礦物學(xué)各論解析課件

第三部分礦物學(xué)各論第一章自然元素大類第二章硫化物及其類似化合物大類第三章氧化物和氫氧化物大類第四章含氧鹽大類第五章鹵化物大類http:///AtoZ/IndexB.shtml

礦物學(xué)數(shù)據(jù)庫http://

中國地質(zhì)大學(xué)晶星晶體結(jié)構(gòu)網(wǎng)

美國礦物學(xué)會主頁1第一章自然元素大類概述自然銅族礦物自然鉑族礦物自然硫族礦物金剛石-石墨族礦物2一、概述

自然元素礦物超過50種，占地殼總重量~0.1%，不均勻分布。部分可富集成具有工業(yè)意義的礦床。鍵性

金屬元素：為典型的金屬鍵Pt、Au、Cu、Ag

半金屬元素：由金屬鍵逐步向多鍵性轉(zhuǎn)變As、Sb、Bi

非金屬元素：視不同礦物而異:金剛石具典型共價鍵；自然硫具分子鍵；石墨具層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)為共價鍵，層間為分子鍵S、C

物理性質(zhì)

金屬元素礦物：金屬色、反射力強而不透明、金屬光澤、強延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、硬度低、無解理、比重大;半金屬元素礦物：金屬性較強者，其物理性質(zhì)趨向于接近金屬自然元素礦物。自然鉍、自然銻、自然砷三礦物非金屬性依次增加，硬度趨向于加大，胞性趨向于增高，金屬光澤則趨向于減弱，比重趨向于降低;

非金屬元素礦物：自然硫具分子鍵，表現(xiàn)為硬度低、比重小、性脆、熔點低并易升華。金剛石和石墨差異較大。3ⅡaⅢbⅣbⅤbⅥbⅦbⅧⅠbⅡbⅢaⅣaⅤaⅥaⅦa0

C

S

MnFeCoNiCuZn

AsSe

TcRuRhPdAgCdInSnSbTe

TaWReOsIrPtAuHg

PbBi

自然元素在周期表中的位置4自然銅族礦物

包括自然銅,自然金和自然銀。

自然金 自然銀 自然銅

主元素 Au Ag Cu

微元素

Au,Ag Au,Cu Au,Cu

Au和Ag的原子半徑相似(為1.79和1.75A),很容易類質(zhì)同象代替,但不是完全類質(zhì)同象系列;Cu的半徑較小,約為1.57A,只能在高溫時才與Au形成固溶體。【化學(xué)組成】5均為銅型結(jié)構(gòu),即立方最緊密堆積，配位數(shù)為12，等軸晶系。6

單晶體均少見,多呈樹枝狀,致密塊狀或片狀集合體。

自然金:

八面體{111},菱形十二面體{110}

自然銀:

立方體{100},八面體{111},或兩者聚形

自然銅:

立方體{100}

【晶體形態(tài)】均為金屬光澤,硬度2.5左右,電和熱的良導(dǎo)體,延展性高。

自然金 自然銀 自然銅

顏色

金黃色 銀白色 銅紅色

條痕

金黃色 銀白色 銅紅色

比重

19.3 10.5 8.95

熔點

1062 960.5 1083℃【物理性質(zhì)】7自然金：熱液作用（高、中、低溫?zé)嵋海⑼馍饔?砂金)

自然銀：中低溫?zé)嵋鹤饔?、硫化物礦床氧化帶

自然銅：形成于多種地質(zhì)過程中的還原條件下

【成因產(chǎn)狀】關(guān)于Au的一些知識成色：指自然金的化學(xué)成分中金所占的比例，用千分?jǐn)?shù)表示

Au成色＝Au1000/(Au+Ag+其它金屬組分）首飾用Au的純度：用K表示。純金為24K(含金量100%)，18K

相當(dāng)于24K中金占18份，其它金屬占6份國際計量單位：盎司(Ounce)表示，1盎司(oz)=31.103g。

8Gold

Location:Arizona,USA自然金Au(Gold)

GoldinQuartz9Gold

Location:Arizona,USA10Goldinrockhole11螺硫銀礦，自然銀，菱鋅礦Acanthite,Silver,Smithsonite.

Location:Canada自然銀Ag(Silver)Silver.

Location:Mexico12SilverinCalcite.Location:Mexico13Copper.

Location:England自然銅Cu(Copper)14

自然鉑Pt(Platinum)自然鉑族礦物包括自然鉑（Pt）、自然銥（Ir）、自然鈀（Pd）、自然鋨（Os）、自然釕（Ru）化學(xué)組成：常含F(xiàn)e、Ir、Pd、Rh、Ni等類質(zhì)同相混入物。晶體結(jié)構(gòu)：銅型結(jié)構(gòu)，等軸晶系。形態(tài)：單晶體少見，常成不規(guī)則細(xì)小粒狀。大者可達(dá)8～9kg（俄羅斯烏拉爾砂鉑礦）。物理性質(zhì)：銀白至鋼灰色，金屬光澤，無解理，比重21.5（純），熔點1771℃，硬度4～4.5。產(chǎn)狀：與基性、超基性巖密切相關(guān)，可富集于砂礦中。15自然鉍Bi(Bismuth)化學(xué)組成：較純，有時含微量Fe、Pb、Sb、S、Te。晶體結(jié)構(gòu)：三方晶系，砷型結(jié)構(gòu)，可視為立方面心格子沿L3發(fā)生畸變而略現(xiàn)層狀的菱面體格子。形態(tài)：單晶體少見，成完整的菱面體狀。通常粒狀、塊狀。物理性質(zhì)：常帶淺黃的銀白色，條痕錫白色。金屬光澤，平行底面完全解理，比重9.85，熔點271℃，硬度2.5。產(chǎn)狀：熱液成因，形成于S濃度不大的條件下，地表下，易轉(zhuǎn)變?yōu)殂G華（Bi2O3）和泡鉍礦（Bi2[CO3]O2）。16自然硫S(Sulfur)化學(xué)組成：S晶體結(jié)構(gòu)：正交晶系，分子結(jié)構(gòu)型，S分子由8個原子組成，原子上下交替排列，構(gòu)成環(huán)狀。形態(tài)：常成雙錐狀或厚板狀。通常塊狀、粉末狀。物理性質(zhì)：不同色調(diào)的黃色，晶面金剛光澤，斷口油脂光澤，貝殼狀斷口，不完全解理，比重2左右，硬度1～2，性脆，易熔。產(chǎn)狀：生物化學(xué)（細(xì)菌還原硫酸鹽）和火山作用形成。17金剛石-石墨族礦物

包括C的四個同質(zhì)多象變體：金剛石、六方剛石、石墨和亮石墨。六方金剛石和亮石墨在自然界很罕見。

金剛石石墨晶系等軸晶系六方晶系配位數(shù)43原子間距0.154nm層內(nèi)0.142nm,層間0.340nm鍵性共價鍵層內(nèi)共價鍵，層間分子鍵形態(tài)八面體六方片狀顏色無色或淺色黑色透明度透明不透明光澤金剛光澤金屬光澤解理{111}中等{0001}完全硬度101相對密度3.552.23導(dǎo)電性不良導(dǎo)體良導(dǎo)體18

C的相圖

19Diamond(1.60caratmacle-twincrystal)

Location:Namibia金剛石C（Diamond）化學(xué)組成：成分中幾乎總是含有Si、Al、Ga、Mg、Mn等。晶體結(jié)構(gòu)：等軸晶系，C原子位于立方晶胞的8個角頂和6個面心，并在其8個小立方格的半數(shù)中心相間地分布著4個C原子，每個C都與4個C相連接為共價鍵，鍵角均為109028’16”。形態(tài)：常成八面體、菱形十二面體，較少立方體和其它形態(tài)。常成凸晶，蝕象常見，依（111）成雙晶。物理性質(zhì)：無色或帶籃、黃、褐褐黑色，金剛光澤，斷口油脂光澤，貝殼狀斷口，平行(111)解理中等，比重3.5，硬度10，性脆。產(chǎn)狀：金伯利巖中，風(fēng)化后成砂礦。20原生金剛石－金伯利巖次生金剛石－砂礦21Diamond(2.56caratdoublecrystals)

Location:GuatengProvince,SouthAfricaDiamond(4.72caratoctahedralcrystal)

