巖漿巖巖石學(xué)：第三章 礦物的形態(tài)和物理性質(zhì)

PAGE第三章礦物的形態(tài)和物理性質(zhì)第一節(jié)礦物的形態(tài)礦物的不同形態(tài)取決于礦物的化學(xué)組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時(shí)也受生成條件的影響。因此礦物的形態(tài)是鑒定礦物的重要依據(jù)之一，又具有成因上的意義。礦物的形態(tài)有單體形態(tài)，連生體形態(tài)和同種礦物集合體的形態(tài)。礦物單體的形態(tài)晶體習(xí)性同一成分結(jié)構(gòu)的礦物晶體常具有一定的習(xí)見(jiàn)形態(tài)。根據(jù)在三度空間的發(fā)育程度不同，分為三類：一向伸長(zhǎng)：包括柱狀，針狀，毛發(fā)狀等。如輝銻礦，電氣石，石棉二向延長(zhǎng)：包括板狀，片狀等。如云母，石墨，重晶石三向等長(zhǎng)：呈等軸狀或粒狀。如方鉛礦，石榴子石，黃鐵礦等(二)晶面花紋實(shí)際晶體的晶面上常具有各種花紋。晶面條紋：晶面上一系列平行的或交叉的條紋。又可分為聚形紋和雙晶紋。1）聚形紋：由兩種單形相互交替出現(xiàn)的結(jié)果。如黃鐵礦，石英。2）雙晶紋：某些礦物聚片雙晶所致。如方解石，斜長(zhǎng)石。2．其它晶面花紋：如蝕象，生長(zhǎng)小錐等。二．礦物連生體的形態(tài)天然礦物的晶體，除以單體存在外，常常彼此規(guī)則地連生在一起。主要有平行連生體和雙晶兩類。平行連生體同種晶體，彼此平行地連生在一起，各個(gè)體相對(duì)應(yīng)的晶面，晶棱或結(jié)晶軸互相平行。從晶體結(jié)構(gòu)上可以把它們當(dāng)作單體對(duì)待。雙晶雙晶的概念及雙晶要素雙晶是兩個(gè)以上的同種晶體按一定的對(duì)稱規(guī)律形成的連生體。相鄰兩個(gè)個(gè)體的相應(yīng)的面，棱，角并非完全平行，但可藉助對(duì)稱操作—反映，旋轉(zhuǎn)，或反伸，使兩個(gè)個(gè)體彼此重合或平行。雙晶要素：欲使雙晶兩個(gè)單體重合或平行而進(jìn)行操作時(shí)所憑藉的幾何圖形（面，直線，點(diǎn)）。雙晶面：為一假想平面，通過(guò)它的反映，可使雙晶的兩個(gè)相鄰單體重合或平行。如石膏雙晶的（100）面。雙晶面不可能平行于單晶體中的對(duì)稱面。雙晶軸：為一假想直線，雙晶中的一個(gè)單體圍繞該直線旋轉(zhuǎn)180°后，可與另一單體重合或平行。如石膏⊥（100）的直線，正長(zhǎng)石的卡氏雙晶的Z軸。雙晶軸不可能平行單晶體的偶次軸。有時(shí)一種雙晶可同時(shí)具有若干個(gè)雙晶面或雙晶軸，一般描述時(shí)，只取用其中一個(gè)。雙晶接合面：雙晶相鄰個(gè)體間的實(shí)際接觸面，它是兩個(gè)單體共同的面網(wǎng)。它可以和雙晶面重合，也可以不重合；可以是一個(gè)平面，也可以是較復(fù)雜的面。雙晶類型根據(jù)雙晶個(gè)體的連生關(guān)系，雙晶又可分為：接觸雙晶：雙晶中的兩個(gè)個(gè)體依一簡(jiǎn)單平面相接觸而連生。有：1）簡(jiǎn)單接觸雙晶：兩個(gè)單體依一簡(jiǎn)單平面相接觸而連生。如：石膏的燕尾雙晶。。2）聚片雙晶：多個(gè)片狀個(gè)體以同一結(jié)合方式重復(fù)連生，接合面相互平行的晶體。如：斜長(zhǎng)石的聚片雙晶。3）環(huán)狀雙晶；多個(gè)雙晶個(gè)體彼此以同樣的雙晶律連生，但接合面互不平行，而是依次以等角相交。如：錫石的環(huán)狀雙晶。穿插雙晶：由連生的個(gè)體互相穿插而成。如：正長(zhǎng)石的卡氏雙晶，螢石的穿插雙晶。礦物集合體的形態(tài)同種礦物多個(gè)單體聚集在一起的整體叫做礦物集合體。自然界礦物多以集合體狀態(tài)出現(xiàn)。礦物集合體的形態(tài)，取決于單體的形態(tài)和它們的集合方式。根據(jù)集合體中礦物顆粒大小可分為：顯晶集合體，隱晶集合體和膠態(tài)集合體。顯晶集合體形態(tài)描述該類集合體時(shí)，應(yīng)注意礦物單體的形態(tài)，大小，和集合方式。主要有以下幾類：粒狀集合體。三向近等長(zhǎng)類型。如黃鐵礦，磁鐵礦。又分為：粗粒狀直徑＞5mm，中粒狀1—5mm，細(xì)粒狀＜1mm。