第二章 矿物-矿物的化学性质、分类

电气石发晶
金红石发晶
雨 花 石
玛 瑙
三、矿物的化学式 矿物的化学成分虽然在一定范围内可变，但从广义角度来说，每种矿物都有 其基本固定的化学成分，因此，根据矿物化学全分析结果，每一种矿物都可 以用表示矿物具体化学成分的化学式来表达，其表示方法有两种： 1.实验式：只表示矿物组成元素的种类及其分子（原子）的数量比。如闪锌 矿—ZnS，磁铁矿—Fe3O4 ，正长石KAlSi3O8等 2.构造式：不仅表示矿物组成元素的种类和数量比，还反映各元素的原子在 分子构造中的相互关系。书写方法是用方括号把络阴离子根括出，以此与其 化合的阳离子相区别。 如孔雀石—Cu2[CO3]（OH）2 正长石—K[AlSi3O8] 矿物化学式表示方法的具体规则如下： A.阳离子写在前，阴离子写在后。 B.类质同像混合物，其等价交换的原子或离子用（ ）括出，按含量多少依 次排列，并以“，”分开。如黑钨矿—（Mn，Fe）[WO4] C.多种阳离子，同种元素按电价由高到低依次排列，如磁铁矿Fe2+Fe3+O42不同元素按碱性由强至弱依次排列，如白云石—（Ca，Mg）[CO3] D.附加阴离子写在主要阴离子后，用（）括出，如： 孔雀石—Cu2[CO3]（OH）2 E.结晶水一般放在化学式最后，写出所含水分子数量，并用圆点分开，如 石膏—CaSO4· 2O；如果是胶体水，水分子数量用n表示，如蛋白石— 2H SiO2· 2O nH
3.类质同像和同质异像
1）类质同像：一种矿物晶体结构中的某些离子、原子或分子的 位置，一部分被性质相近的其它离子、原子或分子所占据，但 不破坏原来的结晶构造，仅晶胞参数和物理性质发生一些变化 的相互替换现象。成类质同像的晶体称为“类质同像混晶”。 类质同像存在以下两种情况： A.完全类质同像：两种组分能以任意比例互相混溶，从而形成 连续的类质同像系列。如菱镁矿Mg[CO3]和菱铁矿Fe[CO3]之间， 钠长石（NaAlSi3O8）和钙长石（CaAl2Si2O8）之间形成的斜长 石系列等。
第三节 矿物的化学性质
矿物的形态和物理性质是其化学成分和内部构造在一定地质 条件下的综合反映，因此研究矿物的化学成分和内部构造对于 鉴定矿物、利用矿物和分析矿物的形成条件极其重要。 一、矿物的化学成分 矿物形成于地壳中，组成元素来自于地壳及其深处，是地壳中 元素永不停止的迁移运动中的相对静止状态的聚集形式，包括 单质和化合物。矿物的化学成分并不是绝对固定的，它可以在 一定范围内发生变化。引起矿物化学成分变化的原因有以下几 种： 二、矿物化学成分变化 1.固溶体：两种或两种以上彼此不能化合的组分，相互混溶成 均匀的固态物质，如日常所见的合金。按其组成方式分为： 1）交替固溶体：类质同像； 2）侵入固溶体：一种组分侵入于另一种组分结晶构造的间隙 之中，其中一部分就是以机械混入物形式出现的杂质。
钠长石-奥长石-中长石-拉长石-培长石-钙长石
B.有限类质同像：两种组分不能以任意比例互相混溶。如闪锌 矿（ZnS）中，Fe2+可以类质同像形式替换一部分Zn2+形成闪 锌矿—铁闪锌矿，但总量不能超过26﹪。 当替换的量很少时，则称为“类质同像混入物”。如辉钼矿 （MoS）中的铼（Re），黄铁矿中的钴（Co），闪锌矿中的 镉（Cd）、铟（In）等。
2)同质异像:化学成分相同的物质，在不同的物理化学条件下， 可以生成具有不同的结晶构造，从而具有不同形态和物理性质 的矿物。如金刚石和石墨均由碳组成，但两者的结晶构造和物 理性质截然不同。
4.矿物的杂质
矿物中除主要组成元素之外，还含有数量不定的伴生元素，使 矿物的成分有一定的变化，这些伴生元素就是矿物的杂质。他 们有两种存在形式： 1）以类质同像混入物的形式存在—交替固溶体，见前例。 2）以机械混入物的形式存在—侵入固溶体，如石英混入不同 的杂质而显示不同的颜色。 玫瑰（蔷薇）石英—含钛（Ti4+）和铬（Cr3+）离子； 烟水晶—含杂质C； 紫水晶—含锰（Mn2+）离子。 另外，石英晶体中含有气态（如CO2）、液态（如H2O）等包 裹体。而胶体矿物蛋白石（ SiO2·nH2O）—玛瑙更是含有不同 的杂质而颜色多变，色彩各异。 矿物中的杂质可综合利用提取稀有元素，但对冶炼和利用产生 不利影响。
中、酸性岩浆岩造岩矿物
辉石
基性、超基性岩浆岩造岩矿物
橄 榄 石
基性、 超基性 岩浆岩 的造岩 矿物。
典型的橄榄绿色
白云石
绿泥石
十字石
透辉石
红柱石
蛇纹石
绿柱石
闪锌矿 方铅矿
黄铁矿
黄铜矿
磁黄铁矿Biblioteka 黑钨矿萤石重晶石
电气石
石棉 石膏
滑石
