矿石学第二篇矿物各论.

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1、 第二篇 矿物 各论 Date1 第一章 矿物的分类 化学成分分类：以化学成分为依据； 地球化学分类：以元素的地球化学特征为 依据； 成因分类：以矿物成因为依据； 工业分类：从工业应用的角度对矿物进行 分类； 晶体化学分类：既考虑到矿物的化学组成 的特点，也考虑到晶体结构的特点进行分类 。 Date2 1 矿物的工业分类 u工业上一般分为金属矿物和非金属矿物两大类 ，但根据矿物的不同性质和用途，又将工业矿物 作了具体的划分： 1.金属矿物类 1)钢铁基本原料金属矿物(也称黑色金属矿物) 2)有色金属矿物 3)贵金属矿物 4)稀有金属矿物 5)分散元素 6)放射性金属矿物 Date3 2.非金属

2、矿物类 1)冶金辅助原料非金属矿物 2)化工原料非金属矿物 3)特种非金属矿物 4)建筑材料及其它非金属矿物 Date4 2 矿物的成因分类 1.内生成因矿物：这类矿物的形成主要与 岩浆活动有关。 1)岩浆型矿物：主要产在岩浆岩型矿床中 ； 2)伟晶型矿物：主要出现在伟晶岩型矿床 中； 3)气成热液型矿物：主要产在气成热 液矿床中。 Date5 2.外生成因矿物：主要是在外生地质 作用下(如风化、沉积作用)形成的， 根据作用条件的不同，又分为： 1)风化型矿物：由风化作用后形成； 2)沉积型矿物：机械沉积作用形成。 Date6 3.变质成因矿物：形成于变质作用。 1)接触变质型矿物：矿石矿物如

3、石墨、磷 灰石、磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿 等； 2)区域变质型矿物：矿石矿物如磁铁矿、 赤铁矿、硬锰矿、褐锰矿等。 Date7 3 矿物的晶体化学分类 是以矿物的化学成分和内部构造为依 据的分类方法 。 分类原则：根据化学组成的基本类型 ，将矿物分为五个大类。 Date8 1.自然元素矿物：这类矿物主要是单质元素金属矿物，其次 为金属的互化物和少量非金属自然元素矿物。金属及金属互化物为金属 键结合，非金属元素矿物为共价键或带金属键或分子键结合。 2.硫化物及其类似化合物矿物：这类矿物具有离子键 向金属键过渡并带有某些共价键性质，阴离子的化学成分主要为硫离子 。 3.含氧盐矿物：是金属阳离

4、子与各种含氧的络阴离子所组成的 化合物。化学键主要为离子键，但有向共价键过渡的某些特性。 4.氧化物和氢氧化物矿物：是金属与氧或氢氧根所组成 的化合物。化学键主要为离子键，某些矿物具有共价键或分子键的特性 。 5.卤化物矿物：这类矿物是金属与氟、氯、溴、碘的化合物。 化学键具典型的离子键。 Date9 u大类以下，根据阴离子（包括络阴离子）的种 类分为类，有时在类以下根据络阴离子再分为亚 类，如硅酸盐。 u类以及亚类以下，一般根据晶体结构型和阳离 子性质分为族，有时在族以下根据阳离子种类分 为亚族。 u族之下根据一定晶体结构和一定化学成分分为 种，有时在完全类质同象系列中，根据其所含端 元组分

5、的比例划分种为几个亚种，对晶体结构相 同，成分或物性稍异的则归为变种或异种。 Date10 矿物族的概念一般是指化学组成类似并且晶体结构类型 相同的一组矿物。但是为了便于说明某些矿物之间的联系， 有时我们也把同质多象变体归之于同一个族。 矿物分类的基本单位是种。所谓“种”，是指具有一 定的化学组成和一定的晶体结构的独立单位。这里的“一定” 有相对意义，由于类质同象代换，它们可以在一定范围内发 生变化。 对于同质多象变体而言，同一物质的不同变体虽 然化学组成相同，但它们的晶体结构有明显的差别 ，因而应区别为不同的矿物种。 亚种（亦称变种或异种）是指：同属于一个种的矿 物，但在化学组成、物理性质等