柱狀集合體，針狀集合體，纖維狀集合體，放射狀集合體等。一向伸長(zhǎng)礦物。晶簇是一組具有共同基底的單晶集合體。如輝銻礦，石棉，石英。片狀集合體，板狀集合體等。二向伸展礦物。如云母，輝鉬礦。隱晶及膠態(tài)集合體這類集合體可以由溶液（熔體）直接結(jié)晶或由膠體生成。由于膠體的表面張力，常使集合體趨向于球狀。膠體老化后常變成隱晶質(zhì)或顯晶質(zhì)，內(nèi)部常呈放射狀構(gòu)造。常見(jiàn)的隱晶及膠態(tài)集合體有：結(jié)核體它是圍繞某一中心自內(nèi)向外生長(zhǎng)而成，組成結(jié)核體的物質(zhì)可以是隱晶質(zhì)或膠體。結(jié)核廣泛存在于沉積巖及疏松的沉積物中。其成分主要為硅質(zhì)，鐵質(zhì)，鈣質(zhì)。結(jié)核體生長(zhǎng)程序分泌體生長(zhǎng)程序根據(jù)形狀和大小常有：球狀，瘤狀，鮞狀等。分泌體是形狀不規(guī)則或球狀的空洞，隱晶質(zhì)或膠體自洞壁逐漸向中心沉積（充填）而成。分泌體常具由外向內(nèi)的同心層狀構(gòu)造或帶狀色環(huán)。鐘乳狀體第四章礦物的物理性質(zhì)礦物的光學(xué)性質(zhì)礦物對(duì)光線的反射，折射，吸收等所呈現(xiàn)出的光學(xué)現(xiàn)象。包括礦物的顏色，條痕，光澤和透明度等。（一）顏色礦物的顏色是礦物對(duì)白光中不同波長(zhǎng)光波的吸收的結(jié)果。透明礦物呈現(xiàn)的顏色是所透過(guò)的光波的顏色，而不透明礦物的顏色則是表面反射光波顏色。礦物的顏色遵循混合互補(bǔ)原則。決定礦物顏色的重要因素有：過(guò)渡金屬元素的內(nèi)部電子躍遷過(guò)渡金屬的陽(yáng)離子具有未填滿的d或f電子亞層，它們受配位陰離子的作用，原來(lái)屬于同一能級(jí)的d或f電子亞層將發(fā)生分裂，分裂后能級(jí)的能量差△一般在可見(jiàn)光的范圍內(nèi)，當(dāng)可見(jiàn)光照射時(shí)，位于d或f軌道上的電子就會(huì)吸收與△值能量相當(dāng)?shù)目梢?jiàn)光波，因而晶體呈色。如橄欖石的綠色，是由于Fe2+吸收了紅光產(chǎn)生內(nèi)部電子d-d躍遷，使礦物呈現(xiàn)出綠色。2)離子間的電子轉(zhuǎn)移（或電荷轉(zhuǎn)移）在礦物晶體結(jié)構(gòu)中，構(gòu)成共同分子軌道的離子間在一定能量光波作用下，電子可從一個(gè)離子軌道轉(zhuǎn)移到另一離子軌道，發(fā)生所謂的光化學(xué)氧化-還原反應(yīng)。由于一定波長(zhǎng)的光波在電子轉(zhuǎn)移過(guò)程中被吸收，晶體就呈現(xiàn)出一定的顏色。當(dāng)有兩種或兩種以上價(jià)態(tài)的同種元素共存時(shí)（如Fe3+和Fe2+、Ti3+和Ti4+、Mn2+和Mn3+等），這種電子轉(zhuǎn)移特別容易發(fā)生。許多含鐵鎂“暗色”硅酸鹽礦物的顏色，就與晶格內(nèi)Fe2+和Fe3+間電子轉(zhuǎn)移有關(guān)。如藍(lán)閃石Fe2+和Fe3+之間的電子轉(zhuǎn)移而呈藍(lán)色。3)能帶間電子的躍遷根據(jù)能帶理論，礦物中的原子或離子的外層電子處于不同的能帶，電子占滿的能帶為滿帶（價(jià)帶），未占滿的為能量較高的導(dǎo)帶，其間為禁帶。當(dāng)自然光通過(guò)礦物時(shí)，礦物將吸收能量使電子從價(jià)帶向?qū)кS遷，所需的能量取決于禁帶的寬度，即價(jià)帶頂部與導(dǎo)帶底部間的能量差，又稱能量間隔，一般以△Eg表示。若禁帶寬度大，所需的能量大，電子難以躍遷；反之則易于躍遷。不同礦物由于禁帶寬度不同而呈現(xiàn)各種顏色。礦物禁帶寬度窄（△Eg〈1.77eV〉，甚至價(jià)帶與導(dǎo)帶重疊△Eg=0eV時(shí)，能量間隔均比可見(jiàn)光的能量小。因而可見(jiàn)光中各種色光都可以使電子躍遷，從而各種色光被大量吸收，使礦物不透明。躍遷到導(dǎo)帶上的電子是不穩(wěn)定的，返回價(jià)帶時(shí)大部分能量仍以光的形式輻射，具有很強(qiáng)的反射能力，使晶體形成金屬色和金屬光澤。如自然金屬元素和部分硫化物。礦物禁帶寬度中等（△Eg=1.77—3.10eV）時(shí)，能量間隔在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，礦物可選擇吸收能量比自身△Eg大的各種色光，使電子躍遷而呈色。