第八章 礦物成分

1、結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院第七章第七章 礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分 礦物的化學(xué)成分是決定礦物各項(xiàng)性質(zhì)的最礦物的化學(xué)成分是決定礦物各項(xiàng)性質(zhì)的最本質(zhì)的因素之一本質(zhì)的因素之一, ,具有重要意義。具有重要意義。 礦物的化學(xué)成分是區(qū)分不同礦物的依據(jù)。礦物的化學(xué)成分是區(qū)分不同礦物的依據(jù)。 礦物的化學(xué)成分一般隨形成條件的變化而礦物的化學(xué)成分一般隨形成條件的變化而產(chǎn)生一定的改變，因此，其變化特點(diǎn)可以作為形產(chǎn)生一定的改變，因此，其變化特點(diǎn)可以作為形成礦物及礦床的物理化學(xué)條件的標(biāo)志。成礦物及礦床的物理化學(xué)條件的標(biāo)志。 研究礦物的化學(xué)組成對(duì)礦物的開(kāi)發(fā)利用具研究礦物的化學(xué)組

2、成對(duì)礦物的開(kāi)發(fā)利用具有重要的指導(dǎo)意義。有重要的指導(dǎo)意義。 礦物是元素的集合體，礦物是元素的集合體，元素元素在地殼中的豐度和地球化學(xué)活在地殼中的豐度和地球化學(xué)活動(dòng)特點(diǎn)，制約了自然界中不同動(dòng)特點(diǎn)，制約了自然界中不同礦物的形成與分布。礦物的形成與分布。一一 地殼中元素的豐度和礦物形地殼中元素的豐度和礦物形成與分布關(guān)系成與分布關(guān)系1.元素在地殼中的豐度元素在地殼中的豐度克拉克值克拉克值克拉克值：克拉克值： 指各種元素在地殼中的平均含量百指各種元素在地殼中的平均含量百分比。分比。表示方法：表示方法： 質(zhì)量克拉克值：用質(zhì)量百分比表示質(zhì)量克拉克值：用質(zhì)量百分比表示 原子克拉克值：用原子百分比表示原子克拉克值

3、：用原子百分比表示元元素素質(zhì)量克拉質(zhì)量克拉克值克值/%原子克拉克原子克拉克值值/%元元素素質(zhì)量克拉克質(zhì)量克拉克值值/%原子克拉克原子克拉克值值/%OSiAlFe47.029.58.134.6558.021.06.01.7CaNaKMg2.962.502.501.871.52.21.31.6常見(jiàn)8種元素的克拉克值 占地殼總重量的占地殼總重量的99.03%占地殼總原子數(shù)的占地殼總原子數(shù)的93.3%2.地殼中礦物的形成分布與克拉克值地殼中礦物的形成分布與克拉克值 元素的克拉克值大，易形成礦元素的克拉克值大，易形成礦物物, 相應(yīng)的礦物在自然界中分布廣泛。相應(yīng)的礦物在自然界中分布廣泛。 例：例：OO、S

4、i Si元素的克拉克值最大，元素的克拉克值最大，由由OO、Si Si元素為主的硅酸鹽礦物占礦物種總數(shù)的元素為主的硅酸鹽礦物占礦物種總數(shù)的24%，占地殼總重量的占地殼總重量的75% 氧化物礦物占礦物種總數(shù)的氧化物礦物占礦物種總數(shù)的14%14%，占，占地殼總重量的地殼總重量的17%17%（主要為石英（主要為石英SiOSiO2 2） 克拉克值小的元素能否形成礦物，克拉克值小的元素能否形成礦物，與其地球化學(xué)行為有關(guān)。與其地球化學(xué)行為有關(guān)。 分散元素分散元素在其它礦物中呈類(lèi)質(zhì)同像在其它礦物中呈類(lèi)質(zhì)同像/ /微量混入物形式存在微量混入物形式存在 聚集元素聚集元素形成獨(dú)立礦物種形成獨(dú)立礦物種 Rb 90Rb

