第二章 矿物

第二章 矿物
一、矿物及其分类 二、矿物的晶体构造与化学组成 三、矿物的物理性质 四、宝石矿物 五、常见矿物描述
一、矿物及其分类
➢ 矿物是在各种地质作用下形成的具有相对固定化学组成 和物理性质的均质物体，是组成岩石的基本单位。
➢ 绝大部分矿物具有晶体结构，只有一小部分矿物属于胶 体。
至今发现的矿物已达3000余种
单质－是由同种元素的原子组成的，如金刚石，自然金等 化合物－是由两种或两种以上不同的化学元素组成的。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）
矿的分类 ➢ 晶体化学：目前普遍采用的分类 方法 ➢ 地球化学：前苏联 ➢ 矿物成因：前苏联 ➢ 矿物结构：王濮的“系统矿物学”
矿物的晶体化学分类
自然元素：如石墨、自然金；
硫化物：如方铅矿、黄铁矿、黄铜矿；
氧化物及氢氧化物：如磁铁矿、赤铁矿、石英等；
地壳的化学成分限制了矿物的化学成分。
地壳的化学组成
地壳的化学成分
克拉克值：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。
同质异像 成分相同的物质在不同的环境条件（温度、压力等）结晶 时，形成内部构造和物理性质完全不同的晶体的现象。 金刚石与石墨
❖吸附水
2、矿物中的水
机械地吸附于矿物表面或裂隙中的水，它不参 与晶体的结构。不计入化学成分，但对风化起 重要作用。其含量是不定的，在常压下，加热 到100~110℃时可全部逃逸出来。
电子衍射检测其晶体结构的矿物或其他固态物质。
结晶质：组成矿物的物质的质点（分子、原子、离 子）有规律地排列成空间格子状构造的固体物质。
晶胞：在晶体结构中具 有代表性的最小重复单位
ClNa+
二、矿物的晶体构造与化学组成
（二）矿物的化学组成
❖不同的化学组成可形成不同的晶体构造。 ❖矿物的化学组成直接或间接地决定矿物的物理性质。
矿物的化学式
3、矿物的化学式
矿物的化学式是根据不含杂质的纯矿物的化学全量分 析资料计算出来的，表示方法有以下两种：
（1）实验式 只表示矿物中各组分数量比的化学式。形式简单，书写 方便。但不能反映元素在矿物结构中的结合关系。 （2）构造式（晶体化学式） 既能表示矿物中各组分的种类和数量比，又能表明它 们在晶体结构中的相互关系及存在形式的化学式。
❖层间水
以水分子形式分布于层与层之间，并参与矿物晶格的构成， 但数量可变。 100~250℃脱水，使层间距离减小，比重和折 射率增高。层间水在一定程度上，可被有机溶液置换。
❖沸石水
以中性水分子存在于沸石族矿物晶格之中，其性质与 层间水类似，水分子存在于晶格的通道之中，水的含 量在一定的范围内变化，80~400℃失水后晶格不发生 变化，只是一些物理性质发生变化，但失水后沸石能 重新吸水，恢复原来的物理性质。
❖结晶水
存在于矿物晶格中，并以一定的配位形式环绕 阳离子形成水化阳离子，占据晶格一定位置， 由于结晶水参加晶格的构造，结合较牢固，其 脱水的温度可达200~500℃ 或更高。
❖结构水
以OH-、H+、H3O＋ 的形式存在于晶格之中，在晶格中占 据严格的位置并有确定的含量比，结合牢固， 600~1000℃ 脱水，晶格结构破坏，可利用此鉴定矿物。
构造式的书写原则
❖ 阳离子写在最前边。两种以上阳离子，按碱性 由强到 弱的顺序排列。
❖ 阴离子或络阴离子写在阳离子之后，络阴离子 用方括号括起来。CaMg[CO3]2
❖ 附加阴离子写在主要阴离子的后面。 ❖ 互为类质同像的离子用圆括号括起来，按含量
由多到少的顺序排列并以逗号分开。(Mg， Fe)2[SiO4]
含氧盐：可细分为硅酸盐类（如橄榄石、辉石、正 长石、斜长石）、碳酸盐类（如方解石）、硫酸盐类 （如石膏）；
卤化物：如萤石。
矿物的晶体构造
二、矿物的晶体构造与化学组成
（一）矿物的晶体构造
❖晶质矿物 指各种原子在三维空间有序地重复排列的矿物。
❖ 非结晶矿物（又称无定形矿物） 指原子作无序或短程有序排列，无法用X射线或
阴离子组成。CuFeS2、CaMg[CO3]
矿物的化学成分无论是单质还是化合物，并不是绝对不变 的，通常都在一定的范围内有所变化。变化的原因: ➢ 对晶质矿物而言，主要是元素的类质同像 ➢ 对胶体矿物来说，主要是胶体是吸附作用
1、类质同像与同质异像
类质同像 矿物晶体在形成过程中，晶体内部构造中本应由某种质点 （离子、原子、分子或络阴离子）所占据的位置被晶体化 学性质相似的其它质点所置换，结果只引起晶胞参数和理 化性质的规律性变化，而晶体构造不发生质变的现象。 例如：菱镁矿（MgCO3）与菱铁矿（FeCO3）
➢ 元素周期表中的绝大多数在地壳中都可以找到，但各种 元素在地壳中的含量却相差很大。
• 对于微量元素，可分为两类： 聚集元素：丰度虽低趋向集中，可形成独立矿种。Au、 Ag、Hg、Sb等。 分散元素：丰度虽高趋向分散，不易形成独立矿种。 以类质同像方式存在于其它矿物中。Cs、Se、In等。
矿物的化成分
水按不同情况书写
结构水写在最后。 结晶水用圆括号括起来写在与之相联的阳离子后面。 沸石水写在化学式的最后，用圆点隔开。 层间水也用圆括号括起来，写在可交换的阳离子后面。 吸附水不属于矿物本身的化学组成，在化学式中不表
示。但胶体水属于胶体矿物特有的，应予以表示。
三、 矿物的物理性质
矿物的基本物理性质包括：
矿物的晶形、比重、硬度、透明度、颜色、光泽 和矿物的导电性等。
（一）矿物的形态特征
➢ 晶体形态是其成分和内部结构的反映，一定成分和 内部结构的矿物，具有一定的晶体形态特征。
➢ 矿物的形态包括：单体、集合体形态。