如辰砂△Eg=2.0eV，它選擇吸收了除橙、紅的各色光而呈紅色。礦物禁帶寬度大（△Eg＞3.10eV）時(shí)，能量間隔比可見(jiàn)光的能量大。光不被吸收而大部分被透過(guò)，使礦物呈無(wú)色透明。4) 色心色心是一種能夠引起呈色的晶體缺陷。在堿金屬和堿土金屬化合物中比較常見(jiàn)。最常見(jiàn)的是晶格中發(fā)生陰離子缺位引起的F心（電子色心）和因低價(jià)元素置換高價(jià)元素使晶體結(jié)構(gòu)中缺失一個(gè)電子的V心（空穴色心）。它們的基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間的能級(jí)差在可見(jiàn)光區(qū)，所以能吸收某種可見(jiàn)光，使礦物呈互補(bǔ)色。如螢石就是由于F心呈紫色。根據(jù)礦物顏色產(chǎn)生的原因可分為：自色礦物本身所固有的顏色。是由于礦物的化學(xué)成分中含有色素離子和內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定他色礦物中由于帶色雜質(zhì)或氣液包裹體等混入所引起的顏色。與礦物本身成分結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。假色礦物表面的氧化膜，內(nèi)部解理，裂隙等引起的。（二）礦物的條痕礦物的光澤是礦物表面反射能力的表現(xiàn)。礦物光澤的強(qiáng)弱主要決定于它對(duì)光的折射率和吸收程度。礦物的折射率和吸收率越大，則光澤越強(qiáng)。R=[(N-1)2+N2?k2]∕[(N+1)2+N2?k2]R—礦物的反射率，N—礦物的折射率，k—礦物的吸收率礦物的光澤分為四級(jí)：金屬光澤：多N>3.0，半金屬光澤：多N=2.6—3.0，金剛光澤：多N=1.9—2.6，玻璃光澤：多N=1.3—1.9此外，尚有一些特殊光澤，如：油脂光澤樹(shù)脂光澤絲絹光澤珍珠光澤土狀光澤透明度是指礦物透過(guò)可見(jiàn)光的能力。通常以厚度過(guò)0.03mm為標(biāo)準(zhǔn)。肉眼觀察時(shí)，通常以礦物碎片邊緣透光程度來(lái)確定。透明：半透明不透明礦物的發(fā)光性礦物在紫外光和x射線等的照射，能發(fā)射可見(jiàn)光的性質(zhì)。螢光—隨激發(fā)中斷而終止。磷光—激發(fā)停止后仍能繼續(xù)一段時(shí)間。熱發(fā)光—加熱而發(fā)光。如紫外光區(qū)別石英和白鎢礦（淺藍(lán)色螢光）。礦物的力學(xué)性質(zhì)礦物在外力（如刻劃，打擊，拉引等）作用下所呈現(xiàn)出的各種物理性質(zhì)。（一）解理，斷口和裂開(kāi)解理礦物在外力作用下，沿一定結(jié)晶方向破裂成光滑平面的性質(zhì)稱為解理。這些平面稱為解理面。解理是晶體異向性的表現(xiàn)之一，解理方向嚴(yán)格受內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制。解理面一般平行面網(wǎng)密度最大的面網(wǎng)、陰陽(yáng)離子電性中和的面網(wǎng)、兩層同號(hào)離子相鄰的面網(wǎng)、以及化學(xué)鍵力最強(qiáng)的方向。根據(jù)解理面的完全程度，分為：極完全解理：礦物在外力作用下，極易裂成薄片，解理面平直光滑。如云母，石墨，石膏等。完全解理：礦物在外力作用下，很易沿解理方向裂成平面（不成薄片），解理平滑，較難發(fā)生斷口。如方解石，方鉛礦，螢石等。中等解理：礦物在外力作用下，可沿解理方向裂成平面，解理面不太平滑，斷口較易出現(xiàn)。如白鎢礦，普通輝石等。不完全解理：礦物在外力作用下，不易裂出解理面，解理面不平整，易成斷口。如磷灰石等。極不完全解理：礦物在外力作用下，極難出現(xiàn)解理，其碎塊上常為斷口。如石英，石榴子石等。不同礦物，其解理的發(fā)育程度一般不同。有些礦物無(wú)解理，有的一組解理，有的有發(fā)育程度相同或不同的幾組解理。它們是結(jié)晶礦物穩(wěn)定物理性質(zhì)，是鑒定礦物的重要依據(jù)。如方鉛礦{100}（立方體）解理；螢石{111}（八面體）解理；閃鋅礦{110}（菱形十二面體）解理等。2．?dāng)嗫诘V物在外力作用下，破裂成不規(guī)則不平坦的斷面稱為斷口。