矿物学概要Word文档格式.docx
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中温热液阶段形成黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿等。
低温热液阶段形成雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂等。
分类：
简单硫化物、复硫化物、硫盐矿物
单硫化物及其类似化合物
❑阴离子为S2-、Te2-、As3-，阳离子主要是过渡型离子（Fe、Co、Ni等）和铜型离子（Cu、Ag、Pb等）。
❑需要掌握的矿物
❑方铅矿,闪锌矿,辰砂,磁黄铁矿,镍黄铁矿,黄铜矿,斑铜矿,辉锑矿,雄黄,雌黄,辉钼矿,铜蓝
❑学习要点
❑化学组成
❑结构特点
❑晶体形态
❑物理性质
❑鉴定特征
双硫化物及其类似化合物
阴离子为[S2]2-、[Se2]2-、[Te2]2-、[As2]2-等对阴离子;
阳离子主要是Fe、Co、Ni等过渡型离子。
结构中往往是由哑铃状对阴离子近似于按立方密堆积而成。
但由于对阴离子的存在，对称性有所降低。
对阴离子本身之间具有强烈的共价键，其键长很短,如对硫离子中S-S之距离（2.05Å
）小于二倍硫离子半径之和（3.5Å
），因而相应地使金属阳离子与这些对阴离子之间的距离缩短，使晶体结构趋向于紧密；
缺乏解理或解理不完全，这些对阴离子成哑铃状在结构中交错配置，使各方向键力比较相近所造成。
❑需要掌握的矿物:
❑黄铁矿,毒砂
❑学习要点:
同单硫化物
硫盐矿物
半金属元素As、Sb、Bi与硫组成较复杂的络阴离子[AsS3]3-、[SbS3]3-、[BiS3]3-、[AsS4]3-和[SbS4]3-等，具有这些络阴离子的硫化物通常称为硫盐。
与硫盐中络阴离子相结合的阳离子主要是Cu、Ag、Pb等。
硫盐矿物中络阴离子可构成多种复杂形式的配位。
❑黝铜矿
同单硫化物
第三章氧化物和氢氧化物大类
❑刚玉,赤铁矿,金红石,锡石,石英
❑钛铁矿,钙钛矿,尖晶石,磁铁矿,黑钨矿
❑水镁石,三水铝石,针铁矿,硬锰矿
❑简单氧化物矿物：
一种阳离子
❑复杂氧化物矿物：
阳离子2种或2种以上
❑氢氧化物矿物
概述
氧化物和氢氧化物矿物是一系列金属阳离子与O2-与OH-相化合的化合物。
这类矿物的种数约在200种左右。
它们占地壳总重量的17%左右，其中石英族矿物就占了12.6%，而铁的氧化物和氢氧化物占了3.9%。
❑化学成分阳离子主要是惰性气体型离子（如Si、Al等）和过渡型离子（如Fe、Mn、Ti、Cr等）,及少量铜型离子（如Cu、Sb、Bi等）。
此外，在少数氧化物中还含有水分子。
❑晶体化学特征氧化物中以离子键为主，随着离子电价的增加，共价键的成分趋向增多。
另一方面,随着从惰性气体型、过渡型离子向铜型离子改变时，共价键性则趋向增强。
氢氧化物的晶体结构中，由（OH）-或（OH）-和O2-共同形成紧密堆积，晶体结构主要是层状或链状，除离子键外，还往往存在氢键。
由于氢键的存在，以及（OH）-的电价较O2-为低而导致阳离子与阴离子间键力的减弱，因此与相应的氧化物比较，其比重和硬度都趋向减小。
❑物理性质氧化物的物理性质以硬度最为突出，一般均在5.5以上，氢氧化物的硬度与其相应的氧化物相比，硬度显著降低。
比重上，彼此相差很大。
