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矿物的基本特性(3)

时间:2010-07-03  归属:地质学基础

  (二)矿物的同质多像

  同一化学成分的物质,在不同的外界条件(温度、压力、介质)下,可以结晶成两种或两种以上的不同构造的晶体,构成结晶形态和物理性质不同的矿物,这种现象称同质多像。在矿物中,同质多像相当普遍,例如碳(C)在不同的条件下所形成的石墨和金刚石,二者成分相同,但结晶形态和物理性质相差悬殊(表2-1):

表2-1碳素同质二像变体的比较

 

 

  掌握同质多像的规律,对于确定矿物的形成温度具有一定意义,许多同质多像矿物的变体,被称为矿物学温度计。例如,α石英(三方)和β石英(六方)在常压条件下的转变温度为573℃。压力的变化对同质多像的转变也有影响,如在3000大气压条件下,α石英和β石英的转变温度则为644℃。介质的成分、杂质、酸碱度等对同质多像的变体的形成也有一定影响。例如,FeS2在相同温度和压力下,在碱性介质中生成黄铁矿(等轴),而在酸性介质中则生成白铁矿(斜方)。由此可见,研究同质多像有助于研究矿物形成的环境。

  (三)胶体矿物

  地壳中分布最广的除去各种晶体矿物外,还有些是胶体矿物。一种物质的微粒分散到另一种物质中的不均匀的分散体系称为胶体。前者称为分散相,其大小为10-5-10-7cm;后者称为分散媒。在胶体分散体系中,当分散媒多于分散相时称为胶溶体;若相反则称为胶凝体。在自然界分布最广的是某些细微固体质点分散到水中所成的胶溶体,即所谓胶体溶液。这些固体质点的最大特点是常常带有正或负电荷。如Fe(OH)2、Al(OH)3的分散颗粒带正电荷,SiO2、MnO、硫化物等的分散颗粒带负电荷。这些胶体质点的另一特点是因其带电而具有吸附作用,即从周围环境中吸附大量带异性电荷的离子,这种特性虽然使某些胶体矿物常含有很多其他成分或杂质,但也往往形成钴、镍等重要沉积矿产。这些带电胶体质点的第三个特点是当其电荷被中和时,如河流中的胶体质点,进入海洋就被海水中的电解质所中和,即发生凝聚而沉淀(也可叫胶凝作用),并富集成矿。这样形成的矿物实际上是胶体溶液失去大部分水分而成的胶凝体,也就是所说的胶体矿物。如SiO2、Fe(OH)3等胶体溶液失水胶凝后,即可形成蛋白石、褐铁矿等。

  胶体矿物在形态上一般呈鲕状、肾状、葡萄状、结核状、钟乳状和皮壳状等等,表面常有裂纹和皱纹,这是由胶体失水引起的。在结构上,可以是非晶质的、隐晶质的或显晶质的,这决定于胶体的晶化程度。在化学成分上往往含有较多的水,并且成分不很固定,其原因是由于胶体的吸附作用和离子交换所引起的。

  三、矿物的集合体形态和物理性质

  (一)矿物的集合体形态

  自然界矿物可呈单独晶体出现,但大多数是以矿物晶体、晶粒的集合体或胶体形式出现的。集合体形态往往具有鉴定特征的意义,有时候还反映矿物的形成环境。现将主要的集合体形态分述如下:

  1.粒状集合体 由粒状矿物所组成的集合体,如雪花石膏是由许多石膏晶粒组成的集合体,花岗岩是由石英、长石、云母等晶粒组成的集合体。粒状集合体多半是从溶液或岩浆中结晶而成的,当溶液达到过饱和或岩浆逐渐冷却时,其中即发生许多“结晶中心”,晶体围绕结晶中心自由发展,及至进一步发展受到周围阻碍,便开始争夺剩余空间,结果形成外形不规则的粒状集合体。

  2.片状、鳞片状、针状、纤维状、放射状集合体 如石墨、云母等常形成片状、鳞片状集合体,石棉、石膏等常形成纤维状集合体,还有些矿物常形成针状、柱状、放射状集合体。

  3.致密块状体 由极细粒矿物或隐晶矿物所成的集合体,表面致密均匀,肉眼不能分辨晶粒彼此界限。

4.晶簇 生长在岩石裂隙或空洞中的许多单晶体所组成的簇状集合体叫晶簇。它们一端固着于共同的基底上,另一端自由发育而形成良好的晶形。常见的有石英晶簇、方解石晶簇等,生长晶簇的空洞叫晶洞。许多良好晶体和宝石是在晶洞中发育而成的。

  5.杏仁体和晶腺 矿物溶液或胶体溶液通过岩石气孔或空洞时,常常从洞壁向中心层层沉淀,最后把孔洞填充起来,其小于2cm者通称杏仁体;大于2cm者可称晶腺。如玛瑙往往以此形态产出。

  6.结核和鲕状体 矿物溶液或胶体溶液常常围绕着细小岩屑、生物碎屑、气泡等由中心向外层层沉淀而形成球状、透镜状、姜状等集合体,称为结核。常见的有黄铁矿、赤铁矿、磷灰石等结核,在黄土中常有石灰(方解石)结核。其大小可由数厘米到数十厘米甚至更大。

  如果结核小于2mm,形同鱼子状,具同心层状构造,叫鲕状体,鲕状体常彼此胶结在一起,如鲕状赤铁矿、鲕状铝土矿等。

  7.钟乳状、葡萄状、乳房状集合体 这些形态大多数是某些胶体矿物所具有的特点。胶体溶液因蒸发失水逐渐凝聚,因而在矿物表面围绕凝聚中心形成许多圆形的、葡萄状的、乳房状的小突起。如石灰洞中由CaCO3形成的钟乳石、石笋以及褐铁矿、软锰矿、孔雀石等表面常具此形态。

  8.土状体 疏松粉末状矿物集合体,一般无光泽。许多由风化作用产生的矿物如高岭土等常呈此形态。

  9.被膜 不稳定矿物因受风化作用在其表面往往形成一层次生矿物的皮壳,称为被膜。如各种铜矿表面常有一层因氧化作用而产生的翠绿色孔雀石及天蓝色蓝铜矿的被膜。

  此外,我们在岩石裂缝中还常发现一种黑色的树枝状物质,酷似植物化石,但缺少植物应有的结构(如叶脉等),称为假化石。这是由氧化锰等溶液沿着裂缝渗透沉淀而成的。

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