晶體和非晶質(zhì)體礦物均可有斷口。礦物斷口的形狀主要有：貝殼狀斷口：形如貝殼狀。一般發(fā)育在無(wú)解理，硬度大的礦物。如石英。鋸齒狀斷口：形如鋸齒狀。一般發(fā)育在延展性很強(qiáng)的礦物。如自然銅。參差狀斷口：斷口面參差不齊，粗糙不平。大多數(shù)礦物具有此種斷口。如黃鐵礦，長(zhǎng)石等。土狀斷口：斷口面呈細(xì)粉狀，粗糙不平。。土狀礦物所特有。如高嶺石。3．裂開(kāi)（裂理）裂開(kāi)也是礦物晶體在外力作用下沿著一定結(jié)晶方向裂開(kāi)的性質(zhì)，同解理很相似，但成因不同。裂開(kāi)面可能沿著雙晶結(jié)合面，特別是聚片雙晶結(jié)合面發(fā)生。裂開(kāi)面可能是因某一方向面網(wǎng)存在有包裹體或固熔體熔離物。裂開(kāi)只發(fā)生在一礦物種的某些個(gè)體中；而具解理的礦物種，其所有礦物個(gè)體皆存在解理。(二)硬度礦物抵抗刻劃，壓入，研磨等機(jī)械作用的能力。礦物的硬度比較固定，為鑒定礦物的重要依據(jù)。礦物的硬度分為相對(duì)硬度和絕對(duì)硬度。絕對(duì)硬度是采用專門儀器（顯微硬度儀）來(lái)進(jìn)行測(cè)定。肉眼鑒定中，通常用摩氏硬度計(jì)。礦物名稱摩氏硬度礦物名稱摩氏硬度滑石1正長(zhǎng)石6石膏2石英7方解石3黃玉8螢石4剛 玉9磷灰石5金剛石10這十種標(biāo)準(zhǔn)礦物只表示硬度相對(duì)大小，各級(jí)之間的硬度差不是均等的。野外可借助指甲—2.5；銅鑰匙—3；小刀—5.5等?？纱致詫⒌V物分為：硬度大＞5.5硬度中2.5—5.5 硬度小<2.5礦物的硬度取決于礦物的成分和結(jié)構(gòu)。一般來(lái)說(shuō)共價(jià)鍵型（原子晶格）的礦物硬度高，如金剛石；離子鍵型（離子晶格）的礦物硬度較高，如一些含氧鹽；金屬鍵型（金屬晶格）的礦物硬度低，如自然金，自然銅；分子鍵型（分子晶格）的礦物硬度最低，如自然硫。礦物內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列越緊密，硬度就越大。礦物的硬度也具有對(duì)稱性和異向性，如藍(lán)晶石，晶體延長(zhǎng)方向，硬度為4.5，而垂直延長(zhǎng)方向?yàn)?.5。（三）比重指純凈單礦物在空氣中的重量與4℃時(shí)同體積水重量之比。比較簡(jiǎn)單的測(cè)定方法可用靜水力學(xué)法：礦物在空氣中的重量為P克，在水中的重量為P1克，則礦物的比重G=P∕（P-P1）比重決定于礦物成分中組成元素的原子量及單位體積內(nèi)質(zhì)點(diǎn)數(shù)。由于每種礦物都有一定的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)，所以每種礦物都有一定的比重。它是鑒定礦物的重要依據(jù)，也是重力探礦和選礦的重要依據(jù)。不同礦物的比重，大小懸殊很大，輕的如冰（0.92），重的如鋨銥礦（22.3）.大多數(shù)金屬礦物的比重大于5，非金屬礦物在2.25—3.5之間。一般將礦物比重分為三級(jí)：輕級(jí)<2.5如石膏（2.3），石鹽（2.1—2.5），自然硫（2.06）中級(jí)2.5—4大多數(shù)礦物比重屬于此級(jí)，如石英（2.6），長(zhǎng)石（2.6—2.7）重級(jí)>4如方鉛礦（7.4—7.6），重晶石（4.3——4.7），白鎢礦（5.8—6.2）（四）其它力學(xué)性質(zhì)脆性：礦物受外力作用時(shí)易破碎的性質(zhì)。大多數(shù)離子晶格的礦物具有此種性質(zhì)。如石鹽，方解石，黃鐵礦等。延展性：礦物在錘擊或拉伸下，容易成薄片或細(xì)絲的性質(zhì)。這是金屬鍵礦物的一種特性。如自然金。彈性和撓性：礦物受外力發(fā)生彎曲變形，當(dāng)外力解除后，又恢復(fù)原狀的性質(zhì)，稱為彈性，如白云母；若不能恢復(fù)原狀的，稱為撓性，如綠泥石。礦物的磁學(xué)性質(zhì)礦物能被磁鐵吸引或排斥的性質(zhì)，稱為磁性。礦物的磁性可分為四級(jí)：強(qiáng)磁性：可用普通磁鐵吸引者；如磁鐵礦，磁黃鐵礦。中等磁性：普通磁鐵不能吸引，弱電磁鐵能吸引??；如鉻鐵礦，黑鎢礦。弱磁性：用強(qiáng)電磁鐵才能吸引??；如（淺色）角閃石，褐簾石。無(wú)磁性：強(qiáng)電磁鐵也不能吸引者；如石英，方解石。