礦物學全冊配套完整教學課件

礦物學全冊配套完整教學課件1礦物學理論講課：30學時實驗課：14學時本課程的難點和重點1、

基本定義、基本鑒定方法、常見礦物的物理性質2、

一些典型礦物的晶體結構第一章緒論1什么是礦物學：是以礦物為研究對象的一門基礎地質學科，它是研究地殼成分的學科之一。它的研究內容對象為：礦物的成分、結構、形態(tài)、性質、成因、產狀、后期的各種變化、用途、礦物的時空分布及其它們相互的內在關系。它是地質學其它分支的基礎，也是材料學等學科的基礎。2礦物的定義：是在各種地質作用中形成的天然單質或化合物；具有一定的化學成分和內部結構，從而有一定的形態(tài)、物理性質和化學性質；它們在一定的地質和物理化學條件下穩(wěn)定存在；是巖石和礦石的基本組成單位。3理解礦物定義的幾個關鍵：①是在各種地質作用下形成的而非人工合成或天外來客；②具有一定的化學成分，這些化學成分是以一定的內部結構規(guī)律排列，而非雜亂無章的混合；

③每種礦物的穩(wěn)定存在都是有一定的物理化學條件范圍的，在超過其穩(wěn)定存在的物理化學條件，則會發(fā)生各種物理化學變化。④礦物必為晶質固態(tài)物，所以非晶質的或液體或天然氣等則不是屬于礦物的范疇，但通常把像蛋白石、水鋯石等極少數天然形成的、具有一定的化學成分的非晶質單質和化合物也列入到礦物的范疇中來，稱之為準礦物；⑤是巖石和礦石的基本組成單元，各種巖石和礦石都是由礦物組成；4礦物學發(fā)展的幾個階段：伴隨著科學技術的發(fā)展而發(fā)展，萌芽時期為純肉眼和借助放大鏡觀察、測量及描述，后來的每一次大飛躍都是與科技發(fā)展密不可分：偏光顯微鏡的應用；X射線衍射儀；物理化學理論和熱力學相平衡理論；60年以來，引入了一系列的現代測試技術的出現、高溫超高壓實驗技術、量熱實驗及計算機的使用、固體物理、量子化學、結晶化學和物理化學理論。JXA-8100

電子探針微量分析儀

ElectoronProbeMicroanalyzers多功能X射線衍射儀（XRD）MSALXD2粉末X射線衍射儀5礦物與其它學科的關系礦物學與其它學科有著千絲萬縷的聯系。礦物學的基礎學科：物理學、物理化學、計算機科學、數學、物理學、化學、礦物材料學、冶金學、化工學等。礦物學的并行學科：結晶學礦物學的應用學科：地學各分支，材料學各分支，測試技術的基礎理論方面。

第二章

礦物的化學成分（1學時）

一

地殼的化學成分1豐度：地質體中的化學元素含量即為豐度。2克拉克值：地殼中化學元素的含量即為克拉克值。3地殼中分布最廣的八種元素:詳見后一頁的表格，前八種元素總量占99%，因此可以說地殼主要是由這八種元素所組成。但人們常要開采的重要礦產資源如：銅、鉛、鋅、金、銀、鈾、鎢等礦產資源都不在此八元素之列。

元素質量克拉克值/(%)元素質量克拉克值/(%)O46.60Ca3.63Si27.72Na2.83Al8.13K2.59Fe5.00Mg2.09地殼中含量最多的前八種元素4聚集元素：有一些元素雖然豐度值低，但它們趨于集中，易形成獨立的礦物，甚至富集成礦床，這些元素即為聚集元素，如：Sb、Bi、Hg、Ag、Au等。5分散元素：有一些元素雖然豐度值高，但它們趨于分散，很少形成獨立的礦物，常常作為微量的混入物賦存于其它礦物中，這些元素即為分散元素，如：Rb、Cs、GA、In、Sc等。這些元素多為堿金屬、堿土金屬元素等。6小結：地殼中礦物形成不僅與元素的豐度值有關，還與元素的地球化學性質有關。

二

元素的離子類型0引言：元素在礦物中的存在形式取決于元素本身的性質、原子和離子的化學行為、礦物所處的地質環(huán)境即物理化學條件。由于自然界中產出的礦物多為化合物，都是以陰陽離子形式存在，因此，各種元素的離子類型顯得尤為重要。1惰性氣體型離子：即外層電子為2或8電子的離子，外層電子構型為1S2或nS2nP6，與惰性氣體原子的外層電子構型相同，故稱為惰性氣體型離子。主要有堿金屬、堿土金屬、一些非金屬離子。堿金屬和堿土金屬元素的電離勢較低、離子半徑大，易與氧及鹵素元素以離子鍵結合，形成含氧鹽、氧化物和鹵化物。這類元素離子半徑大，極化能力低，與氧或鹵素元素形成離子鍵為主的化合物。因此這類元素也被稱為造巖元素、親石元素、親氧元素。2銅型離子：即外層電子為18個電子或18+2個的離子，外層電子構型為nS2nP6nd10或nS2nP6nd10（n+1）S2，與銅離子相似，故稱為銅型離子。本類離子的半徑小、外層電子多，極化能力很強，易與半徑大、又易被極化的S2-結合生成共價鍵為主的化合物，主要形成金屬礦物，因此這類元素也被稱為造礦元素、親硫元素、或親銅元素。3過渡型離子：即外層電子為9~17的離子，外層電子構型為nS2nP6nd1~9。各種特性介于前兩者之間。三

礦物化學成分的變化1化學計量礦物：在自然界中只有很少的礦物其化學成分是相當固定的，其化學組成遵照定比定律和倍比定律，這一類在各晶格位置上的化學組分遵循定比定律，具有嚴格化合比的礦物稱為化學計量礦物。如水晶，其化學成分為純SiO2。有的礦物雖然化學成分是變化的但遵循定比定律，如橄欖石（Mg，Fe）2SiO42非化學計量礦物：自然界中許多礦物，特別是某些含有變價元素的礦物，其礦物成分偏離理想的化合比，這是由于在不同的氧化還原條件下，價態(tài)會發(fā)生變化，為了電價平衡，礦物內部出現某種晶格缺陷，

從而使其化學組成偏離化學計量的定比定律，如磁黃鐵礦Fe（1-x）S，x變化于0~0.125。這類礦物就是非化學計量礦物。四

膠體礦物的成分膠體礦物是以水為分散媒，以固相為分散相的水膠凝體而形成的非晶質或超顯微隱晶質的礦物，前者如蛋白石（SiO2.nH2O），后者如大多數粘土礦物。嚴格地講，膠體礦物只是含吸附水的準礦物。由于膠體微粒非常小，具有極大的比表面積和很高的表面能，具有吸附其他物質和自發(fā)地轉化為能量更低的結晶質的趨勢。另外，由于膠體表面電荷未達到平衡，要吸附帶電離子，以達到電荷平衡。由于這兩方面作用，膠體礦物隨著時間的推移，膠粒逐步長大，變成隱晶質，最終變成顯晶質礦物。這種膠體礦物老化形成的隱晶質和顯晶質礦物稱為變膠體礦物。由此，膠體礦物的化學組成是可變性和復雜性。這種化學成分的復雜性，表現在含水量的可變性和被吸附的離子數量的可變性。五

礦物中的水

1根據礦物中的水的存在形式及在礦物結構中的作用，礦物中的水分為吸附水和結合水。在常量元素的分析結果中分別以H2O-

和H2O+。2結合水包括：結晶水和結構水3具有雙重性質的水：沸石水和層間水4吸附水：是指被機械地吸附于礦物顆粒表面及裂隙中，或滲入到礦物集合體中的中性水分子。其不參與晶格中，不屬于礦物的化學組成。礦物中的吸附水含量是不固定的，是隨環(huán)境的溫度和濕度而變化，常壓下，在溫度為100~110℃條件下，吸附水全部從礦物中逸出而不破壞礦物的結構。膠體水是一種特殊的吸附水類型，它是礦物的化學組成的一部分，但又很不固定，膠體水的脫水溫度較高一般在100~250℃。5結晶水：是以中性水分子形式存在于礦物晶格中，它是礦物化學組成的重要組成部分，水分子在礦物中是固定，與其他成分的含量常成簡單的比例關系。 結晶水以一定的配位形式環(huán)繞小半徑的陽離子，形成水化陽離子，使陽子的體積增大，從而與其他大的陰離子形成穩(wěn)定的結構。 結晶水參與了晶體結構，結合牢固，脫水溫度很高，一般為200~500℃，個別礦物達600℃。由于結晶水參與了礦物的結構，脫水后晶體的結構遭受破壞，從而形成新的結構或熔融。6結構水（亦稱化合水）：是指以(OH)-、H+、(H3O)+離子形式存在于晶格中的一定的配位位置上，并有確定的含量比，其中以(OH)-最為常見，主要存在于氫氧化物和層狀結構硅酸鹽等礦物中。如水鎂石Mg(OH)2、高嶺石Al4[Si4O10](OH)8等礦物中。

