第三章 矿物与岩石--矿物3

所谓类质同像是指在结晶格架中，性质相 近的离子可以互相顶替的现象。
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离子置换又有两种情况：
一是互相置换的离子电价相等，称为等价类质 同像。 一是几种离子同时置换，置换的离子电价各异， 但置换后的总电价必须相等。 有的组分是在一定限度内进行离子置换，称为 不完全类质同像。 两种组分可以以任何比例进行离子置换，形成 一个连续的类质同像系列，称为完全类质同像。
粒状集合体

粒状集合体
成因：粒状集合体多半是 从溶液或岩浆中结晶而成 的，当溶液达到过饱和或 岩浆逐渐冷却时，其中即 发生许多“结晶中心”， 晶体围绕结晶中心自由发 展，及至进一步发展受到 周围阻碍，便开始争夺剩 余空间，结果形成外形不 规则的粒状集合体
片状、鳞片状、针状、 纤维状、放射状集合体
矿
物
?
食糖是不是矿物？ 食盐是不是矿物？
不是 是
原因
具有相对固定的化学成分

食盐是一种矿物
具有相对均一的物理性质 在一定的自然条件下形成 具有相对固定的化学成分

食糖不是矿物
具有相对均一的物理性质
自然条件下不能形成食糖
矿物的含义
矿物是在各种地质作用下形成的具有相 对固定化学成分和物理性质的均质物 体，是组成岩石的基本单位。

注意点
手标本：1cm厚的矿物薄片 轮廓清楚——透明 仅见轮廓——半透明 轮廓不见——不透明 显微镜下： 0.03mm矿物薄片 能透光——透明 透光能力弱——半透明 不能透光——不透明
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类质同像分子式 具有类质同像的矿物分子式，一般将 类质同像互相置换的元素用括号括在一 起，中间用逗号分开，把含量高的放在 前边。络阴离子团用方括号括起来。 如橄榄石是（Mg，Fe）2［SiO4］，黑 钨矿是（Fe，Mn）［WO4］。

含水化合物
• •
一般指含有H2O和OH-、H+、H3O+离子的化合物 而言。 可分为两类： 吸附水是渗入到矿物或矿物集合体中的普通水， 呈H2O分子状态，含量不固定，不参加晶格构造。 结构水是参加矿物晶格构造的水，其中一类叫结 晶水，这种水以H2O分子形式并按一定比例和其 他成分组成矿物晶格，如石膏（CaSO4· 2H2O） 含2个结晶水。
锆石 含义内容： （1）矿物是在各种地质作用 下或者说在各种自然条件 下形成的自然产物。 （2）矿物具有相对固定和均 一的化学成分及物理性质， 在一定程度上讲，矿物是 一种自然产生的均质物体； （3）矿物不是孤立存在的， 而是按照一定的规律结合 起来形成各种岩石。

灰岩
铁陨石

矿物的范围包括地球内层及宇宙空间所形 成的自然产物。如组成陨石、月球岩石和 其它天体的矿物，称为陨石矿物或宇宙矿 物。
各种矿物的外表特征——形态和物理性质， 可以作为鉴别矿物的依据。

矿物的基本特性

矿物的内部结构和晶体形态 矿物的化学成分 矿物的集合体形态和物理性质
内部结构和晶体形态

晶质体和非晶质体 晶形 结晶习性
晶质体和非晶质体


所谓晶质体，就是化学元素的离子、离子 团或原子按一定规则重复排列而成的固体。 由于质点规则排列的结果，就使晶体内部 具有一定的晶体构造，称为晶体格架。
吸附水
参加 晶格
结晶水
中性 结晶 H2O 分子 水化物 离子 OH-, 化合水 H+，H3O+
200-500℃ 个别 600℃
结构水 介于结晶水 与结构水之 间的一种特 殊类型
600－1000℃
过渡 状态
中性 沸石水 H2O 分子 层间水
80－400℃ 110℃
矿物的同质多像


定义：同一化学成分的物质，在不同的外 界条件（温度、压力、介质）下，可以结 晶成两种或两种以上的不同构造的晶体， 构成结晶形态和物理性质不同的矿物，这 种现象称同质多像。 例如：碳（C）在不同的条件下所形成的石 墨和金刚石，二者成分相同，但结晶形态 和物理性质相差悬殊 。


在适当的环境里，，晶质体往往表现为 一定的几何外形，即具有平整的面，称 为晶面；晶面相交称为晶棱。这种具有 良好几何外形的晶质体，通称为晶体。 晶质体和晶体二者概念基本相同。
Z (001)
晶面
(h0l) (hkl) (0kl)
(100) X (hk0) Y (010)
晶棱
晶形
晶体形态基本可分成两类： 一类是由同形等大的晶面组成的晶体，称 为单形，单形的数目有限，只有47种。