光学性质方面，Mg、Al、Si等惰性气体型离子组成的氧化物和氢氧化物，通常浅色或无色，半透明至透明，以玻璃光泽为主。
而Fe、Mn、Cr等过渡型离子则呈深色或暗色，不透明至微透明，半金属光泽。
❑成因氧化物可形成于内生、外生和变质等作用下，绝大多数是多成因的。
氢氧化物多是外生成因的，在区域变质作用过程中，氢氧化物和含水的氧化物往往转变为无水的氧化物。
某些变价元素，如Fe，在不同的氧化－还原条件下，易于相互转变为不同价态的氧化物，可作为判断氧化－还原条件的依据。
氧化物的分类：
A2X（赤铜矿族）
AX（方镁石族）
A2X3（刚玉族，铋华族，锑华族，砷华族）
AX2（金红石族，晶质铀矿族，石英族）
ABX3（钙钛矿族）
AB2X4（尖晶石族）
ABX4（黑钨矿族，褐钇铌矿族）
AB2X6（铌钽铁矿族，易解石族）
A2B2X7（烧绿石族）
石英族本族矿物包括同一SiO2成分的一系列同质多象变体；
α-石英、β-石英、α-鳞石英、β1-鳞石英、β2-鳞石英、α-方石英、β-方石英、柯石英、斯石英等。
此外，把含H2O的SiO2矿物－蛋白石合并在内。
化学组成:
SiO2,为α-石英和β-石英的总称。
两者相转变温度在570℃。
常含不同数量的气态、液态和固态物质的机械混入物。
结构特点:
α-石英属三方晶系。
β-石英属六方晶系。
晶体形态:
α-石英的单晶体通常呈六方柱{1010}和菱面体{1011}等单形所成之聚形。
柱面上常具横纹。
有时还出现三方双锥{1121}或{2111}和三方偏方面体{5161}或{6151}单形的小面。
β-石英的单晶体常呈完好的六方双锥。
最常见的双晶是由两个六方双锥依（3032）而成接触双晶。
隐晶质的石英称石髓（玉髓chalcedony）,具有不同颜色条带的或花纹相间分布的石髓称为玛瑙（agate）。
物理性质:
纯净的α-石英无色透明，因含微量色素离子或细分散包裹体，或存在色心而呈各种颜色，并使透明度降低；
玻璃光泽，断口呈油脂光泽。
硬度7；
无解理；
贝壳状断口。
比重2.65。
具压电性。
β-石英通常呈灰白色、乳白色；
玻璃光泽，断口油脂光泽。
比重2.53。
在常温常压下均已转变为α-石英，此时其比重增大至2.65。
鉴定特征:
α-石英以其晶形、无解理、贝壳状断口、硬度为其特征。
如由β-石英转变而成，则仍保持六方双锥的假象。
斯石英四方Stishovite
柯石英单斜Coesite
低温石英三方α-Quartz
高温石英六方β-Quartz
凯石英四方
低温鳞石英单斜或斜方α-Tridymite
中温鳞石英六方β1-Tridymite
高温鳞石英六方β2-Tridymite
低温方石英四方α-Cristobalite
高温方石英等轴β-Cristobalite
二氧化硅Glass
纤维硅石斜方moganite
焦石英
无序蛋白石Opal-AN
有序蛋白石Opal-A
微晶蛋白石Opal-CT
第四章含氧盐大类
第一类硅酸盐[SiO4]4-
第二类硼酸盐[BO3]3-
第三类磷酸盐，砷酸盐，钒酸盐[PO4]3-,[AsO4]3-,[VO4]3-
第四类钨酸盐，钼酸盐[WO4]2-,[MoO4]2-
第五类铬酸盐[CrO4]2-
第六类硫酸盐[SO4]2-
第七类碳酸盐[CO3]3-
第八类硝酸盐[NO3]1-
第一类硅酸盐
❑概述
❑岛状结构硅酸盐矿物
❑锆石,橄榄石,红柱石,蓝晶石,石榴石,黄晶,符山石
❑环状结构硅酸盐矿物
