第3个回答 2010-02-28
矿物鉴定
不同的矿物，外表特征和物理性质有所不同，因此，可以对矿物进行肉眼鉴定。一般可从矿物的外形、矿物的光学性质、矿物的力学性质等方面来对矿物进行鉴定。
（一）矿物的外形具有晶体结构的矿物在条件允许时往往能生成具有一定形态的单晶体。有的沿一个方向生长，成为柱状、棒状等；有的沿两个方向发展，成为板状、片状等；有的是三向等长，成为立方体、菱面体等。
在野外，很少能见到矿物的单晶体，常见到的却是矿物晶粒的集合体或是没有结晶结构的矿物的微粒集合体。一般单晶体为一向伸展的，集合体常为纤维状、毛发状；单晶体为两向伸展的，集合体常为鳞状；单晶体为三向伸展的，集合体常为粒状或块状。此外，矿物的集合体还有些特殊形态，如放射状、晶簇、肾状、钟乳状等。
（二）矿物的光学性质矿物在可见光作用下所表现的性质，包括透明性、光泽、颜色、条痕。
1．透明度 矿物透过可见光的能力叫矿物的透明度，矿物薄片能透过光线的称为透明矿物，否则称为不透明矿物。一般来说，所有的非金属矿物都是透明矿物；所有的金属矿物都是不透明矿物。
2．光泽 光泽是矿物对可见光的反射能力。金属矿物一般表现为金属光泽，非金属矿物一般表现为非金属光泽。非金属光泽又分为金刚光泽、玻璃光泽、油脂光泽、丝绢光泽、珍珠光泽、土块光泽等。
3．颜色 矿物由化学成分和内部结构决定的颜色是固定不变的，这为鉴定矿物提供了重要的依据。如黄铜矿为黄铜色，孔雀石为翠绿色。许多透明矿物由于外来的原因，常常出现不很固定的颜色，如纯净的石英为无色，混有杂质则呈现不同的颜色。
4．条痕 条痕是矿物粉末的颜色。一般将矿物在一白色无釉的瓷板上擦划，瓷板上就留下矿物粉末痕迹的颜色。条痕对某些金属矿物具有重要的鉴定意义，如赤铁矿的颜色虽有不同，但条痕固定为樱红色。由于透明矿物的条痕都是白色或无色，因而条痕对于鉴定透明矿物的意义不大。
（三）矿物的力学性质矿物受外力作用后所表现出来的性质，包括矿物的硬度、解理、断口，以及弹性、挠性等。
1．硬度 硬度是矿物的软硬程度。通常选出十种矿物作为衡量矿物硬度的标准。一般将需要鉴定的矿物同标准硬度矿物或代用品相互刻划，即可得出它的硬度。如某矿物能划破方解石，又能被萤石划破，该矿物的硬度则介于3与4之间。
不同硬度的十种矿物
硬度
矿物名称
代用物品
硬度
矿物名称
代用物品
1
滑石
6
正长石
小刀、玻璃（5.5）
2
石膏
7
石英
钢锉（6.5）
3
方解石
指甲、铜币（2.5）
8
黄玉
4
萤石
9
刚玉
5
磷灰石
10
金刚石
2．解理和断口 矿物被打击时，常沿一定方向有规则地裂开形成光滑平面的性质叫解理。平坦光滑的裂开面叫解理面。根据解理的完全程度可分为五类：极完全解理 ，如云母、绿泥石等；完全解理，如方解石、方铅矿；中等解理，如长石；不完全解理，如磷灰石；无解理，如石英、磁铁矿。
矿物被打击后只产生不规则的破裂，破裂面凹凸不平称为断口。根据矿物断口形状，可分为贝壳状断口，如石英；锯齿状断口，如自然铜等。
3．弹性和挠性矿物受外力作用时发生弯曲而不断开，外力解除后能恢复原状的性质称为弹性；不能恢复原状的性质称为挠性。如云母与绿泥石的主要区别之一就是前者具有弹性，后者具有挠性。
常见矿物主要特征鉴定表
矿物名称
形状
颜色
条痕
光泽
硬度
解理和断口
石英
六方柱锥状晶体
无，或各种颜色
无色
玻璃
7
贝壳状断口
长石
柱状厚板状晶体
白、肉红
无色