在自然晶体中，常发现两个或两个以上 的晶体有规律地连生在一起，称为双晶。 最常见的有三种类型： 接触双晶——由两个相同的晶体，以一 个简单平面相接触而成。 穿插双晶——由两个相同的晶体，按一 定角度互相穿插而成。 聚片双晶——由两个以上的晶体，按同 一规律，彼此平行重复连生一起而成。
☆接触双晶
成，成分比较简单；


络合物——由一种阳离子和一种络阴离子组合而成，
为数最多，常形成各种含氧盐矿物；
复化物——大多数复化物是由两种以上的阳离子和一
种阴离子或络阴离子构成。
2）成分可变的化合物


化合物成分不是固定的，而是在一定范围内或 以任一比例发生变化 。主要是由类质同像引 起的。 例如：镁橄榄石Mg2［SiO4］ 置换 Fe2+

隐晶质集合体
钟乳状、葡萄状、乳房状集合体


这些形态大多数是某些胶体矿物所具有的 特点。 胶体溶液因蒸发失水逐渐凝聚，因而在矿 物表面围绕凝聚中心形成许多圆形的、葡 萄状的、乳房状的小突起。 如石灰洞中由CaCO3形成的钟乳石、石笋 以及褐铁矿、软锰矿、孔雀石等表面常具 此形态。
土状体

鲕 状


如SiO2、Fe（OH）3等胶体溶液失水胶凝后， 即可形成蛋白石、褐铁矿等。 胶体矿物在形态上一般呈鲕状、肾状、葡萄状、 结核状、钟乳状和皮壳状等等，表面常有裂纹 和皱纹，这是由胶体失水引起的。
矿物的集合体形态和物理性质

矿物的集合体形态 矿物的物理性质
矿物的集合体形态
1.粒状集合体 2.片状、鳞片状、针状、纤维状、放射状集合体 3.致密块状体 4.晶簇 5.杏仁体和晶腺 6.结核和鲕状体 7.钟乳状、葡萄状、乳房状集合体 8.土状体 9.被膜
矿物的化学成分

矿物的化学组成类型 矿物的同质多像 胶体矿物
矿物的化学组成类型

按照矿物的化学成分，大致可分为以下几 种类型： 1.单质矿物 2.化合物 3.含水化合物
Au
单质矿物

由一种自然元素组成的矿物，如金、石墨、 金刚石等。
C
化合物
1）成分相对固定的化合物 简单化合物——由一种阳离子和一种阴离子化合而
晕色：有些矿物的颜色是由某些化学的和物
理的原因而引起的。如片状集合体矿物常因光 程差引起干涉色。
条痕

矿物粉末的颜色称为条痕。 一般是将矿物在白色无釉瓷板上刻划后， 观察其留下的粉末颜色。
低硬度矿物（硬度<条痕板）
应用对象：有色矿物
光泽
矿物的光泽是指矿物表面对光的反射能力。 光泽的强弱用反射率R来表示。
矿物中水的存在形式
与晶格 的关系 不参加 晶格 主要类型 存在形式 水的种类 逸出温度 汽态水 100－110℃ 中性 薄膜水 110－250 H2O 分子 毛细管水 (胶体水) 胶体水 其它 含量不固定，随 环境温度和湿度 而变，不计入化 学式 (胶体水除外) 多出现于具有大半 径络阴离子的含氧 盐矿物中，有一个 或几个固定的脱水 温度 有固定的位置和 确定的含量比 参与晶格但含量 可变 ( 与吸附阳离 子 的 种 类 有 关 ), 随温度和湿度而 变，介于结晶水 和吸附水之间。
9.弹性和挠性 10.比重
11.磁性
12.电性 13.发光性 14.其它性质
颜色

矿物具有各种颜色，如赤铁矿、黄铁矿、 孔雀石、蓝铜矿、黑粘土等都是根据颜色 命名的。
颜色类型
自色：因矿物本身固有的化学组成中含有某
些色素离子而呈现的颜色。
他色有些矿物的颜色，与本身的化学成分无
关，而是因矿物中所含的杂质成分引起的。
它们一端固着于共同的基底上，另一端 自由发育而形成良好的晶形。

晶簇
杏仁体和晶腺

矿物溶液或胶体溶液 通过岩石气孔或空洞 时，常常从洞壁向中 心层层沉淀，最后把 孔洞填充起来，其小 于2cm者通称杏仁体； 大于2cm者可称晶腺。 如玛瑙往往以此形态 产出
结核和鲕状体