5、 901010-6-6，其單礦物僅一兩種。，其單礦物僅一兩種。 Sb0.2Sb0.21010-6-6，其礦物多達(dá)，其礦物多達(dá)100100種，且種，且能形成獨(dú)立的礦床（輝銻礦）能形成獨(dú)立的礦床（輝銻礦） Re0.5Re0.51010-6-6，主要賦存在輝鉬礦中，主要賦存在輝鉬礦中二二 元素的離子類(lèi)型元素的離子類(lèi)型 元素在礦物中的存在形式取決于元素本身元素在礦物中的存在形式取決于元素本身與原子和離子的化學(xué)行為與原子和離子的化學(xué)行為, ,以及所處的物理以及所處的物理化學(xué)條件。各種元素的原子得到電子的能化學(xué)條件。各種元素的原子得到電子的能力力( (電負(fù)性電負(fù)性) )和失去電子的能力和失去電子的能力(

6、(電離勢(shì)電離勢(shì)) )以及以及它們成為離子后的性質(zhì)它們成為離子后的性質(zhì), ,包括離子的電子層包括離子的電子層結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)( (離子類(lèi)型離子類(lèi)型) )、離子半徑等都是支配元素、離子半徑等都是支配元素間能否形成化合物的重要因素。間能否形成化合物的重要因素。 元素之間化合時(shí)，離子的外電子層元素之間化合時(shí)，離子的外電子層以以2 2、8 8或或1818各電子的結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定，各各電子的結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定，各種元素都有力圖使自己達(dá)到這種結(jié)構(gòu)的種元素都有力圖使自己達(dá)到這種結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)。根據(jù)離子的最外電子層結(jié)構(gòu)，可趨勢(shì)。根據(jù)離子的最外電子層結(jié)構(gòu)，可以將離子分為三種類(lèi)型以將離子分為三種類(lèi)型, ,即即 .惰性氣體型離子惰性氣體型離子

7、 .銅型離子銅型離子 .過(guò)渡型離子過(guò)渡型離子 惰性氣惰性氣體型離子體型離子 銅型離子銅型離子a a親氧性親氧性強(qiáng)的過(guò)渡強(qiáng)的過(guò)渡型離子型離子b b親硫性親硫性強(qiáng)的過(guò)渡強(qiáng)的過(guò)渡型離子型離子1.惰性氣體型離子惰性氣體型離子 這類(lèi)離子易于這類(lèi)離子易于OO2-2-結(jié)合形成氧化物和含氧結(jié)合形成氧化物和含氧鹽鹽 ( (主要的造巖礦物主要的造巖礦物 造巖元素、親石造巖元素、親石元素或親氧元素元素或親氧元素) ) ；堿金屬和堿土金屬元；堿金屬和堿土金屬元素的離子半徑較大，極化能較低，與氧或素的離子半徑較大，極化能較低，與氧或鹵族元素形成以離子鍵為主的化合物。鹵族元素形成以離子鍵為主的化合物。 指具有與惰性氣體原

8、子相同的電子指具有與惰性氣體原子相同的電子構(gòu)型，最外層具有構(gòu)型，最外層具有8個(gè)個(gè) (ns2np6) 或或2個(gè)電個(gè)電子子(1s2)的離子。包括堿金屬和堿土金屬的離子。包括堿金屬和堿土金屬(電離勢(shì)低電離勢(shì)低)及一些非金屬元素及一些非金屬元素(電負(fù)性高電負(fù)性高)離子。離子。2.銅型離子銅型離子 這類(lèi)元素的電離勢(shì)較高，離子半徑這類(lèi)元素的電離勢(shì)較高，離子半徑較小，極化能力很強(qiáng)，通常主要以共價(jià)較小，極化能力很強(qiáng)，通常主要以共價(jià)鍵與硫結(jié)合形成硫化物及其類(lèi)似化合物鍵與硫結(jié)合形成硫化物及其類(lèi)似化合物和硫鹽，形成主要的金屬礦物（造礦元和硫鹽，形成主要的金屬礦物（造礦元素、親硫元素或親銅元素）。素、親硫元素或親銅元