絕大多數(shù)礦物是無(wú)磁性礦物。礦物的電學(xué)性質(zhì)導(dǎo)電性—礦物對(duì)電流的傳導(dǎo)能力。導(dǎo)電性主要取決于礦物中是否有自由電子或游離電子。礦物導(dǎo)電性可分為三類：絕緣體：幾乎完全不導(dǎo)電；如云母，石棉，長(zhǎng)石，石英。良導(dǎo)體：導(dǎo)電能力強(qiáng)；如金屬自然元素及一部分硫化物，如自然金，黃鐵礦，方鉛礦。半導(dǎo)體：介于良導(dǎo)體與絕緣體之間；如金剛石，自然硫，閃鋅礦。一般來(lái)說(shuō)，金屬礦物是電的良導(dǎo)體，非金屬礦物是電的不良導(dǎo)體。此外，尚有介電性，壓電性，熱電性等。礦物的其它物理性質(zhì)熱學(xué)性質(zhì)：包括礦物的導(dǎo)熱性，熱膨脹性和熔點(diǎn)。放射性：含有U，Th，Ra等放射性元素的礦物。易燃性：某些礦物加熱后易燃燒的性質(zhì)，如自然硫，黃鐵礦。吸水性：某些礦物有吸收空氣中水分能力，如石鹽潮解，蒙脫石吸水膨脹?？伤苄裕耗承┑V物加水后，可塑為任意形態(tài)的性質(zhì)，如粘土礦物。味，嗅，感覺(jué)：如石鹽味咸，明礬味甜而澀自然硫及黃鐵礦有硫臭，錘擊毒砂時(shí)有蒜臭。石墨，輝鉬礦，滑石等有滑感，硅藻土具粗糙感。第四章礦物的成因第一節(jié)形成礦物的地質(zhì)作用根據(jù)地質(zhì)作用的能量來(lái)源分為：內(nèi)生作用和外生作用。內(nèi)生作用的能量來(lái)源于地球內(nèi)部。又可分為與巖漿活動(dòng)有關(guān)的巖漿作用（包括巖漿，偉晶，熱液，火山等作用）和與地?zé)岬貕旱扔嘘P(guān)的變質(zhì)作用（包括接觸變質(zhì)作用和區(qū)域變質(zhì)作用等）外生作用又稱表生作用，為太陽(yáng)能，水，大氣和生物所產(chǎn)生的作用。內(nèi)生作用1．深成巖漿作用—深成巖漿巖和巖漿礦床（略）偉晶作用—偉晶巖和偉晶礦床（略）接觸交代作用巖漿期后熱液作用—熱液礦床及圍巖蝕變地殼中存在多種熱液作用，這里所說(shuō)的是巖漿期后熱液作用。熱液作用的溫度一般為400—50℃之間，一般在地表下數(shù)公里深處至近地表進(jìn)行。礦物由巖漿期后熱液中直接結(jié)晶或交代圍巖形成。熱液作用按溫度大致可分為高，中，低溫三種類型：高溫?zé)嵋盒停盒纬蓽囟仍?00—300℃之間，主要形成W-Sn-Mo-Bi-Fe的礦物組合及其相應(yīng)礦床。主要金屬礦物為黑鎢礦，錫石，輝鉬礦，輝鉍礦，磁黃鐵礦，毒砂等。非金屬礦物為石英，云母，黃玉，電氣石，綠柱石等。圍巖蝕變常為云英巖化。中溫?zé)嵋盒停盒纬蓽囟仍?00—200℃之間，主要形成Cu-Pb-Zn的礦物組合及其相應(yīng)的礦床。金屬礦物有黃銅礦，方鉛礦，閃鋅礦，黃鐵礦，自然金等。非金屬礦物以石英為主，其次有方解石，白云石，菱鎂礦，重晶石等。圍巖蝕變可有絹云母化，綠泥石化，硅化等。低溫?zé)嵋盒停盒纬蓽囟仍?00—50℃之間，主要形成As-Sb-Hg-Ag的礦物組合及相應(yīng)的礦床。金屬礦物有雄黃，雌黃，輝銻礦，辰砂，自然銀等。非金屬礦物有石英，方解石，蛋白石，重晶石等。圍巖蝕變產(chǎn)物以高嶺石，明礬石，石英，粘土礦物為主?；鹕阶饔谩鹕綆r，火山熱液及噴氣產(chǎn)物（略）二．外生作用（略）三．變質(zhì)作用（略）第二節(jié)礦物的組合，共生和伴生我們現(xiàn)在看到的礦床和巖石往往不是一次形成。礦物組合：不管生成時(shí)間先后，只要空間上共同存在的不同礦物。共生組合：屬于同一成因類型并在同一成礦期限（或成礦階段）形成的礦物組合。伴生組合：不同成因類型，不同成礦期（或成礦階段）形成的礦物組合。例如石英，黃銅礦，閃鋅礦，方鉛礦等同為熱液期生成的共生礦物組合；孔雀石，藍(lán)銅礦等則為風(fēng)化作用（表生作用）形成的共生組合。如果兩者礦物共生在一起，則為伴生關(guān)系。第三節(jié)礦物形成后的變化礦物形成以后，由于地質(zhì)作用的物理化學(xué)條件的改變，礦物常發(fā)生改變。交代已形成的礦物與熔體，氣液或溶液相互作用，發(fā)生組分上的交換，使原來(lái)的礦物轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌牡V物。原礦物的溶解和新礦物的形成同時(shí)進(jìn)行。如橄欖石被蛇紋石交代，黑云母被綠泥石交代。二．