結晶學與礦物學-5第五講：自然元素類ppt課件

1、第五講：第一大類：自然元素1學時） 自然元素類礦物大致有40種左右，占整個地殼的0.1%，分布極不均勻，最主要的有自然銅、自然金、自然鉑、自然硫、石墨、金剛石等 這一大類礦物分為：自然金屬元素、自然半金屬元素、非金屬元素 金屬元素：主要為鉑族元素金屬元素：主要為鉑族元素Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt和和Cu、Ag、Au，而其它，而其它Fe、Co、Ni處于極次處于極次要地位。這些元素所構成的礦物多為典型的金屬鍵；要地位。這些元素所構成的礦物多為典型的金屬鍵；大多數礦物的原子是最緊密堆積，故結構型較為簡大多數礦物的原子是最緊密堆積，故結構型較為簡單對稱性較高。其個多數為立方最緊密堆積，具單對稱

2、性較高。其個多數為立方最緊密堆積，具立方面心格子的銅型結構，如自然銅、自然金、自立方面心格子的銅型結構，如自然銅、自然金、自然鉑、自然把等。然鉑、自然把等。 少數為六方最緊密堆積，具六方格子，像自然鋨等。少數為六方最緊密堆積，具六方格子，像自然鋨等。此類礦物在成分上類質同像的現象較為廣泛，在形此類礦物在成分上類質同像的現象較為廣泛，在形態(tài)上具等軸粒狀和六方板狀特點。態(tài)上具等軸粒狀和六方板狀特點。 在物性上，具典型的金屬特性，如不透明，金屬光在物性上，具典型的金屬特性，如不透明，金屬光澤，硬度低，相對密度大，延展性強，為熱和電的澤，硬度低，相對密度大，延展性強，為熱和電的良導體等。良導體等。 半

3、金屬元素：即半金屬元素：即As、Sb、Bi。它們構成的。它們構成的礦物具有歪曲了的礦物具有歪曲了的NaCl型晶胞，形成略顯層型晶胞，形成略顯層狀的菱面體晶格狀的菱面體晶格. 非金屬元素；主要是非金屬元素；主要是C和和S。 C有兩個同質多像變體，一為金剛石，一為有兩個同質多像變體，一為金剛石，一為石墨。前者為純共價鍵的典型實例，因而硬石墨。前者為純共價鍵的典型實例，因而硬度特大，光澤強，相對密度大，不導電，難度特大，光澤強，相對密度大，不導電，難導熱。石墨為層狀結構，層內具共價鏈一金導熱。石墨為層狀結構，層內具共價鏈一金屬鍵，層間為分子鏈內于層間連接力弱，屬鍵，層間為分子鏈內于層間連接力弱，故在

4、物性上具明顯的異向性，產生故在物性上具明顯的異向性，產生0001)極完全解理。極完全解理。 S在自然界有三個同質多像變體，最常見的在自然界有三個同質多像變體，最常見的是自然硫是自然硫( 硫硫)，它由，它由8個個S原子以共價鍵原子以共價鍵連接成連接成S8環(huán)。環(huán)分子間為分子鍵連結，所以環(huán)。環(huán)分子間為分子鍵連結，所以它的硬度低，熔點低，導電導熱性也差。它的硬度低，熔點低，導電導熱性也差。典型礦物介紹： 一、自然金 （1化學成分：主要是金，其次含有化學成分：主要是金，其次含有Ag、Cu、Pd、Pt、Bi等。金與銀是完全的類質同象系列，分為自等。金與銀是完全的類質同象系列，分為自然金含銀小于然金含銀小于

5、5%）、含銀自然金含銀）、含銀自然金含銀515%）、銀金礦含銀）、銀金礦含銀1550%）、金銀礦含）、金銀礦含銀銀5085%）、含金自然銀含銀）、含金自然銀含銀8595%）、自然）、自然銀含銀大于銀含銀大于95%）。）。 自然金中的金含量是以成色來表示的，即金的重量自然金中的金含量是以成色來表示的，即金的重量占整個重量的千分率，表示為占整個重量的千分率，表示為 金的成色金的成色=Au/（Au+Ag+Cu+）*1000 金的成色常與成因有關，即成色是標型金的成色常與成因有關，即成色是標型特征之一。特征之一。（2晶體結構：晶體結構： 等軸晶系，O5h-Fm3m，Z=4，a=0.4078nm，原子呈

6、立方最緊密堆積,形成立方面心格子的銅型結構。（3礦物的形態(tài)：礦物的形態(tài)： 六 八 面 體 晶 類 ， 對 稱 型 為 O h 即 為3L44L36L29PC，完好晶體少見，常見單形有立方體、菱形十二面體、八面體、四六面體、四角三八面體等。（4物理性質：物理性質： 顏色和條痕均為金黃色(隨著含銀量的增加色變淺，銀金礦為淡黃至奶黃色；含銅時，色變深，呈深黃色)。強金屬光澤。無解理。硬度23。相對密度15.618.3，純金為19.3(在同重量的金屬中金的體積最小，1Kg黃金的體積僅相當于半徑為2.3cm的圓球或邊長為3.71cm的立方體大小)。延展性強，可抽成細絲或壓成全箔(1g純金可抽成直徑為0.

