自然地理-矿物晶体介绍

由色素离子引起的几种矿物颜色
离子
Cu2+
Cr3+
Fe3+
Fe2+
Fe2++Fe3+
Mn4+
Mn2+
颜色
兰
绿
红
褐
红
绿
黑
黑
玫瑰
矿物 名称
兰 铜 矿
孔 雀 石
红宝石 红色 刚玉
褐 铁 矿
赤 铁 矿
绿 泥 石
磁 铁 矿
软 锰 矿
菱锰矿 蔷薇辉 石
2．条痕：矿物的条痕，实际上就是矿物粉末的颜色。 3．光泽：光泽就是光线照射到矿物表面上反射光的能力。有： 金属光泽、半金属光泽、金刚光泽和玻璃光泽等。 4．透明度：指矿物透过光线的程度。 矿物透明度一般是看其边缘透过光线的能力。
铂金Pt
乱丝状自然银
银（Ag）
在自然界，银主要混入在黄 铜矿、闪锌矿、方铅矿等矿物的 结晶格架中。单矿比较少见。
树枝状自然银
铜（Cu）
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•
铜是最早被人类发现 和利用的金属。
自然铜呈铜红色，有 金属光泽，但表面常 蒙有一层黑色氧化薄 膜。 自然铜自然界产出很 少。 主要铜矿有：黄铜矿 等。
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金刚石 （C）
矿物 名称 作用 因素 光的 颜色 发光 性质
白钨矿 闪锌矿 方解石 白铅石 莹 石 金刚石
紫外线 紫外线 紫外线 紫外线 紫外线 紫外线
鲜明的天兰色 中等的红色 红、紫、黄或淡天兰色 黄 色 紫、深紫色 鲜明的天兰色或淡黄绿色
萤光 萤光 磷光 萤光 萤光 萤光
第二节 矿物分类及主要矿物介绍
一、矿物分类
矿物透光程度分为三级：
透 明：矿物像玻璃那样能透过光线，如水晶、冰洲 石均是透明矿物。
半透明：矿物只有边缘薄的地方才能透过少量的光线， 如菱镁矿、白云矿，闪锌等。
不透明：矿物一点光线也透不过去。如磁铁矿、黄铜 矿、方铅矿等都不透光。
（二）矿物的力学性质 矿物的力学性质是指矿物受到外力作用时所显示出来 的性质。 1. 硬度： 矿物抵抗刻划、摩擦、压入的能力，叫硬度。 人们经过不断地实践对此，确定了相对硬度。以十 种矿物作为标准，叫做摩氏硬度计(F· Mohs德国人)：
1．颜色： 矿物的颜色是鉴定矿物的最大特征之一。矿物有各 种颜色，其形成原因有三： ①自色：是矿物本身固有的颜色。颜色稳定不变，是重要 的鉴定特征。 ②他色：由外来的带色杂质引起的颜色。他色颜色不固定， 因此一般不能作为鉴定矿物的根据。（见后表） ③假色：由矿物表面的氧化膜以及裂缝面上由光线干涉所 出现的颜色（虹彩），就称为假色。 • 注意事项：在认识矿物的颜色时，应该利用它的新鲜面 来进行
（二）矿物晶体的形态 1、结晶习性： 同一成分结构的晶体，在一定的外界条件下，常 常表现出自己习性的形态，这种常见的形态，称晶体 习性。
2、晶面条纹：
晶体的表面上有一系列平行的或交叉的条纹，是 由于晶面的阶梯状生长的结果。
3、矿物集合体的形态：
绝大多数矿物往往由许多晶体聚集在一起，形成 集合体。
• 晶体习性 根据矿物晶体的长、宽、高三度空 间发育程度上的不同，可分为： • 一向延长类型： 晶体沿一个方向特别发育，形成柱 状，针状、纤维并状，如电气石、石棉等。 • 二向延长类型： 晶体沿两个方向特别发育，形成板 状、片状，如云母、石墨等。 • 三向延长类型： 晶体沿三个方向大致相等发育，形 成粒状和等轴状，如石榴子石、黄铁矿等。
二、矿物的化学组成
（一） 矿物的化学元素组成： 矿物的化学成分一般比较固定，一种矿物往往由一定的 化学元素所组成，变化不大。 如：石英由二氧化硅(SiO2)组成 方解石由CaCO3组成等。 有些矿物渗有少量杂质，如Fe、Mg、C、粘土，甚至水 分、气体等成为包裹体，由此形成多种颜色。 如水晶(SiO2)本来是无色透明的，但是混入： 锰（Mg） －－紫色（紫晶）， 钛（Ti） －－蔷薇色（芙蓉水晶）， 高价铁(Fe3+) －－红色（粉红色水晶）， 碳（C） －－黑色（墨晶）， 裹入水分、气体－－乳白色。
• 集合体
柱状（菊花石）
钟乳状（孔雀石）
同心圈状（玛瑙）
晶簇（石英晶簇）
