氧化物及氫氧化物礦物大類課件

8氧化物和氫氧化物礦物氧化物

陰離子主要陰離子是氧。氧具有離子鍵性和共價(jià)鍵性雙重特點(diǎn)，由與其配位的陽(yáng)離子的電價(jià)和離子類型決定：在電價(jià)低的惰性氣體型離子所組成的氧化物中以離子鍵為主，如方鎂石MgO，隨著電價(jià)的增加，共價(jià)鍵的成分趨向增多，如剛玉（Al2O3）已具有較多的共價(jià)鍵成分，至石英（SiO2）則以共價(jià)鍵為主Si-O鍵共價(jià)鍵成分達(dá)50％

陽(yáng)離子主要是惰性氣體型和過(guò)渡型離子化學(xué)成分1

8氧化物和氫氧化物礦物氧化物

晶體化學(xué)特征

化學(xué)鍵以離子鍵為主，且在以惰性氣體型離子組成的氧化物中表現(xiàn)的最為明顯。但由于陽(yáng)離子性質(zhì)的不同也可呈現(xiàn)出共價(jià)鍵、分子鍵等其它鍵性。在由氧和小半徑陽(yáng)離子組成的氧化物中，氧呈最緊密堆積，陽(yáng)離子充填于八面體空隙（CN＝6）、四面體空隙（CN＝4）和其它類型的空隙中；也可由氧和大半徑的陽(yáng)離子共同呈最緊密堆積，而由較小半徑的陽(yáng)離子充填其形成的空隙；在含有大半徑堿金屬陽(yáng)離子的氧化物中，氧不呈緊密堆積；在非離子鍵性（共價(jià)鍵、分子鍵等）已占相當(dāng)比例的氧化物中，氧一般也難以實(shí)現(xiàn)最緊密堆積28氧化物和氫氧化物礦物氧化物

形態(tài)及物理性質(zhì)常形成完好晶形，亦常見致密塊狀、粒狀及其它集合體形態(tài)。陽(yáng)離子為惰性氣體型離子的氧化物表現(xiàn)為無(wú)色或淺色，透明至半透明，以玻璃光澤為主。陽(yáng)離子為過(guò)渡型離子或銅型離子的氧化物顏色加深，半透明至不透明，金剛光澤、半金屬至金屬光澤。氧化物礦物的硬度一般大于5.5。礦物的相對(duì)密度變化較大，主要與礦物化學(xué)組成中元素的原子量及礦物晶體結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)。氧化物礦物熔點(diǎn)高、溶解度低，物理和化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定的特點(diǎn)。含F(xiàn)e,Ti,Cr等元素的礦物具有強(qiáng)弱不等的磁性；含放射性元素U,Th等的礦物具有放射性，并往往由于放射性元素的蛻變而使礦物產(chǎn)生非晶質(zhì)化3

8氧化物和氫氧化物礦物氧化物

成因和產(chǎn)狀氧化物礦物廣泛形成于內(nèi)生、外生和變質(zhì)作用中對(duì)于變價(jià)元素來(lái)說(shuō)，其低價(jià)（如Fe2+,Cr3+,Mn2+等）氧化物多是在內(nèi)生作用(主要是熱液作用、巖漿作用、其次是偉晶作用)下產(chǎn)生的；而高價(jià)（如Mn4+,W6+,Sb5+等）氧化物則多是在表生作用（如巖石或礦床的風(fēng)化殼）中產(chǎn)生的不變價(jià)元素的氧化物則往往有多種成因。由于這些礦物形成時(shí)所要求的溫度、壓力都比較高，因而多在巖漿、偉晶、熱液或變質(zhì)作用中產(chǎn)生；又因其物理化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，故又能保存于砂礦中4

8氧化物和氫氧化物礦物氧化物

分類A2X型（赤銅礦族）AX型（方鎂石族）A2X3型（剛玉族）AX2型（金紅石族）ABX3型（鈣鈦礦族）AB2X4型（尖晶石族）ABX4型（黑鎢礦族）AB2X6型（鈮鉭鐵礦族）A2B2X7型（燒綠石族）5

8氧化物和氫氧化物礦物A2X3型化合物

成因產(chǎn)狀多產(chǎn)于高溫和富Al缺Si的條件下剛玉(corundum)

