如下:1、通过对造岩矿物的标本的观察,认识常见造岩矿物的形状,光学性质,力学性质,碳酸盐矿物的“盐酸反应”等主要特点。2、学习根据造岩矿物的形状和物理特性,用肉眼鉴定常见造岩矿物的实际技能和描述矿物的基本方法。二、实
2、验的准备工作实验前要仔细复习教材第1章第1节“造岩矿物”三、实验用品42件造岩矿物标本 1盒21件矿物比色标本 1盒10件矿物光泽标本 1盒5件矿物解理标本 1盒5件矿物断口标本 1盒 四、实验原理矿物是由地质作用形成的,具有一定的物理性质和成分的自然元素或化合物。由于其化学成分内部构造和形成时地质环境的不同,造成不同的矿物具有不同的物理性质和化学性质,出现不同的特点。矿物的特点表现在形状,颜色,条痕,透亮度,硬度,光泽,解理,断口等其它多个方面。每一种矿物或某一类矿物都是具有自己特殊的足以区别于其他矿物或其它类矿物的特点。矿物的这种特殊特点具有鉴别矿物的重大意义,称鉴定特点。只要矿物具有这种
3、鉴定特点,就可以依据这种特点鉴别矿物,从而给矿物定名。如:黑云母呈片状,具有一组完全解理,区别于角闪石等;赤铁矿具有樱桃红色条痕;方解石具有菱形六面体的形状,三组完全解理等。有些矿物的名称已在很大程度上描述和体现了矿物的典型特点。如:石榴子石常结晶呈四角三八面体,外形象石榴籽一样、孔雀石具有孔雀绿色,重晶石的比重大;磁铁矿具有磁性等。这都有助于我们把握矿物的特点。这样,用肉眼鉴定矿物的过程,就是一个寻找矿物鉴定特点的过程。矿物出现的典型特点愈多,观察分析的愈仔细,鉴定的结果就越准确。五、实验内容(一) 矿物特性观察1、矿物形状的观察(1) 矿物单体形状的观察六方双锥(或六方柱) 石英(水晶)。
4、菱形十二面体(或四角三八面体) 石榴子石。菱面体 方解石; 长柱体 普通辉石。柱状 普通角闪石;短柱体 普通辉石。板状 (板状)石膏,长石;片状 云母。(2) 矿物集合体形状的观察晶簇状 石英(水晶);粒状 橄榄石;致密状 黄铜矿;鳞片状 绿泥石,滑石;纤维状 (纤维)石膏;放射状 红柱石;结核状 鱼子状(或豆状,肾状)赤铁矿;土状 高岭土,蒙脱土。(3)晶面条纹观察 黄铁矿(三个方面的晶面条纹相互垂直)斜长石(晶纹相互平等)石英(水晶)(柱面上常见有横条纹)2、矿物的光学性质观察(1)矿物的颜色,观察21种矿物比色标本。自色:是矿物本身所固有的颜色,是由于矿物的化学成分中含有的色素离子所决定
5、的。主要色素离子引起的几种矿物的颜色如下表:离子Ni2+Fe2+Fe2+Fe3+Mn4+Mn2+Ti4+Cu2+Fe3+Co2+颜色绿瓶绿黑黑玫瑰褐红色蓝绿褐红玫瑰蓝矿物举例镍华绿泥石磁铁矿软锰矿菱锰矿榍石蓝铜矿孔雀石褐铁矿赤铁矿钴华钴石他色:是矿物中含有带色的杂质或气泡等引起的颜色,与矿物成分无关。他色易变,随含杂质不而不同,无鉴定意义。例如:水晶应为无色透亮,但当含少量氧化锰杂质时呈紫色(紫水晶),含钛多时为淡红色(蔷薇水晶);含碳时呈褐色至深黑色(烟水晶或墨水晶)等等。假色:是矿物表面因有氧化薄膜或因内部有裂隙等原因,引起光线发生干涉而产生的颜色。如斑铜矿表面风化后呈暗紫色;方解石内部有
6、细裂隙面时出现“晕色”等。对于这种情形,只要打出矿物的新鲜面,就可以复原其自色。作为鉴定矿物最重要的是自色。描述矿物的颜色,通常采用比较法和比拟法。比较法:是用颜色较为典型的矿物作为对比的基础,常用的比色矿物如下:辰砂(红色) 土状褐铁矿(黄褐色)毒砂(锡白色) 铬酸铅矿(橙色)雄黄(黄色) 方铅矿(铅灰色)孔雀石(绿色) 镜铁矿(钢灰色)蓝铜矿(蓝色) 磁铁矿(铁黑色)铜蓝(靛青色) 自然铜(铜红色)紫水晶(紫色) 黄铜矿(铜黄色)褐铁矿(褐色) 黄金(金黄色)比拟法:则是以日常生活中一些实物的颜色进行描述。如玫瑰红、樱桃红、橄榄绿、苹果绿、稻草黄等。(2)矿物的条痕观察方解石,斜长石,角闪