葡萄状/肾状/ 土状集合体 鲕状 （褐铁矿） （肾状赤铁 此外还有：粒状，片状、磷状（如云母、绢云母），柱状、纤维状（菊花石），被膜状 矿） （如岩石上被覆上一层铜绿－孔雀石），皮壳状（薄膜厚且致密，并可见圈层状）。
晶簇（铁玫瑰）
（一）自然元素类 （二）硫化物类
（三）卤化物类
（四）氧化物及氢氧化物类 （五）含氧盐类
二、重要矿物介绍
金、金刚石、铜；黄铁矿、黄铜矿；萤石；赤铁矿、石英、 磁铁矿、褐铁矿；橄榄石、石榴子石、普通辉石、普通角闪石、 叶腊石、蛇纹石、高岭石、白云母、黑云母、正长石、斜长石、 方解石、白云石。
一、矿物分类
2、同质异象：
与类质同象相反，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结构的晶体， 构成结晶形态和物理性质不同的矿
物，这种现象称为同质异象。
• 最典型的例子如石墨和金刚石，它 们的化学成分都是C，然而外形和
物理性态却大不相同。
金刚石与石墨的结构对比
硫磺
第二大类：硫化物类矿物
• 概述： 本类矿物共200多种，种类数量为第二，但是重量 仅为地壳的0.25%。除H2S外，都是金属元素（Cu、Pb、 Zn、As、Sb、Hg）与硫的化合物，经常富集成重要的 有色金属矿物，具有很大的经济价值。 • 主要矿物有：
矿 物 硬 度 滑 石 1 石 膏 2 方 解 石 3 莹 石 4 磷 灰 石 5 正 长 石 6 石 英 7 黄 玉 8 刚 玉 9 金 刚 石 10
代用品：指甲（硬度略高于2.5），铜钥匙（3），小刀（5.5）
2. 解理 矿物受力后沿一定方向规则裂开的性质称为解理。 裂开的面称为解理面。 3. 断口 一些单体矿物受力后不是沿一定方向破裂，破面 是不规则形状，这种破裂面称为断口。 4. 比重 矿物比重，是指矿物在空气中的重量与同体积的 水在4℃时的重量之比。
根据矿物的化学成分把矿物分成五大类： Ⅰ 自然元素
Ⅱ 硫化物
Ⅲ 卤化物 Ⅳ 氧化物及氢氧化物 Ⅴ 含氧盐: 1、硅酸盐；2、碳酸盐； 3、硫酸盐；4、其它含氧盐
第一大类：自然元素类矿物
• 自然元素类矿物：以单质在自然界产出。
• 有30种以上的自然元素形成约90种矿物。
• 自然条件下形成的是 化学惰性较大的元素：铂、金、碳等； 容易从化合物中还原出来的元素：铜、银、硫等。 • 自然金属的共同特点： 晶形不好，金属光泽，无解理，硬度低，比重大， 富延展性，具有良好导电性和导热性。
同 质 异 像
金刚石
高温高压，形成于地下 150—200 km 深处的岩 浆喷发。
石墨
高温低压，还原作用中形成， 一部分由煤炭变质而成；也 常见于陨石中。
金刚石与石墨物理性质对比表：
性质 晶系 等轴 金刚石 六方 石墨
形态 颜色
透明度 硬度 比重 解理断口 光泽 导电性
八面体 无色
透明 10 3.47－3.56 裂开中等 金刚光泽 导电性弱（半导体）
1．矿物的主要化学组成
矿物种类
硅酸盐 氧化盐 碳酸盐 磷酸盐
占各种矿物（约800种）比例％
占各种矿物%
24（已知800余种） 14 5 18
占地壳重量%
75 17 1.7 0.7
占地壳重量比例％
硅酸盐 氧化盐 碳酸盐 磷酸盐 其他
硅酸盐 氧化盐 碳酸盐 磷酸盐 其他
2．矿物在地壳中的形成
可以是: • 单质矿物：由一种元素组成的矿物。 如Au、Ag、Cu、C、S等。 • 化合物：由二种及其以上元素组成的矿物。
金（Au）
在自然界，金主要呈自然状 态产出，即所谓的自然金。原生 金矿统称山金或脉金，出现与砂 矿者呈沙金。
鉴定特征： 颜色和 条痕金黄， 具延展性， 硬度小，比 重大。
非常珍贵的狗头金
方解石中的自然金
树枝状
澳洲索维伦金矿
石英脉中的黄金
全球每年黄金产量 2500吨，其中90%是通过“堆摊浸出”方 法提取的，每生产一盎司黄金就会产生约30吨有毒废物。 氰化钠（ NaCN ），剧毒，人口服致死量约为 1～2mg／kg。
220kg的世界最大的金砖
铂金/白银鉴别五法：