結構水在晶格中與其他離子結合非常牢固，常壓下脫結構水溫度很高，可達600~1000℃，在高壓下甚至可達1200~1400℃。脫水后晶格遭受破壞，并有可能伴隨有熔融的出現。

7層間水：是存在于層狀結構礦物硅酸鹽（如某些粘土礦物）晶體結構中結構層之間的中性水，它們主要與層間陽離子結合成水合陽離子。由于結構層內的電價未平衡，層間吸附陽離子，這些小半徑的陽離子與中性水配位成大離子半徑的基團，形成較為穩(wěn)定的礦物結構。層間水的多少與層間陽離子的數目、種類及溫度、濕度有關。層間水性質介于吸附水和結構水之間，當層間水失去之后，晶體的總體結構并未被破壞，只是晶胞參數中的C0值會變小。由于層間水的加入與脫出會引起C0值發(fā)生變化，因此當快速加熱時可能會因爆炸而快速加大C0值，從而大大提高礦物的膨脹率。這種特性已用在制造一些礦物材料的工藝上。

8沸石水：主要存在于沸石簇礦物晶格中的寬大的空腔和通道中的中性水分子，與其中的陽離子結合成水合陽離子，與層間水性質相近，沸石水也兼有吸附水和結構水的性質。

9研究礦物中水的方法：熱分析方法及紅外吸收光譜、X射線衍射、電子衍射和中子衍射

六

礦物的化學式及其計算1礦物成分的表示方法：礦物的化學成分是以化學元素符號按一定的原則書寫出來，是以單礦物化學成分分析所得出的各種組分相對百分含量為基礎而計算出來的。具體有兩種表示方法：實驗式和晶體化學式。實驗式只表示礦物中各種氧化物的種類及其比例，不能反應礦物中各組之間的相互關系，如石膏CaO·SO3·2H2O；目前用得最多的是晶體化學式（即結構式），它即能表明礦物中各種組分的種類及其數量比，又能反應它們在晶格中相互關系及其存在形式，如石膏的結構式為CaSO4·2H2O。2晶體化學式的書寫原則：晶體化學式是最常用的，晶體化學式的書寫原則為：（1）陽離子在前，（絡）陰離子在后，絡陰離子用方括號，如石英SiO2、方解石Ca[CO3]（2）對復化合物，陽離子按其堿性由強到弱、價態(tài)由低到高排列，如白云石CaMg[CO3]2、磁鐵礦FeFe2O4（即Fe2+Fe3+2O4）。（3）附加陰離子寫在陰離子和絡陰離子之后，如白云母KAl2[（Si3Al）O10]（OH）2。（4）中性水分子寫在化學式最后，當含水量不固定時，則用nH2O或aq表示，如石膏CaSO4·2H2O（5）類質同象替代的離子用圓括號，并依含量的多少順序按列，以逗號分隔。在具體書寫礦物的結構式時，習慣上將其具體數值分別寫在各元素之右下角，類質同象之間不再用逗號分隔。如某單斜輝石的晶體化學式（Ca0.960Na0.040）1.00(Mg0.820Fe2+0.060Fe3+0.050Al0.030Mn0.020Ti0.020)1.000[(Si1.920Al0.080)2.00O6。29第三章礦物的形態(tài)（2學時）

0-1礦物形態(tài)的定義：礦物的形態(tài)是指礦物單體、礦物規(guī)則連生體及同種礦物集合體的外部形態(tài)。礦物的形態(tài)是礦物的化學成分、晶體結構和環(huán)境的物理化學條件的綜合反映，因此礦物的形態(tài)既可作為礦物鑒定的標志，有時又可以作為礦物生成環(huán)境的判別標志?？梢杂脕碇笇д业V。300-2礦物晶體形態(tài)的影響因素：內部原因——礦物的化學成分和晶體結構；外部原因——環(huán)境的物理化學條件。31一、礦物的單體形態(tài)1礦物單體的形態(tài)：是指礦物單個晶體的形態(tài)，它包括整個晶體的外貌及晶面花紋。理想晶體：是一種假想晶體，假定礦物是在成分均勻、溫度、壓力恒定的環(huán)境中形成、無晶體缺陷的晶體，其內部結構完全符合空間點陣排列，嚴格服從空間格子規(guī)律。其特征為晶棱平直、晶面平整、角頂由多個完美晶面圍定，整個晶體為規(guī)則的幾何多面體，且同一單形的晶面同形等大。3233342實際晶體：自然界中的化學成分極為復雜、環(huán)境的物理化學條件復雜變化，不可能生成理想的晶體，總體特征總與理想晶體有一定的偏離：內部并非嚴格地服從空間格子規(guī)律，出現晶體缺陷，表現在晶體外形則晶面不太平整、同一單形的晶面并不同形等大。3晶體的形貌：是指礦物晶體的宏觀形態(tài)和晶體表面微觀形貌。3536374晶體的宏觀形態(tài)：是指礦物晶體的幾何多面體形態(tài)，包括晶體習性、晶體對稱、晶體定向、單形名稱及形號。5晶體的習性：是指在一定的外界條件下，常常趨向于形成某種特定的習見形態(tài)。是晶體外貌的總體特征。包括兩方面的意義——同種晶體所常見的形態(tài)及晶體在三度空間的延展比例。晶體在三度空間的發(fā)育大致分為三種：一向延長型、二向延長型、三向等長型，此外還存在短柱狀、板柱狀、板條狀和厚板狀等過渡類型。38396晶體表面微形貌：晶面條紋、生長層、螺旋紋、生長丘和蝕像。7晶面條紋：是指礦物晶體表面的一系列的平行或交叉的的條紋，它們都有是嚴格地按一定的結晶方向排列的粗細不同的條紋。成因是兩種不同的單形相互交替生長留下的痕跡。8生長層：是指晶面上一系列的平行的堆疊層，生長層的厚度相差較大，有的可用肉眼觀察得到，最薄者為單分子層。9螺旋紋：是指晶面上由于螺旋生長所留下的螺旋狀線紋，是按晶體位錯而生長的10生長丘：是指在晶面上稍微突起的的丘狀體，在同一晶面上具有相同的規(guī)則外形。11蝕像：是指晶體生成之后晶面因受溶蝕而形成的凹坑。40414243二礦物的集合體形態(tài)0前言：礦物的集合體形態(tài)是指多個礦物單體聚集在一起整體集合體的外貌特征總合。礦物集合體形態(tài)影響因素更多：單體的形態(tài)、集合方式、礦物的化學組成、內部結構、生成環(huán)境等。（不同礦物的集合體即為巖石）1顯晶質集合體：指肉眼或借助放大鏡即能分辨出礦物各單體的集合體稱為顯晶質集合體。按單體的結晶習性及集合方式的不同分為粒狀、片狀、針狀、棒狀、放射狀、纖維狀、晶簇狀等。

粒狀集合體按粒徑大小分為：粗粒（φ>5mm）、中粒（φ=1~5mm）、細粒（φ<1mm）

44晶體淘汰定律：晶簇狀是由一組具有共同基底的單晶成族狀集合而成。晶族中發(fā)育最好的晶體其延伸方向與基底近于垂直，不垂直于基底的晶體在生長過程中常常被前者所排擠而淘汰，這種現象稱為“幾何淘汰律”。4546472隱晶質集合體：只能在顯微鏡下才可辨認出各礦物單體的集合體稱為隱晶質集合體。48膠態(tài)集合體：指既使在顯微鏡下也不能辨別出各礦物單體的界線，事實上不存在單體的集合體，即為之。這類集合體可以由溶液直接結晶或由膠體生成。由于膠體的表面張力作用，常使集合體表面趨向于圓形。膠體老化后常變成隱晶或顯晶質，因而使球狀體內部產生放射纖維狀構造。此外，隱晶和膠態(tài)集合體亦可呈致密塊狀、土狀等。主要的隱晶和膠態(tài)集合體形態(tài)。49結核體