-Al2O3晶體結(jié)構(gòu)

O2-作六方最緊密堆積，堆積層垂直于三次軸；Al3+充填2／3的八面體空隙，[AlO6]八面體在平行（0001）的方向上共棱成層；在單位晶胞中c軸長(zhǎng)度范圍內(nèi)相當(dāng)于六個(gè)[AlO6]八面體共面相聯(lián)。由于Al-O鍵具離子鍵向共價(jià)鍵過(guò)渡的性質(zhì)（共價(jià)鍵約占40％），從而使剛玉表現(xiàn)出共價(jià)鍵化合物的特征物理性質(zhì)透明剛玉無(wú)色、白色，由于成分中所含色素離子的存在可呈多種顏色；如：白寶石、紅寶石（含Cr）、藍(lán)寶石（含F(xiàn)e和Ti）、綠寶石（含Co,Ni,V）、鐵剛玉（含F(xiàn)e2+和Fe3+）、黃寶石（含Ni）、星光紅（或藍(lán)）寶石。無(wú)解理，硬度為9，熔點(diǎn)高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易被腐蝕6

剛玉(corundum)

-Al2O37

剛玉(corundum)

-Al2O38

剛玉(corundum)

-Al2O39

8氧化物和氫氧化物礦物A2X3型化合物

赤鐵礦(hematite)Fe2O3赤鐵礦的晶形與形成條件有關(guān)：在熱液條件下常具扁平的菱面體狀、板狀或片狀晶形；接觸交代作用多為粒狀晶形；沉積作用的產(chǎn)物多呈隱晶質(zhì)的鮞狀、腎狀、豆?fàn)睢⒎勰罴象w。區(qū)域變質(zhì)作用形成鏡鐵礦（片狀、鱗片狀、金屬光澤）和云母赤鐵礦（細(xì)小鱗片狀或貝殼狀鏡鐵礦）10[化學(xué)組成]常含有類質(zhì)同象混入物Ti、Al、Mn、Ca、Mg及少量的Co。[晶系及晶形]三方晶系。結(jié)晶習(xí)性常呈板狀晶體，主要由板面與菱面等所成之聚形。集合體形態(tài)多樣，顯晶質(zhì)的有鱗片狀或塊狀，隱晶質(zhì)及非晶質(zhì)的致密塊狀、鮞狀、豆?fàn)?、腎狀、粉末狀等。片狀和鱗片狀的具有強(qiáng)金屬光澤者為鏡鐵礦，呈鮞狀或腎狀者稱為鮞狀赤鐵礦或腎狀赤鐵礦，粉末狀的稱為鐵赭石或赭色赤鐵礦。

8氧化物和氫氧化物礦物赤鐵礦(hematite)Fe2O311

8氧化物和氫氧化物礦物赤鐵礦(hematite)Fe2O312赤鐵礦(hematite)Fe2O313赤鐵礦(hematite)Fe2O314赤鐵礦(hematite)Fe2O315赤鐵礦(hematite)Fe2O316赤鐵礦(hematite)Fe2O317鈦鐵礦（FeTiO3）化學(xué)組成：鈦鐵礦中常含有類質(zhì)同象混入物Mg和Mn。在950℃以上，赤鐵礦與鈦鐵礦形成完全類質(zhì)同象，當(dāng)溫度降低時(shí)即發(fā)生溶離，故鈦鐵礦中常含有細(xì)鱗片狀赤鐵礦包體。18鈦鐵礦（FeTiO3）成因及產(chǎn)狀：主要為巖漿巖和偉晶巖型。在基性巖中或超基性巖中，鈦鐵礦與磁鐵礦、輝石、斜長(zhǎng)石等共生。在堿性偉晶巖和花崗偉晶巖中，鈦鐵礦可形成很大的晶體。在花崗偉晶巖中，鈦鐵礦可與微斜長(zhǎng)石、白云母、石英、磁鐵礦共生。鈦鐵礦還可存在于砂礦中，與磁鐵礦、金紅石、鋯石、獨(dú)居石等產(chǎn)出。19鈦鐵（FeTiO3）晶系及形態(tài)：三方晶系。完整晶形少見，偶見厚板狀晶體。常呈不規(guī)則細(xì)粒狀，散布于其它礦物顆粒之間，或呈定向片晶存在于鈦磁鐵礦、鈦赤鐵礦中。是固溶體分離的產(chǎn)物。20鈦鐵礦（FeTiO3）鑒定特征：據(jù)其晶形，條痕、弱磁性可與赤鐵礦或磁鐵礦相區(qū)別。此外將鈦鐵礦粉末溶于磷酸中，冷卻稀釋厚，加入過(guò)氧化鈉或雙氧水可使溶液呈黃褐色。21鈦鐵礦FeTiO322磁鐵礦（FeFe2O4）物理性質(zhì)：鐵黑色，條痕黑色，半金屬光澤至金屬光澤，不透明，無(wú)解理，硬度5.5～6；比重4.9～5.2；性脆，具有強(qiáng)磁性。23磁鐵礦（FeFe2O4）化學(xué)組成：磁鐵礦中的Fe3＋常被Al3＋、V3+

