第一篇 礦石學(xué)基礎(chǔ) (NXPowerLite)

1、選選 礦礦 學(xué)學(xué)第一篇第一篇礦石學(xué)基礎(chǔ)礦石學(xué)基礎(chǔ)貴州大學(xué)礦業(yè)學(xué)院礦物加貴州大學(xué)礦業(yè)學(xué)院礦物加工教研室工教研室選選 礦礦 學(xué)學(xué)第一第一篇篇礦石學(xué)基礎(chǔ)主講人：主講人：張張 杰杰教授教授1 1 晶體晶體1.11.1晶體及其基本性質(zhì)晶體及其基本性質(zhì) 古代，無論中外都把具有規(guī)則多面體形態(tài)的水晶古代，無論中外都把具有規(guī)則多面體形態(tài)的水晶稱為晶體。后來擴(kuò)展為用晶體稱呼那些天然就具有稱為晶體。后來擴(kuò)展為用晶體稱呼那些天然就具有規(guī)則多面體形態(tài)的固體規(guī)則多面體形態(tài)的固體, ,如食鹽、水晶，方解石、如食鹽、水晶，方解石、黃鐵礦、綠柱石等。黃鐵礦、綠柱石等。 晶體：是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間呈周期性重復(fù)排列晶體：是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)

2、在三維空間呈周期性重復(fù)排列的固體?；蛘哒f晶體是具有格子構(gòu)造的固體。的固體?；蛘哒f晶體是具有格子構(gòu)造的固體。 1-1 晶體結(jié)晶學(xué)與晶體化學(xué)基礎(chǔ)晶體結(jié)晶學(xué)與晶體化學(xué)基礎(chǔ)1.2 非晶體 與晶體相對應(yīng)的是非晶體。其特點(diǎn)是內(nèi)部結(jié)構(gòu)不具有格子構(gòu)造。廣義上包括氣體、液體和一部分固體物質(zhì)，如玻璃、琥珀、松香、樹脂、瀝青、大部分塑料等。 內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)不作規(guī)則排列，不具格子構(gòu)造的物質(zhì)，稱為非晶質(zhì)或非晶質(zhì)體。 1.3 空間格子的幾何要素1.3.1 結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn)是空間格子中的點(diǎn)，它們代表晶體結(jié)構(gòu)中的相當(dāng)點(diǎn)。實(shí)際晶體中在結(jié)點(diǎn)的位置上可為同種質(zhì)點(diǎn)所占據(jù)。 1.3.2 行列 結(jié)點(diǎn)在直線上的排列即構(gòu)成行列(圖I-1-6)?？臻g格子

3、中任意兩個結(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)起來就是一條行列的方向。 行列中相鄰結(jié)點(diǎn)間的距離稱為該行列的結(jié)點(diǎn)間距(如圖I-1-6中的a)。1.3.3 面網(wǎng) 結(jié)點(diǎn)在平面上的分布即構(gòu)成面網(wǎng)?？臻g格子中不在同一行列上的任意三個結(jié)點(diǎn)就可以決定一個面網(wǎng)的方向，或者說任意兩個相交的行列就可決定一個面網(wǎng)。 面網(wǎng)上單位面積內(nèi)結(jié)點(diǎn)的密度稱為面網(wǎng)密度。1.3.4 平行六面體 從三維空間來看，空間格子可以劃出一個最小重復(fù)單位，那就是平行六面體。1.4 建立坐標(biāo)系格子常數(shù) 對于一個單位平行六面體，以交于一點(diǎn)、不在一個平面上的三個棱作為三個坐標(biāo)軸，棱長a、b、c為坐標(biāo)刻度，彼此的夾角為、。即可表示出它的形狀。a、b、c及、合稱為格子常數(shù)，對于實(shí)

4、際晶體則稱之為晶胞參數(shù)。1.5 晶體的基本性質(zhì)1.5.1自限性 自限性是指晶體在適當(dāng)條件下可以自發(fā)地形成幾何多面體的性質(zhì)。由圖1-5-1中可以看出晶體為平的晶面所包圍，晶面相交成直的晶棱，晶棱會聚成尖的角頂。 圖1-5-1 晶面、晶棱、角頂與 圖1-5-2 藍(lán)晶石晶體的硬度 面網(wǎng)、行列、結(jié)點(diǎn)的關(guān)系示意圖 A A- B B方向硬度不同1.5.2 均一性 因為晶體是具有格子構(gòu)造的固體，在同一晶體的各個不同部分，質(zhì)點(diǎn)的分布是一樣的，所以晶體的各個部分的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)也是相同的，這就是晶體的均一性。1.5.3 異向性 晶體結(jié)構(gòu)中不同方向上的質(zhì)點(diǎn)種類和排列方式不同，導(dǎo)致晶體的各種物理和化學(xué)性質(zhì)隨方向

5、不同而異，這就是晶體的異向性。例如：藍(lán)晶石的硬度，石墨的導(dǎo)電性等隨方向的差異很大。1.5.4 對稱性 晶體具異向性，但這并不排斥在某些特定的方向上具有“相同的性質(zhì)”。在晶體的外形上，也常有相等的晶面、晶棱和角頂重復(fù)出現(xiàn)。 1.5.5 最小內(nèi)能 在相同的熱力學(xué)條件下，晶體與同種物質(zhì)的非晶質(zhì)體、液體、氣體相比較，其內(nèi)能最小。1.5.6 穩(wěn)定性 晶體具有最小內(nèi)能，因而結(jié)晶態(tài)是一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。這種穩(wěn)定性可由質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動狀態(tài)來說明：1-2 晶體生長的基本規(guī)律與晶體生長的基本規(guī)律與布拉維法則布拉維法則1. 1結(jié)晶作用方式 晶體是在物相轉(zhuǎn)變的情況下形成的。1.2由液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?.3.1從熔體中結(jié)晶 當(dāng)溫

6、度低于熔點(diǎn)時，晶體開始析出，即只有當(dāng)熔體過冷卻時晶體才能發(fā)生。如水低于0時結(jié)晶成冰；金屬熔體冷卻到熔點(diǎn)以下結(jié)晶成金屬晶體。1.3.2從溶液中結(jié)晶 溶液達(dá)到過飽和時析出晶體。1)溫度降低，如巖漿期后熱液隨著遠(yuǎn)離巖漿源，漸次析出礦物晶體；2)水分蒸發(fā)，如天然鹽湖鹽類結(jié)晶；3)化學(xué)反應(yīng)，生成難溶物質(zhì)。1.4由氣相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?條件：有足夠低的蒸氣壓。火山口附近常直接生成硫、碘或氯化鈉的晶體；雪花由水蒸氣冷卻直接結(jié)晶而成。1.5由固相再結(jié)晶為固相1.5.1 同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變 指某種晶體在熱力學(xué)條件改變時，轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N在新條件下穩(wěn)定的晶體，而轉(zhuǎn)變前后的成分相同，但晶體結(jié)構(gòu)不同。 如SiO2，溫度達(dá)573以上由

7、低溫石英轉(zhuǎn)變?yōu)榫w結(jié)構(gòu)不同的高溫石英。1.5.2原礦物晶粒逐漸變大1.5.3 固溶體分解 在一定溫度下固溶體可以分離成為幾種獨(dú)立礦物。例如一定比例的閃鋅礦(ZnS)和黃銅礦(CuFeS2)在高溫時組成均一相固溶體，而在低溫時就分離成為兩種獨(dú)立礦物。1.5.4 變 晶 礦物在定向壓力下溶解，在垂直于壓力方向上再結(jié)晶，形成一向或二向延伸的變質(zhì)礦物，稱為“變晶”。如角閃石、云母等。在變質(zhì)巖中發(fā)育成斑狀晶體稱為“變斑晶”。1.5.5 由固態(tài)非晶質(zhì)結(jié)晶 火山熔巖迅速冷凝固結(jié)為非晶質(zhì)的火山玻璃，經(jīng)過千百年演變可逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶質(zhì)。1.6.1晶體的形成 晶體(crystal)生成的一般過程：先生成晶核，再逐漸