Location:CapeProvince,SouthAfrica2.95carat22DiamondinKimberlite

Location:ShandongProvince,China23名鉆“Hope”

罕見的深藍(lán)色,隱約透出兇惡的光芒,與奇特和悲慘相伴隨,被稱為“噩運之鉆”。重45.52ct,產(chǎn)自17世紀(jì)的印度。

24鉆石的評價與選購，應(yīng)從以下四個方面考慮（4C標(biāo)準(zhǔn)）：

顏色（color）：以無色為最好，色調(diào)越深，質(zhì)量越差。具有彩色的鉆石，如：紅、粉紅、綠、藍(lán)色等，又屬于鉆石中的珍品，價格昂貴。

瑕精度（clarity）：應(yīng)在十倍顯微鏡下仔細(xì)觀察鉆石潔凈程度，瑕疵越多，所在位置越明顯，則質(zhì)量越差，價格也相應(yīng)地要降低。

重量（carat）：鉆石的價格與重量的平方成正比，重量越大，價值越高。

切工（cut）：應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)比例切磨而成標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型。比例不合適，鉆石會不出“火“，則價格下降。如果表面有琢磨的細(xì)紋和人工損傷，其價格也會下降。鉆石小知識

25

鉆石居世界五大珍貴高檔寶石之首，素有“寶石之王”、“無價之寶”的美譽。國際寶石界定鉆石為“四月誕生石”。世界上最早發(fā)現(xiàn)金剛石的國家是印度。世界上最大的鉆石是1905年1月21日在南非比勒陀利亞城發(fā)現(xiàn)的庫里南鉆石，呈淡天藍(lán)色，重量3106克拉，近似一個男人的拳頭。被琢磨成大小不等的105粒鉆石，其中最大的一?！胺侵拗恰敝?30.2克拉，鑲在英王愛德華七世的權(quán)杖上。我國最著名的一顆大鉆石叫“常林鉆石”，重量158.78克拉，1977年12月21日，山東臨沭縣常林村的一位女社員魏振芳，在耕地時發(fā)現(xiàn)的。

寶石級金剛石多富集于砂礦或金伯利巖和鉀鎂煌斑巖巖筒中。世界上最著名的鉆石產(chǎn)地有澳大利亞、南非、扎伊爾、博茨瓦納、俄羅斯等國。中國的遼寧、山東、湖南等省均有產(chǎn)出。鉆石小知識

26石墨C(graphite)化學(xué)組成：含有各種雜質(zhì)。晶體結(jié)構(gòu)：六方和三方晶系兩種多型，C原子成層排列，每層內(nèi)C原子按6方環(huán)狀排列，層內(nèi)共價鍵，多余一個電子，故表現(xiàn)為部分金屬鍵的性質(zhì)，層間分子鍵。形態(tài)：單晶體片狀或板狀，少見。常見鱗片狀、土狀或塊狀集合體。物理性質(zhì)：條痕和顏色均為黑色，半金屬光澤，硬度1～2，平行{0001}極完全解理，薄片具撓性、有滑感，污手，導(dǎo)電。產(chǎn)狀：沉積變質(zhì)和接觸變質(zhì)成因。27思考題1、自然元素大類礦物哪些能在漂砂中保存并富集？舉出三種以上的礦物例子。2、金剛石和石墨的化學(xué)成分一樣，為什么物理性質(zhì)有著巨大的差異？

28第二大類硫化物及其類似化合物ⅡaⅢbⅣbⅤbⅥbⅦbⅧⅠbⅡbⅢaⅣaⅤaⅥaⅦa0

S

V

MnFeCoNiCuZnGaGeAsSe

Mo

RuRhPdAgCdInSnSbTe

WReOsIrPtAuHgTlPbBi

概述硫化物及其類似化合物包括一系列金屬元素與硫、硒、碲、砷等相化合的化合物。礦物種數(shù)有350種左右，而其中硫化物就占2/3以上，它們只占地殼總重量的0.15%。29

化學(xué)成分與硫組成化合物的最主要元素為Fe、Co、Ni、Mo、Cu、Pb、Zn、Ag、Hg、Cd、Bi、Sb、As等。晶體化學(xué)特征性質(zhì)上區(qū)別于標(biāo)準(zhǔn)離子晶格的晶體。這是因為在硫化物及其類似化合物中原子間的鍵性復(fù)雜，不僅表現(xiàn)共價鍵性，還顯示一定的離子鍵性，甚至還有金屬鍵性?？梢钥醋髁螂x子作最緊密堆積，陽離子位于四面體或八面體空隙。類質(zhì)同像替代廣泛，同質(zhì)多像普遍。

物理性質(zhì)絕大多數(shù)硫化物及其類似化合物呈金屬色、顯金屬光澤、條痕色深而不透明。僅少數(shù)硫化物如雄黃、雌黃、辰砂、閃鋅礦等具金剛光澤，半透明。單硫化物和硫鹽礦物硬度低，其摩斯硬度在2-4之間，雙硫化物及其類似化合物，其硬度增高至5-6.5左右，同時缺乏解理或解理不完全，面其它硫化物大多具有明顯解理性。這一類礦物的熔點低，比重一般在4以上。30形態(tài)

簡單硫化物和雙硫化物大多數(shù)晶形較好，硫鹽礦物自形性較差。硫化物主要呈粒狀或塊狀集合體出現(xiàn)。成因產(chǎn)狀

在內(nèi)生的巖漿作用的晚期，可形成Fe,Ni,Cu的硫化物，如基性超基性巖中的磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦和黃銅礦組成的銅鎳硫化物礦床。絕大部分硫化物是熱液作用的產(chǎn)物。高溫?zé)嵋弘A段主要形成輝鉬礦、輝鉍礦、磁黃鐵礦、毒砂等。中溫?zé)嵋弘A段形成黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦等。低溫?zé)嵋弘A段形成雄黃、雌黃、輝銻礦、辰砂等。分類：簡單硫化物、復(fù)硫化物、硫鹽礦物31陰離子為S2-、Te2-、As3-，陽離子主要是過渡型離子（Fe、Co、Ni等）和銅型離子（Cu、Ag、Pb等）。需要掌握的礦物

方鉛礦,閃鋅礦,辰砂,磁黃鐵礦,鎳黃鐵礦,黃銅礦,斑銅礦,輝銻礦,雄黃,雌黃,輝鉬礦,銅藍(lán)學(xué)習(xí)要點化學(xué)組成結(jié)構(gòu)特點晶體形態(tài)物理性質(zhì)鑒定特征單硫化物及其類似化合物

32Chalcocite

Location:Namibia輝銅礦Cu2S(Chalcocite)化學(xué)組成:Cu79.86%,S20.14%。一般常含Ag.結(jié)構(gòu)特點:

正交晶系。晶體形態(tài):

單晶體少見，呈假六方形的短柱狀或厚板狀。通常致密塊狀、粉末狀。物理性質(zhì):

暗鉛灰色；條痕暗灰色；金屬光澤。硬度2~3；略具延展性，小刀刻畫時不成粉末，留下光亮刻痕。比重5.5~5.8。鑒定特征:

暗鉛灰色，低硬度和弱延展性。33Galena.

Location:Kansas,USA方鉛礦PbS

（Galena）SPb化學(xué)組成:

PbS,成分中常含Ag、Bi、Sb、Se等結(jié)構(gòu)特點:

等軸晶系。NaCl型結(jié)構(gòu)，S離子按立方最緊密堆積，Pb離子充填于八面體空隙，陰陽離子的配位數(shù)均為6。晶體形態(tài):

常呈立方體晶形，有時以八面體與立方體聚形出現(xiàn)。物理性質(zhì):

鉛灰色；條痕灰黑色；金屬光澤。硬度2~3；解理平行{100}完全；比重7.4~7.6。鑒定特征:

鉛灰色，金屬光澤，立方體完全解理，比重大。34方鉛礦，白云石，黃銅礦Galena,Dolomite,Chalcopyrite

Location:Missouri,USA35閃鋅礦，方解石，重晶石Sphalerite,Calcite,Barite

Location:Peru閃鋅礦ZnS(Sphalerite)化學(xué)組成:

ZnS,成分中通常含有Fe等各種類質(zhì)同象混入物。結(jié)構(gòu)特點:

等軸晶系；晶體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為:S離子成立方最緊密堆積，Zn離子充填于半數(shù)的四面體空隙，陰陽離子的配位數(shù)均為4。

晶體形態(tài):

晶形常呈四面體，有時呈菱形十二面體，見以(111)為接合面的雙晶。物理性質(zhì):

當(dāng)含鐵量增多時，顏色由淺變深，從淺黃~黑色,條痕白色~褐色；光澤由樹脂光澤至半金屬光澤；從透明至半透明。硬度3.5~4；解理平行{110}完全。比重3.9~4.1，隨含F(xiàn)e量的增加而降低鑒定特征:

菱形十二面體完全解理、條痕、光澤以及經(jīng)常與方鉛礦密切共生36SphaleriteandBarite

Location:Peru37Sphalerite

Location:Colorado,USA38cinnabarondolomite.