、Cr3＋等替換，F(xiàn)e2＋則容易被Mg2＋、Ni2＋、Co2＋、Zn2＋等替換。磁鐵礦中Ti含量高者往往存在著鈦鐵礦或鈦鐵晶石。當(dāng)成分中TiO2達(dá)到12～16％時(shí)稱為鈦磁鐵礦。此外還有釩鈦磁鐵礦，其中V2O5含量達(dá)到8.8％，還有鉻磁鐵礦，其中Cr2O5含量可達(dá)12％。成因及產(chǎn)狀：磁鐵礦產(chǎn)于內(nèi)生成礦作用和變質(zhì)作用。（1）在基性巖中的釩鈦磁鐵礦礦床，共生礦物為鈦鐵礦、金紅石、輝石、斜長(zhǎng)石等。（2）在石灰?guī)r與花崗巖、正長(zhǎng)巖的接觸帶中的接觸交代鐵礦床，共生礦物為石榴子石、透輝石、綠簾石、金屬硫化物、方解石等。（3）在氣化－高溫含稀土鐵礦床、沉積變質(zhì)鐵礦床及與火山作用有關(guān)的鐵礦床中主要鐵礦物即為磁鐵礦。

24磁鐵礦（FeFe2O4）晶系及形態(tài)：等軸晶系。常呈八面體和菱形十二面體，在菱形十二面體的菱形面上常具有平行于該面長(zhǎng)對(duì)角線方向的晶面條紋。結(jié)晶習(xí)性呈粒狀，集合體常呈塊狀和致密塊狀。25磁鐵礦（FeFe2O4）鑒定特征：以其晶形，黑色條痕和具強(qiáng)磁性可與相似的礦物赤鐵礦、鉻鐵礦相區(qū)別。26鉻鐵礦（FeCr2O4）化學(xué)組成：陽(yáng)離子可被Al3＋、Fe3＋替換，陽(yáng)離子Fe2＋可含鎂、鋅、鈣、鈦、釩等的類質(zhì)同象混入物。成因與產(chǎn)狀：巖漿成因的礦物，鉻鐵礦只產(chǎn)于超基性巖或由其蝕變而來(lái)的蛇紋巖中，與橄欖石、斜方輝石、鉻石榴及鉑族元素礦物等共生。與蛇紋石、滑石、菱鎂礦等伴生。也可在砂礦中存在。主要用途：提煉鉻的唯一有用礦物。27鉻鐵礦（FeCr2O4）形態(tài)及物理性質(zhì)：結(jié)晶習(xí)性常呈粒狀晶體，集合體形態(tài)呈塊狀。暗棕色至黑色；條痕色為棕黃色；半金屬光澤；無(wú)解理；硬度5.5；比重5.09（鉻鐵礦），4.43（鎂鉻鐵礦）；具有弱磁性。鑒定特征：以其顏色深，條痕淺，硬度高，弱磁性，可與相似礦物磁鐵礦區(qū)別。28氧化物和氫氧化物礦物金紅石