8、長大。 從液相或氣相中生長有三個階段：介質(zhì)達(dá)到過飽和、過冷卻階段；成核階段；生長階段。1.6.2晶核的形成 若介質(zhì)體系的質(zhì)點(diǎn)同時進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)形成新相，稱為均勻成核作用。即各處的成核幾率相等，這要克服相當(dāng)大的表面能位壘，即需要相當(dāng)大的過冷卻度才能成核。 在單位時間內(nèi)，單位體積中所形成的核的數(shù)目稱成核速度。它決定于物質(zhì)的過飽和度或過冷卻度。過飽和度和過冷卻度越高，成核速度越大。另外，介質(zhì)粘度大會阻礙物質(zhì)的擴(kuò)散，降低成核速度。1.6.3 布拉維法則 早在1855年，法國結(jié)晶學(xué)家布拉維(ABravis)從晶體具有空間格子構(gòu)造的幾何概念出發(fā)，論述了實(shí)際晶面與空間格子構(gòu)造中面網(wǎng)之間的關(guān)系:即實(shí)際晶體的晶

9、面常常平行網(wǎng)面結(jié)點(diǎn)密度最大的面網(wǎng)，這就是布拉維法則。 所謂晶面生長速度是指單位時間內(nèi)晶面在其垂直方向上增長的厚度。1.6.4 面角恒等定律 面角恒等定律是指同種物質(zhì)（成分構(gòu)造相同）的所有晶體，其對應(yīng)晶面間的夾角恒等。晶面夾角是指晶面法線間的夾角。1.6.5影響晶體生長的外部因素 在不同生長條件下形成的同種晶體，形態(tài)上可能有所差別。 【1】溫度 在不同的溫度下，同種物質(zhì)的晶體，其不同晶面的相對生長速度有所改變，影響晶體形態(tài)，如方解石(CaCO3)在較高溫度下生成的晶體呈扁平狀，而在地表水溶液中形成的晶體則往往是細(xì)長的。石英和錫石礦物晶體亦有類似的情況?！?】 雜質(zhì) 溶液中雜質(zhì)的存在可以改變晶體上

10、不同面網(wǎng)的表面能，所以其相對生長速度也隨之變化而影響晶體形態(tài)。例如，在純凈水中結(jié)晶的石鹽是立方體，而在溶液中有少量硼酸存在時則出現(xiàn)立方體與八面體的聚形?！?】粘度 溶液的粘度也影響晶體的生長。粘度的加大，將妨礙渦流 的產(chǎn)生，溶質(zhì)的供給只有以擴(kuò)散的方式來進(jìn)行，晶體在物質(zhì)供給十分困難的條件下生成。由于晶體的棱角部分比較容易接受溶質(zhì)，生長得較快，晶面的中心生長得慢，甚至完全不長，從而形成骸晶?！?】 結(jié)晶速度 結(jié)晶速度大，則結(jié)晶中心增多，晶體長的細(xì)小，且往往長成針狀、樹枝狀。反之，結(jié)晶速度小，則晶體長得粗大。如巖漿在地下緩慢結(jié)晶，則生長成粗粒晶體組成的深成巖，如花崗巖；但在地表快速結(jié)晶則生成由細(xì)粒晶

11、體甚至于隱晶。 1.7晶體的溶解與再生 1.7.1晶體的溶解 晶面溶解時，將首先在一些薄弱地方溶解出小凹坑，稱為蝕像。 1.7.2晶體的再生 破壞了的和溶解了的晶體處于合適的環(huán)境又可恢復(fù)多面體形態(tài)，稱為晶體的再生，如斑巖中石英顆粒的再生。1-3晶體的對稱、對稱組合和晶體分類1.1對稱的概念 對稱對稱就是物體相同部分有規(guī)律的重復(fù)。就是物體相同部分有規(guī)律的重復(fù)。 晶體對稱性(symmetry)最直觀的表現(xiàn)在外形上,相同的晶面(plane)、晶棱(arris)和角頂(corner angle)作有規(guī)律的重復(fù) 1.2晶體對稱的特點(diǎn) 1)所有的晶體都具有對稱性。 2)晶體的對稱是有限的。 3)晶體的對稱

12、既是外形上的對稱，同時也是物理性質(zhì)上的對稱。 由于以上特點(diǎn)，晶體的對稱可以作為晶體分類(classify crystal)的最好依據(jù)。1.3晶體外形對稱要素1.4 對稱面(P) 是一個假想的平面；相應(yīng)的對稱操作為對于此平面的反映。它將圖形平分為互為鏡像的兩個相等部分。 晶體中對稱面與晶面、晶棱可能有如晶體中對稱面與晶面、晶棱可能有如下關(guān)系下關(guān)系 : :1)垂直并平分晶面；2)垂直晶棱并通過它的中心；3)包含晶棱。1.5 1.5 對稱軸對稱軸(L(Ln n) ) 是一根假想的直線。相應(yīng)的對稱操作是圍繞此直線的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)圖形圍繞此直線旋轉(zhuǎn)可使相等部分重復(fù)。 旋轉(zhuǎn)一周重復(fù)的次數(shù)稱為軸次(n)。重復(fù)時所

13、旋轉(zhuǎn)的最小角度稱基轉(zhuǎn)角，360n。 對稱軸可能出露的位置：晶面的中心、晶棱的中點(diǎn)對稱軸可能出露的位置：晶面的中心、晶棱的中點(diǎn)或角頂?；蚪琼敗?蝴蝶的對稱蝴蝶的對稱 對稱的花冠對稱的花冠 1.61.6對稱中心對稱中心(C)(C) 是一個假想的點(diǎn)；相應(yīng)的對稱操作是對此點(diǎn)的反伸(或稱倒反)。 如果通過此點(diǎn)作任意直線，則在此直線上距對稱中心等距離的兩端，必定可以找到對應(yīng)點(diǎn)。 1.71.7旋轉(zhuǎn)反伸軸旋轉(zhuǎn)反伸軸( (L Li in n) ) 是一根假想的直線；相應(yīng)的對稱操作是圖形圍繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度后再對此直線上的一個點(diǎn)進(jìn)行反伸，可使相等部分重復(fù)。 L Li in n的軸次也可為的軸次也可為1 1、2

14、2、3 3、4 4、6 6次。次。 因此，結(jié)晶多面體中可能存在的對稱要素只有9種，分別是： 對稱軸L1、L2、L3、L4、L6 對稱面 P 對稱中心 C 旋轉(zhuǎn)反伸軸Li4，Li6 單個晶體中全部對稱要素的組合稱為該晶體的對稱型。 晶體中全部對稱要素相交于一點(diǎn)(晶體中心)，在進(jìn)行對稱操作時至少有一點(diǎn)不移動，因此對稱型也稱為點(diǎn)群。對稱要素的組合必須滿足組對稱要素的組合必須滿足組合定理，即符合空間格子構(gòu)造規(guī)律，因此對稱合定理，即符合空間格子構(gòu)造規(guī)律，因此對稱型是有限的。型是有限的。 按照晶體對稱特點(diǎn)進(jìn)行的分類，分類依據(jù)如下： 1) 把屬于同一對稱型的晶體歸為一個晶類。晶體中存在32種對稱型，亦即有3

