2第二章 矿物学基础

二向延展型
指晶体沿两个方向特别
发育，矿物形态呈板状、片 状。如重晶石、石膏等呈板 状外形；云母、石墨呈片状 外形。 云母
三向近等型
指晶体沿三维空间的三个
方向发育程度大致相等，矿物
形态呈粒状或立方体状如橄榄 石、黄铁矿、盐岩等。
黄铁矿
（2）矿物的形态特征
矿物集合体及其形态 自然界中的矿物晶体主要以集合体形式出现， 呈单个结晶多面体或规则连生体产出的则很少。 矿物集合体是指同种矿物的许多单体聚集在一起 的集合体形矿物整体。矿物集合体的形态特征，是 鉴别不同矿物的重要标志之一。
钙铝榴石
固态矿物根据其内部结构可分为结晶质 矿物与非晶质矿物。 矿物内部质点不作有规律的排列、不具 有结晶格子特征，而且几何外形不固定的 称为非晶质体。如欧泊、琥珀等。
欧泊
琥珀
矿物内部质点（包括原子、离子、分子等）呈有 规律的排列、具一定的结晶格子特征和一定的几何 外形的称为晶体。如食盐（NaCl）晶体内部的Na+离子和
土状聚合体：
组成矿物集合体的矿物呈粉末状，矿物
单体难以用肉眼分辨，质地松软，如一些 粘土矿物集合体。 埃洛石
（3）矿物的物理性质 ①矿物的光学性质
矿物的光学性质是指矿物对自然光 的反射、折射和吸收等所表现出来的各 种性质。包括矿物的颜色、条痕、光泽 和透明度。
光源
能反射或者折 射光的物体
神经系统
粒状集合体：矿物单体肉眼可见，单体呈粒状体， 具 不规则聚合，如橄榄石、黄铁矿等集合体：
矿物单体肉眼可见， 重晶石集合体 单体呈板状，具不 规则聚合，如重晶 石、黑钨矿等集合 体。
片状集合体：
矿物单体肉眼可见，单体呈片状，具不规则聚合，如云母集合体。

4 胶体吸附作用 对于某些胶体矿物，因胶体的吸附作用，会引起矿物的化学成分的变化。 胶体是一种微小团粒，具有很强的吸附作用，能吸附多种离子。胶体矿物有 蛋白石，软锰矿等。
纳米TiO2的TG和DTA热分析图 The results of TG of nano-sized TiO2
纳米TiO2不同温度处理下的红外光 谱图 The IR-spectra of nano-sized TiO2 atdifferent heatedtreatment temperature a: sol at room temperature; b:100℃; c:200℃; d:300℃; e:400℃; f:500℃
沸石族矿物硬度较低（3.5-5.5），相对密度小,空隙率大，多呈淡红色、淡 黄色、浅绿色、无色；具玻璃光泽（透明）纤维状的呈丝绢光泽。准确鉴定需要 借助X-RAY，光学显微镜，热分析（失水的特征温度），红外光谱。 Na，K，Ca处于离子状，[Si-O4] 四面体中的Si有一部分被Al取代，结构比较 松散，还有些结点被H2O占据，Na+、K+、Ca2+易被其他离子取代，所以工业上与K+ 或NH+4的交换容量作为工业指标（沸石在我国尚处于摸索阶段，无严格的工业要 求）。 边界指标：K+交换量大于等于10mg/g±，或NH+4交换量大于等于100mmol(毫克 当量)/100g（相当于沸石总量的40%±） 工业指标：K+交换量大于等于10mg/g±；NH+4交换量大于等于130mmol(毫克当 量)/100g（相当于沸石总量的55%±）
XPS是表面分析，对表面的组成进行价态和含量分析
类质同象替换有三个条件： A、互相替换的原子或离子半径相等或相近； B、互相替换的原子或离子类型及极化性相似； C、互相替换的离子的总电价相应。（也可以置换的离子价态不同，但要借 助其他离子来平衡电价，OH-，F-，Cl-,Na+,K+等，所以矿物的化学成分应 该是相对稳定的，有一定量的杂质离子。） 2 类质同象类型 A、完全类质同象：组分间可以任意相互取代，以至完全取代。如橄榄石中 的铁与镁。(Ca,Mg)(CO3)3中的Ca和Mg B、不完全类质同象：替代组分受量的限制，不能完全取代。如闪锌矿中铁 可代锌，但不超过30％。 C、异电价类质同象。