玻璃
6
完全解理
云母
片状
白、黑
无色
玻璃
2～3
极完全解理
方解石
菱面体晶体
白
白
玻璃
3
完全解理
普通辉石
短柱状
黑（或带微绿）
浅灰绿
玻璃
5～6
中等解理
普通角闪石
长柱状
黑（或带微绿）
浅灰绿
玻璃5～6
完全解理
黄铁矿
立方体晶体，集合体为致密块状
淡黄铜色
黑带微绿
金属6～6.5
无解理
黄铜矿
晶体少见，常见致密块状或散粒状
黄铜色
黑带微绿
金属
3～4
无解理
最常见的几种岩石
1．岩浆岩
（1）花岗岩花岗岩是地壳上分布最广的一种酸性侵入岩。颜色以浅灰、肉红色为主，中粗粒结构，块状构造。矿物成分中石英占30%左右，为不规则粒状，白色或烟灰色，具有油脂光泽，硬度很大；正长石约占30%～60%，肉红色、白色或微黄色，板状晶体，玻璃光泽，硬度比石英略小；黑云母约占5%，褐黑色，鳞片状，油光闪亮，可用小刀剥成薄片。花岗岩岩体往往很大，常形成巨大山脉的核心。
（2）流纹岩流纹岩是一种酸性喷出岩，它的化学成分、矿物成分与花岗岩基本相同。流纹岩的颜色浅淡，常为白、粉红、浅紫等色，具隐晶斑状结构。斑晶为石英和长石，暗色矿物少见。基质由微晶或玻璃质组成，流纹构造发育。流纹岩在我国浙江、福建沿海一带分布较广。
（3）玄武岩玄武岩是一种黑色致密、比重较大的喷出岩（玄武就是黑色的意思）。经几次变化后成暗绿、暗红色。它的主要矿物成分是基性斜长石和普通辉石，也常含有少量的橄榄石和角闪石。玄武岩具隐晶质斑状结构。斑晶为斜长石、普通辉石或橄榄石。气孔、杏仁构造发育。杏仁部分多为方解石、绿泥石、玉髓等。玄武岩是地壳上分布最广的基性喷出岩，如我国河北省张北汉诺坝台地和印度德干高原都是由玄武岩构成的。
2．沉积岩
（1）砾岩直径大于2 mm的岩石碎屑叫砾，已经磨圆了的俗称卵石。砾和卵石被其他物质胶结起来形成的岩石，称为砾岩。砾石多半为较坚硬的岩屑或矿物组成，如石英、燧石等。胶结物一般为黏土、钙质、硅质等。由二氧化硅胶结的砾岩特别坚固，抗风化能力最强。
（2）砂岩直径2～0.05 mm的岩石碎屑叫做砂，由砂粒胶结而成的岩石，称为砂岩。砂粒的成分以石英为主，其次是长石，重矿物很少。砂岩颜色常为白色、灰色、淡红色和黄色等。如果含有90%以上的石英砂粒，则称为石英砂岩，质地坚硬，纯者可用做玻璃原料。
（3）页岩主要由颗粒细小的黏土矿物组成。具有明显的页理构造，可以分裂成薄片，好像书页，故称页岩。层面上常有云母碎片，光泽暗淡 。页岩颜色多种多样，常与所含杂质有关，如黑色或灰色（含碳质或低价铁）、红色（含氧化铁）、绿色（含绿泥石等）、黄色（含褐铁矿）等。质地致密，常形成隔水层。页岩抗风化能力弱，在地形上往往形成低山沟谷。
（4）石灰岩石灰岩俗称“灰岩”，主要由方解石组成，致密性脆，硬度不大，小刀可以刻动。一般为白色、灰色，因含杂质颜色变深，呈黄、浅红、褐、灰黑等色。遇稀盐酸发生化学反应放出气泡。灰岩能溶于水，在湿热多雨的石灰岩地区，常发育奇峰异洞。在钢铁冶金、烧石灰、制水泥等方面都要用石灰岩。
3．变质岩
（1）大理岩大理岩是石灰岩经过重结晶变质而成的。矿物成分以方解石为主，白云石次之。粒状变晶结构，块状构造，在断面上可以看到闪亮发光的小方解石颗粒。大理岩遇稀盐酸起泡。大理岩色泽美观，硬度不大，容易雕刻，是工艺和建筑上广泛应用的装饰石材。云南大理是我国大理岩著名的产地，大理岩也因此得名。
