第十五講第18章氧化物與氫氧化物礦物大類

1第十八章

氧化物與氫氧化物礦物大類

Oxide&Hydroxide2概念：O2-和(OH)-＋陽離子→化合物。種數(shù)：300種以上，氧化物200種以上，氫氧化物80種以上。分布：占地殼總重量17%，其中石英族占

12.6%，鐵的氧化物和氫氧化物占

3.9%。用途:

（a）提取金屬元素，如磁鐵礦、軟錳礦；（b）直接用作工業(yè)原料，剛玉、石英、蛋白石等。（c）作寶石原料。一概述3二.晶體化學

氧化物:陰離子——O2-。附加陰離子——少數(shù)有F-、Cl-

氫氧化物：（OH）-或O2-和（OH）-

陽離子——復雜（約40種，包括惰氣型離子和過渡型

離子，一

些銅型離子

類質(zhì)同象——復陽離子氧化物較單陽離子氧化物廣泛；1.化學組成4銅型離子區(qū)域形成氧化物的陽離子52.

結(jié)構(gòu)型島狀分子型砷華As2O3族(方銻礦Sb2O3)鏈狀金紅石TiO2族,銻華Sb2O3族,黑鎢礦(Fe,Mn)WO4族層狀鉬華MoO3族,板鈦礦TiO2族架狀石英SiO2族,銳鈦礦TiO2族,赤銅礦Cu2O族,鈣鈦礦CaTiO3族,易解石Ce(Ti,Nb)2O6族配位型剛玉Al2O3族,尖晶石MgAl2O4族,晶質(zhì)鈾礦U24+U6+O7族,燒綠石NaCaNb2O6(OH,F)族氧化物:6氫氧化物:鏈狀硬水鋁石AlOOH族(針鐵礦),水錳礦MnO(OH)族,硬錳礦BaMnMn9O20?3H2O族層狀三水鋁石Al(OH)3族,

纖鐵礦FeO(OH)族,水鎂石Mg(OH)2族架狀羥鐵礦Fe(OH)2族O2-和（OH）-常呈互層——層狀或鏈狀，比相應氧化物對稱度低。例：方鎂石MgO等軸晶系，水鎂石Mg[OH]2三方晶系73.

鍵型離子鍵為主，隨陽離子電價增加，從惰氣型向過渡型和銅型轉(zhuǎn)變而共價鍵性增強。例：剛玉40%共價鍵，石英50%共價鍵。少數(shù)呈分子鍵（方銻礦Sb2O3中[Sb4O6]砷華As2O3中[As4O6]分子）。氫氧化物中多存在氫鍵，且（OH）-比O2-的電價低，使之與陽離子的鍵力減弱——相對密度及硬度減小。8島狀、架狀和配位型氧化物:粒狀或塊狀。

其中，因剛玉有[AlO6]配位體沿c軸呈三次螺旋狀排列，向鏈狀過渡，故常呈短柱狀。鏈狀氧化物氫氧化物：柱狀或針狀。

因黑鎢礦的鏈為折狀，故呈板條狀。三形態(tài)物性1形態(tài)：氧化物：常呈自形晶或粒狀、塊狀集合體。氫氧化物：常見細分散膠態(tài)，晶體呈板狀、

鱗片狀或針狀。9（1）光學性質(zhì)：

玻璃光澤：

惰氣型離子Mg、Al、Si等的氧化物和氫氧化物；

半金屬光澤：

過渡型離子如Fe、Mn、Cr等元素，呈深色或暗色。－－－磁性增強。2.物性10（2）硬度：氧化物高硬度（5.5以上）。氫氧化物硬度顯著降低。例如:方鎂石的硬度為6g/cm3，而水鎂石僅為2.5g/cm3。（3）解理：氧化物僅少數(shù)發(fā)育中等至不完全解理。氫氧化物因鍵力較弱，往往發(fā)育一組完全—

極完全解理。（4）密度：氧化物相對密度變化較大。

如W、Sn、U等的氧化物大于6.5g/cm3，而α石英僅2.65g/cm3。氫氧化物結(jié)構(gòu)松散，相對密度小，如:方鎂

石的相對密度為3.6g/cm3，而水鎂石僅為2.35g/cm3。11（1）氧化物類礦物主要有：剛玉、赤鐵礦、鈦鐵礦；金紅石、錫石、軟錳礦；石英、蛋白石；尖晶石、磁鐵礦、鉻鐵礦；黑鎢礦；赤銅礦；鈣鈦礦。（2）氫氧化物類礦物主要有：水鎂石、三水鋁石、一水硬鋁石、一水軟鋁石、針鐵礦、纖鐵礦、水錳礦、

硬錳礦。四分類褐鐵礦、鋁土礦、硬錳礦據(jù)陰離子劃分為氧化物和氫氧化物兩類；121、多數(shù)氧化物礦物可形成于內(nèi)生、外生和變質(zhì)作用過程中。如：鉻鐵礦、鈦鐵礦等只產(chǎn)于超基性、基性

巖中；而赤銅礦Cu2O、銻華Sb2O3、鉍華Bi2O3等是氧化帶的次生礦物。2.

