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1、第三章 矿 物 （Mineral）,第一节 矿物通论,一矿物与晶体的概念 1矿物的概念 矿物是在各种地质作用中形成的，在一定地质条件和物理化学条件下相对 稳定的自然元素单质或化合物。,2晶体与非晶质体的概念,所谓晶体是指内部质点(原子、离子或分子）在三维空间呈周期重复排列的固体。 可以形象地说，晶体是具有格子构造的固体。,二矿物的化学成分与化学式,矿物的化学成分是决定矿物各种特性的基本因素。 （一）元素的离子类型 1惰性气体型离子 最外层具有2或8个电子，结构与惰性气体原子的最外电子层结构相似。离子半径较大，易与O2-结合形成氧化物或含氧盐，形成大部分的造岩矿物，因此又被称为亲氧元素或造岩元素
2、。,二矿物的化学成分与化学式,2铜型离子 最外电子层结构与铜离子相似，具有18或18+2个电子。位于元素周期表的右 半部包括有色金属和半金属元素。离子半径较小，易与S2-结合形成硫化物。 3过渡型离子 最外电子层具有8-18个电子。在元素周期表中位于前二者之间的过渡位置。,1类质同像的概念,引起矿物化学成分变化的因素很多，其中类质同像是最普遍、最有实际意义的原因。 1类质同像的概念 矿物结晶时，晶体中的某些质点（原子、离子、络阴离子或分子等）被性质相似的质点以各种比例相互置换或取代，而晶体结构类型和化学键性基本不变的现象，称类质同像。,完全类质同像,2类质同像的形成条件,（1）离子半径必须相近
3、； （2）离子类型相同或相近； （3）置换前后，离子的总电价相等。 闪锌矿 （ZnS） （Zn,Fe）S 铁闪锌矿 菱镁矿MgCO3 FeCO3菱铁矿 （三）矿物的化学式 矿物的化学式是指用化学元素符号表示矿物化学成分 的方法，目前普遍采用结构式。 孔雀石Cu2CO3(OH)2 蛋白石SiO2 H2O 铁闪锌矿 （Zn,Fe）S,三矿物的形态与物理性质,（一）矿物的形态 1矿物的单体（单个晶体）形态 （1）理想晶体的形态 单形（由同形等大的晶面构成的晶体形态）、 聚形（由两种或两种以上形状和大小的晶面 构成的理想形态） （2）实际晶体的形态 歪晶（晶体在生长过程中，由于受外界条件 影响，常不同
4、程度地偏离其理想形态，形成 歪晶）,矿物晶体在一定条件，常常趋向于形成的某一习惯性形态，称为晶体的习性，简称晶习。 三向等长、二向延展、一向伸长,（3）晶体的习性,许多晶体的晶面上可以见到一系列平行或交叉的条纹，称晶面条纹。,2矿物集合体形态,显晶隐晶胶态集合体 （1）显晶集合体（肉眼可以辨认出单体） a规则集合体 双晶 穿插双晶（构成双晶的两个单体之间互相穿 插，如萤石） 接触双晶（双晶的两个单体之间简单的平面相 接触，如石膏燕尾双晶、斜长石聚片双晶。） b不规则集合体（单体排列无规律，采用晶体习 性来描述） 粒状集合体、板状集合体、片状集合体、柱状 集合体、放射状集合体、纤维状集合体、晶簇
5、,（2）隐晶集合体（显微镜下可以辨认出单体）,a结核体 由隐晶质或非晶质物质围绕某一核心（砂粒、气泡等）自内向外逐渐生长而成的矿物集合体。 鲕状（2mm）、豆状（2-5mm）、结核（5mm） b分泌体 在形状不规则或球状空洞中，由洞壁向中心逐层沉淀而成的矿物集合体，常具有同心层状构造。 c钟乳状集合体（葡萄状/肾状集合体） 在同一基底上逐层向外生长而成的矿物集合体。 d膜状集合体、皮壳状集合体 覆盖于岩石或矿物表面呈膜状产出。 （3）胶态集合体（显微镜下也不能可以辨认出单体）,（二）矿物的物理性质,1矿物的光学性质 颜 色 矿物对不同波长可见光的吸收、反射的效应。 （自色、他色、假色） 条 痕