15、2個晶類。 2) 根據(jù)是否有高次軸以及有幾個高次軸，把32個對稱型歸納為低級、中級、高級三個晶族。 低級晶族 無高次軸 中級晶族 有一個高次軸 高級晶族 有多于一個的高次軸 3) 在各晶族中，再根據(jù)對稱特點(diǎn)劃分晶系，共有七個晶系。 1-4晶體的理想形態(tài)、晶體的理想形態(tài)、晶體定向及晶面符號晶體定向及晶面符號 1.11.1單形單形 理想形態(tài)指的是晶體由理想晶面構(gòu)成。即晶體上同種性質(zhì)的面網(wǎng)能得到同等發(fā)育，形成同形等大的晶面。分為單形和聚形兩種。 單形的概念單形的概念由對稱要素聯(lián)系起來的一組晶面的總合。即藉對稱型中全部對稱要素的作用可以相互重復(fù)的一組晶面。 單形上所有晶面不能封閉空間而占有一定體單形上

16、所有晶面不能封閉空間而占有一定體積者稱為開形。開形不能獨(dú)立存在，必需與其積者稱為開形。開形不能獨(dú)立存在，必需與其他單形聚合才能形成封閉的幾何形態(tài)。他單形聚合才能形成封閉的幾何形態(tài)。 閉形：單形上所有晶面能封閉空間而占有一閉形：單形上所有晶面能封閉空間而占有一定體積者。定體積者。閉形能單獨(dú)存在，也可以與其他單形相聚。 1.2 四十七種幾何單形 受對稱要素的約束，47種單形在7個晶系中的分布有一定規(guī)律性。1.2.1 低級晶族 （7種） 1.2.2 中級晶族（25種） 1) 1)柱類：由若干晶面圍成柱體，晶面平行于高柱類：由若干晶面圍成柱體，晶面平行于高次軸次軸(z(z軸軸) )，橫切面的形狀，橫切

17、面的形狀如圖如圖。注意：復(fù)三。注意：復(fù)三方、復(fù)四方和復(fù)六方不等于六方、八方和十二方、復(fù)四方和復(fù)六方不等于六方、八方和十二方，因為復(fù)柱晶面的交角是相間地相等。方，因為復(fù)柱晶面的交角是相間地相等。 2)2)單錐類：屬于本類的單形系由若干晶面相交于單錐類：屬于本類的單形系由若干晶面相交于高次軸上的一點(diǎn)而形成的單錐體。與柱的情況高次軸上的一點(diǎn)而形成的單錐體。與柱的情況 相相似，按其橫切面的形狀，可分為屬于四方晶系的似，按其橫切面的形狀，可分為屬于四方晶系的四方單錐、復(fù)四方單錐，屬于三、六方四方單錐、復(fù)四方單錐，屬于三、六方 晶系的三晶系的三方單錐、復(fù)三方單錐、六方單錐、復(fù)六方單錐等方單錐、復(fù)三方單錐、

18、六方單錐、復(fù)六方單錐等六種單形。六種單形。 3)雙錐類4)四方四面體和復(fù)四方偏三角面體5)菱面體與復(fù)三方偏三角面體6)偏方面體組1.2.3 高級晶族1)四面體組 5種2)八面體組 5種3)3)立方體組立方體組 5 5種種 兩個以上的單形的聚合稱為聚形。兩個以上的單形的聚合稱為聚形。 單形的聚合不是任意的，必須是屬于同一對稱型的單形才能相聚；換句話說，也就是聚形也必屬于一定的對稱型，因此，聚形中的每一單形的對稱型當(dāng)然都與該聚形的對稱型一致。1.2.4 1.2.4 聚形聚形1.2.5晶體定向晶體定向 【1】 晶體定向的概念晶體定向就是在晶體中確定坐標(biāo)系統(tǒng)。目的：晶面和晶棱的空間方位可用一定的指數(shù)予

19、以表征。1) 晶軸2) 軸角3) 軸長與軸率4) 晶體常數(shù)【2 】晶軸選擇晶軸的選擇應(yīng)遵循下列原則：1)符合晶體所固有的對稱性。因此，晶軸應(yīng)與對稱軸或?qū)ΨQ面的法線重合；若無對稱軸和對稱面，則晶軸可平行晶棱選取。2)在上述前提下，應(yīng)盡可能使晶軸垂直或近于垂直，并使軸長趨于或近于相等，即盡可能使之趨向于=90，a=b=c。3)使軸率盡可能為1：1：1，即軸單位盡可能相等?！?】 晶軸安置1) 三軸定向Z軸（c）-直立、正端朝上Y軸（b）-左右方向，正端朝右X軸（a）-前后方向，正端朝前2）四軸定向（只適用于三方和六方晶系）X、Y、U軸均與Z軸垂直，且正端互成120度夾角，Y-左右、X-左前，偏左3

20、0度、U-右前，正端朝后偏左30度【4 】各晶系的晶體定向各晶系的對稱特點(diǎn)不同，因而各有其具體選擇晶軸的方法。其晶體常數(shù)特點(diǎn)也不一樣。1）等軸晶系2）四方晶系3）三方及六方晶系4）斜方晶系5）單斜晶系6）三斜晶系【5 5】晶面符號晶面符號 表征晶面空間方位的符號，稱為晶面符號。通常表征晶面空間方位的符號，稱為晶面符號。通常采用米氏符號，系英國人米勒爾采用米氏符號，系英國人米勒爾(W. H.Mi11er)(W. H.Mi11er)于于18391839所創(chuàng)。所創(chuàng)。 晶面符號的確定方法如下：1）取晶面在各晶軸上的截距系數(shù)的倒數(shù)比1/p：1/q：1/r；2）乘以分母的最小公倍數(shù)，化成最簡單的整數(shù)比h：

21、k：l=1/p：1/q：1/r，h、k、l為整數(shù)；3）去掉比例號，加上圓括號即為米氏符號，(hkl)，讀作h,k,l。 【6 6】整數(shù)定律整數(shù)定律 整數(shù)定律晶面在晶軸上截距系數(shù)之比為簡單整數(shù)比。 【7】單形符號單形符號 單形符號是指在單形中選擇一個代表面，把該晶面的晶面指數(shù)用“ ”括起來，用以表征組成該單形的一組晶面。 習(xí)慣上，選擇代表晶面定形號時，一般是選擇正指數(shù)最多的晶面，同時還遵循先前(即X軸上指數(shù)最大)、次右(即Y軸上的指數(shù)次大)、后上(即Z軸上的指數(shù)最小)的原則1-5 晶體化學(xué)晶體化學(xué)w 晶體化學(xué)的首要任務(wù)就是闡明晶體的化學(xué)組成與晶體結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系，指出互為因果的具體形式。1.1元素

22、的離子類型 天然礦物，除少數(shù)為單質(zhì)外，絕大多數(shù)屬于離子化合物。在離子化合物中，陰陽離子間的結(jié)合，主要取決于由它們的外層電子構(gòu)型所決定的化學(xué)性質(zhì)。一般離子類型可以分為： 1）惰性氣體型離子 2）銅型離子 3）過渡型離子w1.2原子和離子半徑w在晶體結(jié)構(gòu)中，原子和離子的大小，特別是相對大小具有重要的幾何意義。一般有以下規(guī)律：w1）一般陽離子半徑都小于陰離子半徑。w2）同種元素的氧化態(tài)相同時，離子半徑隨配位數(shù)的增高而增大。w3）同種元素的原子半徑，其共價半徑總是小于金屬原子半徑。w1.3球體的最緊密堆積w在晶體結(jié)構(gòu)中，質(zhì)點(diǎn)之間趨于盡可能地相互靠近，形成最緊密堆積，以達(dá)到內(nèi)能最小，而使晶體處于最穩(wěn)定狀

