第十章-氧化物-和氢氧化物矿物大类

•
Na+ →Mg2+→Al3+ →Si4+
•
离子键 → → 共价键
•
2）键性因阳离子的类型而异：
惰性气体型→过渡型→铜型离子，
共价键性趋于增强，CN趋向减小。
•
2．氢氧化物
•
(OH)- 或 (OH)- 和 O2- 共同
形成紧密堆积，后者中 (OH)-与O2-
通常成互层分布。
•
多数矿物为层状结构，层内为
为{10 0} 和 {10 1} 之聚形纹。常见
道芬双晶和巴西双晶。集合体呈粒状、
三连晶或环状双晶。致密块状集合体。
•
通常为褐红、暗红或褐色，富Fe者黑色；
条痕浅褐色～黄褐色；金刚光泽；微透明。
{110}完全解理；H6～6.5。G4.2～4.3。
•
试Ti反应：粉末溶于热H3PO4，冷却，
稀释后，加H2O2或Na2O2，溶液呈黄褐色。
成因产状：
•
高温成因。
•
主要产于伟晶岩和区域变质岩系
易相互转变：在自然条件下，当氧的
浓度增大，磁铁矿可氧化成赤铁矿，并
保留其晶形，称假像赤铁矿；当氧浓度
减小，赤铁矿可还原为磁铁矿，若
原晶形不变，称穆磁铁矿。
用途：
•
提炼铁的矿物原料之一；
•
纯净的粉末状赤铁矿是天然的
矿物颜料；
•
可综合利用成分中的Ti、Ga、
Co等。
钙钛矿： CaTiO3
•
金红石： TiO2
但一般指低温石英（即-石英）。
•
3）将含水的SiO2矿物 — 蛋白石，
也列入本族内。
-石英-石英（低温石英， -quartz）： SiO2
•
晶体结构：
•
三方晶系，对称型 32
结构中[SiO4]四面体以角顶相连， ∥c轴呈螺旋状排列，有左、右旋之分。
• 鉴定特征鉴定特征：
•
常呈柱状晶体，六方柱面上具横纹，
FeCr2O（4 铬铁矿）
AB2X6型：铌铁矿族
A2B2X7型：烧绿石族
水镁石族：)M（ 2 g(水OH镁石) 三水铝石族： H)（ 3Al三 (O水铝石 )、 氢 氧 化物 针 硬铁 水矿 铝族 石： 族HF： O（ )eH（ AO)针 l(硬 OO铁 (水矿铝、石纤 、 铁） 软矿 ）水、铝石 水锰矿族：HM（ )nO水 (O锰矿） 硬锰矿族：nB9Oa20M3nH2OM或mMMnnO2OnH2O(硬锰矿
等方法方能奏效。也可试Mn或试Al。
§2 主要矿物
• 一、氧化物矿物
•
刚玉： Al2O3
• 化学组成：
•
一般含微量Cr3+、Fe2+、Ti4+、Mn2+、
V5+、Ga3+等，常见赤铁矿、钛铁矿、
金红石、尖晶石、石榴子石等包裹体。
晶体结构：
• 三方晶系，对称型 m
•刚玉型结构刚玉型结构：O2-呈六方最紧密堆积构成氧离子层，Al3+在两层 O2-之间，充填2/3的八面体空隙。
•
白宝石：纯净无色透明的晶体；
•
含Co、V、Ni呈绿色；
•
含Ni呈黄色；
•
含Fe3+、Mn2+呈玫瑰红色。
•
玻璃光泽～金刚光泽。透明～半透明。
在某些红(蓝)宝石的{0001}面上 可见因含有定向分布的针状金红石 包裹体而呈现的六射星光，称为 星光红(蓝)宝石星光红(蓝)宝石。
H 9。无解理；常因聚片双晶或微细 包裹体而产生{0001}或{ }的裂开。
四面体或八面体空隙。键性以离子键
为主，且以低价惰性气体型离子的
氧化物中为最强，如方镁石MgO。
•
由于阳离子具不同程度的极化性质，
刚玉（Al2O3）、石英（SiO2）等的 键性趋于向共价键过渡；而磁铁矿
（FeFe2O4）、软锰矿（MnO2）等 则有向金属键过渡的趋势。
1）阳离子电价增高，其共价键 的成分趋于增多，如：
•
2）变价元素Fe、Mn、U等在氧化物中
往往呈 高价态。
•
3）氧化物中类质同像（尤其是异价
类质同像）替代较硫化物广泛，完全
类质同像替代在成分复杂的氧化物中
较常见。氢氧化物中类质同像替代少见，
而吸附作用使其化学组成复杂化。
• 二、晶体化学特点
•
1．氧化物氧化物
•
氧化物中O2-常作立方或六方最紧密
堆积或近似最紧密堆积，阳离子充填
• 化学组成：
•
常含Fe2+、Fe3+、Nb5+、Ta5+、Cr3+、
Sn4+等类质同像混入物。
• 金红石具成分标型性：碱性岩中富Nb； 基性岩和岩浆成因的碳酸岩中的含V； 伟晶岩及热液矿床中者往往富Sn； 月岩中的金红石富 Nb 和 Cr。
•
晶体结构晶体结构：
•