金刚石
自然金
(2)硫化物及类似化合物大类：辰砂HgS，黄铁矿 FeS2等
辰砂
辰砂
辰砂
黄铁矿
(3)氧化物和氢氧化合物大类：
氧化物类： 红、蓝宝石 石英族 赤铁矿 锡石 尖晶石 金绿宝石 金红石
Al2O3 SiO2 Fe2O3 SnO2 MgAl2O4 BeAl2O4 TiO2
Al4[Si4O10](OH)8 单位晶胞结构 高岭石 地开石 珍珠陶土
单元层 单层 双层 六层
晶系 三斜 单斜 单斜
6. 水在矿物中存在的形式
(1)吸附水：呈中性的水分子存在(H2O)，不参与矿 物晶体结构
薄膜水
毛细管水
胶体水：是水胶凝体矿物中的分散媒而存在的水， 即固定吸附在分散相表面的水。
5．同质多象
同种化学成分的物质，在不同物理化学条件下（温 度、压力、介质）形成不同结构晶体的现象，称为 同质多象。
碳（C）的同质多象变体：
金刚石
等轴晶系
石墨
六方晶系
六方金刚石 六方晶系（陨石撞击地表 时所形成）SiO2的同质ຫໍສະໝຸດ 象变体573℃（常压）以上
β
石英（高温石英）六方晶系
573℃以下
(4)类质同象元素，写在小括号中，用逗号隔开， 含量高者写在前面，如橄榄石(Mg, Fe)2[SiO4]。
(5)若有分子水则排在最后，中间用·隔开，如欧泊
SiO2·nH2O
矿物的化学式是根据矿物的定量化学全分析数据， 经过换算得来的，但由此得到的只是实验式、结 构式要根据晶体结构和晶体化学原理确定或进行 晶体结构分析。
矿物的化学式有两种，即实验式和结构式
a、实验式：仅表示出组成矿物元素的种类及其原 子数之比的化学式，可用元素的形式写出如 BeAl2O4，也可用简单氧化物组合方式写出 BeO·Al2O3 b、结构式（晶体化学式）：除了能表示出组成元 素的种类及其原子数之比外，还可反映矿物晶体 结构中各组分相互结合的情况。

图1-19 方解石（a）和白云石（b）晶面上的蚀象
1.矿物的性质
• （2）矿物晶体的连生和双晶 在自然界中，矿物的晶体不但能够形成多种多样外形
的单体，而且两个或两个以上的单体还能生长在一起，这 种现象称为晶体的连生。 如果许多单个的晶体连生在一起，彼此之间并没有一定
的规律，相互处于偶然的位置上，就叫做不规则连生。 但也有些晶体，按照一定的规律连生在一起，这就叫做
无论晶体内部质点排列如何复杂， 都共同具有空间格子构造的特性。 显然空间格子是表示晶体构造规律 性的几何图形，而不是晶体的具体 构造。空间格子的一般形状如图１ －２所示。
图１-２ 空间格子
1.矿物的性质
• 空间格子有如下几种要素： • 结点：空间格子中的点，它们代表晶体构造中相当的点，
在实际晶体构造中占据结点位置的可能是相同的原子， 也可能是相同的离子和分子。 • 行列：结点在直线上作等距离的排列，如图l－3所示。
1.矿物的性质
• 1.1.1.2晶体 自然界中的矿物绝大部分是固体，而且几乎所有的固体矿物都是
晶体，例如食盐、水晶、磁铁矿都是晶体（图1-1）。
图1-l 石盐、水晶、磁铁矿的晶体
1.矿物的性质
• 晶体由晶面、晶棱、角顶三个要素组成。 • 晶面：晶体外表的规则平面称为晶面。 • 晶棱：两个晶面相交的直线称为晶棱。
矿物集合体形态的种类繁多，除上述外，尚有粉末状、 皮壳状、被膜状等等。
上述矿物的形态特征，不仅在矿物鉴定及矿物成因研 究上具有重要意义，并且与选矿工艺也有极为密切的关系。
1.矿物的性质
• 1.2矿物的物理性质 矿物的物理性质取决于矿物本身的化学成分和内部结
构。所以不同的矿物都具有特定的物理性质。人们可以借 助矿物物理性质的差异来识别矿物、利用矿物和寻找矿物 资源。例如，人们利用金刚石的荧光性对其进行手选；利 用石英的压电性在电子工业中作振荡器件；利用沸石的吸 附性除去废水中的放射性元素，重金属离子等。随着科学 技术的发展，矿物将作为一种材料资源不断被开发利用， 促进国民经济和高科技的发展。所以，研究矿物的物理性 质有着极为重要的现实意义。