23、態(tài)。w1.4配位數(shù)和配位多面體w晶體結(jié)構(gòu)中，原子或離子總是按一定的方式與周圍的原子與離子相接觸的。每個原子或離子周圍最鄰近的原子或異號離子的數(shù)目稱為該原子或離子的配位數(shù)。以一個原子或離子為中心，將其周圍與之成配位關(guān)系的原子或離子的中心連接起來所獲得的多面體稱為配位多面體。 w1.5礦物中的鍵型與晶體類型w在晶體結(jié)構(gòu)中，質(zhì)點(diǎn)之間的相互維系力，稱為化學(xué)鍵?；瘜W(xué)鍵的形成，主要是由于相互作用的原子，他們的價電子在原子核之間進(jìn)行重新分配，以達(dá)到穩(wěn)定的電子構(gòu)型的結(jié)果。w典型的化學(xué)鍵有四種，即分子鍵、離子鍵、共價鍵和金屬鍵。w1.6類質(zhì)同象w晶體結(jié)構(gòu)中某種質(zhì)點(diǎn)為其他種類似質(zhì)點(diǎn)所代替，僅使晶格常數(shù)發(fā)生不大的變

24、化，而結(jié)構(gòu)形式并不改變，這種現(xiàn)象稱為類質(zhì)同象。w他是引起化學(xué)成分變化的一個主要原因。地殼中有許多元素本身很少或根本不形成獨(dú)立礦物，而主要是以類質(zhì)同象混入物的形式賦存于與之性質(zhì)相似的常量元素所組成的礦物晶格中。w1.7同質(zhì)多象w同種化學(xué)成分的物質(zhì)，在不同的物理化學(xué)條件下，形成不同結(jié)構(gòu)的晶體的現(xiàn)象，稱為同質(zhì)多象。 第二章第二章 礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分金 Au鎂 Mg鈣 Ca硅 Si銅 Cu銀 Ag礦物的化學(xué)成分是組成礦物的物質(zhì)基礎(chǔ)，是決礦物的化學(xué)成分是組成礦物的物質(zhì)基礎(chǔ)，是決定礦物各項性質(zhì)的最基本因素之一。定礦物各項性質(zhì)的最基本因素之一。u對于許多有用礦物來說，人們就是利用其中的某些對于許多

25、有用礦物來說，人們就是利用其中的某些化學(xué)成分。例如從黃銅礦化學(xué)成分。例如從黃銅礦CuFeSCuFeS2 2中提煉銅，從辰砂中提煉銅，從辰砂HgSHgS中提煉汞等等。中提煉汞等等。辰砂汞 2-1 2-1 前言前言 2-2礦物的化學(xué)成分類型礦物的化學(xué)成分類型1.單質(zhì)由同種元素的原子自相結(jié)合組成的礦物，稱為單質(zhì)由同種元素的原子自相結(jié)合組成的礦物，稱為單質(zhì)礦物，即自然元素礦物，如自然金礦物，即自然元素礦物，如自然金AuAu、自然銅、自然銅CuCu、金剛石金剛石C C等。等。2.化合物由兩種或兩種以上不同元素的離子或絡(luò)陰離子等組由兩種或兩種以上不同元素的離子或絡(luò)陰離子等組成的礦物，稱為化合物礦物，化合物

26、按其組成特點(diǎn)成的礦物，稱為化合物礦物，化合物按其組成特點(diǎn)又分為：又分為：w(1)簡單化合物簡單化合物 w由一種陽離子和一種陰離子化合而成，如方鉛礦由一種陽離子和一種陰離子化合而成，如方鉛礦PbS、食鹽、食鹽NaCl、磁鐵礦、磁鐵礦Fe3O4等。等。w(2)絡(luò)合物絡(luò)合物 w由一種陽離子和一種絡(luò)陰離子由一種陽離子和一種絡(luò)陰離子(酸根酸根)組成的化合物。組成的化合物。這種類型的礦物最多。各種含氧鹽一般都是絡(luò)合物，這種類型的礦物最多。各種含氧鹽一般都是絡(luò)合物，如方解石如方解石CaCO3、鈉長石、鈉長石NaAlSi3O8等。等。w(3)復(fù)化合物復(fù)化合物 w由兩種或兩種以上的陽離子與陰離子或絡(luò)陰離子組由兩

27、種或兩種以上的陽離子與陰離子或絡(luò)陰離子組成的化合物。如黃銅礦成的化合物。如黃銅礦CuFeS2等。等。w水膠凝體是由水膠溶體凝結(jié)而成，其分散媒是水，分散水膠凝體是由水膠溶體凝結(jié)而成，其分散媒是水，分散相是固態(tài)的微粒，如蛋白石相是固態(tài)的微粒，如蛋白石(SiO(SiO2 2nHnH2 2O)O)、褐鐵礦、褐鐵礦(Fe(Fe2 2O O3 3nHnH2 2O)O)和許多粘土礦物；這是礦物學(xué)中通常所說和許多粘土礦物；這是礦物學(xué)中通常所說的膠體礦物。的膠體礦物。w結(jié)晶膠溶體又稱結(jié)晶膠體，它的分散媒為固態(tài)晶質(zhì)，分結(jié)晶膠溶體又稱結(jié)晶膠體，它的分散媒為固態(tài)晶質(zhì)，分散相為氣體、液體或固體，如乳石英散相為氣體、液體

28、或固體，如乳石英( (含氣體分散相含氣體分散相) )、紅色方解石紅色方解石( (含含F(xiàn)eFe2 2O O3 3分散相分散相) )等，實(shí)際上是含有機(jī)械混等，實(shí)際上是含有機(jī)械混入物的晶體。入物的晶體。膠體是一種物質(zhì)的微粒膠體是一種物質(zhì)的微粒( (粒徑粒徑100-l0000nm)100-l0000nm)分散于另一種分散于另一種物質(zhì)之中所形成的均勻的細(xì)分散系。前種物質(zhì)稱為分散相物質(zhì)之中所形成的均勻的細(xì)分散系。前種物質(zhì)稱為分散相( (或分散質(zhì)或分散質(zhì)) )，后種物質(zhì)稱為分散媒，后種物質(zhì)稱為分散媒( (或分散介質(zhì)或分散介質(zhì)) )。 2-3 膠體礦物膠體礦物膠核與膠粒膠核與膠粒w多數(shù)膠體的分散相質(zhì)點(diǎn)都是晶質(zhì)

29、的，因此，它們多數(shù)膠體的分散相質(zhì)點(diǎn)都是晶質(zhì)的，因此，它們的表面電性不飽和，稱這個微粒為膠核。的表面電性不飽和，稱這個微粒為膠核。 w膠核優(yōu)先吸附存在于介質(zhì)中的與自己組成相同膠核優(yōu)先吸附存在于介質(zhì)中的與自己組成相同( (或或相似相似) )的離子，在膠核外面形成一個吸附層，構(gòu)成的離子，在膠核外面形成一個吸附層，構(gòu)成帶一定電荷的膠粒，為了平衡吸附層的電荷，帶帶一定電荷的膠粒，為了平衡吸附層的電荷，帶電的膠粒還要吸附介質(zhì)中的其他異性離子，這種電的膠粒還要吸附介質(zhì)中的其他異性離子，這種離子在介質(zhì)中有一定的自由移動能力，因而形成離子在介質(zhì)中有一定的自由移動能力，因而形成一個擴(kuò)散層。一個擴(kuò)散層。w膠粒就是膠

30、核和吸附層的合稱。膠粒就是膠核和吸附層的合稱。 膠體的選擇吸附性膠體的選擇吸附性w根據(jù)膠粒所帶正負(fù)電荷的不同，可將膠體分為正膠根據(jù)膠粒所帶正負(fù)電荷的不同，可將膠體分為正膠體和負(fù)膠體。地殼中常見的正膠體有：體和負(fù)膠體。地殼中常見的正膠體有：ZrZr、TiTi、ThTh、CeCe、CdCd、CrCr、AlAl、FeFe3+3+的氫氧化物；負(fù)膠體有的氫氧化物；負(fù)膠體有AsAs、SbSb、CuCu、PbPb的硫化物，以及高嶺石等粘土質(zhì)點(diǎn)和腐的硫化物，以及高嶺石等粘土質(zhì)點(diǎn)和腐植質(zhì)等；有時氫氧化鐵也帶有負(fù)電荷。在自然界中植質(zhì)等；有時氫氧化鐵也帶有負(fù)電荷。在自然界中負(fù)膠體比正膠體分布廣泛。負(fù)膠體比正膠體分布