是圍繞其一中心自內向外逐漸生長而成，組成結核體的物質可以是細晶質或膠體非晶質。最常形成結核狀的礦物有磷灰石、方解石、菱鐵礦、褐鐵礦、蛋白石、黃鐵礦、白鐵礦等。結核體形狀多樣，有球狀、瘤狀或不規(guī)則狀等．大小極不一致，其直徑可以從幾毫米到幾米，甚至更大。結核體內部構造可以是放射狀、同心層狀或致密塊狀，有的結核中心部分是空的，可以為其它物質所充填。鮞狀及豆狀集合體

這類集合體內部具同心層狀構造。由沉積作用形成，常常是圍繞某一物質(礦物碎片、砂粒、氣泡等)生長而成。小者為鮞．大者為豆。如鮞狀或豆狀赤鐵礦、豆狀鋁土礦、鮞狀灰?guī)r等。50腎狀赤鐵礦51分泌體

系在形狀不規(guī)則的或球狀的空洞中由膠體或晶質自洞壁逐漸向中心沉積(充填)而成。這與結核的形成順序正好相反。分泌體的特點是多數具有由外向內的同心層狀構造，各層在成分和顏色上往往有所差別而構成條帶狀色環(huán)，如瑪瑙。空洞常未填滿．中心部分往往是空的，周壁常見晶簇或鐘乳狀體嵌布。分泌體平均直徑大于1cm者稱為晶腺，平均直徑小于1cm者稱為杏仁狀體。52鐘乳狀集合體

通常是由真溶液蒸發(fā)或肢體凝聚，逐層堆積而成。將其外部形狀與常見物體類比而給予不同名稱．如葡萄狀、腎狀；附著于洞穴頂部自上而下垂者稱石鐘乳，溶液下滴至洞穴底部而凝固，逐漸向上生長者稱石筍，石鐘乳與石筍上下相連即成石柱，這些形態(tài)在石灰?guī)r溶洞中構成奇觀。鐘乳狀體內部常具有同心層狀、放射狀、致密狀或結晶粒狀構造，這是凝結再結晶的結果。鐘乳狀集合體中如表面光滑、帶漆光或玻璃光澤、橫切面呈放射狀、同心層狀者稱為玻璃頭。如褐鐵礦的褐色玻璃頭、赤鐵礦的紅色技璃頭、硬錳礦的黑色玻璃頭等。53粉末狀集合體

礦物呈粉末狀分散附在其它礦物或巖石的表面。土狀集合體

礦物呈細粉末狀較疏松地聚集成塊。被膜狀集合體

礦物成薄層覆蓋于其它礦物或巖石的表面。樹枝狀集合體

單體按雙晶或平行連生的規(guī)律在某些方向迅速生長所成的枝岔狀集合體?？煽闯墒堑V物規(guī)則連生的一種特殊形態(tài)。鹽華狀集合體

由可溶性鹽類所組成的被膜，如干旱地區(qū)在地面上形成的硝石。皮殼狀集合體

礦物成較厚的層覆蓋于其它礦物或巖石表面上。塊狀集合體

為肉眼看不到單體界限的致密塊狀體，如塊狀黃銅礦等。

5455565758第四章礦物的物理性質0前言1定義：即礦物作為整體化合物所具有的各方面的物理學性質總和，主要包括礦物的光學性質、力學性質、電學性質、磁學性質、熱學性質（導熱性、熱膨脹性質、揮發(fā)性）及其放射性、可塑性、流變性等。2礦物物理性質的影響因素：成分、結構、形態(tài)、環(huán)境的物理化學條件等因素。物理化學條件是通過熱力學原理控制礦物的物理性質。3研究礦物性質的意義：包括3方面——鑒定礦物（寶玉石的鑒定）、礦物成因研究（提供礦物形成的環(huán)境條件信息指導找礦）、礦物材料開發(fā)應用的基礎。59一

礦物的光學性質1礦物的顏色：對可見光選擇性吸收是礦物呈現出顏色的主要原因。可見光波長為390~750nm。在自然光的照射下礦物對光產生吸收、透射和反射，這些作用的共同結果產生了礦物的顏色。當礦物對光全部均勻吸收，則礦物呈現出黑色；基本上不吸收則為無色或白色；當只選擇性地吸收某些波長的光波，則透射或反射出另外一些色光即為該礦物的彩色。

決定礦物顏色的因素有：（1）離子內部的電子躍遷。（2）離子間的電子轉移。（3）能帶間的電子躍遷。

6061（4）色心——由于各種因素的影響在晶體內部質點的排列偏離了格子構造重復規(guī)律形成的晶格缺陷，這些晶格缺陷能引起相應的電子躍遷而使晶體顯色，最為常見的是F心（陰離子缺失所引起）和V心（陽離子缺失所引起）。（5）物理光學效應，包括暈色——某些透明礦物的表面常呈現出的一種彩虹般的色帶，如白云母、方解石、石英等；錆色——某些不透明礦物經風化后表面產生氧化薄膜，引起的反射光的干涉作用，使礦物呈現出各種顏色的混合即為錆色，如斑銅礦；變彩——某些礦物在轉動時或沿不同角度觀察可呈現出不同的顏色的變化，這種現象即為之，如拉長石。62菱錳礦尖晶石電氣石自然金632礦物的條痕：是礦物粉未的顏色，可以消除假色，減少他色，比礦物顏色更為穩(wěn)定，是鑒定礦物的重要特征之一。由于白色或無色礦物的條痕都為白色，因此，條痕對這兩類礦物無鑒定意義，而對彩色礦物和金屬色礦物的鑒定具有非常重要的意義。643礦物的透明度：是指礦物可以透過可見光的程度，透明度的大小與礦物薄片的厚度有關，是否透明很大程度地取決于厚度，一般光學薄片的厚度為0.03mm。據光線在標準巖石（或礦物）薄片中的透明程度，把礦物分為透明礦物（如長石和石英等）、半透明礦物（如辰砂和錫石）、不透明礦物（如方鉛礦和黃鐵礦等）。

值得注意的是在判別礦物是否透明的基礎理論是在標準厚度下，而對于手標本上的礦物和巖石是否透明，常是從礦物的邊緣觀察。影響礦物的透明度的因素包括：礦物中的包裹體、氣泡、雜質、裂隙及礦物的集合體形式等。654礦物的光澤：是指礦物表面的反射能力，按照反射率的大小，光澤分為金屬光澤、半金屬光澤、金剛光澤和玻璃光澤6667

由于光澤與透明度、條痕有關，所以用肉眼觀察光澤時一般需參考礦物的條痕和透明度。表4-1

礦物的光澤分類及與透度、條痕的關系光澤金屬光澤半金屬光澤金剛光澤玻璃光澤反射率（R）/（%）>2519~2510~194~10條痕黑色、灰黑、綠黑、或金屬色深色（棕色、褐色）淺色（淺黃、桔黃、桔紅）無色、白色透明度不透明不透明透明---半透明透明特征金屬般光澤弱金屬般光澤金剛石般光澤玻璃般光澤代表性礦物自然金、黃鐵礦、方鉛礦鉻鐵礦、黑鎢礦金剛石、辰砂、雌黃石英、長石、方解石685礦物的發(fā)光性：是指礦物在受到外加能量的激發(fā)下，產生可見光的性質。據能量的來源不同可分為：光致發(fā)光——由可見光、紅外光、紫外光等激發(fā)陰極射線發(fā)光——由電子束激發(fā)輻射發(fā)光——由X射線、γ射線等激發(fā)熱致發(fā)光——由熱能激發(fā)電致發(fā)光——激發(fā)能量來源于電能摩擦發(fā)光——激發(fā)能量來源于摩擦的機械能化學發(fā)光——激發(fā)能量來源于化學反應的能量據發(fā)光的持續(xù)時間的長短又可分為：螢光：當外加能量消失即發(fā)光體一旦停止受激，發(fā)光現象立即消失的發(fā)光現象即為螢光。磷光：當外加能量消失即發(fā)光體一旦停止受激，發(fā)光體仍持續(xù)發(fā)光的發(fā)光現象即為磷光。礦物的發(fā)光特性是鑒定礦物的重要標志，同時由于有的礦物特殊的發(fā)光特征，用于制作一些發(fā)光材料。69二

礦物的力學性質0礦物的力學性質：礦物的力學性質是指礦物在外力作用下表現出的性質即為之。主要有解理和硬度，次之為延展性、脆性、彈性和撓性。701礦物的硬度：礦物的硬度為礦物抵抗外來刻劃、壓入、研磨等機械作用的能力，它是極為重要的鑒定標志。測定的方法可分為：劃入法和壓入法。劃入法沿用摩氏硬度計中硬度十級，由軟到硬依次為：滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、正長石、石英、黃玉、剛玉、金剛石。一些隨手可得的東西可以大致確定礦物的硬度：指甲的硬度為2.5，小刀為5.5，銅針3，鋼針5.5~6，玻璃片5.5、瓷器片6~6.5。