Location:

Fenghuang,HunanProvince,China辰砂HgS(Cinnabar)

包括HgS三個同質(zhì)多象變體：三方晶系的辰砂、等軸晶系的黑辰砂以及六方晶系的六方辰砂。后兩者在自然界分布稀少。

化學(xué)組成:

HgS,有時含Se、Sb、Cu、Te等。

結(jié)構(gòu)特點:

三方晶系,晶體結(jié)構(gòu)屬變形NaCl型結(jié)構(gòu)。晶體形態(tài):

雙晶常見，常呈以c軸為雙晶軸的貫穿雙晶(矛狀雙晶)。物理性質(zhì):

猩紅色；條痕紅色；金剛光澤。硬度2~2.5；解理平行{1010}完全;比重8.05。鑒定特征:

猩紅色及紅色條痕，比重大，硬度低。39

兩種同質(zhì)多象變體：低溫四方晶系和高溫等軸晶系變體。二者轉(zhuǎn)變溫度是550℃；高溫變體的陽離子呈無序分布，低溫有序?；瘜W(xué)組成:CuFeS2,混入物有Mn、Sb、Ag、Zn、In、Bi等。結(jié)構(gòu)特點:

四方晶系。晶體結(jié)構(gòu)類似閃鋅礦，其單胞好似由兩個閃鋅礦晶胞疊加而成。晶體形態(tài):

單晶體不常見，晶形呈四方四面體、四方偏三角面體、四方雙錐。物理性質(zhì):

黃銅色，條痕綠黑色；金屬光澤;硬度3~4；性脆。比重4.1~4.3。鑒定特征:

黃鐵礦相似，以其更黃的顏色和較低的硬度加以區(qū)別。黃銅礦CuFe2+S2

（chalcopyrite）40

41PyrrhotiteonDolomite

Location:Brazil磁黃鐵礦Fe1-xS(x=0-0.17)(Pyrrhotite)有兩個同質(zhì)多象變體：在320℃以上穩(wěn)定的為高溫六方晶系變體和在320℃以下穩(wěn)定的為低溫單斜晶系變體?；瘜W(xué)組成:

一般用Fe1-xS表示,混入物以Ni和Co為最常見。

結(jié)構(gòu)特點:

晶體結(jié)構(gòu)屬紅鎳礦NiAs

型結(jié)構(gòu)（陰離子按六方最緊密堆積，陽離子充填所有的八面體空隙）。晶體形態(tài):

晶形呈六方板狀、柱狀或桶狀，但很少見。物理性質(zhì):

暗青銅黃色，條痕灰黑色；金屬光澤;硬度4，性脆；解理平行{1010}不完全；比重4.6~4.7,具磁性。鑒定特征:

暗青銅黃色，具磁性。42Stibnite

Location:Romania輝銻礦Sb2S3(Stibnite)化學(xué)組成:

Sb2S3,含少量As、Pb、Ag、Cu、Fe等混入物。結(jié)構(gòu)特點:

斜方晶系。晶體結(jié)構(gòu)中,S緊密銜接和Sb離子組成平行c軸鏈，鏈內(nèi)硫與銻離子的距離僅為2.5A；而鏈間則為3.2A左右，鍵力較弱，因而沿著這一方向{010}表現(xiàn)出解理性。

晶體形態(tài):

單晶體呈柱狀或針狀，柱面具有明顯的縱紋。物理性質(zhì):

鉛灰色；條痕黑色；金屬光澤。硬度2；性脆；解理平行{010}完全，解理面上常有橫的聚片雙晶紋，比重4.6。鑒定特征:

鉛灰色，柱狀晶形，柱面有縱紋，解理面有橫紋。43Stibnite

Location:

Qingjiang,Jiangxi,China44輝鉍礦Bi2S3(Bismuthinite)化學(xué)組成:

Bi2S3,含Pb、Cu、Sb、Se等混入物，其中，Pb2+置換Bi3+時，Cu+同時進入晶格，使電價得到補償。結(jié)構(gòu)特點:

斜方晶系。晶體結(jié)構(gòu)相似于輝銻礦。

晶體形態(tài):

晶形相似于輝銻礦，柱面具有明顯的縱紋。物理性質(zhì):

略帶鉛灰的錫白色，表面?，F(xiàn)黃色或斑狀色，條痕鉛灰色；金屬光澤。硬度2～2.5；解理平行{010}完全，比重6.8。鑒定特征:

與輝銻礦相似，但顏色稍淺，光澤較強，比重較大，熔點稍高。湖南新化錫礦山45銅藍(lán)CuS(Covellite)化學(xué)組成:

CuS(Cu2S.CuS2),混入物有Fe、Ag、Se等。結(jié)構(gòu)特點:

六方晶系。晶體結(jié)構(gòu)具復(fù)雜層狀；Cu2+位于由三個S2-所組成的等邊三角形之中，各個三角形的角頂彼此相連成層。由S2-所占據(jù)的三角形的角頂卻又是上下相對應(yīng)的四面體的一個共用角頂，而四面體的其余角頂由[S2]2-占據(jù)。Cu+位于四面體的中心。這樣由CuS3－三角形所連接的層及位于其上下的CuS4－四面體層就構(gòu)成銅藍(lán)復(fù)雜層狀的結(jié)構(gòu)。晶體形態(tài):

單晶體極為少見，呈細(xì)薄六方板狀或片狀。物理性質(zhì)：靛青藍(lán)色；條痕灰黑；金屬光澤。硬度1.5~2；性脆；解理平行{0001}完全。比重4.67。鑒定特征:

鉛灰色，金屬光澤，硬度低，底面解理極完全。46Covellite47雌黃As2S3(Orpiment)化學(xué)組成:As2S3,類質(zhì)同象混入物Sb，可達(dá)3%。結(jié)構(gòu)特點:單斜晶系。晶體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為砷、硫離子連接成層，層中每一砷離子被三個硫離子所包圍，而每個硫離子與兩個砷離子相連接。晶體形態(tài):

單晶體呈板狀或短柱狀,集合體成片狀、梳狀、土狀等。物理性質(zhì):

檸檬黃色；條痕鮮黃色；油脂光澤至金剛光澤。硬度1.5~2；解理平行{010}極完全，薄片具撓性。比重3.5。鑒定特征:

與自然硫相似，但雌黃檸檬黃色；條痕鮮黃色，具一組完全解理，比重較自然硫大。自然硫條痕黃白色，無解理，性脆。48雄黃AsS(Realgar)化學(xué)組成:As4S4

結(jié)構(gòu)特點:

單斜晶系。晶體結(jié)構(gòu)系由As4S4分子所構(gòu)成，分子中的四個硫原子與四個砷原子之間以共價鍵相維系，而分子與分子間則以分子鍵相連接。晶體形態(tài):

單晶體通常細(xì)小，呈柱狀。物理性質(zhì):

桔紅色；條痕淡桔紅色；晶面上具金剛光澤，斷面上現(xiàn)樹脂光澤。硬度1.5~2；性脆；解理平行{010}完全。比重3.6。鑒定特征:

桔紅色，條痕淡桔紅色，硬度低。49輝鉬礦MoS2(Molybdenite)二種多型：2H型(六方晶系)和3R型(三方晶系),其物理性質(zhì)彼此間極為相似。

化學(xué)組成:

MoS2,類質(zhì)同象混入物有Re等(0.n~1.88%)、Se等。結(jié)構(gòu)特點:

鉬離子組成的面網(wǎng)，夾在上下由硫離子組成的面網(wǎng)之間，共同構(gòu)成一個結(jié)構(gòu)層。Mo為六次配位，與S構(gòu)成三方柱形配位多面體。而結(jié)構(gòu)層可視為以Mo為中心的三方柱彼此共棱構(gòu)成。晶體形態(tài):