比较法。铂金用肉眼看的话是灰白色的，质地比较坚硬，硬度为4.3。白银用肉眼看，颜色是洁 白的，质地比较细腻光润，硬度比铂金要低，硬度为2.7。 辨别印鉴。由于每件首饰都必须刻印成份印鉴，所以，只要见到是Pt，或者见到是Platinum、 Plat，那就是铂金；要是见到S，或者见到Silver，那就是白银。另外，对铜质镀银符号要注意， 它是SF。 称重量。倘若遇到印鉴模糊，或者印鉴已被截去，便可采用此法。铂金的密度高，比重是21.4 千克／米3，白银的比重是10.49千克／米3。这样，同一体积的白银重量只有铂金的一半，两者 一比较就容易辨别了。 火化辨别。有时遇到材料较少，放在手上重量感觉不明显，同时又没有印鉴，那么只好采用这 种方法。铂金加温或火烧，冷却后，颜色是不变的；而白银加温或火烧，冷却后，颜色就显润 红色，或是黑红色。 化学法。将铂金磨在试金石上，用硝酸、盐酸混合液滴几滴，如果磨痕存在，就说明是铂金， 至于成色高低，只是颜色上有些差别；如果将此液滴在白银上，磨痕就会溶失。
如SiO2 （石英）、Al2O3(刚玉)、CaCO3（方解石） CaMg(CO3)2（白云石）等。
• 含水化合物：含有H2O、OH-、H+等离子的化合物。
如 蛭 石 (Mg,Fe2+,Fe3+)3[(Si,Al)4O10](OH)2-4H2O 其 在 火上灼烧后体积要膨胀18-25倍，比重明显减少，能在水 面漂浮。另外滑石、蛇纹石、高岭石、褐铁矿等都是含 水矿物 。
金刚石我国俗称金刚钻 或钻石，受日光照射在暗处 能发磷光，古代有夜明珠之 称。
宝石之王
1977年12月在山东发现 的“常林钻石”重158.7860 克拉（1克拉＝200毫克）， 是我国最大的金刚石。
世界最大的玫瑰色钻石， 价值1亿美元。
金刚石原石
金刚石原石
非洲刚果
石墨 C
石墨
硫（S）
鉴定特征： 浅黄色，带杂质者灰绿色，条痕 黄白色，脂肪光泽，晶体透明或半透 明。硬度1－2，性脆。比重2.05-2.09。 摩擦生电。易熔（108℃），燃烧时 生淡蓝色火焰，并发SO2气味。
第四章 矿 物
第一节 矿物的基本特征 一、矿物的形态 二、矿物的化学组成： 三、矿物的物理性质 第二节 矿物分类及主要矿物介绍 一、矿物分类： 二、重要矿物
矿物的概念： 矿物是地壳中经物理化学作用形成的天然 的、无机的均一晶质固体，它在地壳中是以岩 石（组合的）和矿石（单一的）形式而存在的。 • 也可以说： 矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用 下所形成的，具有一定化学成分和物理性质的 自然均质体，它们是组成岩石和矿石的基本单 位。（地质学基础，宋春青，P33）
（三） 矿物的其他性质：
1. 磁性 2. 发光性（具体见后页）
3. 其他 电性：导电性、压电性 ，放射性，味觉，嗅觉， 触觉等
发光性：
矿物在外来因素刺激下，如太阳曝晒，以及紫外线和射线的 照射下，产生发光现象。
– 荧光：刺激时发光，未刺激时不发光。 – 磷光：射线刺激后还继续发光。
常见矿物发光的颜色和性质
第一节
矿物的基本特征
一、矿物的形态 （一） 晶体和非晶质体 • 晶体： 固体内部的质点（原子、离子或分子）作有规律的重 复排列，并呈格子状构造的称作晶体。 晶体外表由几何平面、直线和点构成。 自然形成的晶体，最外部平面称称为晶面，晶面相交 的直线称晶棱，三条以上晶棱交点叫角顶。
• 非晶质体： 内部质点不作规则排列的称非晶质体。 非晶质体没有固定熔点，又称玻璃质，如玻璃、琥珀、 松香等（通常非晶质体的物质不是矿物）。
六方片状(鳞片状,块状) 黑色、钢灰色
不透明 1 2.09－2.23 解理极完全 金属光泽 导电性强（良导体）
三、矿物的物理性质
矿物都具有一定的化学组成和晶体构造，因此 其物理性质也是固定的，而且不同的矿物有不同的 物理性质。 （一） 矿物的光学性质 矿物的光学性质就是矿物对光的吸收、反射、 折射以及光在矿物中传播的性质。 包括：颜色、条痕、光泽和透明度。
（二） 矿物的类质同象和同质异质 1．类质同象： 所谓类质同象是化学成分不同但相互类似 的两种（或两种以上）组分，可以在同一结晶 构造中以各种比例互相置换，但不破坏其结晶 格架。
如黑钨矿（钨猛铁矿）(Fe,Mn)WO4,就是由 FeWO4和MnWO4两种化学成分混合组成的，表明Fe, Mn可在晶体晶格中互相交换。