7、石,橄榄石的条痕观察对比黄铁矿,黄铜矿,赤铁矿等矿物的条痕与颜色之间的关系。透亮矿物的条痕都是近于白色,鉴定意义不大。条痕常常作为鉴定不透亮矿物的特点。因条痕颜色更为固定,所以是鉴定矿物的可靠依据。条痕可以排除假色,减弱他色,从而充分显示出自色特点。有些矿物的颜色与条痕相同,如磁铁矿的颜色的条痕都呈黑色。有些矿物则二者有显著差别,如黄铁矿的颜色为黄铜色,而条痕则为深绿色。(3)矿物的透亮度观察下列矿物碎片边缘的透亮程度:石英(水晶) 透亮冰洲石 透亮。石膏 半透亮;闪锌矿 半透亮;黄铁矿 不透亮;石墨 不透亮。(4)矿物的光泽观察10件矿物硬度标本,要求把握10件矿物的光泽。3、矿物的力学性质
8、(1)矿物的硬度:观察10件矿物硬度标本把握摩氏硬度计中的十种矿物。学会摩氏硬度计测定未知矿物硬度的方法。摩氏硬度计测定矿物的相对硬度:取摩氏硬度计中一种标准矿物,用其棱角刻划被鉴定矿物上的一个新鲜而较完整的平面,擦去粉未,若在面上留下刻痕,则说明鉴定的矿物硬度小于选用标准矿物的硬度。反之,若未在面上留下刻痕,则说明被鉴定的矿物硬度大于或等于选用标准矿物的硬度。经过多次刻划比较,直到确定被鉴定矿物的硬度介于两个相邻硬度标准矿物之间或接近二者之一时,即已测知被鉴定的矿物的硬度。如云母不能被石膏(硬度2)刻动,而能被方解石(硬度3)刻动,故其硬度介于2-3,用2.5表示。若被鉴定矿物上难于找出平整
9、的面,而标准矿物上有较好的平面时,也可以用被鉴定矿物的棱角去刻划标准矿物上的平面。用摩氏硬度计确定手指甲,铜片,普通玻璃片,及钢刀刃的相对硬度范畴。指甲(2-2.5),铜片(3-3.5),普通玻璃片(5-5.5),钢刀刃(6-6.5)。(2)矿物的解理,断口:观察5件矿物解理标本,指出云母和方解石各有几组解理。观察5件矿物断口标本,断口是矿物受外力作用后不依结晶方向发生断裂而形成的断面。是鉴定矿物物标志之一。4、矿物的其它特性观察:云母薄片具有弹性;绿泥石薄片具有挠性;磁铁矿具有磁性;滑石具有滑感;石盐具有咸味;蒙脱土遇水膨胀、崩解;碳酸盐类矿物遇稀盐酸发生“盐酸反应”。碳酸盐类矿物,如方解石
10、(CaCO3)、白云石(CaMgCO32),与稀盐酸(HCl)发生作用,产生化学反应,逸出二氧化碳(CO2),形成所谓的“泡沸”,以方解石为例,其反应式为:CaCO32HCl CaCl2H2OCO2一样方解石遇盐酸后“泡沸”强烈,而白云石则需要用小刀刻成粉末后再滴盐酸,才可见柔弱的“泡沸”现象。(二)矿物的肉眼鉴定方法:无论是在实验室内,还是在野外地质工作中,我们都需要准确地认识矿物和鉴定矿物。目前鉴定矿物的方法很多,但最基本的是肉眼鉴定。造岩矿物的肉眼鉴定法实质是凭借肉眼和一些简单的工具(小刀、放大镜、条痕板、摩氏硬度计等),来辨论矿物的外表特点(有时也配合一些简易的化学方法),从而对矿物进
11、行鉴定。这种方法虽然简便,但可借以正确地鉴别许多常见的矿物。矿物的肉眼鉴定法,通常情形下,可参照下列步骤进行:1、第一观察矿物的光泽。确定它是金属光泽,还是非金属光泽,借以确定是金属矿物还是非金属。(岩石中经常见的大都是非金属光泽的矿物)2、然后试验矿物的硬度。确定它的硬度是大于还是小于指甲的硬度,是大于还是小于小刀的硬度。3、再观察矿物的颜色。如已确定被鉴定的矿物硬度大于小刀,为金属光泽,而且呈黄铜色,那么秀容易确定它是黄铁矿而非黄铜矿,然后再检查一下其它特点就可以确定下来。如果被鉴定的矿物硬度小于小刀而大于指甲,并属于玻璃光泽,而决不会是石英,长石(硬度都大于小刀),也不可能是辉石,角闪石
