矿物学基础的资料共73页文档

矿物的概念:（１)自然作用产生的单质或化合物;（2)一定的化学成分和内部结构；（3）一定的形态、物理和化学性质；(4)在一定的地质和物理化学条件下稳定; （5）组成岩石和矿石的基本单位。

矿物的概念:自然作用中形成的、具有一定的化学成分的非晶态的单质或化合物，称为准矿物 。

矿物学的概念:研究矿物(包括准矿物)的形态、成分、结构、性质、成因、产状、用途和它们相互间的内在联系，以及矿物的时空分布规律及其形成和变化的历史的科学。

克拉克值:化学元素在地壳中的平均含量的质量百分数。

Ｏ、Ｓｉ、Al、Fｅ、Ca、Na、K、Ｍg占地壳总质量的98．5９％。

矿物化学计量矿物: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矿物非化学计量矿物:化学组成偏离理想化合比,不再遵循定比定律的矿物。

胶体：一种或多种粒径介于1-1０0ｎm之间的物质微粒(分散相）分散在另一种物质（分散媒)中形成的不均匀细分散体系，称为胶体。

胶溶体:分散媒多于分散相的胶体。

胶凝体:反之分散媒少于分散相的胶体。

胶体矿物:一般是以水为分散媒、以固相为分散相的水胶凝体，属非晶质或隐晶质矿物。

胶体矿物的特殊性质:(１）分散相和分散媒的量比不固定；(2)较大的比表面积和表面能;（3）易吸附其他物质。

晶体化学式的书写规则:（1) 阳离子在前,阴离子或络阴离子在后,络阴离子用[ ］括起来。

(２) 复盐阳离子，按碱性由强至弱、价态从低到高的顺序排列。

(３） 附加阴离子通常写在阴离子或络阴离子之后。

(4) 水分子写在化学式的最末尾，并用圆点将其与其他组分隔开。

(５) 类质同像替代的离子,用圆括号括起来，并按含量由多到少的顺序排列。

矿物形态的概念:指矿物单体、矿物规则连生体及同种矿物集合体的形态。

矿物形态研究意义:重要鉴定特征；成因信息载体；找矿标志;宝玉石加工;磨料选择晶习：在一定的外界条件下，矿物晶体常常趋向于形成某种特定形态三层含义：习见的单形或聚形；结晶的完好程度(自形、半自形、它形）；晶体在三维空间的相对发育情况：一向、二向、三向等长晶体习性的类型：按晶面发育的完好程度，分为:1）自形晶:晶体完全被自身应该发育的晶面包围。

第一节矿物学知识一、概述矿物的定义有狭义和广义之分。

狭义的矿物即通常人们所说的矿物，即指岩石圈中的化学元素的原子或离子通过各种地质作用形成的，并在一定条件下相对稳定的自然产物。

随着科学技术的进步，人们对宇宙的认识范围不断扩大，对矿物的认识也不断加深，因此，矿物还包括地幔矿物、陨石矿物、宇宙矿物和人造矿物等，这是广义的矿物概念。

矿物绝大部分是结晶质的单质或化合物，具有比较固定的化学成分和晶体构造，表现出一定的几何形态和物理化学性质，并以各种形态（固态、液态、气态，多为固态）存在于自然界中。