9、素）。 指具有與惰性氣體原子相同的電子指具有與惰性氣體原子相同的電子構(gòu)型，最外層具有構(gòu)型，最外層具有18個(gè)（個(gè)（ns2np6d10）電）電子的離子。包括周期表長(zhǎng)周期右半部的子的離子。包括周期表長(zhǎng)周期右半部的有色金屬和重金屬離子。有色金屬和重金屬離子。3.過(guò)渡型離子過(guò)渡型離子 指最外層具有指最外層具有9-17個(gè)電子個(gè)電子(ns2np6nd1-9)的離子。包括周期表中位于惰性氣體型離的離子。包括周期表中位于惰性氣體型離子和銅型離子之間的各副族（子和銅型離子之間的各副族（-）元）元素的離子。素的離子。 過(guò)渡型離子的性質(zhì)介于惰性氣體型離子過(guò)渡型離子的性質(zhì)介于惰性氣體型離子與銅型離子之間。外層電子數(shù)越靠

10、近與銅型離子之間。外層電子數(shù)越靠近8 8的的元素親氧性越強(qiáng)，易于形成氧化物和含氧元素親氧性越強(qiáng)，易于形成氧化物和含氧鹽；越靠近鹽；越靠近1818的元素親硫性越強(qiáng)，易于形的元素親硫性越強(qiáng)，易于形成硫化物；居于中間位置的成硫化物；居于中間位置的MnMn和和FeFe等，等，則與氧和硫均能結(jié)合。則與氧和硫均能結(jié)合。 離子的結(jié)合還受到環(huán)境的影響離子的結(jié)合還受到環(huán)境的影響 W本來(lái)有與氧結(jié)合的傾向，但當(dāng)介質(zhì)中硫本來(lái)有與氧結(jié)合的傾向，但當(dāng)介質(zhì)中硫的濃度很大時(shí)，也可與硫結(jié)合。的濃度很大時(shí)，也可與硫結(jié)合。 銅型離子只有在還原條件下即硫呈負(fù)價(jià)時(shí)才銅型離子只有在還原條件下即硫呈負(fù)價(jià)時(shí)才能與之結(jié)合形成硫化物；在氧化環(huán)境

11、中，硫呈能與之結(jié)合形成硫化物；在氧化環(huán)境中，硫呈六價(jià)陽(yáng)離子構(gòu)成硫酸根，此時(shí)銅型離子則與氧六價(jià)陽(yáng)離子構(gòu)成硫酸根，此時(shí)銅型離子則與氧結(jié)合生成氧化物和含氧鹽。結(jié)合生成氧化物和含氧鹽。 過(guò)渡型離子過(guò)渡型離子MnMn和和FeFe在還原條件下多與硫結(jié)在還原條件下多與硫結(jié)合生成黃鐵礦或白鐵礦、硫錳礦等；當(dāng)氧的濃合生成黃鐵礦或白鐵礦、硫錳礦等；當(dāng)氧的濃度很高時(shí)，便與氧結(jié)合生成赤鐵礦、磁鐵礦、度很高時(shí)，便與氧結(jié)合生成赤鐵礦、磁鐵礦、菱鐵礦、軟錳礦、菱錳礦等。菱鐵礦、軟錳礦、菱錳礦等。 1. 化學(xué)計(jì)量礦物化學(xué)計(jì)量礦物 礦物成分各組分間遵循定比定律礦物成分各組分間遵循定比定律和倍比定律具嚴(yán)格化合比的礦物。和倍比定律

12、具嚴(yán)格化合比的礦物。 (1).(1).礦物的化學(xué)成分比較固定，各組分礦物的化學(xué)成分比較固定，各組分間遵循嚴(yán)格的化合比，可由確定的理想化間遵循嚴(yán)格的化合比，可由確定的理想化學(xué)式加以表示。學(xué)式加以表示。 例如：天然水晶，例如：天然水晶，Si Si和和OO基本是按基本是按1:21:2的關(guān)系形成的。的關(guān)系形成的。三三 礦物化學(xué)成分的相對(duì)確定性礦物化學(xué)成分的相對(duì)確定性 (2).(2).類(lèi)質(zhì)同像發(fā)育的礦物類(lèi)質(zhì)同像發(fā)育的礦物 天然形成的礦物都不同程度地發(fā)育類(lèi)質(zhì)天然形成的礦物都不同程度地發(fā)育類(lèi)質(zhì)同像現(xiàn)象同像現(xiàn)象, ,這時(shí)將成類(lèi)質(zhì)同像關(guān)系的元素作這時(shí)將成類(lèi)質(zhì)同像關(guān)系的元素作為一個(gè)整體看待為一個(gè)整體看待, ,仍然