31、廣泛。w膠體的選擇吸附，是指膠粒在不同溶液中僅能吸附膠體的選擇吸附，是指膠粒在不同溶液中僅能吸附某些與膠粒電荷相反的離子，而對其他物質(zhì)吸附很某些與膠粒電荷相反的離子，而對其他物質(zhì)吸附很少或完全不吸附。負(fù)膠體吸附介質(zhì)中的陽離子，如少或完全不吸附。負(fù)膠體吸附介質(zhì)中的陽離子，如MnOMnO2 2負(fù)膠體可以吸附負(fù)膠體可以吸附CuCu+ +、PbPb2+2+、ZnZn2+2+、CoCo2+2+、NiNi2+2+、K K+ +、LiLi+ +等等4040余種陽離子；正膠體吸附介質(zhì)中的陰離余種陽離子；正膠體吸附介質(zhì)中的陰離子，如子，如Fe(OH)Fe(OH)3 3正膠體能吸附正膠體能吸附V V、P P、As

32、As、CrCr等元素的等元素的絡(luò)陰離子。絡(luò)陰離子。w膠體對離子吸附的選擇性，還表現(xiàn)在對一些離子膠體對離子吸附的選擇性，還表現(xiàn)在對一些離子吸附的難易程度不同，進(jìn)而表現(xiàn)為被吸附離子之吸附的難易程度不同，進(jìn)而表現(xiàn)為被吸附離子之間的交換。最常見的是粘土礦物的離子交換現(xiàn)象。間的交換。最常見的是粘土礦物的離子交換現(xiàn)象。一般情況下，陽離子電價愈高，置換能力愈強(qiáng)，一般情況下，陽離子電價愈高，置換能力愈強(qiáng)，一旦被粘土吸附，就難被置換。在電價相等時，一旦被粘土吸附，就難被置換。在電價相等時，置換能力隨離子半徑增大而增強(qiáng)，因為離子半徑置換能力隨離子半徑增大而增強(qiáng)，因為離子半徑愈大，水化能力減小，使水化半徑減小，與膠

33、核愈大，水化能力減小，使水化半徑減小，與膠核中中O O2-2-的結(jié)合鍵能增加。金屬陽離子置換能力按下的結(jié)合鍵能增加。金屬陽離子置換能力按下列順序遞減列順序遞減( (其中其中H H+ +是例外的是例外的) )：wH+Al3+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+Li+w此順序稱為霍夫曼斯特順序。此順序稱為霍夫曼斯特順序。 3-1 3-1 膠體溶液膠體溶液w出離地表的礦物或礦物集合體，在物理風(fēng)化作用中，出離地表的礦物或礦物集合體，在物理風(fēng)化作用中，由于機(jī)械破碎或磨蝕而形成膠粒大小的質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)它由于機(jī)械破碎或磨蝕而形成膠粒大小的質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)它們分散于水中即成為膠體溶液們分散于水中即成為膠體溶液

34、( (水膠溶體水膠溶體) )；或因化；或因化學(xué)風(fēng)化作用，使原生礦物分解成離子或分子狀態(tài)，學(xué)風(fēng)化作用，使原生礦物分解成離子或分子狀態(tài)，然后進(jìn)一步飽和聚集而成。膠體溶液是形成膠體礦然后進(jìn)一步飽和聚集而成。膠體溶液是形成膠體礦物的物質(zhì)基礎(chǔ)。物的物質(zhì)基礎(chǔ)。3-23-2膠體溶液的凝聚膠體溶液的凝聚w己經(jīng)形成的膠體礦物，隨著時間的推移或熱力己經(jīng)形成的膠體礦物，隨著時間的推移或熱力學(xué)因素的改變，進(jìn)一步發(fā)生脫水作用，顆粒逐學(xué)因素的改變，進(jìn)一步發(fā)生脫水作用，顆粒逐漸增大而成為隱晶質(zhì)。最終可轉(zhuǎn)變?yōu)轱@晶質(zhì)礦漸增大而成為隱晶質(zhì)。最終可轉(zhuǎn)變?yōu)轱@晶質(zhì)礦物。由膠體晶化而形成的晶質(zhì)礦物特稱為變膠物。由膠體晶化而形成的晶質(zhì)礦物

35、特稱為變膠體礦物，如蛋白石變?yōu)槭?、石英體礦物，如蛋白石變?yōu)槭?、石英SiOSiO2 2等。這等。這種轉(zhuǎn)化過程，稱之為膠體的老化或陳化。種轉(zhuǎn)化過程，稱之為膠體的老化或陳化。w膠體溶液在遷移過程中或匯聚于水盆地后，或膠體溶液在遷移過程中或匯聚于水盆地后，或因與帶有相反電荷的質(zhì)點(diǎn)發(fā)生電性中和而沉淀，因與帶有相反電荷的質(zhì)點(diǎn)發(fā)生電性中和而沉淀，或因水分蒸發(fā)而凝聚，從而形成各種膠體礦物?；蛞蛩终舭l(fā)而凝聚，從而形成各種膠體礦物。3-3礦物中的水礦物中的水 w吸附水以中性水分子吸附水以中性水分子(H2O)(H2O)存在，不參與組成礦存在，不參與組成礦物的晶體結(jié)構(gòu)，而是被機(jī)械地吸附于礦物顆粒表物的晶體結(jié)構(gòu)，

36、而是被機(jī)械地吸附于礦物顆粒表面或縫隙中。吸附水不屬于礦物的化學(xué)成分，不面或縫隙中。吸附水不屬于礦物的化學(xué)成分，不寫入化學(xué)式。它們在礦物中的含量不定，隨溫度、寫入化學(xué)式。它們在礦物中的含量不定，隨溫度、濕度而變；常壓下，當(dāng)溫度達(dá)到濕度而變；常壓下，當(dāng)溫度達(dá)到100-110100-110時，時，吸附水就全部從礦物中溢出而不破壞晶格。吸附水就全部從礦物中溢出而不破壞晶格。w含在水膠凝體中的膠體水，作為分散媒被微弱的含在水膠凝體中的膠體水，作為分散媒被微弱的聯(lián)結(jié)力附著在膠體的分散相的表面，這是吸附水聯(lián)結(jié)力附著在膠體的分散相的表面，這是吸附水的一種特殊類型。膠體水是膠體礦物本身固有的的一種特殊類型。膠體

37、水是膠體礦物本身固有的特征，應(yīng)當(dāng)作為一種組分列人礦物的化學(xué)成分，特征，應(yīng)當(dāng)作為一種組分列人礦物的化學(xué)成分，但其含量變化很大，如蛋白石但其含量變化很大，如蛋白石SiO2SiO2nH2O(nnH2O(n表示表示水分子含量不固定水分子含量不固定) )。 吸附水吸附水結(jié)晶水結(jié)晶水w結(jié)晶水以中性水分子存在于礦物中，參與組成礦物的晶格，有固定的配位位置，是礦物化學(xué)組成的一部分。結(jié)晶水分子的數(shù)量與礦物中其他組分的含量成簡單的比例關(guān)系。結(jié)晶水往往存在于具有大半徑絡(luò)陰離子的含氧鹽礦物中。如石膏CaSO42H2O、膽礬CuSO45H2O等。某些礦物中的結(jié)晶水以一定的配位形式圍繞著陽離子(有時也圍繞陰離子)形成所謂