❑绿柱石,电气石
❑链状结构硅酸盐矿物
❑辉石,硅灰石,角闪石
❑层状结构硅酸盐矿物
❑蛇纹石,高岭石,滑石,叶腊石,云母,绿泥石
❑架状结构硅酸盐矿物
❑长石,霞石,白榴石,沸石
硅酸盐矿物种类繁多，约占矿物种总数的24%，占地壳总重量75%左右。
❑化学成分阳离子元素有57种之多，主要是惰性气体型离子和过渡型离子。
阴离子部分除[SiO4]4-络阴离子及它们相互连接而成的一系列复杂络阴离子外，有时还存在（OH）-、F-、Cl-、O2-以及附加阴离子。
此外，还存在水分子H2O。
❑晶体化学特征Si4+与O2-结合时以四次配位的形式最为稳定，键长1.6Ǻ，所以在硅酸盐矿物中它总是以配位四面体的形式出现于结构中。
在结构化学上是用硅的sp3杂轨道加以解释的，这四个杂化轨道形状相同，分别指向四面体的四个角顶，键角为109°
28′16″，与相应的氧原子构成四个键力很强的σ键。
因此，硅酸盐矿物的结构中，总是将[SiO4]4-看成是一个不可分割的整体。
根据硅氧四面体在结构中的连接方式的不同，可以区分出下列五种类型的络阴离子，也可以说成是五种骨干。
❑岛状络阴离子：
常见的岛状络阴离子有单个硅氧四面体[SiO4]4-或双四面体[Si2O7]6-等，在结构中孤立存在。
它们彼此间靠其它金属阳离子连接。
此外,还有罕见的形式：
一是[Si3O10]8-，它是由三个硅氧四面体连接而成的，在铍密黄石（aminoffite）中存在；
另一种是由五个硅氧四面体连接而成的[Si5O16]12-络阴离子,一个四面体居中，其四个角顶分别与其余四个硅氧四面体连接，仅在氯黄晶（zunyite）存在。
❑环状络阴离子：
按环中四面体的数目，可分别称做三联环、六联环、八联环、九联环和十二联环。
环内每一个四面体均以两个角顶分别与相今的两个四面体连接；
环与之间则借助其它金属阳离子来维系。
它们分别用[Si3O9]6-、[Si4O12]8-、[Si6O18]12-、[Si8O24]16-、[Si9O27]18-、[Si12O36]24-表示。
硅氧四面体彼此之间共用两个角顶构成封闭的环状[SinO3n]2n-（n≥3）
三方环[Si3O9]6-、四方环[Si4O12]8-及六方环[Si6O18]12-
❑链状络阴离子：
有单链和双链等。
单链中每个硅氧四面体以两个角顶分别与相邻的柄个硅氧四面体连接成一维无限延伸的连续链。
其络阴离子可以用[Si2O6]n4n-表示。
双链相当于两个单链组合而成，例如角闪石族矿物中的双链，其络阴离子可以用[Si4O11]n6n-表示。
硅氧四面体彼此之间共用两个角顶构成一向延伸的单链[Si2O6]4-
硅氧四面体部分共用两个角顶，部分共用三个角顶相互联接构成一向延伸的双链[Si4O11]6-
❑层状络阴离子：
每一硅氧四面体均以三个角顶分别与相邻的三个硅氧四面体相边接，组成在二维空间内无限延展的层。
例如滑石Mg3[Si4O10]（OH）2，其络阴离子可以用[Si4O10]n4n-来表示。
硅氧四面体共用三个角顶构成二向延展的平面层状[Si4O10]4-
❑架状络阴离子：
每一硅氧四面体均以其全部四个角顶与相邻的四面体连接，组成在三维空间中无限扩展的骨架。
此时，每个氧离子都是桥氧。
当硅氧四面体彼此共用四个角顶时构成向三维空间发展的骨架状[SiO2]，但是在硅酸盐中，这种架状结构并不完全由硅氧四面体组成，而必须有一部分硅氧四面体（Si-O4）被铝氧四面体（Al-O4）所代替，这样才能出现多余的负电荷，而成为架状络阴离子，这种络阴离子可用通式[（AlxSin-x）O2n]x-表示。