壓入法沿用維克法，用金剛石正方形錐體，在上方加上重物，測量金剛石的壓痕對角線長度，然后用相應公式進行計算，求出各種礦物的精確硬度。

維氏硬度與摩氏硬度的對應關系不是線性的關系。

71影響硬度的因素包括：主要是晶體結構的牢固程度，這與化學鍵的類型及其強度密切相關。共價鍵礦物的硬度最大、離子鍵礦物的硬度中等、金屬鍵礦物的硬度較小、分子鍵礦物的硬度

最小。722礦物的破裂性質（解理、裂開、斷口）

解理和斷口：礦物受到外力（如敲打、擠壓）的作用后，礦物沿著一定的結晶方向發(fā)生破裂，若裂出光滑的平面的性質則稱為解理，相應的面稱為解理面；若裂出的凸不平且方向任意的斷面稱為斷口。73

影響解理的因素有：主要是由于礦物晶體結構決定的，由于晶體具有異向性，在不同的結晶方向鍵力是有差異的，解理面往往是沿著面網間化學鍵力最弱的方向產生的。多平行面網密度最大的方向或平行異號離子組成的電中性面網而產生解理。。74解理的分級：極完全解理——礦物在外力作用下極易裂成薄片，解理面平滑、完整很難生成斷口。如云母、石墨、輝鉬礦等。完全解理：在外力作用下，很容易裂成平面，但不是薄片，解理面是平滑的。如方解石、方鉛礦、螢石等。中等解理：在外力作用下，產生明顯的解理，但解理不太光滑和平整。如白鎢礦。不完全解理：在外力作用下，不易裂

出解理，解理面小且不平整。如磷灰石。極不完全解理：在外力作用下極難產生解理，多成斷口，一般無解理。如石英。黃鐵礦、石榴子石。礦物的解理和斷口是互為消長的，解理體現出晶體的各向異性，又體現出礦物的對稱性。采用單形符號來表示。7576晶面與解理面的區(qū)別

晶面解理面打擊后的性質為晶體外面的一層平面，被擊破后即消失為晶體內部結構上連結力弱的方向，受力打擊后可邊續(xù)出現互相平行的平面光亮度晶面上一般比較暗淡解理面上一般比較光亮平面花紋晶面一般不太平整，仔細觀察時常見凸凹不平痕跡或各種晶面花紋

解理面比較平整，但可出現規(guī)則的解理面或解理紋773礦物的脆性與延展性：礦物在外力作用下容易破碎的性質稱為脆性。如鏡鐵礦的硬度雖然大于小刀，但由于其脆性大可用小刀壓碎成小?；蚍畚础４嘈允请x子鍵礦物的一種特性，離子鍵程度

大脆性隨之加大。礦物在外力的打擊或拉引下，容易形成薄片和細絲的性質稱為延展性。延展性是金屬鍵礦物的一種特性，如自然金、自然銀、自然銅等礦物。一些硫化物礦物如輝銅礦。當用小刀刻劃具有延展性的礦物時，會留下一道光亮的溝痕，以此區(qū)別脆性。784礦物的彈性與撓性：礦物在外力作用下發(fā)生彎曲，但當外力消失后恢復原狀，此性質稱為彈性。如云母和石棉等礦物。而當外力消失后，不能恢復原來形狀的性質，稱為撓性。如滑石、綠泥石、蛭石。79三

礦物的密度與相對密度礦物的密度為礦物的極其重要的性質，它反映了礦物的化學組成和晶體結構，是指礦物單位體積的質量，通常用g/cm3表示，而相對密度為同體積的礦物和水的比值，即為相對密度，是一個無量綱。密度分級是以2.5和4分為三級，即為輕礦物（相對密度小于2.5，如石鹽、石膏）、中等礦物（相對密度介于2.5~4之間，如石英、金剛石等）和重礦物（相對密度大于4，如重晶石、方鉛礦、自然金等）。相對密度的確定方法有掂量法和實測法。80四

礦物的電學性質1礦物的導電性：礦物對電流的傳導能力。可分為絕緣體（如金剛石、石英等）、良導體（金屬鍵的自然金、自然銀和自然銅等礦物）和半導體（黃鐵礦和方鉛礦等）。2礦物的介電性3礦物壓電性：某些礦物晶體在機械力的作用下因形變而呈現的荷電的性質稱為壓電性。壓電性只出現在無對稱中心且具有極性軸的各種礦物中，如石英等?？勺鳛闄z波器材料。4礦物的熱電性：即所謂的焦電性。當礦物的溫度發(fā)生變化時，在晶體的某些結晶方向產生荷電的性質。這些礦物都有是無對稱中心且具有極性軸的介電質礦物中。如電氣石、方硼礦和異極礦等，可用于紅外探測中。81五

礦物的磁學性質1礦物的磁性是指礦物能被永久性磁鐵或電磁鐵吸引或排斥的性質。2根據礦物在外磁場作用下，表現的性質，把礦物分為逆磁性礦物（如方解石、石鹽等）、電磁性礦物（如角閃石、輝石等）、磁性礦物（磁鐵礦、磁黃鐵礦、自然鐵）。3用肉眼觀察礦物時，僅以永久磁鐵或磁性小刀為工具，將礦物分為三級：強磁性（如磁鐵礦）、弱磁性（如鉻鐵礦）、無磁性礦物（如黃鐵礦）。

82六

礦物的熱學性質

礦物的導熱性礦物的導熱性：熱導儀鑒定真假金剛石就是利用金剛石特有的高熱導性能

七

礦物的其他物理性質放射性等。83輝銻礦晶簇84橄欖石85石榴石86水晶晶柱和晶簇87剛玉（紅、藍寶石）88硬玉（翡翠）價格為50萬元89金剛石綠柱石（祖母綠）這些漂亮礦物是怎樣形成的？它們叫什么名稱？為什么叫這些名稱？本講內容：礦物的成因及命名辰砂90第五章礦物的成因一、形成礦物的地質作用二、礦物的標型及標型礦物三、礦物的生成順序及世代、共生、伴生及組合四、礦物的后生變化91

