第一章 第1-3节 矿物

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1、第一章 矿物 本章教学目的和要求：本章教学目的和要求：一、为第二章“岩石”的学习做准备。二、要求掌握矿物、类质同象、粘土矿物的概念;三、掌握野外对常见造岩矿物的鉴定方法。重点掌握七类硅酸盐矿物的特征；3、对主要的农用矿物、粘土矿物特征有基本了解。第一章第一章矿物矿物第一节第一节矿物的概念矿物的概念一、矿物的定义二、矿物的成因类型第二节第二节矿物的化学成分矿物的化学成分一、矿物的化学成分决定它的内部构造和外部性状二、引起矿物的化学成分变化的主要因素三、矿物中的水（见书）四、矿物的化学式第三节第三节矿物的形态及物理性质矿物的形态及物理性质一、矿物的形态二、矿物的物理性质第四节第四节矿物的分类矿物的

2、分类一、矿物的分类二、常见矿物（一）、硅酸盐矿物（二）其它常见矿物三、粘土矿物第一节第一节矿物的概念矿物的概念一、一、矿物的定义矿物的定义矿矿物物(mineral)：矿矿物物是是天天然然形形成成的的单单质质或或化化合合物物，具具有有一一定定的的化化学学成成分分，绝绝大大多多数数为为晶晶质质固固态态的的无无机机物物，稳稳定定于于一一定的物理化学条件。定的物理化学条件。1、矿矿物物是是自自然然界界各各种种地地质质作作用用或或宇宇宙宙作作用用形形成成的的天然产物天然产物。2、矿物是具有一定化学成分的单质或化合物。、矿物是具有一定化学成分的单质或化合物。3、大大多多数数矿矿物物为为结结晶晶质质固固态态

3、的的无无机机物物，极极少少数数为非晶质、非固态、有机物。为非晶质、非固态、有机物。4、矿矿物物具具有有一一定定的的物物理理化化学学性性质质，对对于于结结晶晶矿矿物，还具有一定的形态。物，还具有一定的形态。5、矿物稳定于一定的物理化学条件。、矿物稳定于一定的物理化学条件。玉玉(jade)l古人不知道它是什么成分，经过现代技术手段测定，才知道玉不是矿物 l而是矿物的集合体，即岩石一类l大多为透闪石(Ca2Mg5Si4O112(OH)2) 或阳起石 (Ca2(Mg,Fe)5Si4O112(OH)2）一类，成纤维状，非常细微矿物也有较大的形体，可以用肉眼及简单的试验方法辨认矿物一般都有自己固有的形态，

4、但在自然界产出时常不完整只有部分矿物如水晶、金刚石、黄铁矿、方解石、黑云母、石棉等少数矿物易形成其固有的形态特征矿物晶体结构矿物的DNA绝大部分矿物都是结晶体德国物理家冯劳埃(M.VonLaue,1879-1960)用X光观测晶体，发现不管晶体的外形如何，内部的原子、离子、分子都是有序的排列这种质点的有序排列，就好像生物的基因物质脱氧核糖核酸（DNA）一样石盐的内部晶体结构石盐的内部晶体结构闪锌矿的晶格闪锌矿的晶格等轴晶系：a=b=c,=90三方晶系：a=b=c,=六方晶系：a=bc,=90=120四方晶系：a=bc,=90斜方晶系：abc,=90三斜晶系：abc,单斜晶系：abc,=90矿物

5、形成和稳定于一定条件矿物形成和稳定于一定条件在氧化环境下，黄铁矿将变成褐铁矿：在氧化环境下，黄铁矿将变成褐铁矿：4FeS2+15O2+2H2O=2Fe2(SO)3+2H2SO4黄铁矿黄铁矿Fe2(SO4)3很容易水解成褐铁矿：很容易水解成褐铁矿：Fe2(SO4)3+6H2O=Fe2O3.3H2O+3H2SO4褐铁矿褐铁矿 黄铁矿黄铁矿黄铁矿黄铁矿褐铁矿褐铁矿正长石常风化成高岭石：正长石常风化成高岭石：4KAlSi3O8+4H2O+2CO2（钾长石）钾长石）Al4Si4O10(OH)8+8SiO2+2K2CO3（高岭石）高岭石）正长石正长石高岭石高岭石Whatisamineral?Mineral

6、sarenaturallyoccurringsolidsconsistingofoneormorechemicalelementsinspecificproportions,whoseatomsarearrangedinasystematicinternalpattern.二、矿物的成因类型二、矿物的成因类型1、原原生生矿矿物物(primarymineral)（岩岩浆浆矿矿物物或或内内生生矿矿物物）：地下深处高温高压条件下，岩浆上升冷凝结晶而成的各种矿物。如石英、长石、云母等；2、次次生生矿矿物物(secondarymineral)（表表生生矿矿物物或或外外生生矿矿物物）：原生矿物在地表常温常