Al的作用
Al可以呈4次配位，代替部分的Si4+进入络阴离子，形成铝硅酸盐，如钠长石Na[AlSi3O8]。
Al可以呈6次配位，存在于硅氧骨干之外，作为阳离子，形成铝的硅酸盐，如高岭石Al4[Si4O10]（OH）8。
Al的两种配位形式可以同时存在于同一构造中，形成铝的铝硅酸盐，如白云母KAl2[AlSi3O8]（OH）2。
［A1O4］四面体为不稳定的配位形式，在结构中需要由［SiO4］四面
体的支持，
只有在具有无限延伸的硅氧骨干（链、层、架）的结构中，Al代Si才有可
能，而在具有架状硅氧骨干的硅酸盐中，Al代Si是必须的。
Al代Si的
易难顺序如下、架状、层状、双链和和单链。
在晶体结构，两个［AlO4］不能相连，Al代Si的数目不能超过硅氧骨
干中Al和Si的总数的一半。
即Al:
Si=1:
1。
此外,根据最近研究结果（主要根据透射电镜研究结果），还发现一种具有单链、双链、三链和层状络阴离子共同存在同一个晶体中的特殊结构，属于层链状的混合结构。
已发现有几种矿物，并命名为“云辉闪石（biopyribole）”族。
❑构成硅酸盐矿物的主要阳离子依常见的配位数区分时，可分下列几类：
❑配位数为4：
B3+、Be2+、Al3+、Ti4+、Li+、Fe3+、Zn2+、Mg2+；
❑配位数为6：
Al3+、Ti4+、Fe3+、Mg2+、Li+、Zr4+、Mn2+、Ca2+、Fe2+、Se3+、K+；
❑配位数为8：
Na+、Ca2+、Fe2+、Mn2+、Zr4+、Mg2+、K+、Ba2+；
❑配位数为12：
K+、Ba2+。
❑形态：
岛状结构者多为三向等长，如果在不同方向上出现键力差异时，出现柱状或片、板状形态。
环状结构和链状结构者多呈柱状、甚至纤维状。
层状结构者呈片状或纤维状（系结构层卷曲所至）。
架状结构者形态复杂，各种形态都可出现。
❑物理性质：
岛状结构三向等长者，一般无解理；
柱状者，一般有平行C轴的解理；
片板状者一般有平行底面的解理。
链状结构者多为平行于链的柱状解理。
环状结构如有解理，则为平行于底面或柱面的解理。
层状结构者几乎无例外地具有完全的平行于底面的解理。
岛状结构较为复杂。
比重取决于结构紧密程度和主要阳离子原子序数的大小。
架状结构者比重较小，一般<
2.8，岛状比重较大，一般在3.5或以上，链状、层状和环状结构者介于其间，约为3～3.5。
由于硅酸盐矿物主要为离子晶格，在薄片中全部透明，岛状结构者光泽较强，架状结构者光泽较弱。
颜色主要取决于所含的色素离子。
除层状结构外，硅酸盐矿物硬度较高，岛状最高，一般6～8，环状－链状结构依次降低。
❑成因：
三大类岩石，其矿物成分无不以硅酸盐为主。
成因上，从岩浆作用到表生作用、变质作用的成岩成矿过程中，均普遍的有硅酸盐矿物形成。
岩浆作用中，随着结晶分异地进行，硅酸盐矿物的结晶顺序有自岛状、经链状向层状及架状过渡的趋势。
在变质作用过程中，随着压力的增加，有利于架状或层状向链状、岛状转变；
而温度的增高，促使含（OH）-的层状或双链状结构向单链状、岛状结构矿物转变。
表生状态下，原岩遭受风化，大都形成在表生状态下稳定的层状结构硅酸盐矿物。
石榴子石族（Garnet）
