矿石矿物学04-9.17

5. 矿物的命名
依据成分： 钨锰铁矿(Mn,Fe)WO4，自然金(Au)，自然铜(Cu) 依据物性： 重晶石(相对密度大)、方解石(具菱面体解理)、孔雀石(孔 雀绿色)、电气石(具有焦电性) 结合成分 及物性： 黄铜矿(CuFeS2、铜黄色)，磁铁矿(Fe3O4、具强磁性)
依据形态： 石榴子石(四角三八面体或菱形十二面体状似石榴子)，十 字石(具十字形双晶)
§2.5 矿物的晶体化学式
晶体化学式(或结构式)既可表明矿物中各组分的种类，又 能反映矿物中原子的结合情况。其书写方法如下：
1) 阳离子写在前，复盐中阳离子按碱性强弱排列。MgAl2O4
2) 阴离子写在后，络阴离子用方括号[ ]括起。[SiO4] 3) 附加阴离子写在主要阴离子或络阴离子的后面。(OH)4) 含水化合物的水分子写在最后，并用“·”与其它组分分开。 当含水量不定时，用nH2O或aq (aqua—含水的缩写)表示。 SiO2· aq或Ca[SO4]· 2O。 2H
1. 吸附水
不参加晶格，渗入矿物集合体，为矿物颗粒或裂隙表面机 械吸附的中性的水分子。不属于矿物的化学成分，不写入化学 式。常压下，在100~110 ℃时，吸附水就会全部从矿物中逸出 而不破坏晶格。吸附水可以呈气态、液态或固态。
2. 结晶水 以中性水分子存在于矿物中，在晶格中具有固定的位置， 有结构单元的作用，是矿物成分的一部分。水分子数量与矿物 的其它成分之间常成简单比例。 不同物质中，结晶水在晶格中的牢固程度不同，因此，其 逸出温度也有所不同。通常在100~200C，一般不超过600C。 当结晶水失去时，原晶体结构破坏，形成新的结构。 3. 沸石水 中性水分子，主要存在于沸石族矿物结构孔道内，位置不 固定，水的含量随温度、压力和湿度而变化。在80~400C范围 内，会大量逸出，但不引起晶格的破坏，只引起物理性质的变 化。脱水后的沸石还可以重新吸水，并恢复原有的物理性质。 沸石水具有一定的吸附水的性质，但其存在与结构有关，且含 量有一定的上限和下限范围。
种
（亚种）
钠长石
肖钠长石
Chapter 2 矿物的化学组成
化学组成 基本固定的矿物 如NaCl，Mg(OH)2
类质同象矿物
化学 组成 变化
化学组成 不固定的矿物
含层间水和 沸石水矿物
胶体矿物
非化学计量 矿物
如Fe1-xS
§2.1 地壳的化学成分
矿物是地壳中各种地质作用的产物，所以地壳的化学成分 限制了矿物的化学成分。
规则
单体形态
理想形态 晶面特征
晶面条纹
蚀象
矿 物 形 态
集合体形态
不规则
结晶习性
双晶 规则 平行连晶 显晶质 粒状
不规则 隐晶质
柱状 片状 结核体 分泌体 鲕状体 钟乳状
3. 胶体矿物的形成 地壳中的水胶凝体矿物，绝大部分都形成于表生作用中， 表生作用中形成的胶体矿物，大体上经历了两个阶段： 1) 形成胶体溶液 原生矿物 (物理风化)磨蚀 胶体微粒
原生矿物
(化学风化)分解
离子或分子
这些物质进一步饱和聚集，形成胶体溶液，它是形成胶体 矿物的物质基础。
2) 胶体溶液的凝聚
为了平衡吸附层的电荷，带电的胶粒还要吸附介质中其它 离子团，这种离子被吸附得比较松，在介质中有一定的自由移 动能力，形成一个扩散层。 以胶体带有正负电荷的不同，可将胶体分为正胶体和负胶 体。
(2) 胶体对离子的选择性吸附 指胶粒在不同溶液中仅能吸附 一定的与胶粒电荷相反的离子，而 对其它物质则不吸附或吸附程度很 小。 胶体对离子的吸附选择性，还 表现在对一些离子吸附的难易程度 不同，进而表现为被吸附离子之间 的交换。通常，阳离子电价越高， 置换能力越强，一旦被胶体吸附， 就难被置换；在电价相等时，置换 氢氧化铁胶体颗粒的结构示意图 能力随离子半径增大而增强。 金属阳离子置换能力按下列顺 序递减： H >Al >Ba >Sr >Ca >Mg >NH4 >K >Na >Li
胶体溶液在迁移过程中或汇聚于水盆地后，或因不同电荷 质点发生电性中和而沉淀，或因水分蒸发而凝聚，从而形成各 种胶体矿物。
胶体及胶体矿物的特点
胶 体 细 分 散 系
极大比表面积 非晶质
带电荷
选择性吸附
无规则几何外形
可变性和复杂性
胶体
胶体的特点
胶体矿物的特点
胶体矿物形成 ——海滨地带和岩石风化壳中
§2.2 矿物化学成分的变化
矿物按化学成分可分成两种类型：
单 质－由同种元素的原子自相结合组 成。 如金刚石，自然金等； 化合物－由两种或两种以上不同的化学元素的原子组成。 又可分为： 简单化合物：由一种阳离子和一种阴离子组成。 NaCl、PbS 单盐化合物：由一种阳离子和一种络阴离子组成。 Ca[CO3]、Mg[SiO4] 复化合物(复盐)：由两种以上阳离子与同种(络)阴离子组成。 CuFeS2、CaMg[CO3]
化学成分不同即为不同矿物种；