13、遵守定比定律。仍然遵守定比定律。 例例: :石英石英（SiOSiO2 2）, ,雖其內(nèi)部含有少量的雖其內(nèi)部含有少量的AlAl3+3+等離子，人們等離子，人們Si Si、 AlAl看成一個(gè)整體，仍看成一個(gè)整體，仍視其是以視其是以Si Si和和OO按按1:21:2的關(guān)系形成的。的關(guān)系形成的。 例例: :鉀長(zhǎng)石鉀長(zhǎng)石- -KAlSiKAlSi3 3OO8 8 K K2 2OAlOAl2 2OO3 36SiO6SiO2 2, , 雖含有雖含有NaNa+ +、CaCa2+2+、FeFe2+2+、FeFe3+3+等離子，但是人們?nèi)哉J(rèn)為其各組等離子，但是人們?nèi)哉J(rèn)為其各組分間遵循定比定律。分間遵循定比定律。2

14、.非化學(xué)計(jì)量礦物非化學(xué)計(jì)量礦物/不符合定比定律的不符合定比定律的礦物礦物 自然界中的許多礦物，特別是某自然界中的許多礦物，特別是某些含變價(jià)元素的礦物，由于受化合物些含變價(jià)元素的礦物，由于受化合物電中性的制約，礦物晶體內(nèi)部必然存電中性的制約，礦物晶體內(nèi)部必然存在某種晶格缺陷，使其化學(xué)組成偏離在某種晶格缺陷，使其化學(xué)組成偏離理想的化合比，不再遵循定比定律，理想的化合比，不再遵循定比定律，這些礦物稱(chēng)為這些礦物稱(chēng)為非化學(xué)計(jì)量礦物非化學(xué)計(jì)量礦物。 例例: :方鐵礦方鐵礦-FeO,-FeO,實(shí)際成分為實(shí)際成分為FeFe1-X1-XO, O, FeFe原子數(shù)略少于原子數(shù)略少于O O原子數(shù)。因?yàn)橛性訑?shù)。因?yàn)?/p>

15、有FeFe3+3+存存在，為保持電中性，結(jié)構(gòu)中便相應(yīng)減少在，為保持電中性，結(jié)構(gòu)中便相應(yīng)減少FeFe原子數(shù)而形成空位，原子數(shù)而形成空位，x x值的大小與值的大小與FeFe3+3+離子數(shù)相當(dāng)。這樣就使晶體的平均成分離子數(shù)相當(dāng)。這樣就使晶體的平均成分偏離理想的化合比。偏離理想的化合比。 例例:PbTiO:PbTiO3 3，若用若用LaLa3+3+置換置換PbPb2+2+，可以，可以產(chǎn)生產(chǎn)生PbPb的缺位，形成非化學(xué)計(jì)量化合物的缺位，形成非化學(xué)計(jì)量化合物 PbTiOPbTiO3 3-Pb-Pb1-(x+0.5x)1-(x+0.5x) La Lax x TiO TiO3 33.礦物成分非化學(xué)計(jì)量性的成因

16、意義礦物成分非化學(xué)計(jì)量性的成因意義 礦物成分非化學(xué)計(jì)量性，往往具有礦物成分非化學(xué)計(jì)量性，往往具有成因成因(標(biāo)型標(biāo)型)意義，可以指導(dǎo)我們推測(cè)它的意義，可以指導(dǎo)我們推測(cè)它的形成環(huán)境和進(jìn)行礦床的評(píng)價(jià)等。形成環(huán)境和進(jìn)行礦床的評(píng)價(jià)等。 例如：含金石英脈中黃鐵礦例如：含金石英脈中黃鐵礦FeSFeS2 2 若若FeFe / S+As/ S+As 0.50.5, ,形成深度小形成深度小, ,剝蝕深度剝蝕深度也小。若也小。若Fe / S+As 0.5Fe / S+As 0.5, ,形成深度大形成深度大, ,即即剝蝕深度大。剝蝕深度大。 (1).(1).膠體膠體是一種或多種物質(zhì)是一種或多種物質(zhì)的微粒的微粒(110