脫?；傧衽c副象第五章礦物各論礦物的分類及命名礦物的分類自然界的礦物有3000多種，目前分類方法以晶體化學(xué)分類法最常見(jiàn)。其分類體系為：類別劃分依據(jù)舉例大類類（亞類）族（亞族）種(亞種)1．化合物類型，2.化學(xué)鍵陰離子或絡(luò)陰離子種類絡(luò)陰離子結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)和陽(yáng)離子性質(zhì)陽(yáng)離子種類一定的晶體結(jié)構(gòu)和一定的化學(xué)成分晶體結(jié)構(gòu)相同，成分或物性稍異含氧鹽大類硅酸鹽類架狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽亞類長(zhǎng)石族正長(zhǎng)石亞族正長(zhǎng)石K[AlSi3O8]鈉正長(zhǎng)(K,Na)[AlSi3O8]礦物分類的基本單位是種。為具有一定的晶體結(jié)構(gòu)和一定的化學(xué)成分的獨(dú)立單位。根據(jù)以上分類原則，礦物分為以下五大類：第一大類自然元素第一類自然金屬元素第二類自然半金屬元素第三類自然非金屬元素第二大類硫化物及其類似化合物第一類簡(jiǎn)單硫化物第二類復(fù)硫化物第三類硫鹽第三大類氧化物和氫氧化物第一類氧化物第二類氫氧化物第四大類含氧鹽第一類硅酸鹽第二類硼酸鹽第三類磷酸鹽，砷酸鹽，釩酸鹽第四類鎢酸鹽，鉬酸鹽第五類鉻酸鹽第六類硫酸鹽第七類碳酸鹽第八類硝酸鹽第五大類鹵化物二．礦物的命名礦物命名主要根據(jù)以下因素：命名依據(jù)舉例化學(xué)成分鎢錳鐵礦(Mn,Fe)WO4,銀金礦(Au,Ag)物理性質(zhì)孔雀石（顏色），方解石（解理），重晶石（比重），螢石（螢光）形態(tài) 石榴子石，十字石 成分和性質(zhì) 黃銅礦，磁鐵礦，方鉛礦，輝銻礦形態(tài)和性質(zhì)紅柱石，綠柱石地名高嶺石，香花石人名章氏硼鎂石習(xí)慣上，金屬礦物名稱的尾部常用“礦”字，如方鉛礦，黃鐵礦；非金屬礦物常用“石”字，如方解石，長(zhǎng)石；寶石類礦物常用“玉”字，如黃玉，硬玉；地表次生呈松散狀態(tài)的稱為“華”，如銻華，鈷華；易溶于水的硫酸鹽稱為“礬”，如明礬，膽礬。此外尚有部分礦物為譯名，如蒙脫石（Montmorillonite）,伊利石(Illite).第一大類自然元素本類礦物為自然元素單質(zhì)礦物。目前已知約有40來(lái)種，占地殼質(zhì)量的0.1%。分布極不均勻，其中有些可富集成有工業(yè)意義的礦床，如自然金，自然銅，自然鉑，金剛石，石墨，自然硫等。又可分為三類：金屬元素類：包括鉑族元素Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt和Cu,Ag,Au。常呈類質(zhì)同象。這些元素所構(gòu)成的礦物具有典型的金屬鍵，屬等軸晶系或六方晶系。在物性上具典型的金屬特性，如不透明，金屬光澤，硬度低，相對(duì)密度大，延展性強(qiáng)，為熱和電的良導(dǎo)體。半金屬元素類：即As,Sb,Bi。自然界極為少見(jiàn)。非金屬元素類：主要為C和S，此外尚有Se和Te。C有兩個(gè)同質(zhì)多像變體，一為金剛石，一為石墨。前者為純共價(jià)鍵，每一碳原子周圍有四個(gè)碳原子圍繞，形成四面體配位，碳原子間以共價(jià)鍵連結(jié)，致使金剛石具有高硬度，高熔點(diǎn)，不導(dǎo)電，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定等特性。石墨為層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)具共價(jià)鍵-金屬鍵，層間為分子鍵。由于層間連接力弱，故在物性上具有明顯異向性，產(chǎn)生{0001}極完全解理。金屬鍵的存在使石墨具金屬光澤，良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。第二大類硫化物及其類似化合物金屬或半金屬元素與硫結(jié)合而成的天然化合物。硫化物礦物已發(fā)現(xiàn)有300多種，約由26種造礦元素所組成。絕大部分是熱液作用的產(chǎn)物；表生作用亦有產(chǎn)出，常形成具有工業(yè)意義的礦床。硫化物的組成元素：陰離子主要是S，有少量Se,Te,As,Sb,Bi。