(rutile)TiO2

錫石

(cassiterite)SnO2

軟錳礦

(pyrolusite)MnO2AX2型化合物

在金紅石的晶體結(jié)構(gòu)中，O2-作六方最緊密堆積，Ti4+位于八面體空隙中，CN＝6。O2-則位于以Ti4+為角頂所組成的平面三角形的中心，CN＝3。[TiO6]八面體彼此上、下共棱聯(lián)結(jié)形成平行c軸方向無(wú)限延伸的[TiO6]八面體鏈，鏈間通過(guò)共用[TiO6]八面體的角頂相聯(lián)。其晶胞參數(shù)c0值恰好為[TiO6]八面體的棱長(zhǎng)。金紅石的這種結(jié)構(gòu)特征可較好的解釋其柱狀（針狀）晶形及平行{110}的完全解理。29錫石（SnO2）化學(xué)成分：錫石中常含有混入物鐵、鈦、鈮、鉭等，這些元素往往以鈮鐵礦、鉭鐵礦等獨(dú)立礦物的形式呈包裹體存在于錫石中。（1）偉晶巖中的錫石，富含鈮和鉭，而且鉭大于鈮含量。（2）氣化—高溫?zé)嵋旱V床中的錫石，鈮和鉭含量減少，不超過(guò)1％，并且鈮大于鉭含量。（3）錫石硫化礦床中的錫石，鈮和鉭的含量都很低，但富含稀散元素銦。30錫石（SnO2）成因與產(chǎn)狀：錫石的形成與酸性巖漿巖有著密切關(guān)系。錫石主要產(chǎn)于花崗偉晶巖中，與微斜長(zhǎng)石、白云母、黃玉、鉀輝石、電氣石等共生。在氣化—熱液型錫礦床中，與石英、白云母、綠柱石、黃玉、黑鎢礦輝銅礦等共生。在接觸交代錫礦床中，與石榴子石、透輝石、符山石、金屬硫化物、磁鐵礦等共生。此外，見于砂礦中。31錫石（SnO2）晶系及形態(tài)：四方晶系，晶體常呈四方雙錐和四方柱所成的聚形，以雙晶面成肘狀雙晶常見。結(jié)晶習(xí)性呈粒狀，短柱狀晶體，集合體形態(tài)呈致密狀、葡萄狀或鐘乳狀，具有同心帶狀構(gòu)造。32錫石（SnO2）物理性質(zhì)：純凈的錫石幾乎無(wú)色，但很少見，一般為黃棕色至深褐色、黑色；條痕白色至淺黃色，金剛光澤，斷口呈油脂光澤，透明度隨顏色的深淺而異，大多為半透明。解理平行不完全，貝殼狀斷口。比重6.8～7.0，硬度6－7；性脆。鑒定特征：以晶形和雙晶，硬度高和比重大為特征與相似礦物區(qū)別33軟錳礦（MnO2）

化學(xué)組成：常含有少量吸附水，及含有Fe2O3、SiO2等機(jī)械混入物。成因及產(chǎn)狀：軟錳礦是氧化條件下所有錳礦物鐘最穩(wěn)定的礦物。主要見于沉積錳礦床中，在近海巖線的淺水帶，是軟錳礦和硬錳礦，在原生礦床氧化帶，可形成風(fēng)化成因的“錳帽”，其中主要礦物為硬錳礦、軟錳礦、錳鐵礦等。主要用途：是提煉錳的主要有用礦物。34軟錳礦（MnO2）晶系及晶形：四方晶系。晶形完好者少見，結(jié)晶習(xí)性可呈棒狀、針狀晶體，集合體形態(tài)常呈放射狀、結(jié)核狀、塊狀及煙灰狀35軟錳礦（MnO2）物理性質(zhì)：顏色黑色；條痕黑色；半金屬光澤至黯淡；不透明；硬度隨形態(tài)和結(jié)晶程度而異，顯晶者可達(dá)6，而隱晶者則降至1－2，能污手，比重4.5－5.0，性脆。鑒定特征：形態(tài)，顏色和條痕，硬度等為其特征。此外，滴雙氧水可劇烈起泡。368氧化物和氫氧化物礦物