17、0nm) (1100nm) 分散在另一種物分散在另一種物質(zhì)之中所形成的不均勻的細(xì)分散系。質(zhì)之中所形成的不均勻的細(xì)分散系。 前者為前者為分散相（分散質(zhì)相當(dāng)于溶液分散相（分散質(zhì)相當(dāng)于溶液中的溶質(zhì)中的溶質(zhì)），），后者為后者為分散媒（分散劑分散媒（分散劑相當(dāng)于溶液中的溶劑相當(dāng)于溶液中的溶劑）。）。四四 膠體礦物的化學(xué)成分特點(diǎn)膠體礦物的化學(xué)成分特點(diǎn)1.1.膠體及其基本性質(zhì)膠體及其基本性質(zhì)(2).(2).膠體與溶液的區(qū)別膠體與溶液的區(qū)別 溶液是一個(gè)單相的均勻體，溶質(zhì)以溶液是一個(gè)單相的均勻體，溶質(zhì)以離子或分子形式存在，粒徑離子或分子形式存在，粒徑1 nm1 nm。 膠體是由多相物質(zhì)組成的混合物。膠體是由多相

18、物質(zhì)組成的混合物。 膠體中的分散相是以微粒形式存在的，膠體中的分散相是以微粒形式存在的，粒徑在粒徑在1100nm1100nm之間。固態(tài)、液態(tài)、之間。固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)均可以成為分散相或分散媒。氣態(tài)物質(zhì)均可以成為分散相或分散媒。 (3). 膠體分類(lèi)膠體分類(lèi)按分散相和分按分散相和分散媒的量比關(guān)系散媒的量比關(guān)系 膠溶體膠溶體：指分散相的量遠(yuǎn)少于分散：指分散相的量遠(yuǎn)少于分散媒。若分散媒為水，則為水膠溶體，或媒。若分散媒為水，則為水膠溶體，或水溶膠。水溶膠。 膠凝體膠凝體：指分散相量遠(yuǎn)多于分散媒。：指分散相量遠(yuǎn)多于分散媒。若分散媒為水，則為水膠凝體，或水凝若分散媒為水，則為水膠凝體，或水凝膠。膠。 水

19、膠溶水膠溶體可以脫水向水膠凝體轉(zhuǎn)化。體可以脫水向水膠凝體轉(zhuǎn)化。 (4).膠體的基本性質(zhì)膠體的基本性質(zhì) 膠體質(zhì)點(diǎn)的帶電性膠體質(zhì)點(diǎn)的帶電性膠體中分散膠體中分散相的微粒表面正負(fù)電荷遠(yuǎn)未達(dá)到平衡，其相的微粒表面正負(fù)電荷遠(yuǎn)未達(dá)到平衡，其中帶正電荷的膠體叫中帶正電荷的膠體叫正膠體正膠體；帶負(fù)電荷的；帶負(fù)電荷的膠體叫膠體叫負(fù)膠體負(fù)膠體。自然界中負(fù)膠體比正膠體自然界中負(fù)膠體比正膠體分布廣泛。分布廣泛。 地殼中常見(jiàn)的正膠體有：地殼中常見(jiàn)的正膠體有：ZrZr、TiTi、ThTh、CeCe、CdCd、CrCr、AlAl、FeFe的氫氧化物；的氫氧化物； 負(fù)膠體有：負(fù)膠體有：AsAs、SbSb、CdCd、CuCu、P

20、bPb的硫化物，的硫化物，MnMn4+4+、U U6+6+、V V5+5+、SnSn4+4+、WW5+5+的氫氧化物，的氫氧化物，S S、AgAg、AuAu等自然元素。等自然元素。 膠體的吸附性膠體的吸附性正膠體吸附負(fù)離正膠體吸附負(fù)離子，負(fù)膠體吸附正離子子，負(fù)膠體吸附正離子 例：例：MnOMnO2 2負(fù)膠體可以吸附負(fù)膠體可以吸附CuCu+ +、PbPb2+2+、ZnZn2+2+、CoCo2+2+、NiNi2+2+、Li Li+ +、K K+ +、BaBa2+2+等等4040余種離子。余種離子。 膠體微粒的表面能膠體微粒的表面能膠體微粒膠體微粒的表面能決定其吸附能力，其膠體的的表面能決定其吸附能