6、方面有一定程度的变异者。 Date11 具体分类方案 第一大类 自然元素矿物 第二大类 硫化物及其类似化合物 第一类 单硫化物及其类似化合物 第二类 双硫化物及其类似化合物 第三类 硫盐 第三大类 卤素化合物 第一类 氟化物 第二类 氯化物 第四大类 氧化物和氢氧化物 第一类 简单氧化物 第二类 复杂氧化物 第三类 氢氧化物 第五大类 含氧盐 第一类 硝酸盐 第二类 碳酸盐 第三类 硫酸盐 第四类 铬酸盐 第五类 钨酸盐和钼酸盐 第六类 磷酸盐、砷酸盐 和钒酸盐 第七类 硅酸盐 第一亚类 岛状结构硅酸盐 第二亚类 环状结构硅酸盐 第三亚类 链状结构硅酸盐 第四亚类 层状结构硅酸盐 第五亚类 架

7、状结构硅酸盐 第八类 硼酸盐 Date12 第二章 自然元素矿物 自然元素矿物共约有四十种，约占地壳总 重量的0.1%，是数量最少的一个大类。 自然元素矿物可以分为三类： 第一类为金属元素，如金、银、铜； 第二类为半金属元素，如砷，锑； 第三类为非金属元素，如石墨、金刚石和 硫。 Date13 1.晶体化学和物理性质 u本大类矿物的晶格构造有三种类型：金属晶格、 原子晶格和分子晶格。 金属晶格矿物：质点半径大，质点之间以典型的金属键 结合，质点之间排列紧密，连接力无方向性，所以这类矿物 具有金属性质，解理不发育，矿物比重大。 原子晶格矿物：矿物内部质点以共价键联系，矿物具金 刚光泽、色浅、透明

8、，硬度高、熔点高和不导电等特性。 分子晶格矿物：这类矿物由于分子内的质点以共价键结 合，分子之间是以很弱的分子键维系着，因此矿物一般具有 硬度低、比重小、熔点低，以及导电、传热性能差等特性。 Date14 2.产状 u主要形成于内生成矿作用，但是各种矿物的具体 产出特点却很不相同。例如铂族元素和金刚石，均 产在超基性岩石中；自然金、银、铋等常见于各类 热液矿床；石墨多产在岩浆矿床、接触变质矿床。 自然銀SILVER 金GOLD Date15 第三章 硫化物及其类似化合 物 硫化物是硫与金属、半金属元素结合而成 的天然化合物。也包括金属与硒、碲、砷 、锑等的化合物，总数约350种，重量约占 地壳

9、总重量的0.15%。 该大类矿物是有色金属（铜、铅、锌、锑 、汞、镍、钴等）的主要来源，所以工业 上具重大意义。 Date16 1.晶体化学特点 u硫化物的化学组成中，阴离子主要为S，其次是与硫性质 相似的Se、Te、As、Sb等。阳离子主要为离子半径小、原子 量大、电价较高、极化能力强的铜型元素，如Cu、Pb、Zn、 Ag、Cd、Au、Bi、Hg等，其次是过渡型如Mn、Fe、Co、Ni、 Mo、Pt等和半金属元素As、Sb。 u这类矿物中的类质同象广泛，但由于S2等阴离子较易受 极化的影响，不同类型的阳离子极化力不同，与硫形成化合 物的晶格类型差异就大，因此在硫化物中只有铜型离子易于 发生类

10、质同象，过渡型离子只能有限地替换。 u硫化物矿物属于离子化合物，但阳离子半径较小，电荷较 高，极化力强，而阴离子半径大，易于极化，因此使化学键 类型发生变化。由于极化程度的差异，有的硫化物有向金属 键过渡性质（如方铅矿、黄铜矿等），有的矿物有向共价键 过渡性质（如闪锌矿、辰砂等）。 Date17 2.物理性质和化学性质 u多数硫化物均具金属特性，因此矿物具有金属色和金属光 泽，不透明，条痕色较深。部分硫化物颜色较浅，条痕色较 淡，而带金刚光泽，半透明。但该大类没有玻璃光泽的矿物 。多数硫化物的比重大、硬度低为硫化物的另一特性。此外 ，一般硫化物具导电、导热性并多具脆性。 u硫化物在水中的溶解度

11、很低，这是由于晶格键型的变化， 其质点已不再是典型的带正负电荷的离子，质点和具有极性 的水分子间的作用远远小于带正负电荷的离子的缘故。然而 ，硫化物却易遭氧化而分解，原因在于其阴离子硫（硒、碲 、砷等）在氧化环境中易改变电价，形成硫酸盐。 Date18 3.产状 u硫化物绝大部分属于中低温热液矿床和接触交代矿床产物 ，少数属于岩浆成矿作用和外生风化作用产物。铜、铅锌、 铁、钴、镍等硫化物常紧密共生，这是本大类矿物在产状上 的最大特点。其次由于硫化物易于氧化分解，原生金属硫化 物氧化后在地表常形成一些铁帽，形成次生的金属氧化物、 硫酸盐及碳酸盐等，同时在氧化带的下部易形成次生金属硫 化物的富集带