單晶體呈六方板狀，但往往不完全。底面上常有條紋。物理性質(zhì):

鉛灰色；條痕為亮鉛灰色;金屬光澤;硬度1；解理平行{0001}極完全；薄片具橈性;有滑膩感;比重5.0鑒定特征:

鉛灰色，金屬光澤，硬度低，底面解理極完全。50雙硫化物及其類似化合物

陰離子為[S2]2-、[Se2]2-、[Te2]2-、[As2]2-等對陰離子;陽離子主要是Fe、Co、Ni等過渡型離子。結(jié)構(gòu)中往往是由啞鈴狀對陰離子近似于按立方密堆積而成。但由于對陰離子的存在，對稱性有所降低。對陰離子本身之間具有強烈的共價鍵，其鍵長很短,如對硫離子中S-S之距離(2.05?)小于二倍硫離子半徑之和(3.5?)，因而相應(yīng)地使金屬陽離子與這些對陰離子之間的距離縮短，使晶體結(jié)構(gòu)趨向于緊密；缺乏解理或解理不完全，這些對陰離子成啞鈴狀在結(jié)構(gòu)中交錯配置，使各方向鍵力比較相近所造成。

需要掌握的礦物:

黃鐵礦,毒砂學(xué)習(xí)要點:

同單硫化物51Pyrite

Location:Spain黃鐵礦FeS2(Pyrite)化學(xué)組成:FeS2,混入物有Co、Ni、As、Sb、Cu、Au、Ag等。結(jié)構(gòu)特點:

等軸晶系。晶體結(jié)構(gòu)與方鉛礦相似，即啞鈴狀對硫離子代替了方鉛礦結(jié)構(gòu)中簡單硫離子的位置，鐵離子代替了鉛離子的位置。晶體形態(tài):

晶形常呈立方體、五角十二面體，八面體或其聚形,在立方體晶面上常能見到晶面條紋。物理性質(zhì):

淺黃銅色，條痕綠黑色;金屬光澤。硬度6~6.5；性脆；斷口參差狀。比重5。鑒定特征:

淺黃銅色，條痕，高硬度。52Pyrite

Location:Vermont,USA53白鐵礦FeS2(Marcasite)化學(xué)組成:

成分同黃鐵礦。結(jié)構(gòu)特點:

正交晶系，配位同于黃鐵礦，但對硫離子之軸與C軸斜交，對稱程度降低。晶體形態(tài):

單晶體呈板狀，有時呈矛頭狀，雞冠狀反復(fù)雙晶。通常結(jié)核狀、皮殼狀產(chǎn)出。物理性質(zhì):

淡黃銅色而稍帶淺灰或淺綠色調(diào)，條痕暗灰綠色；金屬光澤。硬度5~6；性脆；不完全解理；比重4.9。鑒定特征:

晶形和色調(diào)與黃鐵礦相區(qū)別。54白鐵礦結(jié)核55Arsenopyrite

Location:Mexico毒砂FeAsS(Arsenopyrite)化學(xué)組成:

FeAsS,常含類質(zhì)同象混入物Co，它對Fe的置換可以形成從毒砂到鐵硫砷鈷礦FeAsS-(Co,Fe)AsS的系列。結(jié)構(gòu)特點:

單斜晶系，也有三斜晶系的毒砂。晶體結(jié)構(gòu)屬于白鐵礦型。晶體形態(tài):

單晶體常呈柱狀,集合體往往為粒狀或致密塊狀。物理性質(zhì):

錫白色；條痕灰黑；金屬光澤。硬度5.5~6；性脆；解理平行{101}、{010}不完全。比重6.2。鑒定特征:

錫白色，硬度高，錘擊之發(fā)蒜臭。56硫鹽礦物半金屬元素As、Sb、Bi與硫組成較復(fù)雜的絡(luò)陰離子[AsS3]3-、[SbS3]3-、[BiS3]3-、[AsS4]3-和[SbS4]3-等，具有這些絡(luò)陰離子的硫化物通常稱為硫鹽。與硫鹽中絡(luò)陰離子相結(jié)合的陽離子主要是Cu、Ag、Pb等。硫鹽礦物中絡(luò)陰離子可構(gòu)成多種復(fù)雜形式的配位。需要掌握的礦物:

黝銅礦學(xué)習(xí)要點:

同單硫化物57化學(xué)組成:Cu12Sb4S13,與砷黝銅礦Cu12As4S13呈完全類質(zhì)同象,含類質(zhì)同象混入物Ag、Fe、Zn、Hg，Co、Ni等結(jié)構(gòu)特點:

等軸晶系。單胞的大小隨著Sb置換As而有所改變。晶體形態(tài):

單晶體呈四面體形，依(111)為接合面成雙晶。物理性質(zhì):

鋼灰~鐵黑色；條痕與顏色相同；硬度3~4；性脆；無解理。比重4.6~5，具弱導(dǎo)電性。鑒定特征:

四面體晶形，斷口呈黝黑色，明顯的脆性。黝銅礦Cu12Sb4S13（clinohedrite）58思考題

單硫化物、對硫化物和硫鹽的劃分依據(jù)是什么?說明方鉛礦和閃鋅礦分別具有{100}和{110}完全解理的原因。方鉛礦和黃鐵礦的結(jié)構(gòu)類型相同,為何對稱性卻不同?如何區(qū)別如下礦物:辰砂和雄黃黃鐵礦和黃銅礦輝鉬礦和石墨黃銅礦和自然金雌黃和自然硫59硫化物主要形成于哪些地質(zhì)作用？為什么在黑色地層中（包括煤層中）容易出現(xiàn)硫化物，而在紅色地層中只能看見硫酸鹽（如石膏CuSO4.2H2O）？哪些硫化物硬度大于5.5，哪些硫化物硬度小于2.5？各舉出3個礦物實例。試解釋方鉛礦、閃鋅礦、輝銻礦，雌黃、輝鉬礦、黃鐵礦等的形態(tài)，物性與其晶體化學(xué)特征的關(guān)系。硫化物礦物中哪些是錫白色一鉛灰色一鋼灰色的?它們?nèi)绾螀^(qū)分?硫化物礦物中具有金剛光澤的礦物有哪些?各有什么特征?硫化物中哪些礦物硬度大于小刀?哪些硬度小于小刀?為什么?黃銅礦和黃鐵礦的次生產(chǎn)物是什么?有何地質(zhì)意義？閃鋅礦中鐵的類質(zhì)同象對其物性有何影響?它們的地質(zhì)意義何在?硫化物的主要成因產(chǎn)狀有哪些?在你學(xué)過的硫化物礦物中，有哪些可作標(biāo)型礦物?60第三章氧化物和氫氧化物大類需要掌握的礦物

剛玉,赤鐵礦,金紅石,錫石,石英鈦鐵礦,鈣鈦礦,尖晶石,磁鐵礦,黑鎢礦水鎂石,三水鋁石,針鐵礦,硬錳礦簡單氧化物礦物：一種陽離子

復(fù)雜氧化物礦物：陽離子2種或2種以上

氫氧化物礦物

61概述

氧化物和氫氧化物礦物是一系列金屬陽離子與O2-與OH-相化合的化合物。這類礦物的種數(shù)約在200種左右。它們占地殼總重量的17%左右，其中石英族礦物就占了12.6%，而鐵的氧化物和氫氧化物占了3.9%?；瘜W(xué)成分陽離子主要是惰性氣體型離子(如Si、Al等)和過渡型離子(如Fe、Mn、Ti、Cr等),及少量銅型離子(如Cu、Sb、Bi等)。此外，在少數(shù)氧化物中還含有水分子。晶體化學(xué)特征氧化物中以離子鍵為主，隨著離子電價的增加，共價鍵的成分趨向增多。另一方面,隨著從惰性氣體型、過渡型離子向銅型離子改變時，共價鍵性則趨向增強。氫氧化物的晶體結(jié)構(gòu)中，由(OH)-或(OH)-和O2-共同形成緊密堆積，晶體結(jié)構(gòu)主要是層狀或鏈狀，除離子鍵外，還往往存在氫鍵。由于氫鍵的存在，以及(OH)-的電價較O2-為低而導(dǎo)致陽離子與陰離子間鍵力的減弱，因此與相應(yīng)的氧化物比較，其比重和硬度都趨向減小。62