38、的結(jié)晶水化物。w結(jié)晶水由于受到晶格的束縛，結(jié)合較牢固。因此，要使它從晶格中釋放出來，就需要有較高的溫度，但一般不超過600，通常為100-200。結(jié)構(gòu)水結(jié)構(gòu)水 w結(jié)構(gòu)水也稱化合水。是以(OH)-、H+或(H3O)+離子的形式參加礦物晶格的水，其中尤以(OH)-最為常見。如滑石(Mg3Si4O10(OH)2)、高嶺石(Al4Si4O10(OH)3)等中的水，就屬于這種類型。w結(jié)構(gòu)水在晶格中占有固定的位置，在組成上具有確定的含量比。由于與其他離子的聯(lián)結(jié)相當(dāng)牢固，因此，需要較高的溫度(大約在600-1000之間)才能溢出，如高嶺石的失水溫度為580，滑石則為950。由于結(jié)構(gòu)水是占有晶格位置的，所以失

39、水后，晶格完全被破壞。沸石水沸石水 w沸石水是存在于沸石族礦物中的中性水分子。沸石的結(jié)構(gòu)水有大小不等的空洞及孔道，水就占據(jù)在這些空洞和孔道中，位置不十分固定。水的含量隨溫度和濕度而變化。由于沸石結(jié)構(gòu)中，其空洞和孔道的數(shù)量及位置都是一定的，所以含水量有一個確定的上限值。此數(shù)值與礦物其他組分的含量成簡單的比例關(guān)系。w沸石族礦物，當(dāng)加熱至80-400范圍內(nèi)，水即大量溢出，失水后原礦物的晶格不發(fā)生變化，只是它的某些物理性質(zhì)如：透明度、折射率和比重等隨失水量的增加而降低。失水后的沸石仍能重新吸水，恢復(fù)原有的物理性質(zhì)。可見沸石水具有一定的吸附水的性質(zhì)，但是含水量的這種變化是有一定范圍限制的，當(dāng)超過這一范圍

40、時，晶格將有所變化，脫水后就不能再吸水復(fù)原。層間水層間水w層間水是存在于某些層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)層之間的中性水分子。它參與礦物晶格的構(gòu)成，但數(shù)量可在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變動。這是因為某些層狀硅酸鹽礦物如蒙脫石等，其結(jié)構(gòu)層本身，電價并未達(dá)到平衡，在結(jié)構(gòu)層的表面還有過剩的負(fù)電荷，這部分過剩的負(fù)電荷還要吸附其他金屬陽離子，而后者又再吸附水分子，從而在相鄰的結(jié)構(gòu)層之間形成水分子層，即層間水。水的含量多少與吸附陽離子的種類有關(guān)。如在蒙脫石中，當(dāng)吸附陽離子為Na+時，在結(jié)構(gòu)層之間常形成一個水分子層；若為Ca2+時，則經(jīng)常形成兩個水分子厚的水層。此外，它的含量還隨外界溫度、濕度的變化而變化，常壓下當(dāng)加熱至110時

41、，水大量溢出，結(jié)構(gòu)層間距相應(yīng)縮小，晶胞軸長C0值減小，礦物的比重和折射率都增高；在潮濕的環(huán)境中又可重新吸水。礦物中含有各種不同形式的水，3-5礦物的化學(xué)式礦物的化學(xué)式w將礦物的化學(xué)成分用元素符號按一定原則表示出將礦物的化學(xué)成分用元素符號按一定原則表示出來，就構(gòu)成了礦物的化學(xué)式。它是以單礦物的化來，就構(gòu)成了礦物的化學(xué)式。它是以單礦物的化學(xué)全分析所得各組分的相對石分含量為基礎(chǔ)計算學(xué)全分析所得各組分的相對石分含量為基礎(chǔ)計算出來的。其表示方法有兩種，即實(shí)驗式和結(jié)構(gòu)式出來的。其表示方法有兩種，即實(shí)驗式和結(jié)構(gòu)式( (晶體化學(xué)式晶體化學(xué)式) )。實(shí)驗式實(shí)驗式化學(xué)式的計算化學(xué)式的計算 結(jié)構(gòu)式（或晶體化學(xué)式）結(jié)

42、構(gòu)式（或晶體化學(xué)式） w結(jié)構(gòu)式的書寫方法如下：結(jié)構(gòu)式的書寫方法如下：w(1)(1)對于由單質(zhì)元素構(gòu)成的礦物，用元素符號表示，對于由單質(zhì)元素構(gòu)成的礦物，用元素符號表示，如自然金如自然金AuAu，金剛石，金剛石C C。若有類質(zhì)同象代替，則按。若有類質(zhì)同象代替，則按數(shù)量多少排列，用圓括號括起來，并用逗號分開，數(shù)量多少排列，用圓括號括起來，并用逗號分開，如銀金礦一如銀金礦一(Au(Au，Ag)Ag)。w(2)(2)對于金屬互化物，按金屬性遞減的順序從左至對于金屬互化物，按金屬性遞減的順序從左至右排列，如砷鉑礦一右排列，如砷鉑礦一PtAsPtAs。w(3)(3)對于離子化合物，書寫的基本原則是陽離子在對

43、于離子化合物，書寫的基本原則是陽離子在前，陰離子在后。具體的書寫方法和意義如下：前，陰離子在后。具體的書寫方法和意義如下：w陽離子寫在化學(xué)式的最前面。當(dāng)存在兩種以上的陽離子寫在化學(xué)式的最前面。當(dāng)存在兩種以上的陽離子時，要按堿性由強(qiáng)到弱的順序排列，如白云陽離子時，要按堿性由強(qiáng)到弱的順序排列，如白云石石CaMgCOCaMgCO3 3 2 2；當(dāng)陽離子為同一元素而具不同價態(tài)；當(dāng)陽離子為同一元素而具不同價態(tài)時，則按電價由低至高排列，如磁鐵礦時，則按電價由低至高排列，如磁鐵礦FeFeFeFe2 2O O4 4( (即即FeFe2+2+FeFe2 23+3+O O4 4) )。w陰離子或絡(luò)陰離子寫在陽離子

44、的后面，絡(luò)陰離子陰離子或絡(luò)陰離子寫在陽離子的后面，絡(luò)陰離子要用方括號要用方括號將它括起來，如方解石將它括起來，如方解石CaCOCaCO3 3 ，透輝，透輝石石CaMgSiCaMgSi2 2O O6 6 。w若有附加陰離子時，通常將它寫在主要陰離子或若有附加陰離子時，通常將它寫在主要陰離子或絡(luò)陰離子的后面，如磷灰石絡(luò)陰離子的后面，如磷灰石CaCa5 5POPO4 4(F(F，ClCl) )。w互為類質(zhì)同象代替的離子，用圓括號互為類質(zhì)同象代替的離子，用圓括號()()括起來，括起來，它們中間用逗號它們中間用逗號 ， 分開，含量多的元素寫在前面，分開，含量多的元素寫在前面，少者在后。如鐵閃鋅礦少者在后

45、。如鐵閃鋅礦(Zn(Zn，F(xiàn)e)SFe)S。礦物中水的書寫方式礦物中水的書寫方式w結(jié)構(gòu)水，寫在化學(xué)式的最后，如高嶺石結(jié)構(gòu)水，寫在化學(xué)式的最后，如高嶺石AlAl4 4SiSi4 4O O1010(OH)(OH)8 8。w結(jié)晶水，用圓括號括起來，寫在與之相聯(lián)系的結(jié)晶水，用圓括號括起來，寫在與之相聯(lián)系的陽離子后面，如陽離子后面，如Ni(HNi(H2 2O)O)6 6SOSO4 4 。w沸石水，寫在化學(xué)式的最后，用圓點(diǎn)分開，其沸石水，寫在化學(xué)式的最后，用圓點(diǎn)分開，其含量以其上限為準(zhǔn)，如鈉沸石含量以其上限為準(zhǔn)，如鈉沸石NaNa2 2AlAl2 2SiSi3 3O O1010 2H2H2 2O O。w層間

