要求：
[1]了解矿物的概念体系；
[2]了解岩石的形成过程；
[3]掌握矿物的物理性质鉴定依据；
[4]重点掌握三大类岩石的结构与构造
第一章 地质学基础
土壤固体成份中绝大部分是矿物质，它是岩石通过风化而形成的。 因而我们必须先认识形成土壤矿物质的岩石。
1.2 矿物
1.2.1 矿物(mineral)的概念
指岩石圈中的化学元素的原子或离子通过各种地质作用形成的，并在一定条件下相对稳的自然产物。
矿物绝大部分是结晶质的单质或化合物，具有比较固定的化学成分和晶体构造，表现出一定的几何形态和物理化学性质，并以各种形态（固态、液态、气态，多为固态）存在于自然界中。
矿物可分： 单质矿物、化合物矿物
矿物可分：
① 原生矿物（岩浆冷却而成）
②变质矿物：（早期形成的矿物经过变质作用所形成的矿物）
③表生矿物（原生矿物在地表常温常压条件下，经过风化、沉积作用所形成的一类矿物。）
1.2.2 矿物的物理性质
不同的矿物由于成分、结构不同，其物理性质也各不相同。因此，矿物的物理性质也是鉴定矿物的重要依据。
1.2.2．1颜色：是矿物对可见光中不同波长的光波选择吸收的结果，所呈颜色为反射光波或透过光波的混合色。根据颜色的成因，可以分为以下三种：
A自色：矿物本身所固有的颜色称为自色。
B他色：矿物因外来的带色杂质、气泡等有色体的机械混入，而染的颜色叫他色。
C假色：由于矿物内部裂缝、解理面及表面的氧化膜引起的光波的干涉而产生的颜色称为假色。
颜色是认识矿物最基本的要素，据颜色总体深浅，可把矿物分成 深色矿物和浅色矿物。在认识矿物颜色时， 应注意由于矿物混入了杂质而带来的他色， 也应注意由于矿物表面氧化破碎而造成的假色。因此，要正确确定的颜色，必须观察矿物的新鲜断面， 但有时候由于矿物带了杂质即使是新鲜面也不是真正的颜色，为了避免他色、假色，可引入条痕。
1.2.2．2条痕──矿物粉末的颜色，可在未上釉的瓷板上刻划矿物板上留下一条粉末即矿物的条痕。
测定条痕只适合深色矿物，只适合硬度比瓷板小的。
1.2.2.3透明度和光泽──矿物表面对光线的反射能力。
一般可分
(1)金属光泽： 表面象金属器皿一样光亮（如黄铁矿）。
(2)玻璃光泽：象玻璃表面一样光泽（方解石）。
(3)珍珠光泽： 象珍珠表面一样光泽.
1.2.2.4硬度──矿物抵抗外力磨擦或刻划的能力。
摩尔硬度计：
硬度１：滑石 硬度２：石膏
硬度３：方解石 硬度４：萤石
硬度５：磷灰石 硬度６：正长石
硬度７：石英 硬度８：黄玉
硬度９：刚玉 硬度１０：金刚石
1.2.2.5解理和断口：
矿物受外力作用后，沿一定方向平行裂开的性能为解理。 裂开后形成的光滑面称解理面。如矿物受力后不沿一定的方向裂开， 而是不规则破碎，那么破碎后形成的面叫断口。
解理和断口是一对互为消长的矛盾。
1)解理可分为：
(1)极完全解理：解理面大而完整光滑，无断口出现（云母）。
(2) 完全解理：常裂成规则小块，解理面光滑，断口少见。（方解石（图1））
(3)中等解理：
(4)不完全解理：解理面少见。
(5)极不完全解理：无解理（石英）
2)断口形状有：贝壳状（石英（图2））、锯齿状（纤维石膏）、参差状（黄铁矿）、土状（高岭石）及平坦状（蛇纹石）。
1.2.2.6 矿物的形态
矿物单体的形态----单晶