化学成分相同，晶体结构不同，亦为不同矿物种； 类质同象：端员矿物为独立矿物种，对过渡组份，通常按其 两种端员组份比例的不同范围而划分为几个不同的矿物种， 但近来趋向于按50%来二分； 同质多象：不可逆——独立矿物
可逆——同一矿物种的不同亚种；
多形：同一矿物的不同多形作为一个矿物种； 混杂矿物(混合矿物)，不是独立矿物种(如褐铁矿、铝土矿 等)。
丰度是元素在地壳中的平均含量。美国的克拉克和华盛顿 1882年提出了地壳中50多种化学元素平均含量表。把地壳中化 学元素平均含量的重量百分数称为“克拉克值”。 O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg这八种元素占地壳总重 量的98.59%，其中O占地壳重量的一半，Si占地壳重量的1/4多。 O占地壳体积的93%以上。可以说地壳由O的阴离子组成， 金属阳离子(Si、Al、K、Na、Ca等)充填其空隙中。
矿物的晶体化学分类简介
类 别 划 分 依 据 举 例
大类 类
（亚类） 族 （亚族）
化合物类型
阴离子或络阴离子种类 络阴离子结构类型
晶体结构型式(化学组成类似结构类型 相同)
含氧盐矿物大类
硅酸盐矿物
阳离子种类
一定的晶体结构和一定的化学 成分 化学组成／物性／形态等方面 的差异
架状结构硅酸盐 长石族 斜长石亚族
含有变价元素的矿物，暴露地表或处于地表条件下，受空 气中的氧和溶有氧、二氧化碳的水的作用，使处于还原态的离 子变成氧化态，导致原矿物的破坏，并形成在氧化环境中稳定 的矿物。
3. 矿物与酸碱的反应 大部分自然元素矿物易溶于硝酸；
Au、Pt溶于王水。
硝酸易溶解硫化物矿物，并有游离硫析出。 大部分氧化物矿物可在盐酸中溶解；
(3) 胶体微粒具有巨大的表面能
晶质的胶体微粒内部原子排列是有序和周期重复的，每 个原子的力场是对称的，但表面边界上原子力场的对称性破坏， 出现剩余键力，即表面能。
胶体矿物微粒表现的静电力和吸附现象就是这种表面能的 表现和作用。胶体的吸附就是一个降低表面能的过程。具有巨 大表面能的胶体矿物，总是要把能量传给周围物质，使其能量 降低到与周围物质相平衡状态，也即从无序向有序过渡，最后 形成矿物结晶相的趋势。 这种表现为胶体微粒的凝聚——分散相与分散媒分离，即 脱水作用。
4. 层间水
存在于某些层状结构硅酸盐的结构层之间的中性水分子。 水分子也联结成层，加热至110C时，层间水大量逸出，结构 层间距相应缩小，晶胞轴长C值减小，在潮湿环境中又可重新 吸水。
5. 结构水 化合水。是以(OH)、H+ 、(H3O+)离子形式参加矿物晶格 的“水”。结构水在晶格中占有一定位置，在组成上具有确定 的含量比。由于与其它质点有较强的键力联系，需要较高的温 度(大约在600~1000C)才能逸出。当其逸出后，结构完全破坏， 晶体结构重新改组。
§2.3 胶体矿物的成分
1. 胶体矿物的概念
胶体矿物微粒可以是结晶 的，但整体表现为非晶质。
胶体是一种物质的微粒(10Å~1000Å)分散在另一种物质之 中，所形成的不均匀的细分散系。前者称为分散相(或分散质)， 后者称为分散媒(或分散介质)。 无论是固体、液体或气体，都可以是分散相，也可以是分 散媒。按照分散系统中分散相和分散媒的量比关系，将胶体作 如下划分： 1) 胶溶体 分散相的量远少于分散媒的胶体系统。分散相的质 点呈悬浮状态存在于分散媒中。
5) 互为类质同象代替的离子用圆括号( )括起来，它们中间以 “, ”分开，含量较多的元素一般写在前面。Ca(Mg, Fe, Mn) [CO3]2 —铁白云石
§2.6 矿物的化学性质
1. 矿物的可溶性
固体矿物与某种溶液相互作用时，矿物表面的质点，由于 本身的振动和受溶剂分子的吸引，离开矿物表面进入或扩散到 溶液中去的过程称为矿物的溶解。 2. 矿物的可溶氧化性
石 非金属光泽的矿物 方解石 正长石
砂 以细小颗粒产出的矿物 辰砂 硼砂 玉 宝玉石石料 刚玉 黄玉 钴华 钼华
华 地表次生的并呈松散状的矿物 矾 易溶于水的硫酸盐 明矾 胆矾
6. 矿物的分类 矿物的分类体系:
矿物种是基本单元，分类体系的级序是：大类 －类－(亚类)－族－(亚族)－种－(亚种)
Байду номын сангаас
矿物的分类方案:
2) 胶凝体 分散相的量远多于分散媒的胶体系统，整个胶体呈 凝固态。
2. 胶体的基本性质
(1) 胶体质点带有电荷
胶体质点带有电荷主要是由于破键机理。多数无机胶体的 分散相质点是晶质的，其表面电荷不饱和，这个微粒叫胶核。
胶核要吸附一些存在于介质中，而为胶核成分中所含有的 某种离子，在胶体外面形成一个吸附层，构成带一定电荷的胶 粒。
化学成分的分类: Dana的分类, Strunz的分类 晶体化学的分类: 目前普遍采用的分类 地球化学的分类: 前苏联 矿物成因的分类: 前苏联 矿物结构的分类: 王濮的“系统矿物学”