矿物的化学成分资料文档

表示： ① 质量百分数（weight percent） —— 质量克拉克值
② 原子百分数（atom percent） —— 原子克拉克值
二、地壳中化学元素的分布特征
1）元素分布的极不均匀性
丰度最大者： O —— 46.6%
丰度最小者： Rn —— 7×10-16 %
2）地壳的主要化学组成为O、Si、 Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H、Ti 等十种。
前8种元素丰度最高，占地壳总重量
的99%以上，是地壳中各类岩石的
基本成分。含氧盐和氧化物矿物分布 最广，其中硅酸盐矿物占矿物总种数 的24%，占地壳总重量的3/4；氧化物
矿物占矿物种总数的14%，占地壳 总重量的17%。
地壳中分布最广泛的八种元素
元素
质量克拉克值
（%）
原子克拉克值
（%）
O
46.60
化学计量矿物：
在各晶格位置上的组分之间 遵守定比定律、具严格化合比 的矿物。
2）矿物的非化学计量性
非化学计量矿物：
某些含变价元素的矿物，因形成过程 中 常处于不同的氧化还原条件下，其价态 会发生变化。由于受化合物电中性的制约， 其内部必然存在某种晶格缺陷，致使其化 学组成偏离理想化合比，不再遵循定比定 律。
一、水的存在形式
H2O、(OH)－、H+和(H3O)+
二、“水” 的类型
据“水”在矿物中的存在形式 及
其在晶体结构中的作用，主要分为 吸附水、结晶水和结构水三种基本 类型，以及层间水和沸石水两种 过渡类型。
水在矿物中的作用
水的主要类型
不参加
吸附水
晶格 （中性的H2O分子）
矿物和矿物集合体中 水的种类
少数矿物的化学成分相当固定， 其化学组成遵守物理化学分配定律
——定比定律和倍比定律，各组分间
具严格的化合比，其化学组成可由理想
化学式表示。如 水晶（SiO2）。
天然矿物并非理想化学纯的物质。 由于环境的复杂性，大多数矿物 因类质同像替代致使其化学组成在 一定范围内变化，但各晶格位置上 成类质同像关系的各组分数量总和 之间仍遵循定比定律。如 橄榄石 (Mg,Fe)2[SiO4]等。
注意：
某些矿物，特别是在高温条件下， 相对地容许存在大量空位。如FeS
化合物，可以高温下通过暴露在真空
或高硫蒸气压下，极易改变其化学 计量性，而变为磁黄铁矿的成分（ Fe1-xS），高温下x = 0～0.125， 其阳离子空位随机分布（Putnis, A.,
1992）。
2．研究意义
矿物总是以成分非化学计量性 显示其标型特征。如含金硫化物的
胶体微粒的性质：
① 分散相与分散媒的量比不固定；
② 具极大的比表面积和很高的 表面能；
③ 表面的电荷未达到饱和，故具 极强的吸附性。 （能吸附与其电荷相反的其他离子）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2．胶体矿物
由以水为分散媒、以固相为分散相 的水胶凝体而形成的非晶质或超显微 的隐晶质矿物。严格地说，它只是 含吸附水的准矿物。如蛋白石（ SiO2·nH2O）、大多数粘土矿物。
Chap.2
矿物的化学成分
研究意义：
① 矿物的化学成分是区别不同矿物
的重要依据；
② 矿物化学成分的变化特点常作为
反映矿物形成条件的标志；
③ 矿物化学成分是人类利用矿物
资源的一个重要方面。
§1 地壳中化学元素的丰度
一、元素克拉克值
克拉克值（clarke）： 各种化学元素在地壳中的平均含量 (即元素在地壳中的丰度(abundance)) 之百分数。
一种或多种物质的微粒（粒径一般 1～100nm ）分散在另一种物质之中 而形成的不均匀的细分散系。前者称
分散相(分散质)，后者称分散媒(分散剂)。
注意：
1）胶体系两相或多相物质的混合物。
2）分散相和分散媒均可是固体、 液体或气体。
3）胶体：
① 胶溶体：分散媒远多于分散相 ② 胶凝体：分散媒远少于分散相
和自发地转变为结晶质的趋势。
胶体的老化：胶体矿物形成后，随着 时间的推移或热力学因素的改变，胶粒 会自发地凝聚，进一步发生脱水作用，
颗粒逐渐增大而成为隐晶质，最终 可转变为显晶质矿物。
变胶体矿物：
由胶体矿物老化形成的隐晶质 或显晶质矿物，往往可保留原胶体 矿物的外貌。如蛋白石经老化成为 玉髓。
§4 矿物中的水
§2 矿物的化学成分
一、矿物的化学成分类型 1．单质：
由同一种元素的原子自相结合 而成的矿物。如自然元素矿物。
2．化合物：
由两种或两种以上元素组成的
矿物。如含氧盐、氧化物和氢氧化物、
卤化物、硫化物及其类似化合物 矿物。
二、矿物的化学计量性与非化学计量性 1．概念
1）矿物的化学计量性（stoichiometry）
胶体矿物的特点：
① 多形成于表生作用中，少数为热液 或火山成因。
② 主要形成Fe、Mn、Al、Si、P质等 矿物。
③ 为隐晶质或非晶质体，故呈现鲕状、 肾状、钟乳状和葡萄状等特殊形态。
④ 由于形成时胶体的吸附作用，故成 分变化大。 ⑤ 胶体矿物的化学成分具有不固定性 和复杂性。
二、胶体的老化
胶体矿物不稳定，具有吸附其他物质
偏离化学计量的元素比即具标型性。
二、矿物化学成分变化的原因
1．主要原因
1）类质同像替代 2）非化学计量性
2．其他因素
1）阳离子的可交换性 2）胶体的吸附作用 3）矿物中含水量的变化（含 沸石水或层间水） 4）以显微包裹体形式存在的 机械混入物等
§3 胶体矿物及其化学成分特点
一、胶体矿物的概念
1．胶体
62.55
Si
27.72
21.22
Al
8.13
6.47
Fe
5.00
1.92
Ca
3.63
1.94
Na
2.83
2.64
K
2.59
1.42
Mg
2.09
1.84
体积百分比
（%）
93.77 0.86 0.47 0.43 1.03 1.32 1.83 0.29
3）聚集元素和分散元素
矿物的形成，取决于： ① 元素的丰度； ② 元素的地球化学性质
聚集元素(aggregated element)：
丰度很低，但趋于集中，形成 独立的矿物种，甚至富集成矿床。 如Sb、Bi、Hg、Ag、Au等。
分散元素(dispersed element)：
丰度远比聚集元素为高，但趋于
分散，很少能形成独立的矿物种， 而常常作为微量的类质同像混入物 赋存于主要由其他元素所组成的 矿物中。如Rb、Cs、Ga、In、Sc等。
汽态水 湿存水 液态水 （ 薄膜水 毛细管水 ） 胶体水 固态水