矿物岩石学基础

矿物是指在各种地质作用中产生和发展着的，在一定地质和物理化学条件处于相对稳定的自然元素的单质及其化合物。矿物具有相对固定的化学组成，呈固态者还具有确定的内部结构；它是组成岩石和矿石的基本单元。隧道施工超前地质预报，就是要弄清楚隧道围岩的岩性、物理力学性质、不良地质现象的地质特征等，因此，岩石是最重要的研究对象。岩石学是专门研究地壳、地幔及其他星体产出的岩石的分布、产状、成分、结构、构造、分类、命名、成因、演化等方面的科学。因此，对岩石的识别是隧道施工超前地质预报的基础。

主要造岩矿物

已知的矿物有4700种左右，在固态矿物中，绝大部分都属于晶质矿物，只有极少数（如水铝英石）属于非晶质矿物。下面反对主要的造岩矿物作简单介绍。

1．石英

石英是一种物理性质和化学性质均十分稳定的矿物，属三方晶系的氧化物矿物，即低温石英（o -石英），是石英族矿物中分布最广的一个矿物种（图4-la）。石英的主要成分为Si02，常含有少量杂质成分如Al2 03、Ca0、Mg0等。石英外观常呈白色、乳白色、灰白半透明状态，摩氏硬度为7，断面具玻璃光泽或油脂光泽，密度因晶型而异，变动于2. 22-2.65g/cm3之间。

2．长石

长石也是主要的造岩矿物，自然界中常见的为正长石和斜长石。

(1) 正长石：是不可溶钾盐矿物，化学组成是KAISi3 08，属单斜晶系的架状结构硅酸盐矿物(图4 -lb)。正长石是钾长石的亚稳相变体，属钾长石和钠长石不完全类质同象系列。晶体呈短柱状或厚板状，常见卡斯巴双晶、巴温诺双晶和曼尼巴双晶，集合体为致密块状。肉红或浅黄、浅黄白色，玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽，半透明。两组解理（一组完全、一组中等）相交成90。，由此得正长石。摩氏硬度6，密度2. 56 -2. 58g/cm3。正长石广泛分布于酸性和碱性成分的岩浆岩、火山碎屑岩中，在钾长片麻岩和花岗混合岩，以及长石砂岩和硬砂岩中也有分布.

(2)斜长石：是长石矿物中的一个系列，龟：括钠长石(图4-lc)、奥长石、中长石、拉长石、培长石和钙长石。斜长石中的大多数品种会在表面产生细而且平行的条纹，有的还呈现蓝或绿色的晕彩，这是由于它们的双晶结构引起的。斜长石属三斜晶系的架状结构硅酸盐矿物，多为柱状或板状，常见聚片双晶，在晶面或解理面上可见细而平行的双晶纹。白至灰白色，有些呈微浅蓝或浅绿色，玻璃光泽，半透明。两组解理（一组完全、一组中等）相交成86。24，，故得名斜长石。摩氏硬度6 -6.5，密度2.6-2.76g/crri3。斜长石广泛分布于岩浆岩、变质岩和沉积碎屑岩中。

3．云母

(1) 白云母：是分布很广的造岩矿物之一（图4-ld），在三大岩类中均有产出，属于硅酸类，单斜晶系，摩氏硬度2.5 -4，密度2。77 -2。 88g/cm3，在天然环境下常呈板状假六边形晶体、片状或鳞片状。颜色从无色到白色，有时也会呈绿色、棕色等，条痕为无色，具有一组极完全解理。白云母斜方柱晶类，通常呈板状或片状，外形成假六边形或菱形。柱面有明显的横条纹。白云母主要出现于酸性岩浆岩；此外，还常出现于云英岩、片岩和片麻岩中。

(2) )黑云母：为硅酸盐矿物（图4-le）。黑云母主要产出于变质岩中，在花岗岩等其他岩石也都有存在。黑云母的颜色从黑到褐、红色或绿色都有，具有玻璃光泽。单晶体主要为短柱状或板状，横切面为六边形，集合体为鳞片状。棕褐色或黑色，颜色随含铁量增高而变深。其他光学性质和力学性质与白云母相似，密度2.7 -3. 3g/cm3。

4．角闪石

角闪石是分布很广的造岩矿物(图4 - lf)。主要有透闪石、阳起石、普通角闪石和)闪石、蓝闪石等。是含( OH)的镁、铁、钙、钠、铝的链状结构硅酸盐，类质同象普遍。晶体呈长柱状，集合体呈粒状、纤维状、放射状等。一般为深色，从绿色、棕色、褐色到黑色。玻璃光泽。摩氏硬度5 -6。两组发育中等的解理面交角为124，和56。，密度3， 3.0 -3. Sg/cm。

5．方解石

方解石是地壳最重要的造岩矿物之一(图4 -2g)，化学成分为CaC03，三方晶系，三组完全解理，断口呈玻璃光泽，透明至半透明，一般为白色或无色，因含有其他致色无素呈现出淡红、淡黄、淡茶、玫红、紫等多种颜色，条痕白色，摩氏硬度2。7 -3.0，密度2.6-2. 8g/cm3，遇稀盐酸剧烈起泡。

方解石是一种碳酸钙矿物，天然碳酸钙中最常见的就是方解石，因此，它是一种分布很广的矿物。方解石的晶体形状多种多样，其集合体可以是一簇簇的晶体，也可以呈粒状、块状、纤维状、钟乳状、土状等。敲击方解石可以得到很多方形碎块，故名方解石。方解石的色彩因其中含有的杂质不同而变化，如含铁锰时为浅黄、浅红、褐黑等，但一般多为白色或无色。

方解石在泉水中可沉积出石灰华，在火成岩中常为次生矿物，在玄武岩流的杏仁体中

及沉积岩的裂缝中常有方解石充填而成的细脉，或通过生物作用，以贝壳或岩礁的方式产

出。主要由方解石组成的石灰岩可以形成溶洞，洞中的钟乳石、石笋汉白玉等的主要矿物出。成分就是方解石。