物理性質(zhì)氧化物的物理性質(zhì)以硬度最為突出，一般均在5.5以上，氫氧化物的硬度與其相應(yīng)的氧化物相比，硬度顯著降低。比重上，彼此相差很大。光學(xué)性質(zhì)方面，Mg、Al、Si等惰性氣體型離子組成的氧化物和氫氧化物，通常淺色或無色，半透明至透明，以玻璃光澤為主。而Fe、Mn、Cr等過渡型離子則呈深色或暗色，不透明至微透明，半金屬光澤。成因氧化物可形成于內(nèi)生、外生和變質(zhì)等作用下，絕大多數(shù)是多成因的。氫氧化物多是外生成因的，在區(qū)域變質(zhì)作用過程中，氫氧化物和含水的氧化物往往轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水的氧化物。某些變價元素，如Fe，在不同的氧化－還原條件下，易于相互轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌瑑r態(tài)的氧化物，可作為判斷氧化－還原條件的依據(jù)。63氧化物的分類：A2X(赤銅礦族）AX（方鎂石族）A2X3（剛玉族，鉍華族，銻華族，砷華族）AX2（金紅石族，晶質(zhì)鈾礦族，石英族）ABX3（鈣鈦礦族）AB2X4（尖晶石族）ABX4（黑鎢礦族，褐釔鈮礦族）AB2X6（鈮鉭鐵礦族，易解石族）A2B2X7（燒綠石族）64CupriteLocation:Arizona,USA赤銅礦Cu2O

(Cuprite)化學(xué)組成:

含Cu88.82%，常含自然Cu機械混入物。結(jié)構(gòu)特點:

等軸晶系。O離子位于單位晶胞的角頂和中心，Cu離子配置于相互錯開的1/8晶胞小立方體的四個中心，Cu和O的配位數(shù)分別是2和4。晶體形態(tài):

單晶體呈八面體形，有時呈針狀或發(fā)狀，集合體呈致密粒狀或土狀。物理性質(zhì):

暗紅色，條痕褐紅；金剛光澤或半金屬光澤，薄片微透明。硬度3.5~4；性脆；不完全解理。比重6.14。鑒定特征:

金剛光澤，褐紅條痕。65Cuprite

Location:Namibia66剛玉Al2O3(Corundum)化學(xué)組成:Al2O3。有時含微量Fe、Ti或Cr等。結(jié)構(gòu)特點:三方晶系。O2-成立方最緊密堆積；而Al3+則在兩氧離子層之間，充填三分之二的八面體空隙，組成共面的Al-O6。晶體形態(tài):一般呈近似腰鼓狀晶形，常依菱面體(1011)，較少依（0001）成聚片雙晶。物理性質(zhì):

藍(lán)灰、黃灰色，含鐵者呈黑色；含鉻而呈紅色者，稱紅寶石(ruby)；含鈦而呈藍(lán)色者稱藍(lán)寶石(sapphire)；玻璃光澤。硬度9；無解理；常因聚片雙晶或細(xì)微包體產(chǎn)生(0001)或(1011)裂理。比重3.95~4.10。鑒定特征:

以其晶形，雙晶條紋和高硬度作為鑒定特征。67剛玉68HematiteLocation:Brazil赤鐵礦Fe2O3(Hematite)化學(xué)組成:

Fe2O3。有時含TiO2、SiO2、Al2O3等混入物。結(jié)構(gòu)特點:

三方晶系。晶體結(jié)構(gòu)屬剛玉型。晶體形態(tài):

單晶體常呈板狀，主要由板面與菱面體等所形成之聚形。集合體多樣，顯晶質(zhì)有片狀、鱗片狀或塊狀，隱晶質(zhì)有鮞狀、腎狀、粉末狀和土狀。具金屬光澤的片狀集合體稱鏡鐵礦；具金屬光澤的細(xì)鱗片狀集合體稱云母赤鐵礦；鮞狀或腎狀的稱鮞狀或腎狀赤鐵礦；粉末狀的稱鐵赭石。

物理性質(zhì):

顯晶質(zhì)的赤鐵礦呈鐵黑至鋼灰色。硬度5.5~6，土狀者顯著降低；性脆；無解理。比重5.0~5.3。鑒定特征:

櫻紅色條痕。69鈦鐵礦FeTiO3

(Ilmenite)化學(xué)組成:

FeTiO3。常含類質(zhì)同象混入物Mg和Mn。常含有細(xì)鱗片狀赤鐵礦包體。

結(jié)構(gòu)特點:

三方晶系。晶體結(jié)構(gòu)屬剛玉型。與剛玉不同之處在于鋁的位置相間地被鐵和鈦所代替。

晶體形態(tài):

單晶體少見，偶有呈厚板狀，通常成不規(guī)則細(xì)粒。

物理性質(zhì):鋼灰至黑色；條痕黑色，含赤鐵礦者帶褐色；半金屬光澤；不透明。硬度5~6；無解理，次貝殼狀斷口。比重4.72。微具磁性。鑒定特征:鈦鐵礦可依其晶形、條痕和弱磁性與其相似的赤鐵礦、磁鐵礦相區(qū)別。70金紅石TiO2(Rutile)

本族化合物屬AX2型，主要包括金紅石、錫石和軟錳礦。它們的晶體結(jié)構(gòu)均屬金紅石型。另外還包括TiO2的其余兩個同質(zhì)多象變體銳鈦礦和板鈦礦。化學(xué)組成:

TiO2,常含F(xiàn)e、Nb、Ta、Cr、Sn等。結(jié)構(gòu)特點:四方晶系。表現(xiàn)為氧離子近似成六方緊密堆積，而鈦離子位于變形八面體空隙中，構(gòu)成Ti-O6八面體配位。鈦離子配位數(shù)為6，氧離子配位數(shù)為3。Ti-O6配位八面體沿c軸成鏈狀排列，鏈間由配位八面體共頂相連。晶體形態(tài):

單晶體呈短柱狀、長柱狀或針狀。

物理性質(zhì):

通常褐紅色；條痕淺褐色；金剛光澤；微透明。硬度6；性脆；解理平等{110}中等。比重4.2~4.3。

鑒定特征:以其四方柱形、雙晶、顏色為特征。71CassiteriteandQuartzLocation:Bolivia錫石SnO2(Cassiterite)化學(xué)組成:

SnO2。常含F(xiàn)e、Ti、Nb、Ta等元素。結(jié)構(gòu)特點:

四方晶系。晶體結(jié)構(gòu)屬金紅石型。晶體形態(tài):

單晶體常呈由四方雙錐和四方柱所組成的雙錐柱狀聚形；以(101)為雙晶面之肘狀雙晶常見。

物理性質(zhì):純凈者無色，一般為黃棕色至深褐色；條痕白色至淡黃色；金剛光澤，斷口油脂光澤。硬度6~7；性脆；解理平等{110}不完全；貝殼狀斷口。比重6.8~7.0。

鑒定特征:

錫石的晶形和顏色很相似于金紅石、磷釔礦和鋯石，但其比重遠(yuǎn)較后三者為大。72Cassiterite(twinnedcrystals).