12、。 黄铁矿黄铁矿PyritePyrite 斑铜矿斑铜矿BorniteBornite Date19 4.分类 u本大类矿物按阴离子的特点分为以下三大类： 1、简单硫化物类 即阴离子为简单的S2、Se2、Te2、 As3与金属阳离子结合而成的化合物。如方铅矿、闪锌矿、 黄铜矿等。 2、对硫化物类 即复硫化物或二硫化物，它是对阴离子 S2 2、Se22、As22、AsS2-等与金属阳离子结合而 成的化合物。S22称偶阴离子团，是由两个原子以共价 键结合组成的阴离子团。如黄铁矿FeS2、毒砂FeAsS 3、含硫盐类 是S与半金属元素As、Sb、Bi结合形成较复 杂的络阴离子团如SbS33、AsS33，

13、再与金属阳离子结 合形成的化合物。例如黝铜矿Cu12Sb4S13。 Date20 第四章 氧化物和氢氧化物 是金属和非金属的阳离子与阴离子O2和 OH1相结合的化合物，如石英、铝土矿等 ，是地壳的重要组成矿物，化合物有200多 种，约占地壳总重量的17，其中以SiO2分 布最广，约占12.6%左右。 Date21 1.晶体化学特点 u组成氧化物和氢氧化物的阴离子为O2和OH1，因此，阳 离子主要为亲氧元素（Al、Si、Mg、Ca等）和过渡型元素（Fe 、Mn、Ti等），其次为亲硫(铜)元素（Cu、Pb、Zn、Sb、Bi等 ）。阴离子O2和OH1的半径几乎相等，O2的半径为1.32 ，OH1的半

14、径为1.33，在结晶格架中由它们组成立方或六 方最紧密堆积，阳离子便充填在四面体或八面体孔隙中，故阳 离子的配位数为4或6，部分是8或12。 u典型的二价金属氧化物以离子键为主，而某些三价或四价 的金属氧化物，则具有离子键向共价键过渡或趋于共价键的性 质，如石英SiO2、金红石TiO2、Al2O3等。有的金属氧化物不仅 具有离子键向共价键过渡的性质，还带有金属键特点，如磁铁 矿Fe3O4等。 Date22 2.物理性质 u本类矿物晶形一般发育，氧化物多呈粒状，氢氧 化物多呈针柱状、鳞片状或土状。内生成因者（氧 化物为主）晶形完好，外生成因者（氢氧化物为主 ）晶形较差，其集合体多为致密块状、土状

15、、粉末 状或隐晶状和胶状出现。 u由Fe、Mn、Cr等过渡型色素离子组成的矿物颜色 较深，不透明至半透明，金属光泽至半金属光泽（ 如磁铁矿）；由惰性离子型元素Si、Al、Mg等阳离 子组成的矿物则颜色较浅至无色，透明至半透明， 玻璃光泽（如石英）。 u氧化物硬度一般较高（5.5），氢氧化物硬度一 般较低。 Date23 3.产状 u氢氧化物主要为岩石和矿床风化的产物，它们的 阳离子主要是从被风化的岩石或矿床中分离出来的 Mg、Fe、Mn、Al、Sn、Ti等。并多呈细分散胶态混 合物产出。 u低价的氧化物可以产出于火成岩、伟晶岩以及气 成热液矿床中；而高价的氧化物（Mn4、W6、Sb4 等）多在

16、外生条件下形成。 镜铁矿镜铁矿gray hematitegray hematite 金紅石金紅石RUTILERUTILE Date24 4.分类 u由组成它们的阴离子和阳离子的不同而分成三 类： 第一类：简单氧化物 这类氧化物的化学成分简单，由一种 金属阳离子和氧结合而成。它有A2X型（赤铜矿Cu2O）、AX型（黑铜矿 CuO）、A2X3型（赤铁矿Fe2O3）和AX2型（金红石TiO2）。 第二类：复杂氧化物 由两种或两种以上的阳离子和氧结合 而成的化合物。它有ABX3型（钛铁矿）、AB2X4型（尖晶石MgAl2O4）和 AB2X6型铌铁矿(Fe,Mn)Nb2O6。 第三类：氢氧化物 包括含H2O、(OH)、H和金属的化合物 。由于(OH)的半径较大(1.33)，矿物的结晶构造主要取决于(OH) 的分布。(OH)呈六方最紧密堆积，构成层状格架，层内为离子键， 层间为分子键。所以这类矿物多呈板