46、水，用圓括號括起來，寫在可交換的陽離層間水，用圓括號括起來，寫在可交換的陽離子后面，如鈉蒙脫石子后面，如鈉蒙脫石NaNa0.330.33(H(H2 2O)O)4 4(Al(Al1.671.67MgMg0.330.33)Si)Si4 4O O1010(OH)(OH)2 2 。w吸附水，在化學(xué)式中不予表示。膠體水應(yīng)表示吸附水，在化學(xué)式中不予表示。膠體水應(yīng)表示出來。因為含量不定，故以出來。因為含量不定，故以nHnH2 2O O或或aqaq表示，寫在表示，寫在化學(xué)式最后，也用圓點(diǎn)分開，如蛋白石化學(xué)式最后，也用圓點(diǎn)分開，如蛋白石SiOSiO2 2nHnH2 2O O或或SiOSiO2 2aqaq。結(jié)構(gòu)式

47、的計算結(jié)構(gòu)式的計算一、礦物的概念一、礦物的概念 礦物是地殼中的化學(xué)元素在各種地質(zhì)作用下礦物是地殼中的化學(xué)元素在各種地質(zhì)作用下形成的自然產(chǎn)物，是巖石的組成單位。形成的自然產(chǎn)物，是巖石的組成單位。 形成巖石的礦物稱為造巖礦物。礦物可以形成巖石的礦物稱為造巖礦物。礦物可以是單一元素所組成的，也可以是幾種元素組成的化是單一元素所組成的，也可以是幾種元素組成的化合物。礦物的化學(xué)成分和內(nèi)部構(gòu)造都是比較均一的，合物。礦物的化學(xué)成分和內(nèi)部構(gòu)造都是比較均一的，因而具有一定的物理和化學(xué)性質(zhì)，并以各種形態(tài)因而具有一定的物理和化學(xué)性質(zhì)，并以各種形態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）存在于自然界中。自然界的（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）存在于

48、自然界中。自然界的礦物絕大多數(shù)是固態(tài)，少數(shù)為液態(tài)或膠體狀態(tài)。礦物絕大多數(shù)是固態(tài)，少數(shù)為液態(tài)或膠體狀態(tài)。 第第三三章章 礦物的物理性質(zhì)礦物的物理性質(zhì) （一）原生礦物和次生礦物（一）原生礦物和次生礦物 w 礦物按成因可分為原生礦物和次生礦物礦物按成因可分為原生礦物和次生礦物 w1 1原生礦物原生礦物 由地殼深處熔融狀態(tài)的巖漿冷凝固結(jié)由地殼深處熔融狀態(tài)的巖漿冷凝固結(jié)而形成的礦物稱原生礦物。如石英、長石、云母、而形成的礦物稱原生礦物。如石英、長石、云母、輝石、角閃石等。輝石、角閃石等。w2 2次生礦物次生礦物 原生礦物經(jīng)物理、化學(xué)風(fēng)化作用，組原生礦物經(jīng)物理、化學(xué)風(fēng)化作用，組成和性質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，形成的

49、新礦物稱次生礦物。成和性質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，形成的新礦物稱次生礦物。如方解石、高嶺石等。如方解石、高嶺石等。（二）結(jié)晶礦物和非結(jié)晶礦物（二）結(jié)晶礦物和非結(jié)晶礦物 w 固體礦物按其內(nèi)部構(gòu)造不同，分為結(jié)晶質(zhì)和非固體礦物按其內(nèi)部構(gòu)造不同，分為結(jié)晶質(zhì)和非結(jié)晶質(zhì)兩種。結(jié)晶質(zhì)兩種。 w1 1結(jié)晶礦物結(jié)晶礦物 結(jié)晶礦物指各種原子在三維空間有序結(jié)晶礦物指各種原子在三維空間有序地重復(fù)排列的礦物。絕大多數(shù)礦物是結(jié)晶礦物。地重復(fù)排列的礦物。絕大多數(shù)礦物是結(jié)晶礦物。w2 2非結(jié)晶礦物非結(jié)晶礦物 非結(jié)晶礦物又稱無定形礦物。原子非結(jié)晶礦物又稱無定形礦物。原子作無序或短程有序排列，無法用作無序或短程有序排列，無法用X X射線或

50、電子衍射射線或電子衍射檢測其晶體結(jié)構(gòu)的礦物或其他固態(tài)物質(zhì)。如蛋白石檢測其晶體結(jié)構(gòu)的礦物或其他固態(tài)物質(zhì)。如蛋白石等。等。 二、礦物的物理性質(zhì)二、礦物的物理性質(zhì) w 礦物的物理性質(zhì)是多方面的，其中最具有鑒定礦物的物理性質(zhì)是多方面的，其中最具有鑒定意義的有：顏色、條痕、光澤、解理、斷口、硬度意義的有：顏色、條痕、光澤、解理、斷口、硬度等，此外，尚有透明度、彈性、比重等。等，此外，尚有透明度、彈性、比重等。w（一）顏色（一）顏色 根據(jù)礦物呈色的原因，分為自色、他色和假色根據(jù)礦物呈色的原因，分為自色、他色和假色三種。三種。w自色自色 w是礦物本身所固有的顏色，它與礦物的成分和是礦物本身所固有的顏色，它與

51、礦物的成分和構(gòu)造有關(guān)，如磁鐵礦的鐵黑色，孔雀石的翠綠構(gòu)造有關(guān)，如磁鐵礦的鐵黑色，孔雀石的翠綠色等。色等。w他色他色 w是由于外來的帶色雜質(zhì)、氣泡等色體所引起的，是由于外來的帶色雜質(zhì)、氣泡等色體所引起的，與礦物本身的化學(xué)成分及構(gòu)造無關(guān)，易變化而與礦物本身的化學(xué)成分及構(gòu)造無關(guān)，易變化而不穩(wěn)定，如無色透明的水晶可被染成紫色、玫不穩(wěn)定，如無色透明的水晶可被染成紫色、玫瑰色、黑色等便是很好的例子。瑰色、黑色等便是很好的例子。w假色假色 w是由于礦物內(nèi)部解理面、表面氧化膜等所引起是由于礦物內(nèi)部解理面、表面氧化膜等所引起的光線干涉作用的呈色現(xiàn)象，如方解石內(nèi)部微的光線干涉作用的呈色現(xiàn)象，如方解石內(nèi)部微細(xì)解理面

52、所呈之暈色，斑銅礦表面的藍(lán)、紫色細(xì)解理面所呈之暈色，斑銅礦表面的藍(lán)、紫色就是氧化薄膜造成的。就是氧化薄膜造成的。（二）條痕（二）條痕 w 條痕就是礦物粉末的顏色，將礦物在未上釉的條痕就是礦物粉末的顏色，將礦物在未上釉的瓷板上進(jìn)行刻劃，其留下的粉末痕跡就是條痕，條瓷板上進(jìn)行刻劃，其留下的粉末痕跡就是條痕，條痕色可以消去假色，減弱他色，保存自色，所以條痕色可以消去假色，減弱他色，保存自色，所以條痕比礦物本身呈現(xiàn)的顏色更為固定，因而更具有鑒痕比礦物本身呈現(xiàn)的顏色更為固定，因而更具有鑒定意義。定意義。w 鑒定條痕，只限于硬度比瓷板小的礦物，因鑒定條痕，只限于硬度比瓷板小的礦物，因硬度比瓷板大的礦物，刻