石英(quartz)SiO2AX2型化合物石英族中主要包括有α－石英、β－石英、磷石英、方石英等。37α－石英(SiO2)化學(xué)組成：接近于純SiO2,變化范圍極小，常含有液、固、氣態(tài)的機(jī)械混入物。成因及產(chǎn)狀：α－石英在自然界分布最廣，是許多巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖的主要造巖礦物。是花崗偉晶巖和大多數(shù)熱液礦脈的主要組成礦物，在其晶洞中往往形成石英晶體，是工業(yè)用壓電水晶的重要來(lái)源。主要用途：純凈的石英可作為壓電材料以及光學(xué)儀器的材料。較純的一般石英則大量用作玻璃原料，研磨材料，硅質(zhì)耐火材料等。38α－石英(SiO2)物理性質(zhì)：純凈的石英無(wú)色透明，稱水晶?？梢蚝形⒘可仉x子或細(xì)分散包裹體而呈現(xiàn)各種顏色，并使透明度降低，如煙水晶、黃水晶、紫水晶、薔薇水晶等；玻璃光澤，斷口呈油脂光澤；無(wú)解理；硬度7；比重2.65，具有壓電性和焦電性。隱晶質(zhì)的石英稱為石髓，常呈鐘乳狀、皮殼狀、致密狀，一般為淺黃色、褐灰色、灰白色等。臘狀光澤；微透明；硬度6.5。39α－石英(SiO2)40β－石英(SiO2)化學(xué)組成：β－石英在573—870℃范圍內(nèi)穩(wěn)定，低于573℃則轉(zhuǎn)變?yōu)棣痢?。晶系及形態(tài)：六方晶系。六方雙錐晶形發(fā)育，有時(shí)可見六方柱與其成聚形。物理性質(zhì)：灰白、乳白色；玻璃光澤，斷口呈油脂光澤，無(wú)解理，硬度7，比重2.51—2.54.鑒定特征：以其晶形、光澤及硬度為特征。41磷石英化學(xué)組成：磷石英是SiO2在870－1470℃之間的穩(wěn)定相。常含有鋁、鐵。鈣、鎂、鈉、鉀等的氧化物。晶系及形態(tài)：β－磷石英屬于六方晶系。一般呈六方薄片狀晶體。物理性質(zhì)：無(wú)色透明或白色，玻璃光澤，硬度7，比重2.22－2.26，性脆至極脆。成因及產(chǎn)狀：β－磷石英只產(chǎn)出于酸性噴出巖中。與透長(zhǎng)石、方英石等共生。42氧化物和氫氧化物礦物氫氧化物

晶體結(jié)構(gòu)由(OH)-或(OH)-和O2-共同形成緊密堆積，在后一種情況下，(OH)-和O2-通常呈互層分布。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(jià)較O2-的低，而導(dǎo)致陽(yáng)離子與陰離子之間鍵力的減弱。相對(duì)密度和硬度較小陽(yáng)離子

Mg2+,Fe2+,Fe3+,Mn4+,Al3+，以及少量Ca2+成因產(chǎn)狀風(fēng)化型和化學(xué)沉積型。主要集中在巖石風(fēng)化殼和金屬礦床的氧化帶或湖沼水盆地中，后者可以形成巨大的沉積礦床。少數(shù)氫氧化物可產(chǎn)于熱液礦脈中43氧化物和氫氧化物礦物氫氧化物

錳的氫氧化物：包括水錳礦MnO(OH)和硬錳礦。廣義硬錳礦為含有多種元素的錳的氧化物和氫氧化物。往往呈葡萄狀、鐘乳狀、腎狀鎂的氫氧化物：水鎂石鋁的氫氧化物：包括硬水鋁石(AlOOH)、一水軟鋁石(AlOOH)和三水鋁石(Al[OH]3)三種礦物。常與其它礦物形成細(xì)分散機(jī)械混合物，為含水氧化物（如褐鐵礦）、含水的鋁的硅酸鹽（如高嶺石）、赤鐵礦、蛋白石等礦物膠結(jié)，稱為鋁土礦鐵的氫氧化物：包括針鐵礦(FeOOH)，水針鐵礦(FeOOH.nH2O)，纖鐵礦(FeOOH)和水纖鐵礦(FeOOH.nH2O)。鐵的氫氧化物聚集體實(shí)際上常呈針鐵礦、纖鐵礦、水針鐵礦、水纖鐵礦和更富于水的氫氧化鐵膠凝體以及鋁的氫氧化物、泥質(zhì)物質(zhì)的混合物，這種混