自然元素及鹵化物礦物大類課件

第五章礦物各論第一節(jié)自然元素及鹵化物礦物大類第二節(jié)硫化物及其類似化合物礦物大類第三節(jié)氧化物及氫氧化物大類第四節(jié)含氧鹽大類礦物各論之一：

自然元素及鹵化物礦物大類

自然元素礦物：

在自然界以單質(zhì)形式存在的礦物。

已知的自然元素礦物種＞50，約占地殼總重量的

1‰，分布極不均勻。其中有些可顯著富集，甚至形成礦床。一

概述1．金屬元素：

主要包括：（1）部分銅族元素：Cu、Ag、Au（2）鉑族元素：Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt2．半金屬元素：

As、Sb、Bi3．非金屬元素：

C、S

（一）、化學(xué)組成（二）鍵性

金屬元素：為典型的金屬鍵Pt、Au、Cu、Ag

半金屬元素：由金屬鍵逐步向多鍵性轉(zhuǎn)變As、Sb、Bi

非金屬元素：視不同礦物而異。金剛石具典型共價(jià)鍵；石墨具層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)為共價(jià)鍵，層間為分子鍵;

自然硫具分子鍵。（三）物理性質(zhì)

金屬元素礦物：金屬色、反射力強(qiáng)而不透明、金屬光澤、強(qiáng)延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、硬度低、無解理、比重大;非金屬元素礦物：自然硫具分子鍵，表現(xiàn)為硬度低、比重小、性脆、熔點(diǎn)低并易升華。金剛石和石墨差異較大。半金屬元素礦物：金屬性較強(qiáng)者，其物理性質(zhì)趨向于接近金屬自然元素礦物。自然鉍、自然銻、自然砷三礦物非金屬性依次增加，硬度趨向于加大，金屬光澤則趨向于減弱，比重趨向于降低。

（四）成因

不同的礦物各有其特點(diǎn)：

1）Pt：產(chǎn)于與超基性巖、基性巖有關(guān)的巖漿礦床中

2）Au：多為熱液成因。

3）Cu、Ag

：除熱液成因外，更多見于

硫化物礦床的氧化帶中。

4）金剛石：巖漿作用的產(chǎn)物，與

超基性巖有關(guān)。

5）石墨、自然硫：成因類型多樣。二

主要礦物自然銅族礦物自然金自然銀自然銅自然硫金剛石石墨（一）自然銅族

包括自然銅、自然銀、自然金等礦物。

結(jié)構(gòu)中Cu、Au、Ag呈立方最緊密堆積，具立方面心格子的銅型結(jié)構(gòu)。純金極少見，Au、Ag可形成完全類質(zhì)同像，Cu只在高溫時(shí)才與Au形成類質(zhì)同像。

二

主要礦物自然銅化學(xué)組成：形態(tài)：通常呈不規(guī)則樹枝狀、片狀或致密塊狀集合體。自然銅完好的晶體很少見。物理性質(zhì)：銅紅色，表面常因氧化而出現(xiàn)棕黑色錆色；條痕銅紅色；金屬光澤，不透明。無解理；斷口呈鋸齒狀。硬度2.5～3。相對密度8.95(純銅)。具延展性。熔點(diǎn)1083℃。為熱和電的良導(dǎo)體。自然銅成因及產(chǎn)狀：它是各種地質(zhì)作用過程中還原條件下的產(chǎn)物。自然銅在地表及氧化環(huán)境中不穩(wěn)定，易氧化成氧化物和碳酸鹽，如赤銅礦、孔雀石、藍(lán)銅礦等礦物。主要用途：積聚量大時(shí)可作為銅礦石開采。自然金化學(xué)組成：形態(tài)：通常呈不規(guī)則粒狀集合體。此外尚可見樹枝狀、鱗片狀、薄片狀、網(wǎng)狀、纖維狀，偶見較大的團(tuán)塊狀集合體。肉眼可辨的單晶體少見物理性質(zhì)：顏色與條痕色均為金黃色，但隨其成分改變而變化；金屬光澤，隨Ag的含量增高光澤加強(qiáng)。無解理。硬度2.5～3。比重大(15.6～19.3(純金))