（2）板岩由页岩和黏土岩变质而成。主要成分有云母、石英粒、绿泥石、黏土等，颗粒极细，不易辨认。颜色多种多样，有灰、黑、灰绿、紫、红等色。岩性致密均匀，容易劈成薄片，称为板理构造。质地坚硬，击之有清脆响声。板岩可以做石板、缸盖和屋瓦等。
（3）片岩主要由片状、柱状矿物如云母、绿泥石、滑石、角闪石等组成，它们主要形成云母片岩、绿泥石片岩等。片状和柱状矿物在压力作用下沿一定方向排列形成片理构造。片理面凹凸起伏，具有较强的丝绢光泽，沿片理极易劈开。片岩多由沉积岩或某些火成岩变质而成，是一种变质较深的岩石。
（4）片麻岩这是变质很深的岩石，由多种岩浆岩和沉积岩变质而成。晶粒较粗，主要成分为长石、石英、黑云母及其他暗色矿物。其中矿物颗粒定向排列或拉长，黑白相间，形成断续条带，称为片麻构造。岩性较硬，但极易风化破碎。这种岩石分布地区，常代表年龄最古老的地带。片麻岩在我国北方分布较广。
板块运动的驱动力
岩石圈板块在什么力作用下产生运动的问题已有多种见解，但至今仍是一个没有定论的课题。
自从海底扩张理论问世后，地幔对流模式就作为板块运动的主要驱动力。这一模式的主要思想是，由于“固体”状态的上地幔物质内部，热的不均匀分布和物质密度的差异性，可以导致对流运动产生。这种对流，速度是极其缓慢的，每年仅1～2 cm。对流过程中，地幔流首先向上流动，上升到一定程度后，分成两股朝相反方向流动。当地幔流的前沿碰到对面来的另一系统的地幔流时，就转为下降流。世界大洋底部以中脊的热流量最高，海沟部位热流量较低。前者为地幔流的上升流部位，后者为地幔流的下降流部位，中脊和海沟之间为地幔流的平流运动区。正是上升流运动导致地幔物质在海岭处漏出，平流运动驮载洋底扩张移动，下降流运动造成大洋板块的俯冲和消亡。这一现象在大陆地壳底也同样发生。当然，板块运动十分复杂，影响因素很多。目前尚未有直接的证据说明在地幔中确有这种对流存在，仅是一种推断的理想模式。
热点——地幔柱系统被认为是20世纪70年代板块构造学说的驱动力理论的新进展。它是由普林斯顿大学的地球物理学家摩尔根首先提出的。这一理论认为，地球深部的地幔物质构成一个圆柱状的上升对流体系。这种地幔热柱上涌的结果，把上覆岩石圈拱起，在地表形成具有高热流值的巨大穹窿。地幔热柱上升到岩石圈的底部，在软流圈内呈放射状向四周蠕动扩展，由此驱动板块运动，致使岩石圈板块四分五裂。通过重力测量推测出的地幔柱的直径约为200 km。地幔柱在地幔中的位置是相对稳定的，炽热的地幔柱上升流长期作用，高温岩浆穿破岩石圈，以火山活动形式喷出地表，形成热点。地幔柱通常位于板块相互扩散的部位，或是三个板块的汇聚点。如红海裂谷、亚丁湾裂谷和埃塞俄比亚裂谷（一条大陆裂谷）的交汇处就是地幔柱的位置，它使非洲板块、阿拉伯板块和索马里板块彼此分开。
地形倒置
在内力作用下形成的褶皱构造，其初始构造形态与地形形态一般是一致的。背斜上凸形成山峰，向斜下凹形成谷地，即所谓顺地形。在年轻的褶皱构造地区，这种顺地形占优势。而在时代较老的褶皱地区，常出现构造和地表形态不协调的现象，背斜变成山谷，向斜成为山峰，即所谓逆地形，也叫地形倒置。
为什么会出现地形倒置的现象呢？原来在沉积岩层受侧向挤压形成褶皱构造的过程中，岩层发生弯曲变形，由于背斜轴部产生局部张力，造成轴部岩层裂隙较为发育，为外力侵蚀提供了有利条件。相反，在向斜轴部产生局部挤压力，轴部岩层破坏程度相对轻微，抵抗风化剥蚀的能力较强。在长期外力作用下，差异性侵蚀逐渐明显，背斜遭受侵蚀的速度较快，向斜遭受侵蚀的速度要缓慢得多，逐渐发育为一个侵蚀夷平面。由于地壳的不断隆起抬升，侵蚀作用仍不断增强，差异性侵蚀继续发展的结果，使背斜部位成为谷地，向斜部位转变为山峰。