一般化学式为X3Y2[SiO4]表示，其中X代表二价阳离子，主要为Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+等；
Y代表三价阳离子，主要为Al3+、Fe3+、Cr3+等。
类质同象广泛存在。
分成两个系列：
镁铝石榴子石系列（Mg,Fe,Mn）3Al2[SiO4]3
镁铝石榴子石PyropeMg3Al2[SiO4]3
铁铝石榴子石AlmanditeFe3Al2[SiO4]3
锰铝石榴子石SpessartiteMn3Al2[SiO4]3
钙铝石榴子石系列Ca3（Al,Fe,Cr,Ti,V,Zr）2[SiO4]3
钙铝石榴子石GrossulariteCa3Al2[SiO4]3
钙铁石榴子石AndraditeCa3Fe2[SiO4]3
钙铬石榴子石UvaroviteCa3Cr2[SiO4]3
钙钒石榴子石GoldmaniteCa3V2[SiO4]3
钙锆石榴子石KimzeyiteCa3Zr2[SiO4]3
❑结构特点:
等轴晶系。
结构中二价阳离子作八次配位，形成畸变配位立方体，三价阳离子作六次配位。
这一结构很紧密，各方向的键力很少有差异
❑晶体形态:
晶形常呈菱形十二面体、四角三八面体，或二者之聚形。
通常在富Ca岩石（如矽卡岩）中，多形成钙系石榴子石,以菱形十二面体为主；
而在富Al岩石中，多形成铝系石榴子石，往往呈四角三八面体晶形。
无解理，断口贝壳状或参差状。
产状：
除了镁铝榴石合钙铬榴石是与超基性岩有关外，其它主要产于变质岩中。
矿物名称
比重
颜色
铝系
铁铝榴石
4.318
褐色、深红色至黑色
镁铝榴石
3.582
粉红色、血红色至暗红色
锰铝榴石
4.190
暗红色至黑色
钙系
钙铁榴石
3.859
黄色、褐色、红色、褐黑色至黑色
钙铝榴石
3.594
黄色、白色、红色、绿色或褐色
钙铬榴石
3.90
翠绿色至墨绿色
蓝晶石族矿物
本族矿物的化学成分为Al2SiO5，它有三种同质多象变体：
蓝晶石,红柱石和矽线石。
其共同点是硅均与氧结合成硅氧四面体，有半数的铝与氧结合成铝氧配位八面体。
此种配位八面体彼此共棱，形成平行于c轴的链。
另半数Al的配位情况完全不同。
蓝晶石中另半数Al仍为六次配位，形成平行于c轴的铝氧配位八面体链；
在矽线石中，则形成铝氧配位四面体，与硅氧四面体相间连接成链。
但所有的四面体均位于链的一侧。
在红柱石中，另半数Al为五次配位，形成了特殊的三方双锥形配位多面体。
由于这三个矿物结构中都有平行于c轴的铝氧配位八面体链存在，因而co的参数很为接近；
并且沿c轴方向的键力也很强。
辉石族矿物（续）
❑M1的配位多面体接近于正八面体，它们相互共棱，又以角顶与硅氧四面体链的非桥氧角顶相接。
M2的配位多面体，形状很不规则，如果是Mg2+、Fe2+、Al3+等占据时，则作六次配位，如果是Ca2+、Na+等较大离子占据时，则作八次配位。
因占据M1和M2晶位的离子种别和数量不同，晶体所属的空间群将有所变化。
❑从类质同象关系上，辉石族矿物大体上可分为9种端元组分：
❑Mg2[Si2O6]顽火辉石,正交晶系
❑Fe2[Si2O6]正铁辉石,正交晶系
❑CaMg[Si2O6]透辉石，单斜晶系
❑CaFe[Si2O6]钙铁辉石,单斜晶系
❑CaMn[Si2O6]钙锰辉石,单斜晶系
❑LiAl[Si2O6]锂辉石,单斜晶系
❑NaAl[Si2O6]硬玉（翡翠）,单斜晶系
❑NaFe[Si2O6]霓石，单斜晶系