21、力，其膠體的表面能越大，膠體的吸附能力越強(qiáng)。表面能越大，膠體的吸附能力越強(qiáng)。 2.2.膠體礦物的化學(xué)成分特點(diǎn)膠體礦物的化學(xué)成分特點(diǎn) (1).膠體礦物膠體礦物 膠體礦物是膠體礦物是指由水膠凝體形成的礦物指由水膠凝體形成的礦物, ,即即是指以水為分散媒是指以水為分散媒, ,以固相為分散相的水膠凝以固相為分散相的水膠凝體而形成的非晶質(zhì)體而形成的非晶質(zhì)( (蛋白石蛋白石-SiO-SiO2 2nHnH2 2O)O)或或超顯微的隱晶質(zhì)超顯微的隱晶質(zhì)( (粘土礦物粘土礦物) )礦物。礦物。 膠體礦物是含有吸附水的準(zhǔn)礦物。進(jìn)一膠體礦物是含有吸附水的準(zhǔn)礦物。進(jìn)一步重結(jié)晶的變膠體礦物才是真正的礦物步重結(jié)晶的變膠體

22、礦物才是真正的礦物.膠粒凝聚、脫水膠粒凝聚、脫水老化老化/陳化陳化隱晶質(zhì)礦物隱晶質(zhì)礦物顯晶質(zhì)礦物顯晶質(zhì)礦物膠體礦物膠體礦物(2).(2).膠體礦物的主要形成過(guò)程膠體礦物的主要形成過(guò)程 形成膠體溶液形成膠體溶液 膠體溶液的凝聚膠體溶液的凝聚 例：海濱地帶形成的赤鐵礦、硬錳礦、膠例：海濱地帶形成的赤鐵礦、硬錳礦、膠磷礦、燧石等。磷礦、燧石等。 巖石風(fēng)化殼中的鋁土礦、褐鐵礦、孔雀石、巖石風(fēng)化殼中的鋁土礦、褐鐵礦、孔雀石、硅孔雀石等；硅孔雀石等； 氧化帶潛水面以下形成的輝銅礦和鈾黑等。氧化帶潛水面以下形成的輝銅礦和鈾黑等。 (3).(3).膠體礦物成分的可變性、復(fù)雜性膠體礦物成分的可變性、復(fù)雜性 膠體

23、的性質(zhì)（帶電性、吸附性）、表面能膠體的性質(zhì)（帶電性、吸附性）、表面能的大小等，決定了膠體礦物的化學(xué)成分具有可的大小等，決定了膠體礦物的化學(xué)成分具有可變性和復(fù)雜性的特點(diǎn)。變性和復(fù)雜性的特點(diǎn)。 1).分散相和分散媒的量比關(guān)系不受定分散相和分散媒的量比關(guān)系不受定比定律的約束。比定律的約束。 2)2)膠體微粒的表面具有吸附性。與類(lèi)質(zhì)膠體微粒的表面具有吸附性。與類(lèi)質(zhì)同像不同，它不受離子半徑的大小、電價(jià)同像不同，它不受離子半徑的大小、電價(jià)的高低等因素制約。主要取決于吸附離子的高低等因素制約。主要取決于吸附離子電價(jià)的正負(fù)和在介質(zhì)中的濃度。電價(jià)的正負(fù)和在介質(zhì)中的濃度。 大洋富鈷結(jié)大洋富鈷結(jié)殼的主要成分就殼的主

24、要成分就是是MnO2，主要，主要與與MnO2膠體微膠體微粒對(duì)粒對(duì)Co、Ni、Cu等元素的離等元素的離子吸附有關(guān)。子吸附有關(guān)。 膠體的吸附量很大膠體的吸附量很大, ,可以形成工業(yè)礦產(chǎn)可以形成工業(yè)礦產(chǎn). . 我國(guó)華南地區(qū)發(fā)育的花崗我國(guó)華南地區(qū)發(fā)育的花崗巖風(fēng)化殼釔族稀土礦床，是一巖風(fēng)化殼釔族稀土礦床，是一種與膠體的吸附作用有關(guān)的新種與膠體的吸附作用有關(guān)的新的稀土礦床類(lèi)型。表現(xiàn)為稀土的稀土礦床類(lèi)型。表現(xiàn)為稀土元素以簡(jiǎn)單的陽(yáng)離子形式被多元素以簡(jiǎn)單的陽(yáng)離子形式被多水高嶺石和高嶺石等粘土礦物水高嶺石和高嶺石等粘土礦物吸附，粘土礦物主要由長(zhǎng)石等吸附，粘土礦物主要由長(zhǎng)石等礦物風(fēng)化而來(lái)，稀土陽(yáng)離子則礦物風(fēng)化而來(lái)，