极少数的矿物以非晶质的液态、气态和胶态存在，其几何形态与其成分、结构之间没有明显的依赖关系。

目前已经发现的矿物有3000多种，其中绝大多数是晶质固态的无机物。

液态、气态及有机矿物总共只有几十种。

按形成矿物的地质作用，主要矿物分成三种成因类型。

1．岩浆矿物：即原生矿物，是由地下深处高温高压条件下的岩浆上升冷凝结晶而成的各种矿物。

如：橄榄石、辉石、角闪石、长石、石英、云母等。

2．表生矿物：是原生矿物在地表常温常压条件下，经过风化、沉积作用所形成的一类矿物。

如：岩盐、石膏、碳酸盐矿物、铁铝的氢氧化物和粘土矿物等。

3．变质矿物：是早期形成的矿物经过变质作用（一般是在高温高压下）所形成的矿物。

如：石榴石、红柱石、蛇纹石等。

变质矿物和表生矿物又成为次生矿物。

二、矿物的概念1、矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用下所形成的自然均质体。

地质作用指火山爆发，地震，岩石风化等。

2、矿物数量世界上矿物有3000多种，常见的有50多种，而和土壤形成有关的造岩矿物有20～30多种。

3、类型根据矿物形成原因可分为：原生矿物——由地壳内部岩浆冷却后形成的矿物。

次生矿物——由原生矿物进一步风化形成的新的矿物。

如：方解石是有碳酸钙溶液沉淀而来的；高岭石是由钾长石风化来的。

三、矿物的主要特征(一)、物理性质矿物的物理性质是多方面的。

不同的矿物由于成分、构造不同，其物理性质也各不相同。

1、岛状硫化物矿物亚类黄铁矿【物理性质】浅铜黄色，表面带有黄褐的锖色；条痕绿黑色；强金属光泽，不透明。

无解理；断口参差状。

硬度6～6.5。

相对密度4.9～5.2。

性脆。

【形态】常见完好晶形，在立方体晶面上常能见到三组相互垂直的晶面条纹。

集合体常成致密块状、分散粒状及结核状等。

【鉴定特征】据其晶形、晶面条纹、颜色、硬度等特征可与相似的黄铜矿、磁黄铁矿相区别。

2.岛状硫化物矿物亚类毒砂【形态】单晶常呈柱状，且柱面上有晶面条纹。

集合体往往为粒状或致密块状。

【物理性质】锡白色至钢灰色；表面常带浅黄的锖色；条痕灰黑；金属光泽，不透明。

解理不完全。

硬度5.5～6。

相对密度5.9～6.29。

以锤击之发砷之蒜臭，灼烧后具磁性。

性脆。

【鉴定特征】锡白色，硬度高，锤击发蒜臭。

与白铁矿相似，但毒砂条痕加HNO3研磨分解后，再加入钼酸铵，可产生鲜黄绿色砷钼酸铵沉淀。

3. 环状分子型硫化物矿物亚类雄黄族——雄黄【形态】柱状、短柱状或针状，柱面有纵纹。

常以粒状、土状或皮壳状集合体产出。

【物理性质】桔红色，条痕淡桔红色；晶面金刚光泽，断口树脂光泽，透明～半透明。

平行{010}完全解理。

硬度1.5～2。

相对密度3.6。

性脆。

阳光久照变为淡桔红色粉末。

【鉴定特征】颜色、条痕、硬度及相对密度。

与辰砂相似，但颜色带黄色调，相对密度小。

4 链状硫化物矿物亚类辉锑矿族——辉锑矿【形态】斜方双锥晶类；单晶呈柱状或针状(图 )，柱面具纵纹，晶体常弯曲。

集合体呈放射状或晶簇。

【鉴定特征】铅灰色，柱状晶形，柱面上有纵的聚形纹，解理面上有横的聚片双晶纹，平行{010}完全解理。

滴KOH现黄色，后变为褐红色。

其铅灰色和光泽与方铅矿相似；其柱状晶形与辉铋矿相似。

5辰砂族辰砂【形态】单晶常呈菱面体、平行{0001}板状或沿c轴延伸的柱状。

常见以L3为双晶轴的贯穿双晶（图）。

集合体多呈粒状，亦见被膜状和皮壳状。

【物理性质】鲜红色，铅灰锖色；鲜红色条痕；金刚光泽；半透明。

第二章矿物及其化学成分第一节矿物的概念在古代，矿物泛指从矿山采据且未经加工的天然物体，随着人类对自然认识的深入和科学技术的进步，矿物的概念也在不断发展变化。

现代对矿物的定义是，地质作用或宇宙作用过程中形成的具有相对固定的化学组成以及确定的晶体结构的均匀固体。

它们具有一定的物理、化学性质，在一定的物理化学条件范用内稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。

现代的矿物概念，重点强调以下几个特征。

一、矿物是地质作用或宇宙作用的产物这一特征使矿物区别于在工厂或实验室由人工制造的产物。

由人工制造的、各方面性质与大然产出的矿物相同或相似的产物，可以称人造矿物或合成矿物，如人造水晶、人造金刚石等；而那些在自然界无对应矿物的人工合成物，则不能称为合成矿物，如钛酸锶、钇铝榴石等。