包括：內生地質作用外生地質作用變質作用一、形成礦物的地質作用921內生地質作用：其能量來源于地球內部，主要指與巖漿活動有關的地質作用，進一步可分為巖漿作用、偉晶作用、接觸交代作用、熱液作用和火山作用。93（1）巖漿作用是指在地殼深部（650~1000℃）的高溫高壓條件下直接結晶的地質作用。是巖漿冷卻結晶的最初階段。所形成的礦物有：Mg、Fe硅酸鹽——橄欖石、輝石、角閃石、黑云母等K、Na、Ca硅酸鹽——長石、白云母等氧化物——石英等重要礦床的礦石礦物：磁鐵礦、鉻鐵礦、自然鉑、磁黃鐵礦、黃銅礦9495（2）火山作用是巖漿作用的另一種形式，為地殼深部的巖漿沿地殼脆弱帶上升至地表，或直接溢出地表、甚至噴向空中，這種作用過程稱火山作用?；鹕絿姎饽A而成的礦物有：自然硫、雄黃、雌黃、硫化物、石鹽等?；鹕綗嵋撼涮钣诨鹕綆r氣孔或交代火山巖，形成的礦物有：沸石、蛋白石、方解石、自然銅等。96活火山97熱液作用按溫度可分為高、中、低溫熱液作用：高溫熱液作用——溫度在500~300℃，相應的礦物組合為W-Sn-Mo-Bi-Fe的礦物組合，金屬礦物為黑鎢礦、輝鉬礦、輝鉍礦、磁黃鐵礦、毒砂等，非金屬礦物主要有石英、云母、黃玉、電氣石、綠柱石等。中溫熱液作用——溫度在300~200℃，相應的礦物組合為Cu-Pb-Zn的礦物組合，金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、自然金，非金屬礦物主要有石英，次之有方解石、白云石、菱鎂礦、重晶石等。低溫熱液作用——溫度在200~50℃，相應的礦物組合為As-Sb-Hg-Ag的礦物組合，金屬礦物組合為雄黃、雌黃、輝銻礦、辰砂、自然銀等，非金屬礦物有石英、方解石、蛋白石、重晶石等。（3）熱液作用98（4）偉晶作用分兩種：巖漿作用晚期的偉晶作用，混合巖化作用階段的偉晶作用。形成的礦物：主要有含大量揮發(fā)分、堿金屬和稀有、放射性元素等?？尚纬梢恍毷V床。長石、石英（水晶）、云母、鋰輝石、綠柱石、電氣石、黃玉。電氣石（玉璽）99（5）接觸交代作用主要是指：發(fā)生于中酸性巖漿巖侵入體與碳酸鹽類巖石的接觸帶中，巖漿成因的熱液與碳酸鹽類巖石發(fā)生的一系列的交代作用，產生一系列的Mg、Ca、Fe的硅酸鹽礦物。所形成的巖石叫矽卡巖。有兩種類型：鎂矽卡巖（圍巖為白云巖）：主要由鎂橄欖石、尖晶石、透輝石、磁鐵礦、鎂鋁榴石等組成。鈣矽卡巖（圍巖為石灰?guī)r）：主要由鈣鋁榴石、鈣鐵榴石、透輝石、鈣鐵輝石、硅灰石、透閃石等組成可形成一系列的礦產：Fe、Cu、W、Mo、B和多金屬礦產。尖晶石1002外生作用：其能量來源于陽光、水、大氣和生物等。包括風化作用和沉積作用。外生作用是發(fā)生于地表或近地表的常溫常壓的條件下。101（1）風化作用原生礦物經風化發(fā)生分解、水合和破壞，形成新環(huán)境中穩(wěn)定存在的新礦物和巖石。包括物理風化、化學風化、生物風化。不同礦物抗風化的程度不同，一般來說：硫化物、碳酸鹽最易風化硅酸鹽、氧化物較穩(wěn)定自然元素最穩(wěn)定在風化作用中，易溶組分如K、Na、Ca等成真溶液被地表水帶走，部分難溶組分如Si、Al、Fe、Mn等則殘留在地表，生成褐鐵礦（鐵帽）、硬錳礦、鋁土礦、高嶺石等氧化物和氫氧化物，形成風化成因的礦床。102（2）沉積作用按沉積機理和方式，可分為：機械沉積、化學沉積、膠體沉積、生物沉積。機械沉積：風化產物被水流沖刷和再沉積時，物理和化學性質穩(wěn)定的礦物會沉積下來，如長石、石英及少量的重礦物。有時可形成重砂礦床，如沙金、金剛石、金紅石、錫石、白鎢礦、綠柱石等礦床。化學沉積：由溶液直接結晶的沉積作用，如石膏、石鹽、鉀鹽等。因溶解度的不同，呈現出一定的沉淀順序：從早到晚（或從易至難）依次為鐵的氧化物、錳的氧化物、SiO2、鐵的硅酸鹽、亞鐵鹽、CaCO3、白云石、CaSO4、NaCl、KCl、MgCl2（MgSO4）。膠體沉積：風化作用產生的膠體進入到湖、海盆，發(fā)生凝聚而沉淀，形成Fe、Mn、Al、Si的氧化物和氫氧化物，如赤鐵礦、鋁土礦、軟錳礦和硬錳礦，常呈鮞狀、腎狀等。生物沉積：為生物有機體作用的結果，常由生物的骨骼和遺骸堆積而成，如石灰?guī)r、硅藻土、磷塊巖、煤、油頁巖、石油等自然金腎狀赤鐵礦石鹽103準噶爾盆地——物理風化為主104可見到的地質作用：風化、河流沖刷、沉積作用等寶島臺灣105河流沖刷作用1063變質作用：主要是由于地殼運動、巖漿和熱液作用的影響，環(huán)境的溫度和壓力發(fā)生改變，使礦物的組分和結構發(fā)生改變的地質作用，即為變質作用。進一步可分為接觸熱變質和區(qū)域變質作用等。

107接觸熱變質作用巖漿侵入使圍巖受熱的影響而產生的變質作用。可使圍巖重結晶，也可形成新礦物。圍巖的成分不同，可形成不同的礦物。如泥質巖受接觸熱變質作用，低溫時生成斑點狀紅柱石；中等溫度時生成堇青石、石榴石、白云母；高溫形成夕線石、正長石、剛玉、石墨等。108區(qū)域變質作用伴隨大規(guī)模區(qū)域構造運動而發(fā)生的大面積的變質作用。影響因素有：P、T、揮發(fā)份等，可使原巖礦物重結晶，也可形成新礦物。低級區(qū)域變質作用可形成白云母、綠簾石、陽起石、蛇紋石、滑石、綠泥石、和黑云母等含（OH）的硅酸鹽礦物。中級區(qū)域變質作用可形成角閃石、斜長石、石英、石榴石、透輝石、綠簾石、云母等。高級區(qū)域變質作用可形成正長石、斜長石、堇青石、夕線石、輝石、橄欖石、剛玉和尖晶石等不含（OH）的硅酸鹽礦物109110111高壓變質巖——榴輝巖112淺變質巖——長英質千枚巖113形成礦物的各種地質作用示意圖114二、礦物的標型及標型礦物一般情況下，自然界中的礦物是可在多種成因下形成。標型特征是指能反映礦物生成條件的礦物學特征，即為礦物的標型特征。這些礦物學特征包括成分、結構、形態(tài)、物理性質等特征，因此相對應地稱為成分標型、結構標型、形態(tài)標型、物理性質標型。115標型礦物定義：是指那些只在特定的地質作用下形成的礦物，這種礦物的出現與某特定的地質環(huán)境是一一對應的關系。如辰砂、輝銻礦只能生成于低溫熱液礦床中，藍閃石只出現于低溫高壓變質帶中，柯石英和金剛石只能產于高壓環(huán)境中。116礦物學溫度計有的礦物只能在一定的、相對狹窄的溫度范圍形成，這種礦物能反映礦物生成時的溫度，稱其為礦物學溫度計，可以用作礦物學溫度計的性質有——礦物的標型特征、標型礦物、礦物的共生關系、固溶體離溶點、同質多象轉變點等。溫度計是與體系的壓力和組分的關系緊密。

117118119SiO2的相圖120三礦物的生成順序及世代、礦物的共生、伴生及組合1礦物的生成順序：礦物生成時的時間關系，這種關系有同時、先后生成的關系。礦物生成順序的判別標志有：穿插、包圍、交代、自形程度、空間位置等。2礦物的組合：不管生成時間的先后關系，只在空間上共同存在的不同礦物就稱為一個礦物組合。3礦物的共生關系：同一成因、同一成礦期（或成礦階段）的礦物組合，即為之。4礦物的伴生組合：不同成因、或成礦期、或成礦階段的礦物組合稱為伴生關系。5、凡經歷過一定時間間隔，介質和生成條件發(fā)生改變或生長過程中斷過，其前后所生成的同種礦物，則屬于兩個世代。121不同礦物脈相互之間的穿插關系（2004-8-3，山西恒山）122長英質千枚巖清楚地顯示出白云母生成要晚于長石和石英123四、礦物的后生變化礦物的變化：是指礦物在形成之后由于物理化學條件的變化，使礦物的成分、結構發(fā)生變化形成新的礦物。如礦物遭受風化作用、變質作用、水化作用、水合作用等，還有晶質化、非晶質化、同質多象的轉變、假象等。124第七章

礦物的分類與命名0概述

由于分類的依據不同，礦物的分類方法很多，有純化學分類法、地球化學分類法、礦物成因分類法、晶體化學分類法等方法。1晶體化學分類：是較常用的，晶體化學分類法——同時考慮礦物的化學成分和晶體結構，這兩者又間接地與生成條件、元素地球化學性質相關。分類體系為：

一、礦物的分類125（1）晶體結構一般常根據晶體結構中最強鍵在空間的分布或配位體聯結方式，將晶體結構分為：配位型——晶格中只有一種化學鍵，可以是離子鍵、共價鍵或金屬鍵，鍵在三度空間做均勻分布，配位多面體以共角頂、共棱或共面方式聯結，同一角頂所聯結的配位多面體不能少于3個。如金剛石。另外，還有：架狀型、島狀型、鏈狀型、層狀型結構。O7h—Fd3m，a=0.35595nm，Z=8

126一些硅酸鹽的晶體結構127128129（2）化學成分：礦物依據化學成分可分為：自然元素硫化物及其類似化合物氧化物及氫氧化物含氧鹽鹵化物130表7-1

礦物晶體化學分類體系(以白云母為例KAl2[AlSi3O10](OH)2

）類別劃分依據以含鐵白云母為例大類1.化合物類型，2.化學鍵含氧鹽大類

類陰離子或絡陰離子種類硅酸鹽類

（亞類）絡陰離子結構層狀硅酸鹽亞類

族晶體結構型和陽離子性質云母族

（亞族）陽離子種類白云母亞族

種一定的晶體結構和一定的化學成分白云母種KAl2[AlSi3O10](OH)2

（亞種）在一定的類質同像系列中，據其所含的端元組分的比例劃分

（異種）或（變種）晶體結構

相同，但成分或物性稍異含鐵白云母K(Al,Fe)2[AlSi3O10](OH)2

1312礦物種的定義：礦物分類的基本單位是種。所謂種就是具有一定的晶體結構和一定的化學成分的獨立礦物單元。這里的一定的含義是指具有相對性，即在一定范圍內可有所變化。