❑NaAl[Si2O6]铬辉石，单斜晶系
按对称程度划分，可分为斜方辉石亚族（顽火辉石、古铜辉石和紫苏辉石）和单斜辉石亚族（透辉石、钙铁辉石、普通辉石、霓石、霓辉石、锂辉石和硬玉）。
古铜辉石和紫苏辉石（Mg,Fe）2[Si2O6]（顽火辉石中，Fe2[Si2O6]分子<
10％，古铜辉石中为10~30%，紫苏辉石中则为（30~50%）、钙铁辉石（Na,Ca）（Fe3+,Fe2+,Mg,Al）[Si2O6]、普通辉石（Ca,Mg,Fe,Al）2[（Si,Al）2O6]
辉石族矿物都呈短柱状形态，横切面多呈正方形或截角的正方形。
集合体呈致密块状或粒状。
❑物理性质:
顽火辉石为无色或带浅绿的灰色，也可呈褐绿色或褐黄色；
紫苏辉石呈绿黑色或褐黑色；
古铜辉石呈特征性的古铜色。
透辉石无色至浅绿色；
钙铁辉石深绿色至墨绿色；
普通辉石绿黑色或黑色；
霓石和霓辉石暗绿色至黑色；
硬玉为苹果绿色，锂辉石为灰白色，有时带微绿或微紫色调。
斜方辉石平行{210}、单斜辉石平行{110}解理中等至完全，解理交角87°
。
硬度5～7。
玻璃光泽，比重3.2~3.6。
❑鉴定特征:
辉石型解理和柱状形态
角闪石族矿物
❑化学组成:
化学式为W0-1X2Y3Z8O22（OH,F）2。
硅氧四面体构成一向延长的双链结构。
链与链之间借助A,M1,M2,M3,M4等位置上的阳离子连接。
其中W为大阳离子,如K+或Na+等,占有A位;
Y阳离子（Mn2+、Fe2+、Mg2+、Fe3+、Al3+和Ti4+等）占据M1,M2和M3晶位,它们均作六次配位构成配位八面体,且彼此共棱连接平行c轴,M1和M3配位八面体由4O+2（OH,F）组成，M2配位八面体由6O组成;
X阳离子（Ca2+、Na+、Mn2+、Fe2+、Mg2+、Li+）占据M4位置,当Mn2+、Fe2+和Mg2+占有该晶位时，配位多面体为畸变的八面体,如果是Ca2+和Na2+等较大的阳离子占有该晶位时，则作八次配位。
Z代表四面体中的Si4+和Al3+。
结构中（OH）-位置有时可被F-或Cl-所置换。
❑角闪石族矿物的化学组成极其复杂，是已知矿物中最为复杂者之一。
❑典型矿物种:
透闪石TremoliteCa2Mg5[Si4O11]2（OH）2
阳起石ActinoliteCa2（Mg,Fe）5[Si4O11]2（OH）2
普通角闪石Hornblende（Ca2Na（Mg,Fe）4（Al,Fe3+）[Si3（Si,Al）O11]2（OH,F）2
相同点：
具有相似的化学成分
络阴离子Si-O骨干
阳离子：
Mg、Fe、Ca、Na、K
绝大多数为单斜晶系，少数为斜方晶系
晶体沿链间发育为柱状、针状、纤维状]
矿物颜色类似、硬度较大（5-6）皆发育两组柱面解理
不同点：
形态上角闪石的柱状更明显、更长
晶体横断面辉石：
呈假八边形
角闪石：
假六边形或假菱形
解理夹角辉石：
87或93
124或56
附加阴离子辉石：
无
OH
成因产状
岩浆作用：
辉石超基性-基性岩，形成早；
角闪石产于中酸性岩，形成晚。
变质作用：
辉石形成于深变质角闪石变质程度较低。
层状结构硅酸盐
❑凡是硅氧四面体以三个角顶彼此相连，同时又分布在一个平面内的硅酸盐矿物，都属于层状结构硅配盐。
❑硅氧四面体通过位于同一平面上的桥氧
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