6、 粉末颜色 光 泽 表面对可见光波的反射能力。 金属光泽、半金 属光泽、金刚光泽、玻璃光泽、油脂光泽、蜡状光泽、丝绢光泽、珍珠光泽、土状光泽. 透明度 矿物允许可见光波透过的程度。一般以0.001mm厚的矿物薄片为标准，可分为透明、半透明、不透明。,按照反射率的大小，光泽分为四级： 金属光泽 R25%，呈抛光金属般的光泽； 半金属光泽 R=25-19%，呈未刨光金属般的光泽； 金刚光泽 R=19-10%，如同金刚石般的光泽； 玻璃光泽 R=10-4%，如同玻璃般的光泽；,金属光泽,半金属光泽,金刚光泽,玻璃光泽,矿物光泽的分级,2矿物的力学性质,（1）解理和断口 解理：矿物晶体在外力作用下，严
7、格沿着一定结晶方向裂 开成光滑平面的性质，称解理。 主要级别：极完全解理、完全解理、中等解理、 不完全解理、极不完全解理。 断口：矿物晶体在外力作用下，不沿着一定结晶方向破裂 而形成的断面，称为断口。 主要类型有：贝壳状断口、参差状断口、平坦状断口、 土状断口。,根据解理产生的难易程度，可将矿物的解理分成五个等级： A 极完全解理 矿物在外力作用下极易裂成薄片。解理面光滑、平整。很难发生断口。如云母、石墨、辉钼矿等； B 完全解理 矿物在外力作用下，很容易沿解理方向裂成平面（但不成薄片）。解理面平滑。如方解石、方铅矿、萤石等； C 中等解理 矿物在外力作用下，产生明显的解理，但解理面不太连续和
8、光滑，有断口。如白钨矿等； D 不完全解理 矿物在外力作用下，不易裂出解理面，解理面小而不平整，易出现断口。如磷灰石解理； E 极不完全解理 矿物受外力作用后，极难出现解理，多形成断口，一般称为无解理。如石英、黄铁矿。,解理的分级,矿物断口的形状主要有： 贝壳状断口 呈圆形的光滑曲面，面上常出现不规则的 同心条纹，形似贝壳状。如石英和玻璃质体 锯齿状断口 呈尖锐的锯齿状。 延展性很强的矿物具有此种断口，如自然铜 参差状断口 参差不齐、粗糙不平。 大多数矿物具有此种断口。如磷灰石； 土状断口 土状矿物显此断口，如高岭土。,矿物受外力作用，在任意方向破裂所形成的凹凸不平的断面, 断口在晶体或非晶体
9、矿物上均可发生 断口可用来作为鉴定矿物的一种辅助特征,矿物的断口,（2）硬度,指矿物抵抗外来某种机械作用的能力。,3矿物的其它物理性质,矿物受外力作用容易破碎的性质为脆性。 延展性是矿物在锥击或引拉下，容易形成薄片或细丝的性质。 矿物的弹性是矿物外力作用取消后，则能使弯曲变形恢复原状的性质。 挠性：矿物受外力作用弯曲变形，当外力取消后，弯曲形变不能恢复原状。 矿物的密度指矿物单位体积的重量。 矿物的相对密度是矿物在空气中的重量与4时 同体积水的重量比。 矿物的磁性：指矿物能被永久磁铁或磁铁吸引或排斥的性质。 矿物的导电性：是矿物对电流的导电能力。根据导电能力可分为绝缘体、良 导体和半导体。 压