氫氧化物多由風化、沉積作用中的膠體溶液凝聚而成。五成因13六主要礦物概覽（一）氧化物礦物類鏈狀氧化物礦物亞類

金紅石族黑鎢礦族鈮鉭鐵礦族銻華族14四方晶系。氧離子近似六方最緊密堆積，鈦離子充填變形八面體空隙。[Ti06]八面體沿C軸共棱呈鏈排列，鏈間由八面體共角頂相連。4、金紅石族（金紅石、錫石、軟錳礦）金紅石(Rutile)TiO215

四方柱狀或針狀。褐紅、暗紅色，含F(xiàn)e者呈黑色；條痕淺褐色；金剛光澤；微透明。解理平行{110}中等。硬度6～6.5。相對密度4.2～4.3。性脆。鐵金紅石和鈮鐵金紅石均為黑色，不透明。鐵金紅石相對密度4.4，而鈮鐵金紅石可達5.6。16雙錐柱狀，柱面上有細的縱紋；肘狀雙晶常見。集合體常呈不規(guī)則粒狀，也有致密塊狀。黃棕色至深褐色，富含Nb和Ta者，為瀝青黑色；條痕白色至淡黃色；金剛光澤。解理不完全。貝殼狀斷口，斷口油脂光澤。硬度6～7。相對密度6.8～7.0。與金紅石和鋯石如何區(qū)別？錫石(Cassiterite)SnO2金紅石型結(jié)構(gòu)。17有時呈針狀、放射狀集合體。常呈腎狀、結(jié)核狀、煙灰狀或粉末狀集合體。黑色，常帶淺藍錆色;條痕黑色;半金屬光澤至土狀光澤。解理平行{110}完全。硬度視結(jié)晶粗細程度而異,顯晶質(zhì)者可達6,而隱晶質(zhì)的塊體則降至2。晶體的相對密度為4.7～5,塊狀的降至4.5。性脆。主要形成于風化作用和沉積作用中。軟錳礦(Pyolusite)MnO2四方晶系。金紅石型結(jié)構(gòu)。18單斜晶系，似層狀－鏈狀結(jié)構(gòu)。沿c軸延伸的{100}板狀或短柱狀,紅褐色(鎢錳礦)至黑色(鎢鐵礦);條痕黃褐色(鎢錳礦)至褐黑色(鎢鐵礦);光澤由樹脂光澤(鎢錳礦)至半金屬光澤(黑鎢礦、鎢鐵礦)。解理平行{010}完全。硬度4～4.5。相對密度7.12(鎢錳礦)～7.51(鎢鐵礦)。性脆。鎢鐵礦具弱磁性。3、黑鎢礦族黑鎢礦(鎢錳鐵礦)(Wolframite)(Mn,Fe)WO419名稱形態(tài)顏色條痕光澤密度硬度其它金紅石四方錐柱褐紅、暗紅、黑紅、鐵紅淺褐色、淺暗紅色半金屬-金剛中6-7大于小刀錫石四方錐柱褐色、棕褐色、深棕褐色黃白色，褐黃色半金屬-金剛重6-7大于小刀軟錳礦針狀黑色，帶有淺藍錆色黑色半金屬-金屬中6-7大于小刀（集合體約2-3）鎢錳鐵礦板狀暗紅、褐色、黑褐色黃褐色，淺褐色半金屬（樹脂）重4-5小于小刀弱磁性幾種礦物的異同比較20架狀氧化物礦物亞類石英SiO2族,銳鈦礦TiO2族,赤銅礦Cu2O族,鈣鈦礦CaTiO3族,易解石Ce(Ti,Nb)2O6族21