四方晶系，对称型 4/mmm 。
•
或红棕色，金属～半金属光泽，或
土状光泽。H 5.5～6，土状者显著降低。
无解理。无磁性，性脆。
• 注意：
•
镜铁矿常因含磁铁矿微细包裹体
而具较强的磁性。
• 成因产状：
•
形成于各种地质作用。
•
主要有 热液成因、沉积成因
（著名产地有河北宣化、湖南宁乡等）
和沉积变质成因（著名产地如辽宁
鞍山等）。
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赤铁矿（Fe2O3）和 磁铁矿（FeFe2O4）
• 七、鉴定方法
•
鉴定氧化物，主要依据晶形、
条痕、解理，以及其他物理性质
(如磁性等)，必要时可作简易化学实验
(如锡镜反应或试Ti、试Mn、试U等)。
•
氢氧化物粒细，多为细分散胶态
混合物，肉眼难以准确鉴别。因常含
(OH)-、H+、H2O，一般需利用差热 分析、红外吸收光谱分析，并配合
X射线分析、化学分析及电子显微镜
• 镜铁矿镜铁矿：具金属光泽的片状集合体；
• 云母赤铁矿云母赤铁矿：具金属光泽的细小鳞片状集合体；
•
铁赭石：红色土状(粉末状)集合体；
• 鲕状、豆状、肾状赤铁矿鲕状、豆状、肾状赤铁矿：鲕状、豆状、肾状的集合体。
•
尚有致密块状集合体。
•
显晶质者呈钢灰～铁黑色；隐晶质及
胶态者呈暗红色、红褐色。条痕樱红色
•
赤铁矿： Fe2O3
• 化学组成：
•
常含Ti、Al、Mn、Fe2+、Mg、Ca
和少量的 Ga、Co等类质同像混入物，
以及 金红石、钛铁矿等显微包裹体。
致密块体常含SiO2、Al2O3、粘土等 机械混入物。
• 晶体结构：
• 三方晶系，对称型 m
• 刚玉型结构刚玉型结构。
3
鉴定特征：
•
常成各种集合体形态：
• 2）氢氧化物：
•
往往为低温表生作用的产物，主要产于
地表或近地表，由风化作用及化学沉积
而形成：
•
多见于金属矿床的 氧化带和水化带或
岩石风化壳；在湖沼盆地中可形成规模
巨大的沉积矿床，其中尤以Fe、Mn、Al
的氢氧化物最为典型，为风化作用和
沉积作用过程中的胶体溶液凝聚形成的。
少数氢氧化物可产于热液矿脉。
金红石型结构：O2-近似成六方最紧密
堆积，Ti4+ 位于变形八面体空隙中，
=6。O2-位于以Ti4+为角顶所组成
的平面三角形之中心，
=3。
[TiO6]彼此上、下共棱联结成∥c轴的链， 链间由[TiO6]共角顶相连。
CN 4 Ti
CN 2 O
鉴定特征鉴定特征：
•
晶体呈短柱状、长柱状或针状，
柱面有纵纹。双晶依 (101) 成膝状双晶、
熔点高；溶解度低。
• 2）氢氧化物
•
层状结构者的硬度和比重均较相应
的氧化物稍低或低得多，常具一组
极完全～完全解理；链状结构者的
硬度和比重皆相对稍大些，其解理
中等。
•
氢氧化物因产于地表，常为
胶态或隐晶质，解理的意义不大。
五、成因产状
• 1）氧化物：
•
广泛形成于内生、外生和变质作用中。
• （1）对变价元素：低价态(Fe2+、Mn2+、
•
2）许多为提取黑色金属和有色金属
（Fe、Mn、Cr、Al、Sn等）、稀有金属
（Ti、Nb、Ta等）、放射性金属（U、
Th、Y、TR等）及非金属的 矿物原料
以及耐火材料等。
•
3）为仪表轴承或研磨材料、无线电
工业原料、工艺美术原料及宝石的重要
来源。
• 一、化学组成化学组成
•
阴离子： 主要为O2-、(OH)-
光泽，半透明～不透明。
• 2．力学性质及其他性质
•
决定于其晶体结构
•
1）氧化物
•
大部分矿物为离子键向共价键
过渡，结构的紧密程度高。
•
通常具较高的硬度（一般＞5.5，
最高达9）；较大的比重（多数＞4.0，
仅架状结构的石英族较低，为2.65）；
解理不发育；含铁矿物具强弱不等
的磁性；含放射性元素者具放射性；
= 4，
= 6。
3
CN 2 O
CN 3 Al
• 鉴定特征鉴定特征：
•
晶体常呈完好的腰鼓状、桶状或
短柱状。常依( )呈聚片双晶。
晶面上常见相交的几组条纹。
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•
通常呈 蓝灰、黄灰色，含杂质可呈
各种颜色：
•
红宝石：含Cr，红色；
•
蓝宝石：含Ti 和Fe2+，蓝色；
•
黑星石：含Fe2+、Fe3+， 黑色、透明；