10、电性：指某些矿物晶体，在机械作用的压力或张力影响下，因变形效应而 呈现的荷电性质。 含有放射性元素（如U、Th、Ra）的矿物叫放射矿物。放射性元素能自发地从 原子核内不放出粒子或射线，同时释放能量，这种现象叫做放射性。,一矿物的命名分类 1矿物的分类 目前广泛采用的是以化学成分和晶体结构为依据的晶体化学分 类方法。 根据化学成分特征分出大类和类；同类矿物根据晶体结构划分族； 族以下分矿物种。 第一大类 自然元素 第二大类 硫化物及其类似化合物 第三大类 氧化物及氢氧化物 第四大类 含氧盐（硅酸盐类、碳酸盐类、硫酸盐类、 磷酸盐类等） 第五大类 卤化物,第二节 矿物各论,2矿物的命名,矿物的命名
11、原则目前尚不统一。一般是以矿物的化学成分、物理性质、形态特点或结合两种特点而命名。此外，还有一些是以矿物的首先发现地或人名而命名的。,二、矿物各论 本类矿物为自然元素单质矿物，目前已知的自然元素矿物约有40种。自然元素矿物主要指在自然界中呈单质和金属互化物产出的矿物。 本大类矿物约占地壳总重量的0.1%，分布极不均匀。多数矿物不透明、金属光泽、反射率强、硬度低、密度大、延展性强等金属特性，为电和热的良导体，具共价键和分子键的矿物表现出明显的非金属性。除金刚石外，具硬度低、熔点低、导电和导热性差的特点。,第一大类 自然元素,第二大类 硫化物及其类似化合物,本大类矿物为金属元素与硫、硒、碲、砷、锑
12、、铋的化合物，其中硫化物占2/3以上。 整个大类矿物占地壳总量的0.15%。目前自然界已知的该矿物种有200多种。 矿物中呈阳离子的有Cu、Pb、Zn等元素，且类质同像代替广泛，化学键具离子键向共价键和金属键过渡的性质。 大多数矿物晶形较好，对硫化物（黄铁矿、白铁矿、毒砂等）完好晶形更常见。多数矿物呈金属色、深色条痕、不透明、金属光泽。少数呈彩色、半透明、金刚光泽。硬度除对硫化物较高外，多数较低，密度一般较大。矿物在水中溶解度很小，在地表条件下不稳定。,第三大类 氧化物及氢氧化物,本类矿物为金属元素、非金属元素阳离子与氧或氢氧根的化合物。目前已发现的氧化物已超过200种，该类矿物在地壳中分类广
13、泛，约占地壳总量的17%。 矿物中呈阳离子有Si、Fe、Mn、Al、Ti等元素。矿物以离子键为主，常向共价键过渡。 氧化物一般晶形完好，等轴状、柱状 居多，且晶粒较大。含镁、铝、硅的氧化物为无色或浅色，透明至半透明，玻璃光泽为主。含铁、锰、铬的氧化物颜色较深，不透明或半透明、半金属光泽、磁性增高。多数氧化物硬度较高，密度中等到较大。氢氧化物晶形较差，颗粒细小，多见片状、针状。光泽、硬度和密度都相对降低。,第四大类 含氧盐（硅酸盐类、碳酸盐类、硫酸盐类、磷酸盐类等）,本类矿物是金属元素阳离子与硅酸根的化合物，约占矿物总数的1/4，分布广，占地壳总重量3/4。已知硅酸盐矿物共有600多种，矿物中呈
14、阳离子的有Ca、Na、K等元素。 硅氧配位四面体是硅酸盐的基本构造单元。 根据硅氧四面体联结方式，可分为岛状、环状、层状、链状和架状硅酸盐亚类。,第五大类 卤化物,本类矿物为金属元素与氟、氯、溴、碘的化合物。其中氯化物在自然界分布最广，其次为氟化物，溴化物和碘化物极少见。 目前自然界发现的卤化物有107种，其中氯、溴、碘化物有32种，氧卤化物和氢氧卤化物有47种，硫卤化物有1种，氟化物有27种。矿物种呈阳离子的有K、Na、Ca、Mg等元素。卤化物离子键为主，部分为共价键。 多数矿物呈等轴状，部分为板状或柱状。具离子键矿物表现为无色或浅色、透明度好、玻璃光泽为主、硬度低、密度小、导电性弱、易溶于水等特点。具共价键的矿物透明度降低、光泽增强、密度增大。,