结晶质矿物在适宜的条件下，常常可以形成规则的几何外形，如食盐是立方体，磁铁矿是八面体，石榴石是菱形十二面体等。
1．一向延长型：晶体沿着一个方向延伸呈柱状、针状，如角闪石、电气石。
2．二向延长型：晶体沿着二个方向延伸呈板状、片状，如板状石膏、云母。
3．三向延长型：晶体在三维空间发育均等，呈粒状。如石榴石、黄铁矿。
矿物双体的形态----双晶(twin cyrstal)
同种物质的晶体呈有规则的连生，叫双晶。双晶可以是两个晶体，也可以是两个以上晶体的连生。如正长石的穿插双晶（卡氏双晶（图3））及斜长石的聚片双晶（图4），常是区别这两类长石的重要依据。
矿物集合体的形态
显晶集合体：用放大镜可以分辨出各个矿物颗粒界限的，叫显晶集合体。常见的形态有：
（1）纤维状、放射状集合体：由针状、柱状矿物平行或由一点向外呈放射状排列而成，如石膏（图5）
（2）片状、鳞片状集合体：由片状晶体集合，如云母（图6）。
（3）粒状集合体：由粒状晶体集合，如方解石及黄铁矿。
隐晶或胶态集合体：这类集合体的个体，肉眼难于分辨，多为地表形成的矿物所具有的形态。
（1）结核体：结晶质或胶质围绕某一中心向外沉积而成的瘤状体。内部常常呈同心层状或放射状，其大小极不一致，如钙质结核等。
（2）鲕状和豆状集合体：由许多如同鱼子大小的圆球群所组成的叫鲕状集合体，如果是象豌豆大小的，叫豆状集合体，两者都具有同心层状构造。
（3）钟乳状体：指形同葡萄状、肾状、乳房状、石笋状的矿物集合体。大部分由溶液或胶体在洞穴表面因蒸发失水凝聚而成，其内部常呈同心层状。
注：在自然界中，大多数矿物均呈不规则的粒状集合体产出，发育良好的晶体比较少见，但发育良好的晶体具有重大的鉴定意义。
1.2.3常见矿物
1.2.3.1石英(quatrz)：
自然界许多岩石中都含有石英。
块体石英、是在有限空间中形成的， 一般在岩石中都是块体石英。一般是乳白色，硬度大，脂肪光泽。
晶体石英、是六方柱状晶体，常成品簇，由于晶体有晶面， 晶面常是玻璃光泽，硬度和块体石英一样都是７，常透明。 并由于混入各种杂质而常呈紫、黑、玫瑰等色。无色透明的称水晶。
石英是自然界中较难风化的矿物。一般难化学风化，只是破碎，含石英多的破碎后土壤砂性大，易水土流失。
1.2.3.2正长石(orthoclase)和斜长石(plagioclase)：
长石类是最主要的造岩矿物，可占地壳重量的50％。
正长石因为二组解理成90而得名。
斜长石则因为二组解理成86而得名。
正长石 | 斜长石 | |
晶体形状 颜 色 光 泽 硬 度 分 布 | 短、粗柱体，粒状 肉红色为主 解理面有珍珠光泽 6.0 酸性岩浆岩 | 片状、条状或长柱状 灰白色为主 有珍珠或玻璃光泽 6-6.5 基性、中性岩浆岩 |
正长石广泛地分布在浅色的岩浆岩中，如花岗岩、正长岩、斑岩等。在岩石中正长石多呈晶粒状存在，或呈较方形的结晶断面，有时可见卡氏双晶，多肉红色，伴生矿物主要是石英、云母和角闪石。
斜长石主要分布在中偏基性及基性的岩浆岩中，闪长岩、辉长岩及玢岩等。在岩石中的斜长石多呈晶粒存在，玢岩中可见长条形的结晶断面，亦可见到聚片双晶，多呈白或灰白色，伴生矿物主要是角闪石和辉石。
1.2.3.3白云母(muscovite)和黑云母(biotite)