离子键，层间以分子键或氢键联结；
部分矿物为链状结构，链内为离子键，
沿链的方向联结力较强，链间为氢键。
• 三、形态
•
氧化物常具完好的晶形。集合体常成
粒状和致密块状。
• 氢氧化物多属三方、六方、斜方或单斜晶系。具层状结构者常呈板状、片状、鳞片状；具链状结构 者多呈柱状、针状、纤维状。但更常见成细分散胶态混合物，呈鲕状、豆状、肾状、葡萄状、钟乳状 多孔状、土状、致密块状等。
石
英
、
MnO（2 软锰矿） β 石英、鳞石英
SiO2 • nH2O（蛋白石）
晶质铀矿族
、
方
石
英）
，
复杂氧化物
ABX2型：钛铁矿族：FeTiO3(钛铁矿） ABX4型：黑钨矿族(：Mn,Fe)WO（4 黑钨矿） AB2X4型：尖晶石族：MgAl2O4(尖晶石），FeFe2O（4 磁铁矿）
的含金红石石英脉中以及砂矿床中。
• 用途：
•
提炼Ti的主要原料：Ti 具密度小、
强度高、耐腐蚀、抗高温等优良性能；
钛合金 广泛应用于化工、军事和空间
技术中（用于喷气发动机、飞机机体、
导弹火箭 等及碱工业等用的反应塔、
蒸馏塔、热交换器、阀门等设备和
部件上）。
•
钛白粉可作高级白色油漆、涂料、
人造丝的减光剂、白色橡胶和高级纸张
10 1 1
• 成因产状：
•
各种成因。多形成于高温、
富Al贫Si的条件下。
•
有岩浆结晶作用形成；产于碱性
伟晶岩中；形成于岩浆岩与石灰岩的
接触带；可产于粘土质岩经区域变质
而成的结晶片岩中；也见于砂岩中。
用途：
•
作研磨材料及精密仪器、仪表
和钟表的轴承；
•
色泽美丽透明的晶体可作宝石；
•
合成红宝石单晶可作激光材料。
• 六、分类
A2X型 ： 赤 铜 矿 族 ：Cu2O（ 赤 铜 矿 ）
AX型：方
镁石族
A2X3型：刚玉族：Al2O（3 刚玉）、Fe2O（3 赤铁矿）
氧化物
简单氧化物
金红石族：TiO2(金红石、板钛矿、锐钛矿），SnO（2 锡石），
AX2型
：石
英
族
：SiO2(
α
第十章-氧化物-和氢氧化物矿物大类
•
地壳中分布广泛，仅次于含氧盐
矿物大类。已知的矿物超过200种，
占地壳总重量的17%±：石英族
矿物分布最广，占12.6%，最常见
的石英是主要的造岩矿物；Fe的
氧化物和氢氧化物占3.9%；次有
Al、Mn、Ti、Cr 的氧化物和氢氧
化物。
• 意义：
•
1）许多矿物为重要的造岩矿物；
的填料。
•
金红石可作半导体检波器。
•
人造金红石可 制作优质电焊条。
• 石英族
•
包括SiO2的一系列同质多像变体，
常见的有：
•
常压下，
石 英 57 c3石英 8 7 c0鳞石英 1 4 7c 0 方石 1英 7 2c 8 熔融
•
1）尤以-石英最常见。
•
2）石英应为-石英和-石英之总称，
• 四、物理、化学性质
•
1．光学性质
•
主要取决于阳离子类型
• （1）惰性气体型离子（Mg、Al、Si等） 的氧化物和氢氧化物：通常为无色、 白色或浅色的颜色及条痕，玻璃光泽 为主，透明～半透明。
（2）过渡型离子（Fe、Mn、Cr、Ti等） 和铜型离子（Sn、Cu等）的氧化物 和氢氧化物： 深色或暗色，常呈 各种彩色或钢灰色～铁黑色，条痕 深色(黄、褐、黑色)，半金属或金刚
•
阳离子： 40种左右。
•
主要为惰性气体型（ Si、Al、
Mg、U等）和过渡型（ Fe、Mn、Ti、
Cr、V、Nb、Ta等）离子；
•
铜型离子 极少见（ Sn、Cu、
Pb、Zn、Sb、Bi等）。
•
少数氧化物中附加阴离子（F-、Cl-）
和水分子。
•
1）铜型离子往往见于由硫化物氧化
而成的次生矿物中，且含量很少。
V3+、Cr3+等)的氧化物多形成于内生(
主要是热液、岩浆作用，次为伟晶作用)
或变质作用较为还原的环境中；而高价态
(Fe3+、Mn4+、Sb5+、W6+等)的氧化物则主要
形成于外生(表生作用，如岩石或矿床的
风化壳 )或内生作用的较氧化的环境中。
（2）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 矿物。 • （3）非变价元素的氧化物，绝大部分 在岩浆、伟晶、热液或变质作用均可 形成，也常见于砂矿中。 • （4）少数氧化物具单成因性，如 铬铁矿属典型岩浆成因，只产于 超基性、基性岩浆岩中。