1、石英族（含蛋白石）礦物種晶系單體形態(tài)相對密度（準）穩(wěn)定條件成因產(chǎn)狀α-石英三方六方柱狀2.65常壓，<573℃幾乎各種地質(zhì)作用產(chǎn)物β-石英六方六方雙錐2.53常壓，573～870℃酸性火山巖α-鱗石英斜方六方板狀假象或細粒狀2.26常壓，<117℃（準）酸性火山巖，β2-鱗石英轉(zhuǎn)變或低溫熱液產(chǎn)物β1-鱗石英六方六方板狀假象2.22常壓，117～163℃（準）酸性火山巖，β2-鱗石英轉(zhuǎn)變產(chǎn)物β2-鱗石英六方六方板狀2.22常壓，870～870℃；163～870℃（準）酸性火山巖α-方石英四方八面體假象或隱晶集合體2.32常壓，<268℃（準）酸性火山巖，β-方石英轉(zhuǎn)變或低溫熱液產(chǎn)物β-方石英等軸八面體2.20常壓，1470～1732℃；268～1470℃（準）酸性火山巖柯石英單斜不規(guī)則粒狀2.93>（19～76）×108Pa;常溫（準）隕石坑，隕擊變質(zhì)作用22六方柱{1010}和菱面體{1011}、{0111}等單形之聚形。柱面橫紋。顏色多種多樣，常為白色、乳白色、灰色。玻璃光澤；斷口油脂光澤。無解理，貝殼狀斷口。硬度7。相對密度2.65。具壓電性。成因產(chǎn)狀極廣，瑪瑙為膠體成因,主要產(chǎn)于噴出巖的孔洞中。壓電材料,光學材料,寶玉石材料。石英(Quartz)α-SiO223石髓或玉髓(chakedong)：纖維狀隱晶質(zhì)

（多為熱液成因）；燧石：瘤狀、結(jié)核狀者（多沉積成因）；瑪瑙(agate)：具同心帶狀構(gòu)造，由多色的石髓成層平行排列。24紫水晶(amethyst)：紫色透明或半透明，加熱可脫色。Fe3＋代Si引起。薔薇石英(rosequartz)：淺玫瑰色，致密半透明。Al3＋、Ti4＋代Si引起。煙水晶(smokyquartz)：煙色或褐色透明異種。Al3＋代Si引起。墨晶(blackquartz)：黑色半透明。Al3＋代Si引起。黃水晶(yellowquartz)：金黃色或檸檬黃色。含F(xiàn)e2＋所致蔥綠石髓：含綠色針狀陽起石包裹體，呈淺綠色。砂金石：含云母、赤鐵礦等細小包裹體，呈淺黃或褐紅色。貓眼石、虎眼石、鷹眼石：呈各種不同深淺的色調(diào)，具絲絹光澤，似貓眼石、虎眼(黃褐色)或鷹眼(藍綠色)，都是由于石英交代纖維石棉所致。碧玉：呈紅、黃褐、綠色不透明的致密塊體。（多變質(zhì)成因）血玉髓(又名血石、雞血石)綠色石髓碧玉，內(nèi)含紅色斑點。瑪瑙：各色條帶狀玉髓呈同心狀自外向內(nèi)排列。石英異種：碧玉25［SiO4］四面體以角頂相聯(lián)平行于c軸呈線狀分布。26內(nèi)部具方石英雛晶和大量水分子。貴蛋白石中SiO2小球呈六方緊密堆積。葡萄狀、鐘乳狀、皮殼狀等。呈蛋白色；微透明；玻璃光澤或蛋白光澤。硬度5～5.5。相對密度介于1.9～2.3之間。玻璃蛋白石：無色透明;火蛋白石：半透明，具強烈的橙、紅等反射色；貴蛋白石：半透明帶乳光變彩。從淺成熱液或地面水的硅質(zhì)溶液中生成。類似于石髓,但硬度較低。優(yōu)質(zhì)者俗稱“歐泊”，為寶玉石材料。蛋白石(Opal)SiO2·nH2O27配位型氧化物礦物亞類剛玉Al2O3族,尖晶石MgAl2O4族,