Location:

Xianghualing

CassiteriteMine,HunanProvince,China73PyrolusiteLocation:NewMexico,USA軟錳礦MnO2(Pyrolusite)化學(xué)組成:

常含F(xiàn)e2O3、SiO2等機械混入物，常含H2O。結(jié)構(gòu)特點:四方晶系。晶體結(jié)構(gòu)屬金紅石型。晶體形態(tài):單晶體少見，結(jié)晶完善的長柱狀晶體稱黝錳礦。常呈腎狀、結(jié)核狀、塊狀和土狀集合體。

物理性質(zhì):黑色，條痕黑色，半金屬光澤至暗淡；不透明；硬度顯晶質(zhì)可達(dá)6，而隱晶質(zhì)僅為2；性脆；解理平等{110}完全；比重5。

鑒定特征:

黑色，條痕黑色、性脆、晶質(zhì)者有完全的柱面解理、隱晶質(zhì)者硬度低而易污手。74石英族

本族礦物包括同一SiO2成分的一系列同質(zhì)多象變體；α-石英、β-石英、α-鱗石英、β1-鱗石英、β2-鱗石英、α-方石英、β-方石英、柯石英、斯石英等。此外，把含H2O的SiO2礦物－蛋白石合并在內(nèi)?；瘜W(xué)組成:SiO2,為α-石英和β-石英的總稱。兩者相轉(zhuǎn)變溫度在570℃。常含不同數(shù)量的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)物質(zhì)的機械混入物。結(jié)構(gòu)特點:α-石英屬三方晶系。β-石英屬六方晶系。晶體形態(tài):α-石英的單晶體通常呈六方柱{1010}和菱面體{1011}等單形所成之聚形。柱面上常具橫紋。有時還出現(xiàn)三方雙錐{1121}或{2111}和三方偏方面體{5161}或{6151}單形的小面。β-石英的單晶體常呈完好的六方雙錐。最常見的雙晶是由兩個六方雙錐依（3032）而成接觸雙晶。75隱晶質(zhì)的石英稱石髓(玉髓chalcedony),具有不同顏色條帶的或花紋相間分布的石髓稱為瑪瑙(agate)。 物理性質(zhì):

純凈的α-石英無色透明，因含微量色素離子或細(xì)分散包裹體，或存在色心而呈各種顏色，并使透明度降低；玻璃光澤，斷口呈油脂光澤。硬度7；無解理；貝殼狀斷口。比重2.65。具壓電性。β-石英通常呈灰白色、乳白色；玻璃光澤，斷口油脂光澤。比重2.53。在常溫常壓下均已轉(zhuǎn)變?yōu)棣?石英，此時其比重增大至2.65。鑒定特征:

α-石英以其晶形、無解理、貝殼狀斷口、硬度為其特征。如由β-石英轉(zhuǎn)變而成，則仍保持六方雙錐的假象。76斯石英四方Stishovite柯石英單斜Coesite低溫石英三方α-Quartz高溫石英六方β-Quartz凱石英四方低溫鱗石英單斜或斜方α-Tridymite

中溫鱗石英六方β1-Tridymite高溫鱗石英六方β2-Tridymite低溫方石英四方α-Cristobalite

高溫方石英等軸β-Cristobalite二氧化硅Glass纖維硅石斜方moganite焦石英無序蛋白石Opal-AN有序蛋白石Opal-A微晶蛋白石Opal-CT77SiO2同質(zhì)多像變體相圖78b-石英a-石英79Stishovite

–

斯石英Cristobalite--方石英80QuartzGrossularGarnet,Quartz,Calcite.

Location:Russia81Quartz

Location:Mexico82石英的重晶石假象QuartzpseudomorphafterBarite

Location:Colorado,USA83含釬鐵礦包裹體的紫水晶LepidocrociteinclusionsinAmethystQuartz

Location:Namibia84Quartz.

Location:Arkansas,USA85晶洞中的石英晶簇86Quartzvar.ChalcedonyAgate

Location:

Siberia,Russia87Opal

Location:Australia88鈣鈦礦CaTiO3(Perovskite)

本族化合物屬ABX3型。A代表大陽離子,B代表小陽離子,類質(zhì)同象十分發(fā)育。在地幔礦物學(xué)和材料學(xué)領(lǐng)域有很重要的意義?；瘜W(xué)組成:

CaTiO3

結(jié)構(gòu)特點:

高溫變體為等軸晶系。低溫變體為正交晶系。在高溫變體結(jié)構(gòu)中，鈣離子位于立方晶胞的中心，為12個氧離子包圍成配位立方-八面體，配位數(shù)為12；鈦離子位于立方晶胞的角頂，為6個氧離子包圍成配位八面體，配位數(shù)為2。

晶體形態(tài):

單晶體少見，呈立方體晶形，在晶面上常具平行晶棱的聚片雙晶條紋。

物理性質(zhì):

褐至灰黑色；條痕白至灰黃色；金剛光澤。硬度5.5~6；解理不完全；參差狀斷口。比重3.97~4.04。鑒定特征：立方體晶形及條紋。89

本族化合物屬AB2X4型。A代表二價的鎂、鐵、鋅、錳；B代表三價的鐵、鋁、鉻。廣泛發(fā)育著完全和不完全的類質(zhì)同象置換。

化學(xué)組成:

MgAl2O4。常含F(xiàn)e、Zn、Mn、Cr等組份。結(jié)構(gòu)特點:

等軸晶系。晶體結(jié)構(gòu)屬正常尖晶石型，氧離子近于成立方最緊密堆積，二價陽離子充填1/8的四面體空隙，三價陽離子充填1/2的八面體空隙。配位四面體和配位八面體共用角頂?shù)倪B接。

晶體形態(tài):

單晶體常呈八面體形，有時八面體與菱形十二面體組成聚形。雙晶依尖晶石律(111)成接觸雙晶。

物理性質(zhì):

無色者少見，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。硬度8；無解理；偶有平行(111)裂理。比重3.55。鑒定特征：八面體晶形、尖晶石律接觸雙晶和高硬度。尖晶石MgAl2O4(Spinel)90化學(xué)組成:

FeFe2O4,常含Mg、Mn、Ti、V、Cr等元素。

結(jié)構(gòu)特點:

等軸晶系。晶體結(jié)構(gòu)屬倒置

尖晶石型。即在它的結(jié)構(gòu)中半數(shù)的三價陽離子充填1/8的四面體空隙，另外半數(shù)的三價陽離子和二價陽離子一起充填1/2的八面體空隙。

晶體形態(tài):

單晶體常呈八面體，較少呈變形十二面體。物理性質(zhì):

鐵黑色；條痕黑色；半金屬光澤；不透明。硬度6；無解理；有時具(111)裂理；性脆。比重5.20。具強磁性。鑒定特征:

以其晶形，黑色條痕和可磁性可與其相似的礦物如赤鐵礦、鉻鐵礦等相區(qū)別。磁鐵礦FeFe2O4（magnetite）91化學(xué)組成:

(Fe,Mn)WO4,一般FeO4.8~18.9%之間，MnO介于4.7~18.7%之間。常含Mg、Ca、Nb、Ta、Sn、Zn等。

結(jié)構(gòu)特點:

晶體結(jié)構(gòu)中,六個O2-圍繞Mn2+(Fe2+)構(gòu)成Mn(Fe)-O6配位八面體，它們以棱相連接平行C軸方向成鋸齒形的鏈體分布；W6+同樣與其周圍六個O2-連接而形成W-O6配位八面體，它們亦構(gòu)成鏈體,并位于Mn(Fe)-O6配位八面體所成的鏈體之間，以其四個角頂與上下鏈體相連接。因而晶體結(jié)構(gòu)可以看為平行于c軸的鏈狀結(jié)構(gòu)。

晶體形態(tài):

單晶體少見，常見板狀，短柱狀。

物理性質(zhì):

紅褐色至黑色；條痕黃褐色至黑色。硬度4~4.5；解理平行{010}完全，比重7.12~7.2。微具磁性。鑒定特征:

黑鎢礦以其板狀形態(tài)，褐黑色，{010}完全解理和比重較大為其鑒定特征。黑鎢礦(鎢錳鐵礦)(Fe,Mn)WO4（wolframite）92水鎂石Mg(OH)2

（Brucite）化學(xué)組成:

Mg(OH)2

結(jié)構(gòu)特點:

三方晶系。晶體結(jié)構(gòu)具有層狀特點,羥離子成六方最緊密堆積，鎂離子充鎮(zhèn)于每兩層相鄰的羥離子之間的全部八面空隙；組成配位八面體的結(jié)構(gòu)層。結(jié)構(gòu)層內(nèi)屬離子鍵，結(jié)構(gòu)層間以氫鍵相維系。晶體形態(tài):

單晶體呈厚板狀，常見片狀集合體和纖維狀集合體。

物理性質(zhì):

白至淡綠色，含有錳或鐵者呈紅褐色；玻璃~珍珠光澤。硬度2.5；解理平行{0001}極完全；薄片具撓性。比重2.35。鑒定特征:以其形態(tài)、低硬度和{0001}極完全解理為鑒定特征。93三水鋁石Al(OH)3

（Gibbsite）化學(xué)組成:Al(OH)3。常有少量的Fe和Ga可以置換鋁。結(jié)構(gòu)特點:

單斜晶系。晶體結(jié)構(gòu)屬層狀類似水鎂石結(jié)構(gòu),但鋁離子充填于每兩層相鄰的羥離子之間的2/3八面體空隙；組成配位八面體的結(jié)構(gòu)層。結(jié)構(gòu)層內(nèi)屬離子鍵，結(jié)構(gòu)層間以氫鍵相維系。晶體形態(tài):

單晶體少見。通常呈結(jié)核狀、豆?fàn)罨螂[晶質(zhì)塊體。

物理性質(zhì):

白色，常帶灰、綠和褐色；玻璃~珍珠光澤。硬度2.5~3；解理平行{001}極完全。比重2.35。鑒定特征:

以其極完全解理、低硬度、小比重為鑒定特征。通常所謂的鋁土礦(bauxite)，實際上并不是一個礦物種，而是以極細(xì)的三水鋁石、一水硬鋁石或一水軟鋁石為主要組份，并包含數(shù)量不等的高嶺石、蛋白石、赤鐵礦、針鐵礦等而成的混合物。94化學(xué)組成:

a-FeO(OH)。混入物組份與針鐵礦成因有關(guān)。結(jié)構(gòu)特點:

正交晶系。晶體形態(tài):

單晶體少見，呈針狀或鱗片狀。常成腎狀、鐘乳狀、結(jié)核狀或土狀集合體。物理性質(zhì):

褐黃至褐紅色；條痕褐黃色；半金屬光澤；硬度5~5.5；解理平行{010}完全；參差狀斷口；性脆。比重4.28。鑒定特征:以其膠體形態(tài)和褐黃色條痕為特征。通常所謂的褐鐵礦(Limonite)，實際上并不是一個礦物種，而是以針鐵礦或水針鐵礦為主要組份，并包含數(shù)量不等的纖鐵礦、含水氧化硅、粘土等的混合物。

針鐵礦a-FeO(OH)（Goethite）95化學(xué)組成:

BaMn2+Mn4+9O20·3H2O,成分變化很大。其中所含的水，類似于沸石水的性質(zhì)，在500℃以前可以逐步放出。其化學(xué)式尚未能最后確定。結(jié)構(gòu)特點:

單斜晶系，或正交晶系。晶體結(jié)構(gòu)是由Mn-O6配位八面體組成的雙鏈和三鏈相連接，圍成中空的通道。鏈和通道平行于b軸延伸。Ba2+和H2O分子位于通道之中。

晶體形態(tài):

通常成葡萄狀、鐘乳狀、樹枝狀或土狀集合體。單晶體極為罕見。

物理性質(zhì):

灰黑至黑色；條痕褐黑至黑色；半金屬光澤至暗淡。硬度5~6；性脆。比重4.71。鑒定特征:

以膠體形態(tài)，黑色條痕和硬度較高為鑒定特征。硬錳礦BaMn2+Mn4+9O20·3H2O（Psilomelane）96思考題

簡單氧化物和復(fù)雜氧化物的區(qū)別何在?氧化物常見有砂礦,而硫化物則沒有,為什么?以金紅石,尖晶石和水鎂石為例,說明它們各自的結(jié)構(gòu)與形態(tài)和物理性質(zhì)之間的關(guān)系同屬于剛玉型結(jié)構(gòu)的剛玉和赤鐵礦,為何兩者在物理性質(zhì)上差異如此明顯?水鎂石和輝鉬礦同屬于片狀礦物,其晶體結(jié)構(gòu)之間有何不同?三水鋁石與剛玉的晶體結(jié)構(gòu)之間有什么區(qū)別?如何區(qū)別金紅石和錫石,鈦鐵礦,鉻鐵礦和磁鐵礦?鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)特點,其地質(zhì)意義何在?97石英族礦物包括哪些礦物種？為什么α-石英在自然界中分布最廣？石英族礦物比重較小，而硬度較大，其原因何在？氧化物礦物的物性和它的晶體化學(xué)特性之間的關(guān)系。錫石的形態(tài)有何標(biāo)型意義?什么叫細(xì)分散多礦物集合體?舉例說明之。什么叫機械混合物和類質(zhì)同象混合物？舉例說明之。鋁土礦、褐鐵礦是礦物種嗎?為什么?鮞狀赤鐵礦是粒狀集合體嗎?隱晶質(zhì)與顯晶質(zhì)赤鐵礦的硬度為什么不同?98第一類硅酸鹽[SiO4]4-第二類硼酸鹽[BO3]3-第三類磷酸鹽，砷酸鹽，釩酸鹽[PO4]3-,[AsO4]3-,[VO4]3-第四類鎢酸鹽，鉬酸鹽[WO4]2-,[MoO4]2-第五類鉻酸鹽[CrO4]2-

第六類硫酸鹽[SO4]2-第七類碳酸鹽[CO3]3-第八類硝酸鹽[NO3]1-第四章含氧鹽大類99概述

島狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物

鋯石,橄欖石,紅柱石,藍(lán)晶石,石榴石,黃晶,符山石環(huán)狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物

綠柱石,電氣石鏈狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物

輝石,硅灰石,角閃石層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物

蛇紋石,高嶺石,滑石,葉臘石,云母,綠泥石架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物

長石,霞石,白榴石,沸石

第一類硅酸鹽100概述

硅酸鹽礦物種類繁多，約占礦物種總數(shù)的24%，占地殼總重量75%左右?；瘜W(xué)成分陽離子元素有57種之多，主要是惰性氣體型離子和過渡型離子。陰離子部分除[SiO4]4-絡(luò)陰離子及它們相互連接而成的一系列復(fù)雜絡(luò)陰離子外，有時還存在(OH)-、F-、Cl-、O2-以及附加陰離子。此外，還存在水分子H2O。1

H2LiBe

BCNOF3NaMgAlSiPSCl4KCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAs

5RbSrYZrNb

InSnSb

6CsBaLaHf

TlPbBi

7

ThUCc

101

晶體化學(xué)特征

Si4+與O2-結(jié)合時以四次配位的形式最為穩(wěn)定，鍵長1.6?，所以在硅酸鹽礦物中它總是以配位四面體的形式出現(xiàn)于結(jié)構(gòu)中。在結(jié)構(gòu)化學(xué)上是用硅的sp3雜軌道加以解釋的，這四個雜化軌道形狀相同，分別指向四面體的四個角頂，鍵角為109°28′16″，與相應(yīng)的氧原子構(gòu)成四個鍵力很強的σ鍵。因此，硅酸鹽礦物的結(jié)構(gòu)中，總是將[SiO4]4-看成是一個不可分割的整體。

102

根據(jù)硅氧四面體在結(jié)構(gòu)中的連接方式的不同，可以區(qū)分出下列五種類型的絡(luò)陰離子，也可以說成是五種骨干。

島狀絡(luò)陰離子：常見的島狀絡(luò)陰離子有單個硅氧四面體[SiO4]4-或雙四面體[Si2O7]6-等，在結(jié)構(gòu)中孤立存在。它們彼此間靠其它金屬陽離子連接。此外,還有罕見的形式：一是[Si3O10]8-，它是由三個硅氧四面體連接而成的，在鈹密黃石(aminoffite)中存在；另一種是由五個硅氧四面體連接而成的[Si5O16]12-絡(luò)陰離子,一個四面體居中，其四個角頂分別與其余四個硅氧四面體連接，僅在氯黃晶(zunyite)存在。孤立四面體[SiO4]4-兩個硅氧四面體共用一個角頂構(gòu)成雙四面體[Si2O7]6-端氧（活性氧）橋氧（惰性氧）103