12、(呈黑色)。4、进一步观察矿物的形状和其它物理性质。针对有限的几种可能性,逐步地缩小范畴,认真观察,仔细分析最终鉴定出矿物,定出矿物名称。在鉴定矿物时要结合各类矿物的共同特点,一样说来,具有金属光泽而呈铁黑色多为金属氧化物。如磁铁矿、赤铁矿,软锰矿及硬锰矿等;具有金属光泽而呈铜黄、铅灰等金属色的,则多是金属硫化物类,如黄铜矿、黄铁矿、方铅矿,辉锑矿等。含氧盐类及卤化物类矿物,一样呈玻璃光泽,浅色、透亮或半透亮。如果大于小刀或近于小刀,可能是硅酸盐类矿物(云母、滑石除外);如果硬度小于小刀,能与稀盐酸作用,则应是碳酸盐类矿物,不与稀盐酸作用,则可能是硫酸盐,磷酸盐等其它含氧盐类矿物。有了这样的轮
13、廓,逐步地缩小鉴定范畴,找出矿物的典型特点,就能正确的定出矿物的名称。采用肉眼鉴定法鉴定造岩矿物,应对常见的矿物标本认真观察,仔细分析,相互比较,反复练习,对一些“相似矿物”间的差异,更应尽心摸索,从而对矿物特点建立比较坚固的感性认识。肉眼鉴定矿物是有一定限制的。因为矿物颗粒太小,或超出肉眼鉴定的能力范畴时,必须采用其它更详细的方法鉴定和研究。(三)鉴定和描述主要造岩矿物观察和描述42件造岩矿物标本,参照24种主要造岩矿物鉴定特点表(表2),结合标本,在教师指导下自行学习。在独立的观察基础上,总结出各矿物的鉴定特点。六、实验报告及作业:1、主要造岩矿物肉眼鉴定实验报告 2、肉眼鉴定常见造岩矿物
14、时主要依据哪些特性?3、说明下列造岩矿物的鉴定特点:正长石 斜长石 石英角闪石 辉石 黑云母方解石 白云石 石膏主 要 造 岩 矿 物 鉴 定 表 (表2) 次序矿 物 名 称形 状颜 色光 泽透亮度解理、断口硬 度比 重化学性质及其他分 布1石 英SiO2完整晶形为六棱柱或双锥体,但呈粒状者居多纯者无色,乳白色,含杂质时呈紫红、烟色玻璃光泽,断口为油脂光泽透亮贝壳状断口72.6化学性稳固,不易风化呈单晶、晶簇及脉状产出或产于岩浆岩、沉积岩和变质岩中,特别是酸性岩浆岩中最多2正 长 石KAlSi3O8柱状或薄板状、粒状肉红、浅玫瑰或近于白色玻璃光泽半透亮或不透亮完全、两组正交解理62.52.7
15、易风化成高岭石 花岗岩、正长岩、片麻岩、伟晶岩等岩浆岩中最多3斜 长 石(Na,Ca)AlSi3O8外形为板状、柱状、粒状白色或灰白色玻璃光泽半透亮或不透亮完全、两组解理斜交,断口平整62.52.7风化后成高岭石含Na多者只产于酸性或中性岩浆岩中,含Ca多者只产于中性或基性岩浆岩中4普通角闪石(Ca2,Na)(Mg,Fe)4(Al,Fe)(Si,Al)4O112OH2长柱或纤维状,断面六边形深绿暗黑色玻璃光泽半透亮或不透亮两组解理交角近565.563.2受水热作用后,可变成绿泥石或蛇纹石 多产于中性岩浆岩中,如闪长岩、安山岩,也可单独组成超基性的角闪岩5普通辉石(Na,Ca)(Mg,Fe,Al
16、)(Si,Al)2O8短柱状,断面呈八边形,在岩石中常呈粒状深黑、褐黑、紫黑及棕黑色玻璃光泽半透亮或不透亮具有两组完全或中等解理,两组交角近直角563.43.6受水热作用后,可变成绿泥石或蛇纹石 多产于基性岩浆岩中,如辉长岩、玄武岩,也能单独组成超基性辉岩6橄 榄 石(Mg,Fe)2SiO4常呈粒状集合体橄榄绿、淡黄绿油脂光泽或玻璃光泽透亮或不透亮通常无解理,贝壳状断口6.573.214.14溶于硫酸时急剧分解析出Si O2胶体只产于基性岩浆中,也可单独组成橄榄岩7黑 云 母K(Mg,Fe),(OH)2AlSi3O10片 状黑 色珍 珠透 明一组极完全解理2.532.3具有弹性在水化作用下会失