晶質(zhì)鈾礦U24+U6+O7族,燒綠石NaCaNb2O6(OH,F)族282、剛玉族（剛玉、赤鐵礦、鈦鐵礦）剛玉(Corundum)Al2O3三方晶系氧離子垂直3次軸方向呈六方最緊密堆積，鋁充填三分之二八面體空隙，[AlO6]八面體鏈平行{0001}共棱成層，在平行C軸方向由每兩個實心一個空心[AlO6]八面體共面呈螺旋鏈。29腰鼓狀、柱狀?；摇ⅫS灰色，含F(xiàn)e者呈黑色；玻璃光澤。無解理；常有{0001}或{1011}裂開。硬度9。相對密度3.95～4.10。熔點2000～2030°C，化學性質(zhì)穩(wěn)定，不易腐蝕。紅寶石：含Cr；藍寶石：含Ti；星彩紅/藍寶石：在{0001}面有六射針狀金紅石；30三方晶系。剛玉型結(jié)構(gòu)。顯晶質(zhì)的片狀、鱗片狀或塊狀；隱晶質(zhì)的鮞狀、腎狀、粉末狀和土狀等。赤鐵礦(Hematite)α-Fe2O3顯晶質(zhì)的呈鐵黑至鋼灰色，隱晶質(zhì)的呈暗紅色；條痕櫻紅色；金屬光澤(鏡鐵礦)至半金屬光澤，或土狀光澤；不透明。無解理。硬度5.5～6，土狀者硬度顯著降低。相對密度5.0～5.3。性脆。具金屬光澤的片狀集合體者，稱鏡鐵礦。31化學通式：AB2O4

A：Mg2+、Fe2+、Zn2+、Mn2+等

——二價離子；

B：Fe3+、Al3+、Cr3+等

——三價離子。5、尖晶石族（尖晶石、磁鐵礦、鉻鐵礦）32尖晶石型結(jié)構(gòu)（等軸晶系）：Z=8.O2-呈立方緊密堆積，堆積層垂直三次軸。A和B陽離子分別充填1/8（8個）的四面體空隙和1/2（16個）的八面體空隙。沿三次軸方向上［AO4］四面體和［BO6］八面體共同組成的層與單純的［BO6］八面體層交替排列；［AO4］四面體與上、下八面體層中［BO6］八面體以共角頂?shù)姆绞较嗦?lián)結(jié)。A=二價離子；B=三價離子33（1）正尖晶石型：A［B2］X4

即單位晶胞中8個A組二價陽離子占據(jù)四面體位置，16個B組三價陽離子占據(jù)八面體位置。如鉻鐵礦Fe［Cr2］O4；（2）反尖晶石型：B［AB］X4

即單位晶胞中1/2的B組三價陽離子(8個)占據(jù)四面體空隙；剩余的1/2B組三價陽離子(亦為8個)和全部的A組二價陽離子(8個)共同占據(jù)八面體位置；如磁鐵礦Fe3+［Fe2+，

Fe3+］O4；（3）混合型：A1-xBx［AxB2x］X4。

如鎂鐵礦MgFe2O4、錳鐵礦MnFeO4等34大多數(shù)為正尖晶石型，少數(shù)屬于混合型。八面體{111},八面體{111}＋菱形十二面體{110}。尖晶石律{111}成接觸雙晶。尖晶石(Spinel)MgAl2O4通常呈紅色(含Cr),綠色(含F(xiàn)e3+)或褐黑色(含F(xiàn)e2+和Fe3+)；玻璃光澤。無解理；偶有平行{111}裂開。硬度8。相對密度3.55。35反尖晶石型。八面體{111}。鐵黑色；條痕黑色；半金屬光澤；不透明。無解理；有時具{111}裂開。硬度6。相對密度5.20。性脆。具強磁性。主要形成于內(nèi)生作用和變質(zhì)作用中。磁鐵礦(Magnetite)Fe3＋（Fe2

＋，F(xiàn)e3+）O436正尖晶石型。粒狀或塊狀集合體。單晶呈八面體{111},但極少見。暗褐色至鐵黑色；條痕褐色；半金屬光澤；不透明。無解理。硬度5.5～6.5；相對密度4.3～4.8。性脆。具弱磁性,含鐵量高者磁性較強?！境梢蚣爱a(chǎn)狀】為巖漿作用的產(chǎn)物,常產(chǎn)于超基性巖中。鉻鐵礦(Chromite)FeCr2O437（二）氫氧化物礦物類鏈狀硬水鋁石AlOOH族(針鐵礦),水錳礦MnO(OH)族,硬錳礦BaMnMn9O20?3H2O族層狀三水鋁石Al(OH)3族,纖鐵礦FeO(OH)族,水鎂石Mg(OH)2族架狀羥鐵礦Fe(OH)2族38白、灰白、褐黑色；條痕白色；玻璃光澤，解理面珍珠光澤；硬度6～7。解理{010}完全；性脆。相對密度3.3～3.5。主要由鋁硅酸鹽礦物風化而成，分布于“鋁土礦”礦床中。硬水鋁石（一水硬鋁石）α－AlO(OH)，斜方晶系1.鏈狀氫氧化物礦物亞類平行于c軸的［Al(O，OH)6］八面體雙鏈39鋁土礦(bauxite),以極細的三水鋁石、一水硬鋁石或一水軟鋁石為主要組分,含