25、稀土陽(yáng)離子則主要由氟碳釔鈣礦等經(jīng)風(fēng)化作主要由氟碳釔鈣礦等經(jīng)風(fēng)化作用提供。用提供。 五五 礦物中的水礦物中的水 水是礦物化學(xué)成分中的重要組成水是礦物化學(xué)成分中的重要組成部分之一部分之一, ,它影響著礦物的許多性質(zhì)。它影響著礦物的許多性質(zhì)。按照礦物中水的存在形式以及其在晶按照礦物中水的存在形式以及其在晶體結(jié)構(gòu)中的作用體結(jié)構(gòu)中的作用, ,可以將礦物中的水可以將礦物中的水分為分為吸附水，結(jié)晶水，化合水吸附水，結(jié)晶水，化合水( (結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)水水) )，層間水和沸石水。，層間水和沸石水。 1.1.吸附水吸附水 概念：以中性水分子概念：以中性水分子H H2 2O O形式被機(jī)械形式被機(jī)械地吸附于礦物顆粒表面或裂

26、隙中，或滲地吸附于礦物顆粒表面或裂隙中，或滲入礦物集合體中的中性水分子。入礦物集合體中的中性水分子。例：蛋白石例：蛋白石 SiO2nH2O 特點(diǎn)：為中性水分子；不參與晶格特點(diǎn)：為中性水分子；不參與晶格（不屬于礦物固有化學(xué)組成）；含量不定（不屬于礦物固有化學(xué)組成）；含量不定（隨溫度、濕度而變）；一般在（隨溫度、濕度而變）；一般在110110以以上逸散。膠體礦物中的逸散溫度一般為上逸散。膠體礦物中的逸散溫度一般為100250100250。 2.2.結(jié)晶水結(jié)晶水 作用作用: :以一定的配位形式環(huán)繞于小半徑陽(yáng)以一定的配位形式環(huán)繞于小半徑陽(yáng)離子周?chē)纬伤?yáng)離子離子周?chē)纬伤?yáng)離子, ,使陽(yáng)離子的體積

27、增使陽(yáng)離子的體積增大大, ,與大的絡(luò)陰離子組成穩(wěn)定的化合物。與大的絡(luò)陰離子組成穩(wěn)定的化合物。 特點(diǎn)：為中性水分子；占據(jù)結(jié)構(gòu)位置；特點(diǎn)：為中性水分子；占據(jù)結(jié)構(gòu)位置；有確定的數(shù)目，遵守定比定律；逸失溫度有確定的數(shù)目，遵守定比定律；逸失溫度較高較高, ,一般一般200500200500。 例：石膏例：石膏CaSO42H2O 概念：以中性水分子概念：以中性水分子H2O形式占據(jù)形式占據(jù)晶體結(jié)構(gòu)中的固定的配位位置，參與組晶體結(jié)構(gòu)中的固定的配位位置，參與組成礦物晶格的水。成礦物晶格的水。 例：高嶺石例：高嶺石Al4Si4O10( OH )8, 在在500 600間失水，變?yōu)殚g失水，變?yōu)槠邘X石（自然界偏高嶺

28、石（自然界中不存在）中不存在）Al2O32SiO2 3. 3.化合水化合水( (結(jié)構(gòu)水結(jié)構(gòu)水) ) 特點(diǎn)：含量固定；占據(jù)結(jié)構(gòu)位置；在特點(diǎn)：含量固定；占據(jù)結(jié)構(gòu)位置；在晶格中的結(jié)合力強(qiáng)，晶格中的結(jié)合力強(qiáng)， 500900500900以上失以上失水。水。 概念：以概念：以(OH)-、H+、（、（H3O）+離子離子形式，占據(jù)晶體結(jié)構(gòu)中的固定的配位位置，形式，占據(jù)晶體結(jié)構(gòu)中的固定的配位位置，并有確定的含量比的水。并有確定的含量比的水。 例：蒙脫石例：蒙脫石 (Na,Ca)0.33(Al,Mg)2(Si,Al)4O10(OH)2nH2O4.4.層間水層間水 特點(diǎn)：為中性水分子；位于層狀硅特點(diǎn)：為中性水分子；