1323本書的礦物的分類方法簡介第一大類自然元素第一類

自然金屬元素第二類

自然半金屬元素第三類

自然非金屬元素第二大類硫化物及其類似化合物第一類

簡單硫化物第二類

復硫化物第三類

硫鹽第三大類氧化物及氫氧化物第一類

氧化物第二類

氫氧化物第四大類含氧鹽第一類

硅酸鹽第一亞類

島狀硅酸鹽第二亞類

鏈狀硅酸鹽第三亞類

層狀硅酸鹽第四亞類

架狀硅酸鹽第二類

硼酸鹽第三類

磷酸鹽、砷酸鹽、釩酸鹽第四類

鎢酸鹽、鉬酸鹽第五類

鉻酸鹽第六類

硫酸鹽第七類

碳酸鹽第八類

硝酸鹽第五大類鹵化物133二、礦物的命名

礦物命名，有的依據礦物本身特征（成分、物理性質及形態(tài)），有的依據發(fā)現該礦物的人或地點的名字來命名等。某某礦——主要于呈現出金屬光澤或用于提取金屬的礦物。如方鉛礦、黃鐵礦等。某某石——主要是指呈非金屬光澤的礦物。如方解石、螢石等。某某玉——主要指寶玉石類礦物，如剛玉、軟玉等。某某華——多指地表次生礦物，如鎢華、鈷華等。要注意土與礦物的區(qū)別，土是各種表生礦物為主的礦物混合體，不是指具體的某種礦物。

134135第五講：第一大類：自然元素（1學時）自然元素類礦物大致有40種左右，占整個地殼的0.1%，分布極不均勻，最主要的有自然銅、自然金、自然鉑、自然硫、石墨、金剛石等

這一大類礦物分為：自然金屬元素、自 然半金屬元素、非金屬元素136

金屬元素：主要為鉑族元素Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt和Cu、Ag、Au，而其它Fe、Co、Ni處于極次要地位。這些元素所構成的礦物多為典型的金屬鍵；大多數礦物的原子是最緊密堆積，故結構型較為簡單．對稱性較高。其個多數為立方最緊密堆積，具立方面心格子的銅型結構，如自然銅、自然金、自然鉑、自然把等。少數為六方最緊密堆積，具六方格子，像自然鋨等。此類礦物在成分上類質同像的現象較為廣泛，在形態(tài)上具等軸粒狀和六方板狀特點。在物性上，具典型的金屬特性，如不透明，金屬光澤，硬度低，相對密度大，延展性強，為熱和電的良導體等。137半金屬元素：即As、Sb、Bi。它們構成的礦物具有歪曲了的NaCl型晶胞，形成略顯層狀的菱面體晶格.非金屬元素；主要是C和S。C有兩個同質多像變體，一為金剛石，一為石墨。前者為純共價鍵的典型實例，因而硬度特大，光澤強，相對密度大，不導電，難導熱。石墨為層狀結構，層內具共價鏈一金屬鍵，層間為分子鏈．內于層間連接力弱，故在物性上具明顯的異向性，產生（0001)極完全解理。S在自然界有三個同質多像變體，最常見的是自然硫(α—硫)，它由8個S原子以共價鍵連接成S8環(huán)。環(huán)分子間為分子鍵連結，所以它的硬度低，熔點低，導電導熱性也差。138典型礦物介紹：

一、自然金（1）化學成分：主要是金，其次含有Ag、Cu、Pd、Pt、Bi等。金與銀是完全的類質同象系列，分為自然金（含銀小于5%）、含銀自然金（含銀5~15%）、銀金礦（含銀15~50%）、金銀礦（含銀50~85%）、含金自然銀（含銀85~95%）、自然銀（含銀大于95%）。自然金中的金含量是以成色來表示的，即金的重量占整個重量的千分率，表示為金的成色=Au/（Au+Ag+Cu+········）*1000

金的成色常與成因有關，即成色是標型

特征之一。139（2）晶體結構：等軸晶系，O5h-Fm3m，Z=4，a=0.4078nm，原子呈立方最緊密堆積,形成立方面心格子的銅型結構。140（3）礦物的形態(tài)：六八面體晶類，對稱型為Oh即為3L44L36L29PC，完好晶體少見，常見單形有立方體、菱形十二面體、八面體、四六面體、四角三八面體等。141（4）物理性質：顏色和條痕均為金黃色(隨著含銀量的增加色變淺，銀金礦為淡黃至奶黃色；含銅時，色變深，呈深黃色)。強金屬光澤。無解理。硬度2—3。相對密度15.6—18.3，純金為19.3(在同重量的金屬中金的體積最小，1Kg黃金的體積僅相當于半徑為2.3cm的圓球或邊長為3.71cm的立方體大小)。延展性強，可抽成細絲或壓成全箔(1g純金可抽成直徑為0.00434mm，長3.5km的細絲)。具良好的導電、導熱性能?；瘜W性質穩(wěn)定，不溶于酸和堿，只溶于王水。火燒后不變色。142（5）成因：成因極為復雜，可產于多種地質作用下。各種成因的熱液型金礦、風化殼、沉積型金礦等。143二、自然鉍

（1）化學成分：Bi成分較純，有時含微量Fe、S、Te、As、Sb等元素。144新鮮斷口呈微帶淺帶的銀白色，在空氣中很快變成特有的淺紅錆色；灰色條痕；強金屬光澤。解理平行{0001}完全，硬度2—2．5。相對密度9．70一9．83。延展性弱。良逆磁性。導電性。[物理性質]145三、金剛石（1）化學成分：少含一些N和B，這些元素的含量直接影響著金剛石的各種物理性質，成為金剛石的分級的依據。146（2）晶體結構：等軸晶系，O7h—Fd3m，a=0.35595nm，Z=8，等軸晶系的面心格子，把整個立方體分為八個小立方體，兩兩錯開的小立方體中各放入一個原子。1473）礦物的形態(tài)：八面體、菱形十二面體及其聚形148（4）物理性質無色透明，通常略帶深淺不同的黃色色調，也有乳白色、線綠色、天藍色、粉紅色、紫色、褐色、棕色或黑色(合石墨包裹體)。湖南砂礦中的金剛石呈黃色或強黃綠色、淺綠色、少量溫棕黃、線灰色。它是由兩種色心引起，即氮原子中心和放射性輻射損傷中心。具有一定弧氮中心的金剛石，對能量高于2.2ev(波長小于560nm)的入射光有明顯的吸收而呈黃色；輻射損傷中心使C的電子結構發(fā)生變化，產生晶格缺陷，形成一系列新的吸收，使金剛石著色。典型的金剛光澤，具有高的折射率和強的色散，一經琢磨得法就顯出閃爍光芒。解理{111}中等、{110}不完全。硬度10，為金剛石獨有的特性。相對密度3．47—3．56，一般3．52左右。抗磨性強。具發(fā)光性，日光下團圓后，夜間(或置于暗室)則發(fā)談青藍色的磷光，放有“夜明珠”之稱。在紫外線照射下發(fā)綠色、天藍或紫色磷光(有區(qū)域性)，但也有不發(fā)光的。1495）成因金剛石在高溫、高壓條件下形成。產于與超基性巖有關的金伯利巖(角礫云母橄攬巖、橄欖巖)和鉀鎂煌斑巖小。它們通常呈巖管、巖墻和巖脈產出，也可呈噴發(fā)狀態(tài)產出。