環(huán)狀絡(luò)陰離子：按環(huán)中四面體的數(shù)目，可分別稱做三聯(lián)環(huán)、六聯(lián)環(huán)、八聯(lián)環(huán)、九聯(lián)環(huán)和十二聯(lián)環(huán)。環(huán)內(nèi)每一個四面體均以兩個角頂分別與相今的兩個四面體連接；環(huán)與之間則借助其它金屬陽離子來維系。它們分別用[Si3O9]6-、[Si4O12]8-、[Si6O18]12-、[Si8O24]16-、[Si9O27]18-、[Si12O36]24-表示。硅氧四面體彼此之間共用兩個角頂構(gòu)成封閉的環(huán)狀[SinO3n]2n-(n≥3)三方環(huán)[Si3O9]6-、四方環(huán)[Si4O12]8-及六方環(huán)[Si6O18]12-104鏈狀絡(luò)陰離子：有單鏈和雙鏈等。單鏈中每個硅氧四面體以兩個角頂分別與相鄰的柄個硅氧四面體連接成一維無限延伸的連續(xù)鏈。其絡(luò)陰離子可以用[Si2O6]n4n-表示。雙鏈相當(dāng)于兩個單鏈組合而成，例如角閃石族礦物中的雙鏈，其絡(luò)陰離子可以用[Si4O11]n6n-表示。硅氧四面體彼此之間共用兩個角頂構(gòu)成一向延伸的單鏈[Si2O6]4-硅氧四面體部分共用兩個角頂，部分共用三個角頂相互聯(lián)接構(gòu)成一向延伸的雙鏈[Si4O11]6-105層狀絡(luò)陰離子：每一硅氧四面體均以三個角頂分別與相鄰的三個硅氧四面體相邊接，組成在二維空間內(nèi)無限延展的層。例如滑石Mg3[Si4O10](OH)2，其絡(luò)陰離子可以用[Si4O10]n4n-來表示。硅氧四面體共用三個角頂構(gòu)成二向延展的平面層狀[Si4O10]4-106架狀絡(luò)陰離子：每一硅氧四面體均以其全部四個角頂與相鄰的四面體連接，組成在三維空間中無限擴展的骨架。此時，每個氧離子都是橋氧。 當(dāng)硅氧四面體彼此共用四個角頂時構(gòu)成向三維空間發(fā)展的骨架狀[SiO2]，但是在硅酸鹽中，這種架狀結(jié)構(gòu)并不完全由硅氧四面體組成，而必須有一部分硅氧四面體（Si-O4）被鋁氧四面體（Al-O4）所代替，這樣才能出現(xiàn)多余的負(fù)電荷，而成為架狀絡(luò)陰離子，這種絡(luò)陰離子可用通式[(AlxSin-x)O2n]x-表示。107Al的作用Al可以呈4次配位，代替部分的Si4+進入絡(luò)陰離子，形成鋁硅酸鹽，如鈉長石Na[AlSi3O8]。Al可以呈6次配位，存在于硅氧骨干之外，作為陽離子，形成鋁的硅酸鹽，如高嶺石Al4[Si4O10](OH)8。Al的兩種配位形式可以同時存在于同一構(gòu)造中，形成鋁的鋁硅酸鹽，如白云母KAl2[AlSi3O8](OH)2。［A1O4］四面體為不穩(wěn)定的配位形式，在結(jié)構(gòu)中需要由［SiO4］四面

體的支持，只有在具有無限延伸的硅氧骨干(鏈、層、架)的結(jié)構(gòu)中，Al代Si才有可

能，而在具有架狀硅氧骨干的硅酸鹽中，Al代Si是必須的。Al代Si的

易難順序如下、架狀、層狀、雙鏈和和單鏈。在晶體結(jié)構(gòu)，兩個［AlO4］不能相連，Al代Si的數(shù)目不能超過硅氧骨

干中Al和Si的總數(shù)的一半。即Al:Si=1:1。

108

此外,根據(jù)最近研究結(jié)果(主要根據(jù)透射電鏡研究結(jié)果)，還發(fā)現(xiàn)一種具有單鏈、雙鏈、三鏈和層狀絡(luò)陰離子共同存在同一個晶體中的特殊結(jié)構(gòu)，屬于層鏈狀的混合結(jié)構(gòu)。已發(fā)現(xiàn)有幾種礦物，并命名為“云輝閃石(biopyribole)”族。構(gòu)成硅酸鹽礦物的主要陽離子依常見的配位數(shù)區(qū)分時，可分下列幾類：配位數(shù)為4：B3+、Be2+、Al3+、Ti4+、Li+、Fe3+、Zn2+、Mg2+；配位數(shù)為6：Al3+、Ti4+、Fe3+、Mg2+、Li+、Zr4+、Mn2+、Ca2+、Fe2+、Se3+、K+；配位數(shù)為8：Na+、Ca2+、Fe2+、Mn2+、Zr4+、Mg2+、K+、Ba2+；配位數(shù)為12：K+、Ba2+。109

形態(tài)：島狀結(jié)構(gòu)者多為三向等長，如果在不同方向上出現(xiàn)鍵力差異時，出現(xiàn)柱狀或片、板狀形態(tài)。環(huán)狀結(jié)構(gòu)和鏈狀結(jié)構(gòu)者多呈柱狀、甚至纖維狀。層狀結(jié)構(gòu)者呈片狀或纖維狀（系結(jié)構(gòu)層卷曲所至）。架狀結(jié)構(gòu)者形態(tài)復(fù)雜，各種形態(tài)都可出現(xiàn)。物理性質(zhì)：島狀結(jié)構(gòu)三向等長者，一般無解理；柱狀者，一般有平行C軸的解理；片板狀者一般有平行底面的解理。鏈狀結(jié)構(gòu)者多為平行于鏈的柱狀解理。環(huán)狀結(jié)構(gòu)如有解理，則為平行于底面或柱面的解理。層狀結(jié)構(gòu)者幾乎無例外地具有完全的平行于底面的解理。島狀結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。比重取決于結(jié)構(gòu)緊密程度和主要陽離子原子序數(shù)的大小。架狀結(jié)構(gòu)者比重較小，一般<2.8，島狀比重較大，一般在3.5或以上，鏈狀、層狀和環(huán)狀結(jié)構(gòu)者介于其間，約為3～3.5。由于硅酸鹽礦物主要為離子晶格，在薄片中全部透明，島狀結(jié)構(gòu)者光澤較強，架狀結(jié)構(gòu)者光澤較弱。顏色主要取決于所含的色素離子。除層狀結(jié)構(gòu)外，硅酸鹽礦物硬度較高，島狀最高，一般6～8，環(huán)狀－鏈狀結(jié)構(gòu)依次降低。110

成因：三大類巖石，其礦物成分無不以硅酸鹽為主。成因上，從巖漿作用到表生作用、變質(zhì)作用的成巖成礦過程中，均普遍的有硅酸鹽礦物形成。巖漿作用中，隨著結(jié)晶分異地進行，硅酸鹽礦物的結(jié)晶順序有自島狀、經(jīng)鏈狀向?qū)訝罴凹軤钸^渡的趨勢。在變質(zhì)作用過程中，隨著壓力的增加，有利于架狀或?qū)訝钕蜴湢?、島狀轉(zhuǎn)變；而溫度的增高，促使含(OH)-的層狀或雙鏈狀結(jié)構(gòu)向單鏈狀、島狀結(jié)構(gòu)礦物轉(zhuǎn)變。表生狀態(tài)下，原巖遭受風(fēng)化，大都形成在表生狀態(tài)下穩(wěn)定的層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。111鋯石ZrSiO4

（Zircon）化學(xué)組成:Zr[SiO4],常含有少量的Hf。結(jié)構(gòu)特點:

四方晶系。晶體結(jié)構(gòu)中[SiO4]4-是孤立的，彼此間借Zr4+連接起來，Zr4+的配位數(shù)為8。晶體形態(tài):一般都呈單晶體出現(xiàn)，呈柱狀習(xí)性。物理性質(zhì):

常呈黃色至紅棕色，無色者少見；金剛光澤，淺色者透明度較好，深色者在薄片中透明。硬度7.5，比重4.6~4.7。鑒定特征:

以其呈四方柱及四方雙錐的聚形為特征。島狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽112橄欖石(Mg,Fe)SiO4（Olivine）包括一組成分類似同屬正交晶系的礦物。一般化學(xué)式為X2[SiO4]。其X通常為Mg2+、Fe2+、Mn2+等。Mg2+和Fe2+是最常見的組成部分，可以形成以Mg2[SiO4]鎂橄欖石(forsterite)及Fe2[SiO4]鐵橄欖石(fayalite)為兩個端員組份的完全類質(zhì)同象系列。其中間成員，是最常見的所謂橄欖石?；瘜W(xué)組成:(Mg,Fe)2[SiO4]結(jié)構(gòu)特點:正交晶系。晶體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為[SiO4]4-由金屬陽離子Mg2+、Fe2+連接起來。氧離子近似成六方緊密堆積，八面體空隙被二價陽離子占據(jù)。晶體形態(tài):單晶呈三向等長或扁平，集合體呈粒狀。物理性質(zhì):

橄欖綠色；玻璃光澤。硬度6~7；解理平行{010}