那些来自月球或陨石的矿物，为了强调其来源，特别称为月岩矿物和陨石矿物，或统称宇宙矿物。

二、矿物具有相对固定的化学成分矿物成分可用化学式来表达。

如方解石、闪锌矿，其化学成分可分别用化学式CaCO3和ZnS表示。

然而，由于形成环境的复杂性，矿物的成分可在一定范围内变化。

如闪锌矿中的Zn经常被Fe代替，但Fe的含量最高不能超过26%，向且Zn、Fe一起与S仍保持1:1的定比关系，化学式可表示为(Zn,Fe)S。

因此，可以说矿物成分是相对固定的。

三、矿物具有确定的晶体结构这表明矿物应该是晶体，但只有天然产出的晶体才属于矿物。

外观表现为固体的无晶体结构的物质，如蛋白石、水铝英石等不能称为矿物，这类在地质作用或宇宙作用中形成的具有相对固定的化学成分，但无确定晶体结构的均匀固体，称为准矿物或似矿物。

天然非晶质的火山玻璃，因无一定的化学成分，不属准矿物之列。

四、矿物是均匀固体这一特征排除了天然产出的气体和液体，它们可以是自然资源，但不属于矿物，如自然汞；同时也与岩石和矿石区分开来。

矿物作为组成岩石和矿石的基本单元，应该是各部分均匀的。

五、矿物并非固定不变任何矿物都稳定于一定的物理化学条件范围内，超出这个范围，矿物会发生变化，生成新条件下稳定的矿物。

第一章晶体的基本性质1、什么是矿物？答：在地壳中由于自然的物理化学作用或生物作用所生成的具有固定化学成分和物理性质的天然化合物或自然元素。

什么是晶体？答：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的具有格子构造的固体。

晶体和非晶体有何本质区别？答：非晶体是一种内部质点在三维空间不呈周期性重复排列的固态物质。

2、判断下列物质中哪些是晶体，哪些是非晶体？哪些是矿物，哪些不是矿物？冰糖金刚石沥青水晶玻璃水空气方解石晶体：水晶，方解石，金刚石，冰糖。

非晶体：沥青，水，玻璃，空气。

矿物：金刚石，方解石，水晶非矿物：玻璃，冰糖，水，沥青晶体的内部构造1、什么是晶体结构中的相当点一一结点?答：质点种类相同，周围环境相同和取向相同的点称为相当点，是抽象出的几何点。

2、平行六面体的形态有几种？答：7种3、根据结点在平行六面体上的分布，平行六面体有几种基本类型？答：4种4、考虑平行六面体的7种形状和结点分布的4种类型，晶体结构中只能出现几种空间格子？答：14种5、晶体的基本性质：答：自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能与稳定性、定熔性晶体对称1、对称的概念。

答：物体上相同的部分作有规律地彼此重复的性质。

2、怎样划分晶族和晶系？下列对称型各属何晶族和晶系？L22PC 3L23PC L44L25PCL66L27PC C 3L44L36L29PCL33L2L33L23PC 3L24L33PC答：根据是否有高次轴以及有一根还是有多根高次轴，把32种对称型划分为低中高3个晶族。

再根据对称特点划分晶系。

高次轴：（大于等于3次，L n即n>3）L2PC:低级晶族单斜晶系属斜方柱晶类。

3L23PC:低级晶族斜方晶系斜方双锥晶类L44L25PC：中级晶族四方晶系复四方双锥晶类。

L66L27PC：中级晶族六方晶系复六方双锥晶类。

C：低级晶族三斜晶系平行双面晶类。

3L44L36L29PC：高级晶族等轴晶系六八面体晶类。

L33L2：中级晶族三方晶系三方偏方面晶体类。

晶体的定义：晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。

晶胞：由每个单位平行六面体圈定出来的那一部分晶体结构。

晶胞和平行六面体的主要差别在于所含物质内容不同，如果将单位平行六面体强的结点代之以由真实质点构成的结构基元'则单位平行六面体就转化为晶胞。

对称：物体上等同部分的规律重复的性质称之为对称。

对称型：一个结晶的多面体中全部对称要素的组合，成为该结晶的多面体的对称型。

三个晶族，七个晶系：低级晶族的三斜晶系（无二次对称轴和对称面），单斜晶系（二次轴或对称面各不多于一个）和斜方晶系（二次轴或对称面多于一个）中族晶族的三方晶系（有一根三次轴），四方晶系（一根四次轴）六方晶系（一根六次轴）高级晶族的等轴晶系（有数根高次轴）单型：是由对称要素联系起来的一组晶面的总和。