在金伯利巖中橄欖石、金云母、富鉻鎂鋁榴石、鉻透輝石、鎂鈦鐵礦、鎂鉻鐵礦、鎂尖晶石、鈣鈦礦和金剛石成組合。其中血紅色的鎂鋁榴石和鎂鈦鐵礦是含礦金伯利巖的標型礦物。我國山東、貴州、遼寧等先后發(fā)現金剛石的原生礦床。世界聞名的金剛石產地是南非金伯利。150四、石墨（1）化學成分：含有其他一些雜質成分，甚至可達10~20%，主要有二氧化硅、氧化鋁、氧化亞鐵、氧化鎂、氧化鈣、五氧化二磷、氧化銅等，此外還有一些水、瀝青、粘土。151（2）晶體結構：六方晶系，D46h—P63/mmc，a=0.246nm，c=0.680nm，Z=4。為典型的層狀結構，每層由碳原子排列成六方環(huán)狀網，上層面網的碳原子對著下層面網六方環(huán)的中心。層間為分子鍵，層內是共價鍵-金屬鍵。152（3）礦物的形態(tài)：為六方板狀晶形，常見的單形有：平行雙面、六方雙錐、六方柱，底面常具三角形條紋。完好晶體少見，多為鱗片狀、致密塊狀、土狀等。153（4）物理性質：鐵黑至鋼灰色，條痕為光亮黑色，金屬光澤，隱晶質集合體呈土狀，不透明，解理平行{0001}極完全，硬度低，性軟，有滑感、易染手，比重軟，良導電性等。154（5）成因：必須在高溫條件形成，主要是變質條件下，多產于受強烈區(qū)域

變質

或接觸變質作用下形成的。155第九章第二大類：硫化物及類似化合物一、

本大類礦物總的特征1化學成分：主要是由金屬或半金屬與硫結合而成的天然化合物。陰離子主要是S，少量的Se、Te、As、Sb、Bi等。陽離子主要是銅型離子和靠近銅型離子一邊的過渡性離子，主要有銅鉛鋅銀汞鐵鈷鎳等，這些元素與硫等陰離子結合力強。在硫化物中半金屬元素具有雙重性質，既可以充當陰離子，也可充當陽離子。硫離子可以以簡單的S2-離子與陽離子結合，形成簡單硫化物——方鉛礦、閃鋅礦、辰砂等。硫離子等呈啞鈴狀對硫[S2]、對砷[As2]、以及[AsS]、[SbS]等與陽離子結合而成復硫化物礦物。如毒砂、黃鐵礦等。156硫也可以各半金屬元素As、Sb、Bi等組成絡陰離子團[AsS3]3-、[SbS3]3-等形式，然后再與陽離子（主要是Cu、Ag、Pb三種銅型離子）結合而成較為復雜的化合物即硫鹽礦物。如黝銅礦-砷黝銅礦，硫砷銀礦、硫銻銀礦等。1572、晶體化學特點硫化物的晶體結構可看作硫離子作最緊密堆積，陽離子位于四面體或八面體空隙，因此，金屬陽離子的配位多面體很多是八面體和四面體或由此畸變的多面體，少數為三角形、柱狀或其他的多面體形態(tài)。從堆積特點看，硫化物應屬離子化合物，但它又具有一系列不同于標準離子晶格的特點，這種狀態(tài)主要是由于硫化物成分中元素的性質所決定。因為陽離子為親銅元素和過渡元素，它們位于周期表的右方，極化能力強，電負性中等，而陰離子硫易被極化，電負性(相對于氧)較小，因而陰陽離子電負性差較小，致使硫化物的化學鍵體現著離子鍵向共價鍵的過渡，以共價鍵為主，并常帶有金屬鍵的成分。本類礦物同質多像普遍，溫度對晶體對稱程度的影響大，一般當溫度升高時形成對稱程度較高的變體。多型亦常見，明顯的例子有纖維鋅礦具備154種多型變體。1581593、形態(tài)及物理性質簡單硫化物由于組分簡單，一般對稱程度多數為等軸晶系或六方晶系，少數為斜方、單斜晶系。大多數硫化物晶形較好，特別是復硫化物完好晶形更為常見，如黃鐵礦、毒砂；組分復雜的硫鹽對稱程度較低，主要是單斜和斜方晶系。硫鹽主要呈粒狀或塊狀集合體出現。160大多數硫化物具有金屬色，金屬光澤，低透明度和強反射率，如方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦。少數呈非金屬色，金剛光澤，半透明，如閃鋅礦、辰砂、雄黃、雌黃等。部分硫化物具有完好的解理，一般簡單硫化物的解理較復硫化物發(fā)育。簡單硫化物和硫鹽硬度低，一般2-4，具有層狀結構的輝鉬礦、銅藍、雌黃等硬度較小(1-2)，而復硫化物由于陰離子為對硫[S2]、對砷[As2]或砷硫對[AsS]使硬度增高，可達5-6.5硫化物相對密度較大，一般在4以上，這是由于組成硫化物的多數金屬元素具有較大的原子量。1614、成因及產狀自然界中硫元素在不同的氧化一還原條件下，呈現不同氧化狀態(tài)：S2----[S2]2---S0---S4+--S6+。因此，從S存在的不同價態(tài)，也可說明在各種地質成礦作用中的氧化一還原條件。在內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、黃銅礦組成的銅鎳硫化物礦床。在偉晶作用中，可以形成少量的硫化物，而絕大部分硫化物是熱液作用的產物。在硫化物礦物的形成過程中、熱液介質中的硫化氫H2S起著重要的作用。通常認為溫度約在400℃，熱液形成時硫在熱液中呈H2S氣態(tài)分子狀態(tài)，隨著溫度降低，熱液中硫的溶解度增大，并由于溶解分子的增多，有利于電離，當在一定溫度壓力條件下，熱液中S2-的濃度增大到一定程度，與不同金屬元素結合沉淀形成各種不同的硫化物組成的礦床。1625、分類根據陰離子特點分為三類：(1)簡單硫化物：陰離子硫呈S2-與陽離子(包括銅型和過渡型離子，如Cu、Pb、Ag、Hg、Fe、Co、Ni)結合而成，如方鉛礦(PbS)、閃鋅礦(ZnS)、辰砂(HgS)。

(2)復硫化物：陰離子呈啞鈴狀對硫[S2]2-，對砷[As2]2-、以及[AsS]2-

、[SbS]2-等與陽離子(主要是Fe、Co、Ni等過渡型離子)結合而成，如毒砂(FeAsS)、黃鐵礦(FeS2)等。

(3)硫鹽：與半金屬元素As、Sb、Bi結合組成絡陰離子團[AsS3]3-

、[SbS3]3-等形式，然后再與陽離子(主要是Cu、Ag、Pb三種銅型離子)結合而成較復雜的化合物稱硫鹽。例如黝銅礦一砷黝銅礦(Cu12Sb4S13—Cu12As4S13)，硫砷銀礦(Ag3AsS3)，硫銻銀(Ag3SbS3)。163什么是東陵石？

東陵石在地質學中稱鉻云母石英巖，硬度為7，比重2.65，性脆，半透明，斷口參差狀，按其顏色可分綠色東陵石、藍色東陵石和紅色東陵石。東陵石主要產出印度，又稱印度玉。常用作項鏈珠和手鏈珠，小掛件飾品，也有作擺件。164二

硫化物的主要礦物介紹代表性礦物有：簡單硫化物：方鉛礦、閃鋅礦、辰砂、黃銅礦、雄黃、雌黃、輝銻礦、輝鉍礦、銅蘭、斑銅礦等復硫化物：黃鐵礦、毒砂硫鹽：黝銅礦1、方鉛礦PbS（1）化學成分：PbS，混入物有Ag、Cu、Zn，Fe、As、Sb、Bi、Cd、Tl、In、Se等。165（2）晶體結構：166（3）礦物的形態(tài)：Oh，晶體常呈立方體、八面體，主要單形有立方體、菱形十二面體、八面體、三角三八面體等。高溫條件下發(fā)育為立方體、立方體與八面體的聚形；低溫下則發(fā)育成八面體為主。等軸晶系，立方面心格子，硫成立方最緊密堆積，鉛充填于八面體空隙中。167168（4）物理性質：鉛灰色，黑色條痕，金屬光澤，平行{100}解理完全。硬度2~3，相對密度7.4~7.6。1692閃鋅礦ZnS（1）化學成分：ZnS，常有鐵摻入，為鋅——鐵不完全類質同象替代關系，鐵最高含量可達26.2%，170（2）晶體結構：等軸晶系，Td（3Li44L36P），F43m，a=0.540nm，Z=4，171（3）礦物的形態(tài)：四面體，立方體、菱形十二面體。閃鋅礦的形態(tài)有一定的標型性：高溫條件下形成——正、負四面體和立方體；中低溫條件下單形主要為菱遽十二面體，還可見有立方體和負四面體。172（4）物理性質：顏色變化大，無色——淺黃——棕褐色——黑色等，甚至于有綠色、紅色、黃色等，條痕為白色和褐色。松脂或半金屬光澤，有的還為金剛光澤。透明或半透明，平行{110}解理。硬度為3.5~4，相對密度為3.9~4.2。（5）成因1733、黃銅礦（CuFeS2）[鑒定特征]黃銅礦與黃鐵礦相似．可以其較深的黃銅黃色及較低的硬度區(qū)別。以其脆性與自然金(強延展性)區(qū)別。1744、黃鐵礦FeS2黃鐵礦：常有Co、Ni代替Fe，As、Sb、Te代替S。此外，還有一些金、銀、銅、鉛、鋅等機械混入物存在于礦物中。黃鐵礦是金的主要載體礦物和富集礦物，金是以明金、顯微狀的金、超顯微狀的金等到狀態(tài)存在于黃鐵礦中。等軸晶系，Th，a=0.5417nm，