风化壳
风化产物有规律地残留在风化母质的表面，称为风化壳。它是地表岩石经长期风化作用后，一部分易溶物质随水转移他处，而难以风化的碎屑和化学风化的残余矿物残留原地而成的。风化壳的厚薄及其发育程度与地形、气候等条件有关。一般是湿热气候的平坦地区，风化壳最为发育；而在干燥寒冷气候、高山地区基本上没有化学风化壳的形成。风化作用以地表最活跃，向地下深处逐渐减弱。因此，风化壳在垂直剖面上有明显的分带性，一个发育完全的风化壳自下而上常分为好几层。
风化壳的发育往往遭到其他外力作用的干扰或破坏，如流水的侵蚀等，使风化壳经常缺失某些层次。如果被其他堆积物覆盖起来，就形成埋藏风化壳，即所谓古风化壳。在适宜的气候、地形、原岩性质和成分的条件下可以形成风化壳矿床，如高岭土、铝土矿以及铁矿等。
海水盐度分布规律
大洋表面平均盐度在南北水平方向上呈马鞍形分布规律：赤道附近低，南北回归线附近最高；在中纬度海区，盐度随纬度升高而降低，到高纬度海区最低。形成这种分布状况的原因是：赤道地区降水量大于蒸发量，而在南北纬20°附近，处于信风带，天气稳定而干燥，蒸发量大大超过降水量；在高纬度海区，蒸发量有所减少，而降水量又有所增加，再加上融冰的影响，盐度降得更低。
暖流、寒流和大陆径流破坏了盐度随纬度的带状分布规律。暖流和寒流交汇的海区，盐度的水平分布差别很大，这在大西洋和太平洋的西北部表现得尤为突出。在大西洋，温暖而高盐的湾流与寒冷而低盐的拉布拉多寒流之间，在太平洋的黑潮和亲潮之间，均有很大的水平方向的差异，有的地方水平梯度可以大到0.05%。在各大洋的边缘，由于大陆淡水的流入，海水被冲淡，因而这些海区的盐度一般都较低。
厄尔尼诺现象
流经南美沿岸的秘鲁海流是一支冷洋流，在几乎与秘鲁海岸平行的东南信风吹送下，表层海水离岸外流，深层海水上涌补充，同时将营养盐类挟至上层，因而浮游生物繁盛，吸引大量秘鲁沙丁鱼等冷水性鱼类在这儿繁衍、栖息，使该地区成为著名的东南太平洋渔场。可是在某些年份，东南信风暂时减弱，太平洋赤道逆流的南支越过赤道沿厄瓜多尔沿岸南下，使厄瓜多尔和秘鲁沿岸水温迅速升高，冷水性浮游生物和鱼类因不适应新的环境而大量死亡。由于沿海水温上升在圣诞节即圣子耶稣诞辰前后最为激烈，秘鲁居民将这种海水温度季节性上升的现象称为厄尔尼诺（厄尔尼诺为西班牙文音译，意为圣婴）。
厄尔尼诺发生时，秘鲁渔获量严重减少，并波及世界饲料市场供应；鱼类尸体堆积在海滨，污染了周围的海水；沿岸地区和岛屿上的海鸟因缺乏食物纷纷逃离，影响了鸟粪工业生产，使工人失业。厄尔尼诺不仅给南美沿岸人民生活带来巨大灾难，也往往酿成全球性的灾难性气候异常，如接连出现的世界范围的洪水、暴风雪、旱灾、地震等，报纸上概称为“厄尔尼诺现象（事件）”，科学家们则把那些季节升温十分激烈，大范围月平均海温高出常年1 °C以上的年份才称为厄尔尼诺年。1982～1983年，通常干旱的赤道东太平洋降水骤增，南美西部夏季出现反常暴雨，厄瓜多尔、秘鲁、智利、巴拉圭、阿根廷东北部遭受洪水袭击，厄瓜多尔的降水比正常年份多15倍，洪水冲决堤坝，淹没农田，几十万人无家可归。在美国西海岸，加州沿海公路被淹没，内华达等五个州的洪水和泥石流巨浪高达9 m。在太平洋西侧，澳大利亚由于干旱引起灌木林大火，造成多人死亡；印度尼西亚的东加里曼丹发生森林大火，并殃及马来西亚和新加坡；大火产生的烟雾使马来西亚空运中断，3个州被迫实行定量供水，新加坡的气候异常炎热。据估计，本次厄尔尼诺事件在世界范围造成的经济损失约为200亿美元。