陽(yáng)離子主要是Cu,Pb,Zn,Ag,Hg,Fe,Co,Ni等。為銅型離子以及靠近銅型離子的過(guò)渡型離子。形成硫化物以及硒化物，碲化物，砷化物，銻化物，鉍化物等，由于后者數(shù)量較少，因而將它們做為硫化物的類似化合物，與硫化物歸入同一大類。在硫化物中，半金屬元素As,Sb,Bi具雙重性，既可作陽(yáng)離子又可作陰離子。根據(jù)陰離子特點(diǎn)分為三類：1．簡(jiǎn)單硫化物：陽(yáng)離子硫呈S2-與陽(yáng)離子結(jié)合而成。如方鉛礦(PbS)，閃鋅礦(ZnS)，辰砂(HgS)。2．復(fù)硫化物：陰離子呈啞鈴狀對(duì)硫[S2]2-，對(duì)砷[As2]2-，以及[AsS]2-，[SbS]2-等與陽(yáng)離子結(jié)合而成。如毒砂（FeAsS），黃鐵礦（FeS2）。3．硫鹽：硫與半金屬元素As,Sb,Bi結(jié)合組成絡(luò)陰離子團(tuán)[AsS3]3-，[SbS3]3-等形式，然后再與陽(yáng)離子結(jié)合而成較復(fù)雜的化合物。如硫砷銀礦（Ag3AsS3）。簡(jiǎn)單硫化物和復(fù)硫化物由于組分簡(jiǎn)單，一般對(duì)稱程度高，多為等軸晶系或六方晶系，少數(shù)為斜方晶系，單斜晶系。組分復(fù)雜的硫鹽對(duì)稱程度較低，主要為單斜和斜方晶系。大多數(shù)硫化物晶形較好。大多數(shù)硫化物具金屬色，金屬光澤，低透明度，如方鉛礦，黃銅礦，黃鐵礦。少數(shù)呈非金屬色，金剛光澤，半透明，如閃鋅礦，辰砂，雄黃，雌黃。部分硫化物具有完好的解理，一般簡(jiǎn)單硫化物的解理較復(fù)硫化物發(fā)育，如方鉛礦，閃鋅礦。簡(jiǎn)單硫化物和硫鹽硬度低，一般為2—4；具有層狀結(jié)構(gòu)的輝鉬礦，銅藍(lán)，雌黃等硬度更低（1—2）；而復(fù)硫化物由于對(duì)硫使硬度增高，可達(dá)5—6.5。硫化物相對(duì)密度較大，一般在4以上。第三大類氧化物和氫氧化物大類本大類礦物包括一系列金屬和非金屬元素的陽(yáng)離子與氧或氫氧離子結(jié)合的化合物。已發(fā)現(xiàn)的礦物有300余種，占地殼總質(zhì)量的17%，其中以硅的氧化物（石英等）分布最廣，占地殼質(zhì)量的12.6%；鐵的氧化物和氫氧化物占3%—4%。組成本大類的陰離子是O2-和（OH）1-，與之結(jié)合的陽(yáng)離子以惰性氣體型（Si,Al,Mg等）和過(guò)渡型（Fe,Mn,Ti,Cr,Y,Nb,Ta等）離子為主，銅型離子中僅以Sn4+的氧化物較為重要，其它（Cu,Pb,Zn,Sb,Bi等）離子的氧化物和氫氧化物少見(jiàn)。惰性氣體型的陽(yáng)離子組成的礦物多呈淺色或無(wú)色，透明至半透明，玻璃光澤。過(guò)渡型陽(yáng)離子組成的礦物為深色或黑色，半透明至不透明，半金屬光澤至金屬光澤。氧化物一般具有較高的硬度，氫氧化物的硬度較低。比重與組成元素本身的原子量和礦物晶體結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)。如錫石比重為6.8—7.0，石英為2.65。此外，富含F(xiàn)e,Mn,Cr,Co,的氧化物具有磁性，以富含鐵者磁性最強(qiáng)。第四大類含氧鹽大類含氧鹽是各種含氧酸根（如[SiO4]4-,[CO3]2-,[SO4]2-,[PO4]3-,[WO4]2-等）與金屬陽(yáng)離子所組成的鹽類化合物。這一大類礦物在地殼中分布最廣泛，占地殼總重量的4/5以上，其種數(shù)占已知礦物種數(shù)的2/3。含氧酸根是絡(luò)陰離子，是晶體結(jié)構(gòu)中的獨(dú)立單位。與各絡(luò)陰離子相結(jié)合的金屬陽(yáng)離子，主要是惰性氣體型離子和部分過(guò)渡型離子，銅型離子極為少見(jiàn)。絡(luò)陰離子內(nèi)部以共價(jià)鍵占優(yōu)勢(shì)，與外部陽(yáng)離子的結(jié)合以離子鍵為主，因而含氧鹽礦物具有離子晶格的性質(zhì)。如通常為玻璃光澤，少數(shù)為金剛光澤，半金屬光澤；透明至半透明；條痕白色或極淺的色調(diào)；不導(dǎo)電，導(dǎo)熱性差。無(wú)水的含氧鹽一般具有較高的硬度和熔點(diǎn)，一般不溶于水。硅酸鹽類硅酸鹽礦物在自然界中分布極為廣泛，已知硅酸鹽礦物有600余種，約占已知礦物種的1/4，約占地殼巖石圈總質(zhì)量的85%。