7、00434mm，長3.5km的細絲)。具良好的導電、導熱性能。化學性質穩(wěn)定，不溶于酸和堿，只溶于王水?；馃蟛蛔兩?。（5成因：成因： 成因極為復雜，可產于多種地質作用下。各種成因的熱液型金礦、風化殼、沉積型金礦等。二、自然鉍二、自然鉍 （1化學成分：Bi 成分較純，有時含微量Fe、S、Te、As、Sb等 元素。 新鮮斷口呈微帶淺帶的銀白色，在空氣中很快變成特有的淺紅錆色；灰色條痕；強金屬光澤。解理平行0001 完全，硬度225。相對密度970一983。延展性弱。良逆磁性。導電性。 物理性質 三、金剛石三、金剛石 （1化學成分：少含一些化學成分：少含一些N和和B，這些元素，這些元素的含量直接影響

8、著金剛石的各種物理性質，的含量直接影響著金剛石的各種物理性質，成為金剛石的分級的依據。成為金剛石的分級的依據。 （2晶體結構：等軸晶系，晶體結構：等軸晶系，O7hFd3m，a=0.35595nm，Z=8，等軸晶系的面心格子，等軸晶系的面心格子，把整個立方體分為八個小立方體，兩兩錯開把整個立方體分為八個小立方體，兩兩錯開的小立方體中各放入一個原子。的小立方體中各放入一個原子。 3礦物的形態(tài)：八面體、菱形十二面體礦物的形態(tài)：八面體、菱形十二面體及其聚形及其聚形（4物理性質物理性質 無色透明，通常略帶深淺不同的黃色色調，也有乳白色、線綠色、天藍色、粉紅色、紫色、褐色、棕色或黑色(合石墨包裹體)。湖南

9、砂礦中的金剛石呈黃色或強黃綠色、淺綠色、少量溫棕黃、線灰色。它是由兩種色心引起，即氮原子中心和放射性輻射損傷中心。具有一定弧氮中心的金剛石，對能量高于2.2ev(波長小于560nm)的入射光有明顯的吸收而呈黃色；輻射損傷中心使C的電子結構發(fā)生變化，產生晶格缺陷，形成一系列新的吸收，使金剛石著色。典型的金剛光澤，具有高的折射率和強的色散，一經琢磨得法就顯出閃爍光芒。解理111中等、110不完全。硬度10，為金剛石獨有的特性。相對密度347356，一般352左右。抗磨性強。具發(fā)光性，日光下團圓后，夜間(或置于暗室)則發(fā)談青藍色的磷光，放有“夜明珠之稱。在紫外線照射下發(fā)綠色、天藍或紫色磷光(有區(qū)域性

10、)，但也有不發(fā)光的。5成因成因 金剛石在高溫、高壓條件下形成。產于與超基性巖有關的金伯利巖(角礫云母橄攬巖、橄欖巖)和鉀鎂煌斑巖小。它們通常呈巖管、巖墻和巖脈產出，也可呈噴發(fā)狀態(tài)產出。 在金伯利巖中橄欖石、金云母、富鉻鎂鋁榴石、鉻透輝石、鎂鈦鐵礦、鎂鉻鐵礦、鎂尖晶石、鈣鈦礦和金剛石成組合。其中血紅色的鎂鋁榴石和鎂鈦鐵礦是含礦金伯利巖的標型礦物。我國山東、貴州、遼寧等先后發(fā)現金剛石的原生礦床。世界聞名的金剛石產地是南非金伯利。四、石墨 （1化學成分：含有其他一些雜質成分，化學成分：含有其他一些雜質成分，甚至可達甚至可達1020%，主要有二氧化硅、氧化，主要有二氧化硅、氧化鋁、氧化亞鐵、氧化鎂、氧

11、化鈣、五氧化鋁、氧化亞鐵、氧化鎂、氧化鈣、五氧化二磷、氧化銅等，此外還有一些水、瀝青、二磷、氧化銅等，此外還有一些水、瀝青、粘土。粘土。（2晶體結構：晶體結構： 六方晶系，D46hP63/mmc，a=0.246nm，c=0.680nm，Z=4。為典型的層狀結構，每層由碳原子排列成六方環(huán)狀網，上層面網的碳原子對著下層面網六方環(huán)的中心。層間為分子鍵，層內是共價鍵-金屬鍵。 （3礦物的形態(tài)：為六方板狀晶形，常見礦物的形態(tài)：為六方板狀晶形，常見的單形有：平行雙面、六方雙錐、六方柱，的單形有：平行雙面、六方雙錐、六方柱，底面常具三角形條紋。完好晶體少見，多底面常具三角形條紋。完好晶體少見，多為鱗片狀、致密塊狀、土狀等。為鱗片狀、致密塊狀、土狀等。 （4物理性質：鐵黑至鋼灰色，條痕為光物理性質：鐵黑至鋼灰色，條痕為光亮黑色，金屬光澤，隱晶質集合體呈土狀，亮黑色，金屬光澤，隱