17、去弹性并变为蛭石广泛公布在岩浆岩和变质岩中8白 云 母Kal2(OH)2AlSi3O10片 状无色,有时呈灰白、淡黄、淡红等色玻璃或珍珠光泽透 明一组极完全解理2.532.3具有弹性广泛分布在岩浆岩和变质岩中9方 解 石CaCO2菱 面 体白色、灰白色,含Fe时呈褐红色,含Mn时呈棕黑色玻 璃透亮或半透亮三组完全解理32.02.8遇稀盐酸剧烈起泡广泛存在石灰岩中,大理岩中也有,某些岩浆岩中也有少量显现,也可呈方解石脉显现10白 云石(Mg,Ca)CO32常为菱面体块状,晶面常弯曲成鞍状灰白、淡黄或淡红色玻 璃透亮或半透亮三组完全解理3.542.82.9遇稀盐酸起泡少,以此区别 于方解石主要存在
18、白云岩中,有时在大理岩、石灰岩中也可显现 11石 膏CaSO42H2O板状、条状或呈纤维集合体无色、白色或呈灰白色玻璃光泽,纤维状者呈丝绢光泽透亮或半透亮一组解理发育22.2能溶于盐酸中,亦略溶于水,具有滑感,挠性、硬度小为泻湖相及海湾相沉积物12硬 石 膏CaSO4块状或小板状集合体白色、灰白色,含有杂质色变暗玻 璃半透亮有三组解理,通常可见一组解理32.5水化后变为石膏,具有挠性为泻湖相及海湾相沉积物续 表次序矿 物 名 称形 状颜 色光 泽透亮度解理、断口硬 度比 重化学性质及其他分 布13蛋 白 石SiO2nH2O致密块状体熟蛋青般的白色,但有时被染成各种颜色油脂光泽或无光泽半透亮或不
19、透亮 贝壳断口,无解理55.52.0为二氧化硅胶体凝聚而成,为非晶质多产于沉积岩的硅质岩石中14高 岭 石Al4Si4O10OH8鳞片状或致密细粒状集合体鳞片无色,致密块体呈白色土状不透亮一组完全解理,土状断口12.582.60有滑感,吸水后具粘性、可塑性班车长石、普通辉石等风化形成的粘土类矿物,公布广泛15滑 石Mg3Si4O10OH2片状、块状白色、淡红或浅灰等色油脂或珍珠半透亮或不透亮一组完全解理12.72.8具高度滑感、性软薄片具挠性为橄榄石、辉石、角闪石等变质后形成的主要变质矿物 16绿泥石(Mg,Fe)5AlAlSi2O10OH8片状或板状、细小鳞片状集合体深绿色珍珠光泽半透亮或不
20、透亮一组完全解理22.52.62.85鳞片与薄片无弹性,具挠性在变质岩中公布最多,往往构成绿泥石片岩17蒙脱石(AlMg)2Si4O10(OH)2nH2O土状、块状白或黄绿、红等土状不透亮土状断口12吸水性强,吸水后体积膨胀,具可塑性,有滑感主要由基性及超基性岩风化形成18蛇纹石Mg6Si4O10OH8致密块状或呈片状、纤维状浅黄绿或深的暗绿色块状为蜡状光泽,纤维状为丝绢光泽半透亮或不透亮参差状断口 2.53.52.62.9由橄榄石、辉石交代反应变化而成,并能溶于盐酸常与石棉相伴产出,多为超基性岩的变质矿物19红 柱 石Al2SiO4O柱状,放射状粉红色或灰白色玻璃或油脂光泽半透亮或不透亮一组
21、解理,不平整断口77.53.13.2表面风化后具有滑感常分布于变质岩中,为接触变质矿物20石榴子石Fe3Al2(SiO4)3菱形十二面体,二十四面体,集合体为粒状深褐或紫红,黑等色玻璃光泽,断口油脂光泽不透亮断口不平整,无解理6.57.53.54.3较稳固,如风化则变为褐铁矿等产于变质岩中,为标准变质矿物21黄 铁 矿FeS2立方体、块状、结核状浅黄铜色金属光泽不透亮 贝壳断口或不规则断口66.55氧化或水的作用下会生成硫酸及褐铁矿,晶面有条纹常见于岩浆岩或沉积岩的砂岩和石灰中22黄 铜 矿CuFeS2致密块状铜黄色金属光泽不透亮无344.14.3经风化作用,易溶于水,性脆常见于基性岩浆岩中,
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