29、位于層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)層之間；含量不定；在酸鹽結(jié)構(gòu)層之間；含量不定；在110110便大部分逸出。失水后結(jié)構(gòu)不破壞，可便大部分逸出。失水后結(jié)構(gòu)不破壞，可使結(jié)構(gòu)層間距縮小，但礦物物性改變，使結(jié)構(gòu)層間距縮小，但礦物物性改變，在潮濕環(huán)境中又可以重新吸水。在潮濕環(huán)境中又可以重新吸水。 概念：存在于某些層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽的結(jié)概念：存在于某些層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)層之間，性質(zhì)介于結(jié)晶水和吸附水之間的構(gòu)層之間，性質(zhì)介于結(jié)晶水和吸附水之間的一種水。一種水。5.5.沸石水沸石水 特點(diǎn)：為中性水分子特點(diǎn)：為中性水分子; ;占據(jù)晶格；含占據(jù)晶格；含量不固定，但有上限值，這個(gè)值遵守定量不固定，但有上限值，這個(gè)值遵守定比定律；分布

30、于沸石族礦物中；一般比定律；分布于沸石族礦物中；一般8040080400可逸出，但是其晶格不破壞，可逸出，但是其晶格不破壞，只引起其物性變化，脫水后可以重新吸只引起其物性變化，脫水后可以重新吸附水，并恢復(fù)原來(lái)的物性。附水，并恢復(fù)原來(lái)的物性。 概念：主要存在于沸石族礦物晶格概念：主要存在于沸石族礦物晶格的空腔和通道中，性質(zhì)介于結(jié)晶水和吸的空腔和通道中，性質(zhì)介于結(jié)晶水和吸附水之間的一種水。附水之間的一種水。例:沸石沸石M+xD2+yAlx+2y Sin- (x+2y) O2n RH2O 六六 礦物的化學(xué)式礦物的化學(xué)式 化學(xué)式是用元素符號(hào)表示物質(zhì)化化學(xué)式是用元素符號(hào)表示物質(zhì)化學(xué)組成的一種方式。學(xué)組成

31、的一種方式。 礦物的化學(xué)式是表示礦物化學(xué)組礦物的化學(xué)式是表示礦物化學(xué)組成的一種方式，通常是以單礦物的成的一種方式，通常是以單礦物的化學(xué)全分析所得到的各組分的相對(duì)化學(xué)全分析所得到的各組分的相對(duì)百分含量為基礎(chǔ)經(jīng)計(jì)算而得到的。百分含量為基礎(chǔ)經(jīng)計(jì)算而得到的。礦物的化學(xué)式可以分為礦物的化學(xué)式可以分為實(shí)驗(yàn)式和晶實(shí)驗(yàn)式和晶體化學(xué)式（結(jié)構(gòu)式）體化學(xué)式（結(jié)構(gòu)式）。 實(shí)驗(yàn)式是一種表示組成礦物的元實(shí)驗(yàn)式是一種表示組成礦物的元素種類(lèi)和原子數(shù)之比的化學(xué)式。素種類(lèi)和原子數(shù)之比的化學(xué)式。1.實(shí)驗(yàn)式實(shí)驗(yàn)式 白云母的實(shí)驗(yàn)式為：白云母的實(shí)驗(yàn)式為：H2KAl3Si3O12；按按簡(jiǎn)單氧化物組合簡(jiǎn)單氧化物組合為：為： K2O3Al2O36 SiO22H2O 結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式( (晶體化學(xué)式晶體化學(xué)式) ) 既能表示組既能表示組成礦物中各組分的種類(lèi)及其數(shù)量比，成礦物中各組分的種類(lèi)及其數(shù)量比，又能反映出它們?cè)诰Ц裰械南嗷リP(guān)系又能反映出它們?cè)诰Ц裰械南嗷リP(guān)系及其存在形式。及其存在形式。2.結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式 例如例如: 白云母的結(jié)構(gòu)式為：白云母的結(jié)構(gòu)式為： KAl2 AlSi3O10 (OH)2. (1). (1).單質(zhì)