它們是構(gòu)成三大類巖石的主要造巖礦物。（一）晶體結(jié)構(gòu)特征在硅酸鹽礦物的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)Si一般為四個(gè)O所包圍，構(gòu)成[SiO]四面體，它是硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)單位。由于Si4+離子的化合價(jià)為4價(jià)，配位數(shù)為4，它賦于每一個(gè)氧離子的電價(jià)為1，即等于氧離子電價(jià)的一半，氧離子另一半電價(jià)可以用來(lái)聯(lián)系其它陽(yáng)離子，也可以與另一個(gè)硅離子相聯(lián)。因此，在硅酸鹽結(jié)構(gòu)中[SiO4]四面體既可以孤立地被其它陽(yáng)離子包圍起來(lái)，也可以彼此以共用角頂?shù)姆绞竭B結(jié)起來(lái)形成各種形式的硅氧骨干。SiO SiO[SiO4]四面體硅氧骨干形式已有數(shù)十種，主要有以下幾種：硅氧骨干形式已有數(shù)十種，主要有以下幾種：島狀硅氧骨干本類硅氧骨干被其它陽(yáng)離子所隔開(kāi)，彼此分離猶如孤島。包括孤立的[SiO4]4-單四面體及[Si2O7]6-雙四面體。前者如橄欖石(Mg,Fe)2[SiO4]，后者如異極礦Zn4[Si2O7](OH)2。孤立存在的硅氧四面體彼此之間靠其它陽(yáng)離子聯(lián)接。 （2）環(huán)狀硅氧骨干[SiO4]四面體以角頂聯(lián)結(jié)形成封閉的環(huán)，根據(jù)[SiO4]四面體環(huán)節(jié)的數(shù)目可以有：三環(huán)[Si3O9]6-，如硅酸鋇鈦礦BaTi[Si3O9]四環(huán)[Si4O12]8-，如包頭礦Ba4(Ti,Nb,Fe)8O16[Si4O12]Cl六環(huán)[Si6O18]12-，如綠柱石Be3Al2[Si6O18]）等多種。環(huán)還可以重疊起來(lái)形成雙環(huán)，如六方雙環(huán)[Si12O30]12-（如整柱石KCa2AlBe2[Si12O30]?1/2H2O）等。環(huán)與環(huán)之間靠其它陽(yáng)離子來(lái)聯(lián)接。(3)鏈狀硅氧骨干[SiO4]四面體以角頂聯(lián)結(jié)成沿一個(gè)方向延伸的鏈，常見(jiàn)為單鏈和雙鏈。A.單鏈：在單鏈中每一個(gè)[SiO4]四面體有兩個(gè)角頂與相鄰的[SiO4]四面體共用，根據(jù)重復(fù)周期和聯(lián)結(jié)方式又可分為多種形式。如透輝石CaMg[Si2O6]的單鏈[Si2O6]4-和硅灰石Ca3[Si3O9]的單鏈[Si3O9]6-。B．雙鏈：猶如兩個(gè)單鏈相互聯(lián)結(jié)而成。如透閃石Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2中的雙鏈[Si4O11]6-。 無(wú)論單鏈或雙鏈，鏈與鏈之間都是通過(guò)其它陽(yáng)離子相互聯(lián)接。（4）層狀硅氧骨干[SiO4]四面體互相以三個(gè)角頂相聯(lián)，形成在兩維空間上無(wú)限延伸的[SiO4]四面體層。層狀硅氧骨干可寫成[Si4O10]n4n-,如滑石Mg3[Si4O10](OH)?；膶訝罟柩豕歉煞解c石硅氧骨干（5）架狀硅氧骨干每個(gè)[SiO4]四面體的全部角頂都與相鄰的四個(gè)[SiO4]四面體相聯(lián)結(jié)，構(gòu)成在三維空間上無(wú)限延伸的架狀。每個(gè)氧與兩個(gè)硅相聯(lián)，這樣，所有的氧將都是惰性的，石英（SiO2）族礦物即具此種結(jié)構(gòu)。但在硅酸鹽的架狀骨干中，必須有部分的Si4+為Al3+所代替，從而使氧離子帶有部分剩余電荷得以與骨干外的其它陽(yáng)離子結(jié)合，形成鋁硅酸鹽。這些架狀絡(luò)陰離子可用通式[AlxSin-xO2n]x-來(lái)表示，如正長(zhǎng)石K[AlSi3O8]，鈉長(zhǎng)石Na[AlSi3O8]，鈣長(zhǎng)石Ca[Al2Si2O8]，白榴石K[AlSi2O6]等。由于架狀骨干中氧離子剩余電荷低，而且架狀骨干中存在著較大的空隙，因此，陽(yáng)離子都是低電價(jià)，大半徑，高配位數(shù)的離子。有時(shí)并有附