。具強(qiáng)延展性可以錘成金箔或抽成細(xì)絲。熔點(diǎn)高(1062℃)

。為熱和電的良導(dǎo)體?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在空氣中不氧化，只溶于王水。

成因產(chǎn)狀：

主要形成于各種高、中溫?zé)嵋鹤饔煤妥冑|(zhì)作用過程中。主要用途：

自然金幾乎是Au的惟一來源。（二）自然硫：S

8個(gè)S原子以共價(jià)鍵聯(lián)結(jié)成S8環(huán)狀分子，環(huán)分子間為分子鍵，故其硬度低，熔點(diǎn)低，導(dǎo)電導(dǎo)熱性差。

物理性質(zhì)：帶有各種不同色調(diào)的黃色；晶面呈金剛光澤，而斷面顯油脂光澤。不完全解理；貝殼狀斷口。硬度1～2。相對密度2.05～2.08。性脆。不導(dǎo)電，摩擦帶負(fù)電。

成因及產(chǎn)狀：形成于生物化學(xué)沉積作用和火山噴氣作用過程中。

主要用途：主要用于制造硫酸。此外用于化肥、造紙、炸藥、橡膠生產(chǎn)。

（

三）金剛石

化學(xué)組成：C

帶色和不透明者常含Si、Al、Ca、Mg、B、N、Fe、Ti

等雜質(zhì)及石墨、橄欖石、磁鐵礦、金紅石等包裹體。雜質(zhì)N

和B

的含量和存在形式，直接影響著金剛石的光、電、熱等物理性能，成為金剛石分類的基本依據(jù)。金剛石分類類型

雜質(zhì)元素

物理性能

備注

NBI型

Ia

型

含量＞0.1%，以聚集體形式，呈極細(xì)小片狀導(dǎo)電、導(dǎo)熱性較差機(jī)械強(qiáng)度高

在天然金剛石中占98%

Ib

型

含量較低，主要以分散的順磁性N形式導(dǎo)熱性較差在天然金剛石中約占1%；絕大多數(shù)合成金剛石為Ib型Ⅱ型

Ⅱa型

不含N

或含N＜

0.001%不含

B良好的導(dǎo)熱性在金剛石礦床中的含量一般＜2～

3%Ⅱb型含B

天藍(lán)色，具半導(dǎo)體性能罕見

混合型

在同一顆粒中

N的分布不均勻

晶體結(jié)構(gòu)：等軸晶系，形態(tài)：自然界中金剛石大多數(shù)呈單晶產(chǎn)出，常見圓粒狀或碎粒。物理性質(zhì)：

無色透明，常因含微量元素而呈不同色調(diào)：晶面金剛光澤，斷口油脂光澤；經(jīng)日光曝曬后置暗室發(fā)淡青藍(lán)色磷光。解理{111}中等。硬度10，相對密度3.52。性脆，抗磨性強(qiáng)。不導(dǎo)電。導(dǎo)熱性好，室溫下其導(dǎo)熱率是銅的5倍。成因產(chǎn)狀：

產(chǎn)于金伯利巖、橄欖巖、鉀鎂煌斑巖和榴輝巖中。

主要產(chǎn)地有澳大利亞、南非、俄羅斯、扎伊爾、巴西、美國及我國山東、遼寧、貴州、江蘇、湖南等。用途：

名貴寶石、切削工具、研磨材料、精密儀器的零件、鉆頭、尖端技術(shù)材料等。鉆石的評價(jià)與選購，應(yīng)從以下四個(gè)方面考慮（4C標(biāo)準(zhǔn)）：

顏色（color）：以無色為最好，色調(diào)越深，質(zhì)量越差。具有彩色的鉆石，如：紅、粉紅、綠、藍(lán)色等，又屬于鉆石中的珍品，價(jià)格昂貴。