矿物溶液或胶体溶液常常围绕着细小岩屑、 生物碎屑、气泡等由中心向外层层沉淀而 形成球状、透镜状、姜状等集合体，称为 结核。其大小可由数厘米到数十厘米甚至 更大。 如果结核小于2mm，形同鱼子状，具同心 层状构造，叫鲕状体，鲕状体常彼此胶结 在一起，如鲕状赤铁矿、鲕状铝土矿等。
晶体在三维空间延伸的比例
柱 状 ／ 棒 状 ／ 针 状
一 向 延 长
板 状 ／ 片 状
两 向 延 长 三向等长 粒状


还有些矿物晶体的晶面上常具有一定形式 的条纹，称晶面条纹。 如在水晶晶体的六方柱晶面上具有横条纹， 在电气石晶体的柱面上具有纵条纹，在黄 铁矿的立方体晶面上，具有互相垂直的条 纹，在斜长石晶面上常有细微密集的条纹。
碳素同质二像变体的比较
矿物学温度计
例如： α石英（三方）和β石英（六方）在常压 条件下的转变温度为573℃。 压力的变化对同质多像的转变也有影响， 如在3000大气压条件下，α石英和β石英 的转变温度则为644℃。
胶体矿物




一种物质的微粒分散到另一种物质中的不均匀的 分散体系称为胶体。 前者称为分散相，其大小为10-5-10-7cm；后者称 为分散媒。 在胶体分散体系中，当分散媒多于分散相时称为 胶溶体；若相反则称为胶凝体。 在自然界分布最广的是某些细微固体质点分散到 水中所成的胶溶体，即所谓胶体溶液。
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
透明度
矿物的透明度是指矿物可以透过可见光的程度。 矿物的透明度可以分为3级： （1）透明矿物：矿物碎片边缘能清晰地透见他物， 如水晶、冰洲石等。 （2）半透明矿物：矿物碎片边缘可以模糊地透见他 物或有透光现象，如辰砂、闪锌矿等。 （3）不透明矿物：矿物碎片边缘不能透见他物，如 黄铁矿、磁铁矿、石墨等。

如石墨、云母等常 形成片状、鳞片状 集合体，石棉、石 膏等常形成纤维状 集合体，还有些矿 物常形成针状、柱 状、放射状集合体。
片状集合体 针状集合体
放射状集合体
Biblioteka Baidu密块状体

由极细粒矿物或隐晶矿物所成的集合体， 表面致密均匀，肉眼不能分辨晶粒彼此界 限。
晶簇

生长在岩石裂隙或空洞中的许多单晶体 所组成的簇状集合体叫晶簇。
47种 结晶学单形
低级晶族单形
中级晶族单形
单锥类 除单面和双面外
双锥类
中级晶族单形
中级晶族单形
柱类
中级晶族单形
四方面体和菱面体
中级晶族单形
偏方面体类
高级晶族单形
四 面 体 类
高级晶族单形
八 面 体 类
立方体类及十二面体类
高级晶族单形
一类是由两种以上的单形组成的晶体，称 为聚形。 聚形的特点是在一个晶体上具有大小不等、 形状不同的晶面。 聚形千变万化，种类可以千万计。
反射率是指光垂直入射矿物表面时的强度 与反射光强度的比值 矿物反射率的大小，主要取决于折射率和 吸收系数
矿物的折射率和吸收系数 越大，反射率越高，光泽 也就越强
矿物光泽的分级
按照反射率的大小，光泽分为四级： 金属光泽 R>25%。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
双晶个体以简单的平面 相接触而连生
☆穿插双晶
由个体相互穿插而形成的双晶
十字石
Ｓｔａｕｒｏｌｉｔｅ
☆聚片双晶
多个板状个体以同一双 晶律连生，接合面相互 平行。
☆环状双晶
多个双晶个体彼此以同 样的双晶律连生，但接 合面互不平行，而是依 次以等角相交。
结晶习性


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在相同条件下形成的同种晶体经常所具有 的形态，称为结晶习性。 大体可以分为三种类型： 晶体沿一个方向特别发育，称一向延伸型 晶体沿两个方向特别发育，称二向延伸型 晶体沿三个方向特别发育，称三向延伸型
疏松粉末状矿物集合体，一般无光泽。许 多由风化作用产生的矿物如高岭土等常呈 此形态。 高 岭 土
被膜

不稳定矿物因受风化作用在其表面往往形 成一层次生矿物的皮壳，称为被膜。如各 种铜矿表面常有一层因氧化作用而产生的 翠绿色孔雀石及天蓝色蓝铜矿的被膜。
矿物的物理性质
1.颜色 2.条痕 3.光泽 4.透明度 5.硬度 6.解理 7.断口 8.脆性和延展性