二、矿物的鉴定方法 1. 仪器鉴定：随着现代科学技术的发展，矿物的鉴定方法越来越多，可以借 助于各种仪器进行鉴定。
2.肉眼鉴定：简单常用的方法是肉眼鉴定，可以借助一些简单 工具，对矿物外表特征进行粗略鉴定。
3.肉眼鉴定矿物的主要注意事项： 1）要抓住矿物的主要特征，特别是具有重要鉴定意义的特征， 如磁铁矿的强磁性，赤铁矿的樱红色条痕，方解石的三组菱面 体解理等。 2）野外鉴定要充分考虑矿物的产出状态，注意它们的共生规 律，如方铅矿与闪锌矿共生，黑钨矿常与石英共生，孔雀石与 兰铜矿共生等。 3）要综合考虑矿物物理性质之间的关系，如颜色深、比重大、 光泽较强的矿物一般是金属矿物，而造岩矿物常常与之相反。 肉眼鉴定矿物要反复练习，多加比较，熟能生巧。
二、矿物的共生 自然界中的某些矿物经常共同出现在同一种岩石或矿石中，有 两种矿物共存方式： 1.共生：由同一时期、同一成因所造成的矿物共存现象。矿物共 生常有一定的组合规律，有助于识别矿物，寻找和综合利用有 用矿物。如方铅矿与闪锌矿、石英和白钨矿、石英与黑钨矿等 组合。 2.伴生：不同时期、不同成因形成的矿物共存现象。 铜矿床氧化带中，常见黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、褐铁矿、 孔雀石、兰铜矿在同一块矿石中共存，但黄铜矿、黄铁矿、磁 黄铁矿是同一时期内力地质作用的产物，为共生；而共生的褐 铁矿、孔雀石、兰铜矿则是后期黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿在 表生氧化作用形成的产物，它们彼此之间则为伴生。
2.胶体及其吸附作用
1）胶体：一种或几种物质的微细质点（粒径0.001-0.1um）分散在另一种 物质之中所形成的不均匀分散体系。 包括分散相（分散质、胶体颗粒）和分散介质（分散媒）。 自然界胶体主要形成于表生作用，难溶矿物破碎成微细颗粒（ 0.0010.1um）时，分散在水中形成胶体溶液。 2）胶体矿物的形成 胶体颗粒带有电荷，与带不同电荷的胶体颗粒或离子发生相互作用时，胶 体颗粒便相互中和而失去电荷凝聚下沉与分散介质分离，逐渐凝固而形成胶 体矿物。如带负电荷的SiO2胶体颗粒与带正电荷的Fe（OH）3胶体颗粒相遇 时，凝聚成含SiO2的褐铁矿， SiO2含量不固定，因此，胶体矿物的化学组 成常常不固定，成分可以发生变化。 3）胶体吸附作用 除胶体矿物形成时本身的含量变化大，另外胶体颗粒还能吸附分散介质中 的离子，使其矿物成分不稳定而发生变化。如硬锰矿（mMnO2· MnO· 2O） nH 中常混入少量K2O、BaO、CaO、ZnO等组分，原因是带负电荷的MnO2胶 体颗粒能够从水溶液中吸附K+、Ba+、Ca+、Zn+等阳离子。
第五节 矿物的分类与鉴定
一、矿物的分类原则与方法 1.成因分类法：根据矿物形成的主要地质作用进行的分类； 2.地球化学分类法：根据矿物组成的主要元素进行的分类； 3.形态分类法：根据矿物的晶形进行的分类； 4.晶体化学分类法：综合考虑矿物的化学成分和结晶结构进行的 分类，是目前广泛采用的矿物分类法。自然界的矿物包括自然 元素、硫化物、卤化物、氧化物及氢氧化物、含氧盐等五大类。 其中含氧盐中硅酸盐矿物占地壳的大多数。 5.实用分类法：根据实际利用矿物的角度进行的分类，将矿物分 为造矿矿物和造岩矿物，前者构成矿石，如磁铁矿、黄铜矿、 黑钨矿、方铅矿、闪锌矿等；后者构成岩石，如石英、长石、 辉石、角闪石、绿帘石等。
SiO2 ，地壳 含量12.6％， 仅次于长石， 为各类岩石 的主要造岩 矿物。
石 英
钾长石（正长石）
斜长石：钠长石 ＋钙长石； 两者地壳含量共 达50％，其中岩 浆岩占59％，变 质岩占30％，沉 积岩约占11％。
斜长石
云母
云母类地壳含量约3.8％，是酸性岩浆岩、 变质岩的重要造岩矿物。
角闪石
第四节 矿物的形成与共生
矿物是地质作用的产物，在不同地质作用下可形成不同类型的 矿物。 一、矿物的形成 1.地壳中的元素是组成矿物的物质基础，地壳中的元素含量（克 拉克值）与元素的分布特征与矿物的形成有密切的关系。 1）元素含量（克拉克值）高，所形成的含该元素的矿物多，如 O、Si、Al多，硅的氧化物和铝硅酸盐矿物在地壳中占突出地位 2）元素空间分布不均匀，各种地质作用对元素迁移的结果，造 成克拉克值低的的元素可以富集形成一些独立的具有经济意义 的矿物，如方铅矿、闪锌矿、黑钨矿、金矿、晶质铀矿等。 2.矿物的形成方式 1）结晶作用 A.熔体结晶 B.溶液结晶 C.气体升华结晶 D.固体再结晶 2）胶体凝聚作用