瑕精度（clarity）：應(yīng)在十倍顯微鏡下仔細(xì)觀察鉆石潔凈程度，瑕疵越多，所在位置越明顯，則質(zhì)量越差，價(jià)格也相應(yīng)地要降低。

重量（carat）：鉆石的價(jià)格與重量的平方成正比，重量越大，價(jià)值越高。

切工（cut）：應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)比例切磨而成標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型。比例不合適，鉆石會不出“火“，則價(jià)格下降。如果表面有琢磨的細(xì)紋和人工損傷，其價(jià)格也會下降。鉆石小知識（四）石墨：

C層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)具共價(jià)鍵—金屬鍵，層間為分子鍵，表現(xiàn)在物理性質(zhì)上具明顯的異向性，具{0001}

極完全解理，硬度低，金屬光澤，電的良導(dǎo)體。物理性質(zhì)：

顏色和條痕均為黑色；半金屬光澤；隱晶質(zhì)的則暗淡。平行{0001}解理極完全。硬度1～2。相對密度2.21～2.26。解理片具撓性。有滑感，易污手。具導(dǎo)電性。用途：

冶金工業(yè)：作

高溫坩堝鑄件

機(jī)械工業(yè)：潤滑劑

電池工業(yè)：電極

原子能工業(yè)：中子減速劑用于制造鉛筆芯、涂料、染料等。

石墨-3R可作合成金剛石的原料。金屬陽離子和鹵族陰離子（F-、Cl-、Br-、I-）化合而成的礦物。分布有限，礦物種類不多，已知的約120種。約占地殼總重量的0.5%。以氯化物和氟化物最為重要?；瘜W(xué)成分：組成鹵素化合物的陽離子主要是屬于惰性氣體型離子的鉀、鈉、鈣、鎂、鋁等元素。此外，還有部分屬于銅型離子的銀、銅、鉛、汞等元素。三鹵化物礦物晶體化學(xué)特征：由惰性氣體型離子組成的鹵素化合物中，表現(xiàn)離子鍵性；而由銅型離子組成的鹵素化合物中，由表現(xiàn)共價(jià)鍵性。物理性質(zhì)：

一般為透明無色，呈玻璃光澤，比重不大，導(dǎo)電性差；而由銅型離子所組成的鹵化物，一般顯淺色，呈金剛光澤，透明度降低，比重增大，導(dǎo)電性增強(qiáng)，并具延展性。成因產(chǎn)狀：氟化物：主要為熱液成因；氯化物（及Br-、I-的化合物）：主要形成于外生沉積作用中。K+、Na+等的化合物，在干旱的內(nèi)陸盆地、瀉湖海灣環(huán)境，易形成大量的沉積和富集。

螢石石鹽鹵化物礦物主要礦物化學(xué)組成:

CaF2。結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

等軸晶系。螢石的晶體結(jié)構(gòu)相當(dāng)于鈣離子成立方最緊密堆積，而氟離子位于所有四面體空隙位置上。陰陽離子的配位數(shù)分別為4和8。螢石（fluorite）：CaF2形態(tài)及物理性質(zhì):螢石呈立方體、八面體或菱形十二面體及它們的聚形。常見紫色、藍(lán)色或綠色螢石。玻璃光澤；硬度4；性脆；解理平行{111}完全。比重3.18。顯螢光性。用途：冶金工業(yè)用作熔劑?；瘜W(xué)工業(yè)上用以提取氟、制造HF（可鏤刻玻璃）和人造冰晶Na3AlF6。玻璃、陶瓷工業(yè)，用作制造乳白色不透明玻璃和琺瑯，及配制瓷釉的原料。色澤美麗的致密隱晶質(zhì)螢石可作裝飾品或雕刻工藝品的石料。無裂隙、雜質(zhì)、氣泡，且≮10×10×3

mm3

的無色或淡色透明的晶體用于制造光學(xué)透鏡和棱鏡?；瘜W(xué)組成:

NaCl

結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

等軸晶系。形態(tài)及物理性質(zhì):單晶體呈立方體形。集合體呈粒狀、致密塊狀或疏松鹽華狀。純凈者透明無色，玻璃光澤，