类质同象：晶体结构中某种质点（原子，离子或分子）为其他种类似质点所取代，仅使晶格常数发生不大的变化，而结构形式并不改变，这种现象称之为类质同象。

根据质点代替的程度划分：若两种质点能以任意比例相互取代，则称为完全类质同象，若两种质点的相互代替局限在一个有限的范围内，则称之为不完全类质同象。

根据质点的电价是否相等划分：相等时，等价类质同象，不相等时，异价类质同象。

类质同象代替能否进行，主要取决于离子或原子本身的性质（半径，电价及离子类型即内因）和形成时的物理化学条件（温度，压力及介质等即外因）详P71研究类质同象的意义：1对综合利用，综合评价有重要意义。

2对形成环境研究3类质同象存在影响选别方法和选别指标。

1滑石，2石膏，3方解石，4萤石，5磷灰石，6正长石，7石英，8黄石，9刚玉，10金刚石。

滑石方萤磷长石英黄玉，刚金刚。

铜和金的鉴定：铜：铜红色，表面常有黑色氧化膜，密度大，延展性强。

溶于稀硝酸，加氨水后溶液呈天蓝色，。

金：金黄色，强金属光泽，硬度低，密度大，富延展性，只溶于王水。

方铅和闪锌的鉴定：方铅矿：铅灰色，条痕黑色；不透明，金属光泽，解理完全，具弱导电性和良好的检波性，硬度小，密度大，溶于硝酸，并有硫酸铅白色沉淀。

一、自然元素1、自然硫：α—S，正交晶系。

形态：晶形常成双锥状或厚板状，通常呈块状、粉末状集合体。

物理性质：黄色，晶面呈金刚光泽，而断面显油脂光泽。

贝状断口，硬度1~2，性脆，解理不完全。

比重2.05~2.08.2、金刚石：等轴晶系。

形态：晶形呈八面体、菱形十二面体。

物理性质：无色透明，标准金刚光泽。

硬度10，性脆。

平行｛111｝中度解理。

比重3.50~3.52.3、石墨：单体呈片状或板状，通常呈鳞片状、块状、土状集合体。

物理性质：颜色和条痕均为黑色，半金属光泽。

硬度1~2，平行｛0001｝解理完全。

比重2.21~2.26.具有导电性。

二、硫化物1、闪锌矿：ZnS，等轴晶系。

锌离子充填于半数的四面体空隙中，阴阳离子的配位数均为4。

形态：晶形常呈四面体，在低温下有时呈菱形十二面体。

集合体常见为粒状、块状。

物理性质：随含Fe量的增加，颜色由浅变深，从浅黄、棕褐直至黑色，条痕由白色至褐色，光泽由树脂光泽至半金属光泽，从透明至半透明。

硬度3.5~4，平行｛110｝解理完全。

比重3.9~4.1.2、纤锌矿：六方晶系，锌离子充填于半数的四面体空隙中，阴阳离子的配位数均为4。

形态：单晶体呈尖锥状、偶尔呈板状。

物理性质：颜色由浅色至棕色或黑色。

条痕由白色至褐色，树脂光泽。

硬度3.5~4，平行｛1010｝解理中等。

比重4.0~4.1.3、方铅矿：PbS，等轴晶系。

晶体结构属NaCl型，铅离子充填于所有八面体空隙中，阴阳离子的配位数均为6。

形态：常呈立方体晶形，集合体通常呈粒状、致密块状。

物理性质：铅灰色，条痕呈灰黑色。

金属光泽，硬度2~3，解理平行｛100｝极完全。

比重7.4~7.6.4、黄铁矿：FeS2，等轴晶系。

形态：晶形常呈立方体、五角十二面体，较少呈八面体。

集合体常呈致密块状。

物理性质：浅黄铜色，表面带有黄褐的jing色，条痕绿黑色。

金属光泽，硬度6~6.5，性脆。

比重5，断口参差状。

二、氧化物及氢氧化物1、赤铜矿：Cu2O，等轴晶系，铜与氧的离子的配位数分别为2和4。