7、压条件下，经过风化作用，沉积作用所形成的一类矿物。如粘土矿物，岩盐、石膏等；3、变变质质矿矿物物(metamorphicmineral)：已形成的矿物经变质作用（高温高压）形成的矿物。如红柱石，蛇纹石，硅灰石等。第二节第二节矿物的化学成分矿物的化学成分矿物是自然界的天然产物，化学元素是形成矿物的物质基础。因而地壳中化学元素的丰度与矿物的形成、矿物的化学成分有着密切关系。国际上把各种化学元素在地壳中的平均含量的百分数称为克各种化学元素在地壳中的平均含量的百分数称为克拉克值。拉克值。美国化学家克拉克美国化学家克拉克(F.W.Clarke,1847-1931)(F.W.Clarke,1847-193

8、1)根据大陆地壳中的5159个岩石、矿物、土壤和天然水的样品分析数据，于1889年第一次算出元素在地壳中的平均含量数值(平均重量百分比)，即元素的丰度元素的丰度,后人为了纪念这个创举，将它命名为克拉克值克拉克值。地壳中主要化学元素的克拉克值元素元素克拉克值克拉克值(%)元素元素克拉克值克拉克值(%)氧（氧（O）46.13钠钠(Na)2.40硅（硅（Si）26.00钾钾(K)2.35铝铝(Al)7.45镁镁(Mg)2.35铁铁(Fe)4.20氢氢(H)1.57钙钙(Ca)3.25整个地球的物质（按重量计算）各元素的丰度34.6%是铁，29.5%为氧15.2%为硅，12.7%为镁2.4%为镍，1.

9、9%为硫，2.2%为钙和铝其它所有元素共占1.5%地核地核：大部分以金属状态存在的铁和镍地壳和地幔地壳和地幔：大部分是氧和硅：大部分是氧和硅,镁、铁、铝也较多镁、铁、铝也较多水圈水圈：以氧和氢为主：以氧和氢为主生物圈生物圈：主要为碳、氢、氧：主要为碳、氢、氧、氮氮大气圈、水圈和生物体中的所有元大气圈、水圈和生物体中的所有元素的质量和地球的总质量相比，不素的质量和地球的总质量相比，不及千分之一及千分之一一、一、矿物的化学成分决定它的内部构造和外部性状矿物的化学成分决定它的内部构造和外部性状1、矿物的化学成分决定它的内部构造（晶格）、矿物的化学成分决定它的内部构造（晶格）（1）矿矿物物的的内内部部

10、构构造造（晶晶格格）主主要要取取决决于于内内因因化化学学成成分；分；因为化学成分决定：因为化学成分决定：质点的种类及数量比；质点的种类及数量比；质质点点的的相相对对大大小小及及配配位位数数之之间间的的关关系系；（由由于于质质点点的的相相对对大大小小直直接接影影响响到到晶晶体体构构造造中中配配位位数数，不不同同大大小小质质点点阴阴阳阳离离子子半半径径不不同同，配配位位数数不不同同，则则引引起起不不同同的的格子。格子。离子（原子）的外电子层结构离子（原子）的外电子层结构（2）矿物的内部构造其次受制于外因）矿物的内部构造其次受制于外因环境因素：环境因素：T、P、C、PH值等。如金刚石和石墨的区别值等

11、。如金刚石和石墨的区别金刚石金刚石石墨石墨晶格晶格架状构造架状构造层状构造层状构造形态形态粒状粒状片状片状颜色颜色无无色色，含含杂杂呈呈兰兰、褐色、黄色等褐色、黄色等钢灰色钢灰色光泽光泽金刚光泽金刚光泽半金属光泽半金属光泽透透 明明度度透明透明不透明不透明硬度硬度101金刚石金刚石石墨石墨2、矿物的化学成分也决定其外部性状、矿物的化学成分也决定其外部性状形态：一向：针状、柱状形态：一向：针状、柱状二向：片状、板状二向：片状、板状三向：粒状三向：粒状物理性质：颜色、硬度、解理、比重等。物理性质：颜色、硬度、解理、比重等。如孔雀石呈绿色，为如孔雀石呈绿色，为Cu离子的颜色；离子的颜色；赤铁矿显红色

12、，是赤铁矿显红色，是Fe离子的颜色；离子的颜色；重重晶晶石石(BaSO4)、方方铅铅矿矿(PbS)，磁磁铁铁矿矿(Fe3O4)比比重大都与元素的原子量有关等等。重大都与元素的原子量有关等等。一向一向二向二向三向三向二、二、引起矿物化学成分变化的主要因素1类质同象（同晶置换）对于晶体矿物晶体矿物类类质质同同象象（同晶置换）：晶晶体体中中某某种种质质点点被被类类似似质质点点所所顶顶替替（置置换换或或取取代代）而而能能保保持持原原有有晶晶格格类类型型，只只稍稍微微改改变变其其晶晶格格常常数数的的现象，称为类质同象。现象，称为类质同象。闪锌矿的化学式为ZnS。理论上，Zn+2和S-2在数目上比例为1：