175176177178[物理性質]淺黃銅黃色，表面常具有黃褐色錆色；條痕綠黑或褐色；強金屬光澤；不透明。解理平行{100}和{111}極不完全；硬度6—6.5。相對密度4.9—5.2。[鑒定特征]晶形完好，晶面有條紋，致密塊狀者與黃銅礦相似，但據淺銅黃色、硬度大，可與之區(qū)別。1795、黝銅礦Cu12Sb4S13-Cu12As4S13[物理性質]鋼灰色至鐵黑色(富含鐵的變種)；鋼灰色至鐵黑色條痕，有時帶褐，砷黝銅礦條痕帶櫻桃紅色調，金屬至半金屬光澤，在不新鮮斷口上變暗；不透明。無解理；具脆性；硬度3—4．5。相對密度4．6—511。但砷黝銅礦的硬度比黝銅礦高，而其相對密度則比黝銅礦低；含Hg、Pb、Ag的變種相對密度高，有時可達5.40，屬導電性。

第六章礦物分類

1.1礦物的晶體化學分類方案：大類類（亞類）族（亞族）種（亞種）這一分類它能把礦物的化學成分與晶體結構緊密地聯系起來，能從本質上闡明礦物的形態(tài)和物理性質。大類：以化學成分為標志，把化合物類型相同或相似的一些 礦物，歸并為一個大類。類：在這個大類范圍內，以陰離子或絡陰離子的種類為標 志，把具有相同陰離子或絡陰離子的一些礦物，歸并 為一類。亞類：在某些類中，若礦物中的絡陰離子在結構上有所不同 時，可再分為亞類。族：在同一個類或亞類中，把化學成分類似晶體結構相同 的礦物，歸并為一個族。亞族：若族過大，則可再根據組成礦物的陽離子種類和晶系， 劃分出亞族。種：在族和亞族中，把化學成分和晶體結構均相同的一些 礦物定為一個礦物種。把具有相同化學成分的各個多 型變體，視為同一個礦物種。類質同象系列的礦物， 劃分為不同的礦物種。亞種：把屬于同一個種的礦物，因在次要成分上或者在晶形、 物理性質等到方面，表現出比較顯著的差異者，劃分 為某一礦物的亞種。1.2對礦物的具體分類如下：

第一大類：自然元素礦物 第二大類：硫化物及其類似化合物礦物 第三大類：鹵化物礦物 第四大類：氧化物及氫氧化物礦物 第五大類：含氧鹽礦物2礦物的命名

全世界已發(fā)現3400多種礦物。 名稱歸納： 依礦物的化學成分命名的； 依礦物的物理性質命名的； 依化學成分結合物理性質命名的； 依礦物的晶體形態(tài)命名的； 依物理性質結合晶體形態(tài)命名的； 依人名、地名命名的等。 用化學成分來命名礦物是一種比較可取的方法，規(guī)律：呈金屬光澤或從中提煉出金屬的礦物，常稱之為XX礦；呈非金屬光澤的礦物，稱為XX石；供作寶石石料的礦物，多稱為X玉；以細小顆粒產出的礦物，稱為X砂；地表次生的并呈松散狀的礦物，稱為X華；易溶于水的硫酸（鉛釩PbSO4為例外），稱為X礬。3含氧鹽大類3.1概念由絡陰離子團與一系列金屬和非金屬陽離子結合形成的各種鹽類礦物。絡陰離子是小半徑（＜0.6?）、高電價（3、4、5、6價）陽離子與氧結合形成的含氧酸根。黃銅礦石榴子石黃玉辰砂鎢華膽礬3.2化學成分

1、絡陰離子團

2、團外陽離子

3、附加陰離子

4、類質同象

5、化學式3.3化學鍵和結晶結構

1、化學鍵

——共價鍵和離子鍵及氫鍵或分子鍵

2、結晶結構 基本結構單元是中心陰離子的氧原子配位多面體。其 多面體的形態(tài)大多數為四面體，亦有三角形者。3.4含氧鹽大類分類

硅酸鹽類硼酸鹽類磷酸鹽、砷酸鹽（釩酸鹽）類碳酸鹽類硫酸鹽類硝酸鹽類

硅酸鹽（長石）硼酸鹽（硼砂）磷酸鹽（磷灰石）碳酸鹽（冰州石）硫酸鹽（天青石）硝酸鹽（鈉硝石）3.5形態(tài)與物理性質3.5.1形態(tài) 硅酸鹽礦物的形態(tài)，主要取決于硅氧四面體骨干的 形成，團外陽離子配位多面體，特別是[AlO6]八面 體的聯接特點對形態(tài)也有重要影響。晶體的延伸方 向往往是化學鍵強相對最大的方向，一般為硅氧 四 面體骨干的伸展方向。 具[SiO4]弧立四面體的硅酸鹽，形態(tài)上常表現為三 向等長的習性。當有附加陰離子O2－等存在時，結 構中則可以出現[AlO6]四面體鏈晶體多呈一向延長 之柱狀、針狀形態(tài)。 具環(huán)狀硅氧四面體骨干的硅酸鹽礦物，晶體常呈柱 狀，柱的延長方向與“環(huán)柱”方向一致。

具鏈狀硅氧四面體骨干的硅酸鹽晶體 常呈柱狀或針狀，晶體延長方向平行鏈的延伸方向。具層狀硅氧骨干的硅酸鹽礦物 晶體呈板狀、片狀，甚至鱗片狀，晶體發(fā)育方向平行于 硅 氧四面體骨干層。具有架狀硅氧四面體骨干的硅酸鹽 其形狀取決架內化學鍵的強度，如長石架狀結構中，平 行 于X軸和Z軸有比較堅強的鏈，故發(fā)育成平行于X軸或Z 軸 的柱狀或板柱狀晶體。3.5.2物理性質 由其化學鍵決定，一般為透明—半透明，玻璃—金剛光 澤，其顏色取決于陽離子種類，一般均為無色或淺色。硅酸鹽礦物的解理主要與其硅氧四面體骨干的形式有關 解理方向平行于化學鍵強最大的方向。具有[SiO4]弧 立四面體礦物，一般不發(fā)育解理。具鏈狀骨干者， 常平行[SiO4]四面體鏈的延長方向產生解理。具層狀 骨干者，平行于骨干層有極好的解理。具架狀骨干 者，解理取決于骨干內化學鍵的分布，一般平行于 化學鍵比較強的鏈或層的方向，而且架狀骨干硅酸 鹽礦物的解理，總體來說發(fā)育不良。硅酸鹽礦物的硬度與骨干之間的陽離子的電荷、半徑及配位特點有關。 陽離子電荷的增高和半徑的減小，硬度逐漸增高。 對于同一種陽離子來講，當以相同類型的化學鍵與 陰離子結合時，陽離子的配位數越高，硬度愈高。 硬度變化總的趨勢，從島—架，硬度變低這與骨干 間的陽離子M—O非橋鍵強減小的特點相一致

硅酸鹽礦物的比重，與陽離子性質、結構形式，特 別是孔隙大小有關。 一般具[SiO4]弧立四面體骨干者，有較大比重，而 且層狀、架狀骨干結構者，比重較小。含水硅酸鹽 礦物比重較小。4硅酸鹽類分類按骨干類型將硅酸鹽類劃分為五個亞類：島狀硅酸鹽亞類環(huán)狀硅酸鹽亞類鏈狀硅酸鹽亞類層狀硅酸鹽亞類架狀硅酸鹽亞類203第七講：第十章第三大類：氧化物和氫氧化物（2學時）

第一類：氧化物一前言1化學成分：氧化物的陰離子主要是O，在少數氧化物中還少量的F、Cl等附加陰離子及水分子；可與氧結合的陽離子計有38種，主要為隋性氣體型和過渡型離子，銅型離子極為少見。2042晶體化學特征：氧化物主中主要以離子鍵為主，這在氧與惰性氣體離子化合物中最為明顯。但由于陽離子性質不同，可能部分出現共價鍵、分子鍵等到其它的鍵。如石英中共價鍵占50%，而在方銻礦、砷華、[Sb4O6]、[As4O6]分子間則以分子鍵相聯結。