53、劃后所得之粉末則是瓷板硬度比瓷板大的礦物，刻劃后所得之粉末則是瓷板的粉末了的粉末了（三）光澤（三）光澤 w光澤是礦物表面對光線反射所呈現(xiàn)的光亮。礦光澤是礦物表面對光線反射所呈現(xiàn)的光亮。礦物的光澤可分為金屬光澤、半金屬光澤和非金物的光澤可分為金屬光澤、半金屬光澤和非金屬光澤屬光澤w金屬光澤是具有金屬的光亮，如黃鐵礦、黃銅金屬光澤是具有金屬的光亮，如黃鐵礦、黃銅礦等。一般具金屬光澤的礦物，條痕為黑色或礦等。一般具金屬光澤的礦物，條痕為黑色或深色，不透明的礦物常具金屬光澤。深色，不透明的礦物常具金屬光澤。w透明和半透明的淺色礦物，通常不具金屬光澤，透明和半透明的淺色礦物，通常不具金屬光澤，稱為非全屬

54、光澤。稱為非全屬光澤。w界于金屬光澤和非金屬光澤之間的稱為半金屬界于金屬光澤和非金屬光澤之間的稱為半金屬光澤，如赤鐵礦即具有半金屬光澤。光澤，如赤鐵礦即具有半金屬光澤。w非金屬光澤又分為金剛光澤、玻璃光澤、脂肪非金屬光澤又分為金剛光澤、玻璃光澤、脂肪光澤、珍珠光澤和絲絹光澤。光澤、珍珠光澤和絲絹光澤。 （四）硬度 w礦物抵抗外力摩擦或刻劃的能力稱為硬度。一般采礦物抵抗外力摩擦或刻劃的能力稱為硬度。一般采用摩氏硬度計來確定礦物的相對硬度。用摩氏硬度計來確定礦物的相對硬度。w摩氏硬度計是以十種硬度不同的礦物作標(biāo)準(zhǔn)，用相摩氏硬度計是以十種硬度不同的礦物作標(biāo)準(zhǔn)，用相互比較的方法來確定某種礦物的相對硬度

55、?；ケ容^的方法來確定某種礦物的相對硬度。 表表2-1 2-1 摩氏硬度表摩氏硬度表w硬度硬度 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 w礦物礦物 滑石滑石 石膏石膏 方解石方解石 螢石螢石 磷灰石磷灰石 正長石正長石 石英石英 w硬度硬度 8 9 10 8 9 10 w礦物礦物 黃玉黃玉 剛玉剛玉 金剛石金剛石 （五）解理和斷口（五）解理和斷口 w礦物受外力作用后，沿著一定方向的平行面裂礦物受外力作用后，沿著一定方向的平行面裂開，這種現(xiàn)象稱為解理，而裂開后形成的光滑開，這種現(xiàn)象稱為解理，而裂開后形成的光滑平面則稱為解理面。如礦物受外力作用后，不平面則稱為解理面。如礦物受外力作用

56、后，不沿一定的方向裂開，而是破裂成不平坦、不規(guī)沿一定的方向裂開，而是破裂成不平坦、不規(guī)則的斷面，則稱之為斷口。則的斷面，則稱之為斷口。w解理按其完善程度分為：極完全解理解理按其完善程度分為：極完全解理 、完全、完全解理解理 、中等解理、不完全解理、中等解理、不完全解理 、極不完全解、極不完全解理理 。w斷口可按形狀分為：貝殼狀、鋸齒狀（纖維石斷口可按形狀分為：貝殼狀、鋸齒狀（纖維石膏）、參差狀（黃鐵礦）、土狀（高嶺石）及膏）、參差狀（黃鐵礦）、土狀（高嶺石）及平坦?fàn)睿ㄉ呒y石）斷口。平坦?fàn)睿ㄉ呒y石）斷口。 （六）透明度（六）透明度 w礦物的透明度是指礦物可以透過可見光的程度。礦物的透明度是指礦物

57、可以透過可見光的程度。透明度的大小可以用透射系數(shù)透明度的大小可以用透射系數(shù)Q Q表示。若進(jìn)入礦物表示。若進(jìn)入礦物的光線強(qiáng)度為的光線強(qiáng)度為I0I0，當(dāng)透過，當(dāng)透過1cm1cm厚的礦物時，其透射厚的礦物時，其透射光的強(qiáng)度為光的強(qiáng)度為I,I,則則I/I0I/I0的比值稱為透射系數(shù)。透射的比值稱為透射系數(shù)。透射系數(shù)大，礦物透明；反之礦物半透明或不透明。系數(shù)大，礦物透明；反之礦物半透明或不透明。w礦物的透明度決定于礦物的化學(xué)成分與內(nèi)部構(gòu)造。礦物的透明度決定于礦物的化學(xué)成分與內(nèi)部構(gòu)造。礦物的透明與不透明不是絕對的，因此，在研究礦物的透明與不透明不是絕對的，因此，在研究礦物透明度時，應(yīng)以同一厚度為準(zhǔn)。根據(jù)礦

58、物在礦物透明度時，應(yīng)以同一厚度為準(zhǔn)。根據(jù)礦物在巖石薄片（其標(biāo)準(zhǔn)厚度為巖石薄片（其標(biāo)準(zhǔn)厚度為0.03cm0.03cm）中透光的程度，）中透光的程度，可將礦物的透明度分為：透明、半透明和不透明。可將礦物的透明度分為：透明、半透明和不透明。（七）彈性（七）彈性 w 礦物的彈性是指某些片狀或纖維狀的礦物，受外礦物的彈性是指某些片狀或纖維狀的礦物，受外力作用時，能發(fā)生彎曲而不斷裂，當(dāng)外力解除后又力作用時，能發(fā)生彎曲而不斷裂，當(dāng)外力解除后又能恢復(fù)到原來狀態(tài)的性質(zhì)。例如云母、石棉等礦物能恢復(fù)到原來狀態(tài)的性質(zhì)。例如云母、石棉等礦物均具有彈性。礦物的彈性決定于晶格內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特均具有彈性。礦物的彈性決定于晶格內(nèi)部

59、的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。點(diǎn)。二、礦物的其他物理性質(zhì) w（一）磁性（一）磁性w 礦物的磁性是指礦物能被永久磁鐵或電磁鐵礦物的磁性是指礦物能被永久磁鐵或電磁鐵吸引。根據(jù)礦物在外磁場作用下所表現(xiàn)的性質(zhì)，吸引。根據(jù)礦物在外磁場作用下所表現(xiàn)的性質(zhì)，可將礦物的磁性分為三類：磁性礦物、電磁性礦可將礦物的磁性分為三類：磁性礦物、電磁性礦物和逆磁性礦物。物和逆磁性礦物。w1.1. 磁性礦物，是指能被永久磁鐵吸引的礦物。分磁性礦物，是指能被永久磁鐵吸引的礦物。分為強(qiáng)磁性和弱磁性。為強(qiáng)磁性和弱磁性。w2. 2. 電磁性礦物，是指具有弱磁性，無論是顆粒電磁性礦物，是指具有弱磁性，無論是顆?；蚍勰┚荒鼙挥谰么盆F吸引，但可被電磁鐵

60、吸或粉末均不能被永久磁鐵吸引，但可被電磁鐵吸引。這類礦物還可進(jìn)一步分為強(qiáng)電磁性礦物和弱引。這類礦物還可進(jìn)一步分為強(qiáng)電磁性礦物和弱電磁性礦物。電磁性礦物。w3. 3. 逆磁性礦物，是指具抗磁性被磁鐵所排斥的逆磁性礦物，是指具抗磁性被磁鐵所排斥的礦物。礦物。 w 磁性的強(qiáng)弱可用比磁化系數(shù)來表示。比磁化磁性的強(qiáng)弱可用比磁化系數(shù)來表示。比磁化系數(shù)為系數(shù)為1cm1cm3 3的礦物在磁場強(qiáng)度為的礦物在磁場強(qiáng)度為10e10e的外磁場中的外磁場中所產(chǎn)生的磁力。比磁化系數(shù)越大，表示礦物越所產(chǎn)生的磁力。比磁化系數(shù)越大，表示礦物越容易被磁化。在選礦中，利用礦物比磁化系數(shù)容易被磁化。在選礦中，利用礦物比磁化系數(shù)的差異