13、1。但自然界产出的闪锌矿中常常含有Fe+2、Cd+2、Mn+2，不同产地的闪锌矿中，铁、镉、锰的含量常常不同。闪锌矿的晶体构造2胶体吸附作用对于胶体矿物胶体矿物绝大多数矿物是结晶质的，但还有一部分是非结晶质的胶体矿物。大多数次生矿物是胶体矿物或由胶体矿物转变而成的，有些热液矿物的生成也和胶体有关。由于胶体质点带电荷，具选择性吸附作用，如正胶体有Al(OH)3、Fe(OH)3等，负胶体有SiO2、粘土质、腐殖质等。三、矿物中的水三、矿物中的水矿物中的水可分为两类，即：不加入晶格的吸附水和自由水和加入晶格的结晶水、结构水等。1、吸吸附附水水是指机械地吸附于矿物中的水，含量不等，随温度变化。2、结结

14、晶晶水水在矿物的晶个格中呈H2O分子状态，在晶格中有一定位置。3、结结构构水水以OH、H等形式参加矿物晶格，在晶格中占有一定的位置。结构水是矿物中结合最牢的一种水，因此只有在很高的温度条件下，水才逸出而破坏晶格。结晶水：石膏结晶水：石膏CaSO4.2H2O结构水：高岭石结构水：高岭石Al4Si4O10(OH)8伊利石伊利石KAl2(Si,Al)4O10(OH)2.nH2O白云母白云母KAl2AlSi3O10(OH,F)2黑云母黑云母K(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH,F)2四、四、矿物的化学式矿物的化学式类质同象的写法：类质同象的写法：橄榄石（橄榄石（Mg,Fe)2SiO4闪锌矿闪锌矿(

15、Zn,Fe,Mn,Cd)S白云母白云母KAl2AlSi3O10(OH,F)2第三节第三节矿物的形态及物理性质矿物的形态及物理性质一、矿物的形态（一）单体形态（一）单体形态一向延长型一向延长型：呈柱状、针状、如角闪石、电气石二向延长型二向延长型：晶呈板状、片状，如板状石膏、云母；三向延长型三向延长型：呈粒状，如橄榄石、石榴子石等。（二）双晶二）双晶同种物质的晶体有规则的连生在一起。（三）集合体形态（三）集合体形态1、显晶质集合体显晶质集合体2隐晶及胶状集合体隐晶及胶状集合体矿物单体形态矿物双晶矿物集合体形态水晶晶簇黑钨矿萤石晶簇辉锑矿云母赤铁矿图图39矿物集合体的几种形态矿物集合体的几种形态1粒

16、状粒状2片状片状3晶蔟晶蔟4鲕状鲕状5钟乳状钟乳状二、矿物的物理性质二、矿物的物理性质1颜色和条痕颜色和条痕2透明度和光泽透明度和光泽3相对密度相对密度4硬度硬度5.解理与断口解理与断口矿物的颜色是矿物对白光中各单色光选择性吸收的矿物的颜色是矿物对白光中各单色光选择性吸收的结结果果，此此外外，还还取取决决于于化化学学成成分分中中的的8种种过过渡渡元元素素：V、Cr、Ti、Mn、Cu、Fe、Co、Ni:Cr呈绿色，翡翠、祖母绿；呈绿色，翡翠、祖母绿；Cu呈绿色，如孔雀石；呈绿色，如孔雀石；Mn：粉红色，如蔷薇石英、蔷薇辉石；粉红色，如蔷薇石英、蔷薇辉石；Fe2+：浅绿色和兰色，如橄榄石、兰宝石；

17、浅绿色和兰色，如橄榄石、兰宝石；Fe3+：褐红色，如钙铁榴石。褐红色，如钙铁榴石。Co：兰色，如兰色尖晶石。矿物的颜色矿矿物物成成分分Mohs硬度硬度滑滑石石Mg3Si4O10(OH)21石石膏膏CaSO4.2H2O2方解石方解石CaCO33萤萤石石CaF24磷灰石磷灰石Ca5F(PO4)35正长石正长石KAlSi3O86石石英英SiO27黄黄玉玉Al2(OH,F)2SiO48刚刚玉玉Al2O39金刚石金刚石C10矿物硬度分级矿物硬度分级解理可分为五级：解理可分为五级：（1）极完全解理：如云母）极完全解理：如云母（2）完全解理）完全解理：如方解石：如方解石(3)中等解理中等解理：如长石：如长石（4）不完全解理：为断口，）不完全解理：为断口，（5）极极完全解理完全解理也为断口，如石英。也为断口，如石英。6矿矿物物的的其其它它物物理理性性质质磁磁性性；放放射射性性；发发光光性性。如萤石发萤光，磷灰石发磷光等。如萤石发萤光，磷灰石发磷光等。方解石的完全解理方解石的完全解理石英的贝壳状断口石英的贝壳状断口矿物肉眼鉴定方法颜色：矿物吸收可见光后呈现的色调。条痕色：矿物粉末的颜色。透明度：可见光透过矿物的程度。光泽：矿物表面反射光波的能力。硬度：矿物抵抗外力刻划的能力。解理：矿物受力后沿一定方向规则裂开的性质。此外还有密度,磁性等