我国的旱涝与厄尔尼诺的关系不如印度尼西亚等地密切，据我国学者分析，一致率大约只有60%。中国在厄尔尼诺年，一般河套一带干旱，淮河下游一带多雨；东北常出现低温冷害，粮食减产；南方梅雨期入梅偏迟或空梅；在厄尔尼诺的下一年，河套一带多雨，淮河下游则干旱。
厄尔尼诺的出现没有固定的周期，有时仅隔一年就出现，有时却相隔五六年才出现，因此预测十分困难。为加强模拟和预测，科学家们通过国际合作，建立了全球性的海洋与大气监测网。
各种补给类型河流的水情变化特点
1．雨水补给雨水补给河流迅速而集中，具有不连续性。河流流量过程线随着降雨量的增减而涨落，呈现锯齿形尖峰。我国大部分地区处在东亚季风区内，雨量的年内分配极不均匀，主要集中在夏秋两季，年际变化也大，因而河川径流的季节分配不均，各年水量很不稳定，丰枯变化比较悬殊。同时，由于降雨集中，冲刷地表，所以河流含沙量往往较大。我国各地雨水在年径流量中所占的比重相差悬殊，在秦岭—淮河以南、青藏高原以东的地区为60%～80%，其中浙闽丘陵地区和四川盆地的河流可达80%～90%，云贵高原占60%～70%；黄淮海平原各河占80%～90%；东北和黄土高原各河占50%～60%；西北内陆地区只占5%～30%。
2．季节性积雪融水补给冬季以固态形式降落到流域表面上的积雪，第二年春季开始融化，补给河流，形成春汛。其补给水量的多少及其变化，与流域积雪量和气温变化有关。由于气温具有缓慢连续变化的特点，因而河流流量过程线的变化也比较稳定平缓。补给过程基本上是连续的。
3．冰川融水补给冰川补给河流水量的多少与变化，与流域内冰川、永久积雪贮量的大小和气温的高低变化密切相关。汛期发生在暖季，水量集中；枯水期出现在气温最低的冬季，水量很少，甚至断流。河流径流的季节变化和年际变化都比以雨水补给为主的河流小。这是因为流域内热量的变化比雨水的变化小的缘故。冰川融水补给的河流，对我国西北干旱地区有特别重要的意义。这里工、农、牧业的大部分水源取自这类河流。
4．地下水补给地下水是河流水量可靠而经常的补给来源。我国冬季降水稀少，河流在冬季几乎全靠地下水补给。我国以地下水补给为主的河流，水量的季节变化和年际变化都比较稳定，流量过程线平稳。我国青藏高原上寒冻风化严重，岩石破碎，有利于融水渗入，同时还有大量冰积物和冰水沉积物分布，因而地下水丰富，河流可获得大量地下水补给。在西南广大喀斯特地区，暗河、明流交替出现，为特殊的地下水补给区。我国地下水补给比重最小的地区是浙闽沿海丘陵区、黄淮海平原和四川盆地，一般不到年径流量的10%。这是因为浙闽丘陵地区有大片的中生代流纹岩和花岗岩分布，不易透水；黄淮海平原河道浅，所获得地下水补给很少；四川盆地的地下水埋藏较深，河床尚未下切到主要含水层。
5．湖沼水补给有些河流发源于湖泊，有些湖泊汇集了上游的河水又转而补给下游的河流。沼泽在一定条件下也会外流补给河流。湖沼水补给河流的水量大小和变化，取决于湖沼补给流域的来水量和湖沼的调节作用。一般地说，受湖沼补给的河流，水量变化比较均匀，流量过程线比较平缓，变幅小。
潜水