云母最主要特征是有一组极完全解理和表面的珍珠光泽。白云母和黑云母区别之处主要是颜色，由于结构内部不同的盐基离子所致，白云母含有K离子呈无色或浅色，黑云母含有Fe、Mg呈黑色。
白云母广泛分布在花岗岩、片麻岩及片岩中。白云母的解理极发育，所以容易沿着表面呈薄片状崩解，但化学分解非常困难。在高温多雨化学分解强烈的热带地方，白云母也往往呈细薄片状混杂在土壤中。
黑云母主要分布在花岗岩、正长岩、结晶片岩、片麻岩等岩石中，因黑云母易分解，故在次生矿物及土壤中很少存在。
1.2.3.4角闪石(bornblende)和辉石(pyroxene)
是两种含有Fe、Mg的深色矿物，在自然界中也是极难鉴别的两种矿物。 具体性质见下表
性质 种类 | 晶形 | 劈开角 | 颜色 | 解理 | 硬度 | 岩石中的特征 |
角 闪 石 | 长柱状 | 124° | 黑绿色 | 平行柱面的二组解理完全，交角124度。 | 5.5-6 | 长条状、纤维状、针状，伴生矿物为正长石，斜长石或辉石。 |
辉 石 | 短柱状 | 87° | 黑色 黑绿色 | 平行柱面的二组解理中等，交角87度。 | 5-6 | 晶粒状，伴生矿物为斜长石或角闪石。 |
1.2.3.5橄榄石(olivine)
一般为玻璃光泽的粒状晶体，硬度6.5-7，比重3.3-3.6，颜色普遍为橄榄
绿色，有时为淡褐、淡灰红及灰绿等色，也有无色的，条痕白色或淡黄色，断口贝壳状。极不完全解理。
橄榄石分布在含硅酸较少的岩浆岩中，如辉长岩、辉绿岩、玄武岩等，其伴生矿物为辉石和斜长石。橄榄石富含亚铁离子，同时多有细的裂缝，所以易风化变成无色或淡绿色的蛇纹石等。
1.2.3.6方解石(calcite)和白云石(dolomite)
方解石成分是CaCO3，方解石呈三向完全解理，白色为主，有时有淡黄色、粉红色等，它的三向解理成菱面体（图7），硬度３。方解石和1:3稀HCl有剧烈气泡反应（此可作为野外鉴定矿物的简便方法）。
白云石成分是MgCO3，晶体常为弯曲的马鞍状（图8）、粒状或致密块状，颜色灰白有时微带黄褐等色，玻璃光泽，硬度3.5-4，三组菱面体解理完全。白云石遇稀盐酸反应微弱，其粉末加盐酸起泡沫反应，这是与方解石的重要区别之一。
1.2.3.7磷灰石(apatite)
晶体为六方柱状，通常呈粒状、致密块状、土状、结核状存在，颜色有灰白、黄、绿、黄褐等色，玻璃光泽，断口参差状，硬度5，比重3.18-3.21，解理不完全.以钼酸铵置于矿物上，加一滴硝酸即生成黄色沉淀。
磷灰石在岩浆岩、变质岩中均以次要矿物存在，是土壤中磷的重要来源。磷灰石对风化的抵抗能力较大，难溶于水，如受酸性土壤溶液或腐殖酸的作用，磷灰石的溶解度则可增加。
1.2.3.8磁铁矿(magnetite)
晶体呈八面体，普通多呈致密粒状、块状的集合体，铁黑色，条痕黑色，半金属光泽，硬度5.5-6，比重4.9-5.2，无解理，具磁性。
1.2.3.9赤铁矿(hematite)
晶体少见，常呈块状、鲕状、肾状及粉末状的集合体，颜色为赤红色，条痕樱红色，半金属光泽，硬度5.5-6，比重5-5.3，无解理，无磁性。
1.2.3.10褐铁矿(limonite)
是胶体矿物，常
呈肾状、钟乳状、土块状、粉末状的集合体，颜色浅褐到黑色，条痕褐色，半金属到土状光泽，硬度1-4，比重3.3-4。
