k09氧化物与氢氧化物矿物

ï ï
水锰矿族：MnO(HO（) 水锰矿）
ïî 硬锰矿族：BaMnnM9O20×3H2O或mM×nMOn2O×nH2O(硬锰矿)
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§2 矿物分述
需要掌握的矿物
简单氧化物矿物：刚玉, 赤铁矿, 金红石, 锡石, 石英 复杂氧化物矿物：钛铁矿, 钙钛矿, 尖晶石, 磁铁矿, 黑钨矿 氢氧化物：铝土矿(三水铝石……), 褐铁矿(针铁矿……), 水 镁石,硬锰矿
O
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刚玉型结构
c0
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Al
O
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简单氧化物矿物－－刚玉
沿(10-10)面的投影
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c{0001}平行双面，a{11-20}六方柱，r{10-11}菱面体， n{22-43}，z{22-41}、w{14.14.-28.1}六方双锥
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； 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。
（1）对变价元素：低价态(Fe2+、Mn2+、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。
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鉴定特征
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星光红(蓝)宝石
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聚片双晶或微细包裹体产生｛0001｝裂开
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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；
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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。
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1.5 成因产状
1.5.1 氧化物： 广泛形成于内生、外生和变质作用中。
注意：
• 镜202铁0/1矿1/23常因含磁铁矿微细包裹体而具较强的磁性。
镜铁矿
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云母赤铁矿
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鲕状赤铁矿
肾状赤铁矿
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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）。
FeCr2O（4 铬铁矿）
AB2X6型：铌铁矿族
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A2B2X7型：烧绿石族
ì 水镁石族：Mg(O)H（2 水镁石)
ï ï
三水铝石族：Al(OH)（3 三水铝石、L
L
)
氢氧化物 ïïí 硬水铝石族：AlO(OH（) 硬水铝石、软水铝石）
ï 针铁矿族：FeO(OH（) 针铁矿、纤铁矿、L L ）
鉴定特征：
常成各种集合体形态：
• 镜铁矿：具金属光泽的片状集合体； • 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、肾状的集合体。 • 尚有致密块状集合体。
物理性质：
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。
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。
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1.4.2 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；熔点高；溶解度低。
1.6 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等方 法202方0/11/能23 奏效。也可试Mn或试Al。
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）
1.7 分类
A2X型 ： 赤 铜 矿 族 ：Cu2O（ 赤 铜 矿 ）
AX型 ： 方 镁 石 族
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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
结构特点: 三方晶系；点群3m。空间群R3c； a0=5.029Å，c0=13.73Å；Z=6。晶体结构属刚玉型。
晶体形态: 单晶体常呈板状，主要由板面与菱面体 等所形成之聚形。
物理性质: 显晶质的赤铁矿呈铁黑至钢灰色。硬度 2020/11/23
简单氧化物矿物－－赤铁矿
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c{0001}平行双面 r{10-11}、e{01-12}、z{01-18}菱面体 n{22-43}六方双锥
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化学组成
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➢ 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。
➢ 变价元素Fe、Mn、U等在氧化物中往往呈 高价态。
➢ 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。
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简单氧化物矿物－－刚玉
化学组成: Corundum Al2O3。 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。 。
结构特点:三方晶系；点群3m。空间群R3c； a0=4.75Å，c0=12.97Å；Z=6。晶体结构中，O2-成 立方最紧密堆积；而Al3+则在两氧离子层之间， 充填三分之二的八面体空隙，组成共面的Al-O6 。
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1.2 晶体化学特点
1.2.1 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2020矿/11/2（3 MnO2）等则有向金属键过渡的趋势
• (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。
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•氢氧化物
a
b
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Mg OH
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（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。
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1.5.2 氢氧化物：
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1.3 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。
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•氧化物
b0 a0
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Al
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1）阳离子电价增高，其共价键的成分 趋于增多，如：
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。
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1.2.2 氢氧化物
石英/水晶
石 英 与 辰 砂 共 生
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碧玉
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玛瑙
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§1 概述
氧化物和氢氧化物矿物
• 金属阳离子和某些非金属阳离子 (如Si等)与O2-或(OH)-化 合而成的矿物。
• 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。
晶体形态:一般呈近似腰鼓状晶形，常依菱面体(1011)，较少依（0001）成聚片双晶。
物理性质: 蓝灰、黄灰色，含铁者呈黑色；含铬 而呈红色者，称红宝石(ruby)；含钛而呈蓝色者
202称0/11蓝/23宝石(sapphire)；玻璃光泽。硬度9；无解理
刚玉型结构
b0 a0
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Al
1.4 物理、化学性质
1.4.1 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 属或金刚光泽，半透明～不透明。
• 赤铁矿（Fe2O3）和 磁铁矿（FeFe2O4）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；
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意义： • 许多矿物为重要的造岩矿物； • 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。 • 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。
• 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
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简单氧化物矿物－－赤铁矿
化学组成: Hematite Fe2O3。有时含TiO2、SiO2、 Al2O3等混入物。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。
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1.1 化学组成
• 阴离子： 主要为O2-、(OH)• 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。