潜水是埋藏在地下第一个稳定隔水层之上的具有自由水面的地下水。潜水的自由水面叫潜水面，如用高程表示，即为潜水位。潜水面到地面的垂直距离，叫潜水的埋藏深度。从潜水面到隔水层之间的距离，叫含水层厚度。当钻孔或井到达含水层时，潜水位停留在钻孔（井）中某一高度，这种水位叫静止水位。如从井中抽水，水位就往下降，这时的水位叫动水位。下降的距离叫水位降深或叫抽降。潜水面以上通常没有隔水层存在，它可以直接接受大气降水或地表水的补给，因此，潜水有以下几个特点：第一，分布区和补给区基本一致；第二，不承受静水压力，水在重力作用下由高处向低处流动；第三，与地表的水文气象条件关系密切，潜水面是经常变动的；第四，埋藏浅，易开采，是生活和生产的重要供水水源，但易受污染。
潜水的补给主要是大气降水和地表水，也可能有承压地下水，干旱地区还有一定数量的凝结水。
大气降水补给量的多少主要取决于降雨量和降雨强度，此外还与岩性、坡度、土壤含水量以及植被覆盖度有关。短历时的小雨，对潜水补给毫无意义。急骤的大暴雨大部分形成地表径流。只有长时间的绵绵细雨，补给潜水的水量最多。土壤和岩石的透水性能好，雨水补给潜水的水量就大。
地表水对潜水的补给，情况比较复杂。河流与潜水有互为补给关系。在洪水期，河流水位高于两岸的潜水水位，河流则补给潜水；到了枯水季节，河流水位低于两岸潜水水位 ，两岸的潜水则补给河流。实际上，在一次洪水涨落过程中，也可能出现这样的情况。黄河下游河床比地面高，因而河水单向补给潜水。
潜水的排泄方式有水平排泄和垂直排泄两种。水平排泄是主要的方式。潜水在重力作用下，向低洼的地方汇集流动，最后出露地表成泉，补给河流或地表其他水体。在地表坡度较大的河流中上游，河流排泄潜水的现象比较普遍。由潜水补给的泉，是在重力作用下自然流出的，一般无承压上涌现象。垂直排泄即潜水通过蒸发排泄。这种排泄方式的特点是排水不排盐，所以在潜水蒸发旺盛的地区，潜水的矿化度比较高。潜水蒸发的强烈程度取决于当地的温度、湿度、潜水的埋藏深度等。在山区和湿润地区，潜水以水平排泄为主，潜水的矿化度较低；在平原或干旱地区，潜水以垂直排泄为主，潜水的矿化度往往较高。
承压水
承压水是埋藏在两个稳定隔水层之间的地下水。上、下两个隔水层分别叫隔水顶板和底板。两个隔水层之间的垂直距离叫做含水层的厚度。含水层上面因有隔水层存在，不能直接从上面获得大气降水和地表水的补给。因此，承压水的分布区与补给区不一致。由于受隔水顶板的限制，承受静水压力，在静水压力的作用下，承压水在含水层中由压力大处向压力小处流动，即从补给区经过承压区向排泄区运动。当有钻孔或井穿过含水层顶板时，承压水便在静水压力作用下，上升到一定的高度，甚至喷出地表。一般把能喷出地表的承压水叫做全自流水，把上升到一定高度但不喷出地表的承压水叫做半自流水。承压水之所以能喷出地表，其道理与自来水是一样的。承压水的埋藏深度大，封存条件好，循环交替周期较长，比较稳定，不易受污染，在城市和工矿企业供水中，具有重要意义。
承压水是在地层、岩层、地质构造、地貌等因素的相互配合下形成的，其中以相应的地质构造最为重要。形成承压水的地质构造，大体可分为两类，一类是盆地或向斜构造，另一类是单斜构造。前者称为自流水盆地，后者称为自流水斜地。四川盆地是典型的大型自流水盆地，北京山前地区是典型的自流水斜地。
承压水一方面可以直接补给河流或潜水，另一方面也可以通过断层导水，或者由于侵蚀作用，含水层被揭穿露出地表成泉。由承压水补给的泉，具有承压上涌现象，受气候影响小，比较稳定。