第18章 氧化物與氫氧化物礦物大類

第十八章氧化物與氫氧化物礦物大類

Oxide&Hydroxide1概念：O2-和(OH)-＋金屬元素→化合物。種數(shù)：300種以上，氧化物200種以上，氫氧化物80種左右。分布：占地殼總重量17%，其中石英族占12.6%，鐵的氧化物和氫氧化物占3.9%。用途:

(a)

提取金屬元素，如磁鐵礦、軟錳礦；（b）直接用作工業(yè)原料，剛玉、石英、蛋白石等。（c）作寶石原料。一概述2二.晶體化學(xué)氧化物:陰離子——O2-。

附加陰離子——少數(shù)有F-、Cl-

氫氧化物：（OH）-或O2-和（OH）-陽離子——約40種，惰氣型和過渡型，少量銅型

類質(zhì)同象——復(fù)陽離子氧化物較單陽離子氧化物廣泛；

1.化學(xué)組成3

2.

結(jié)構(gòu)型

島狀分子型砷華As2O3族(方銻礦Sb2O3)鏈狀金紅石TiO2族,銻華Sb2O3族,黑鎢礦(Fe,Mn)WO4族層狀鉬華MoO3族,板鈦礦TiO2族架狀石英SiO2族,銳鈦礦TiO2族,赤銅礦Cu2O族,鈣鈦礦CaTiO3族,易解石Ce(Ti,Nb)2O6族配位型剛玉Al2O3族,尖晶石MgAl2O4族,晶質(zhì)鈾礦U24+U6+O7族,燒綠石NaCaNb2O6(OH,F)族氧化物:4

氫氧化物:鏈狀硬水鋁石AlOOH族(針鐵礦),水錳礦MnO(OH)族,硬錳礦BaMnMn9O20?3H2O族層狀三水鋁石Al(OH)3族,

纖鐵礦FeO(OH)族,水鎂石Mg(OH)2族架狀羥鐵礦Fe(OH)2族O2-和（OH）-常呈互層——層狀或鏈狀，比相應(yīng)氧化物對稱度低。例：方鎂石MgO等軸晶系，水鎂石Mg[OH]2三方晶系5

3.

鍵型離子鍵為主，隨陽離子電價(jià)增加，從惰氣型向過渡型和銅型轉(zhuǎn)變而共價(jià)鍵性增強(qiáng)。例：剛玉40%共價(jià)鍵，石英50%共價(jià)鍵；赤銅礦Cu2O因共價(jià)成鍵而使Cu+的配位數(shù)不是4而是2。少數(shù)呈分子鍵（方銻礦Sb2O3中[Sb4O6]砷華As2O3中[As4O6]分子）。氫氧化物中多存在氫鍵，且（OH）-比O2-的電價(jià)低，使之與陽離子的鍵力減弱——相對密度及硬度減小。6島狀、架狀和配位型氧化物:粒狀或塊狀。

其中，因剛玉有[AlO6]配位體沿c軸呈三次螺旋狀排列，向鏈狀過渡，故呈柱狀。鏈狀氧化物氫氧化物：柱狀或針狀。

因黑鎢礦的鏈為折狀，故呈板條狀。三形態(tài)物性

1形態(tài)：氧化物：常呈自形晶或粒狀、塊狀集合體。氫氧化物：常見細(xì)分散膠態(tài)，晶體呈板狀、鱗片狀或針狀。7（1）光學(xué)性質(zhì)：

玻璃光澤：

惰氣型離子Mg、Al、Si等的氧化物和氫氧化物；

半金屬光澤：

過渡型離子如Fe、Mn、Cr等元素，呈深色或暗色。－－－磁性增強(qiáng)。2.物性8（2）硬度：氧化物高硬度（5.5以上）。氫氧化物硬度顯著降低。例如方鎂石的硬度為6，而水鎂石僅為2.5。（3）解理：氧化物僅少數(shù)發(fā)育中等至不完全解理。氫氧化物因鍵力較弱，往往發(fā)育一組完全—極完全解理。

（4）密度：氧化物相對密度變化較大，如W、Sn、U等的氧化物大于6.5，而α石英僅2.65。氫氧化物結(jié)構(gòu)松散，相對密度小，如方鎂石的相對密度為3.6，而水鎂石僅為2.35。9據(jù)陰離子劃分為氧化物和氫氧化物兩類；據(jù)結(jié)構(gòu)型劃分亞類。（1）氧化物類礦物主要有：剛玉、赤鐵礦、鈦鐵礦；金紅石、錫石、軟錳礦；石英、蛋白石；尖晶石、磁鐵礦、鉻鐵礦；黑鎢礦；赤銅礦；鈣鈦礦。（2）氫氧化物類礦物主要有：水鎂石、三水鋁石、一水硬鋁石、一水軟鋁石、針鐵礦、纖鐵礦、水錳礦、硬錳礦。四分類

褐鐵礦、鋁土礦、硬錳礦101、多數(shù)氧化物礦物可形成于內(nèi)生、外生和變質(zhì)作用過程中。

少數(shù)是單成因的，

如鉻鐵礦、鈦鐵礦等只產(chǎn)于超基性、基性巖中；而赤銅礦Cu2O、銻華Sb2O3、鉍華Bi2O3等是氧化帶的次生礦物。2.

氫氧化物多由風(fēng)化、沉積作用中的膠體溶液凝聚而成。五成因11鏈狀氧化物礦物亞類

金紅石族黑鎢礦族鈮鉭鐵礦族銻華族

六主要礦物概覽（一）氧化物礦物類12四方晶系。四方柱狀或針狀。褐紅、暗紅色，含F(xiàn)e者呈黑色；條痕淺褐色；金剛光澤；微透明。解理平行{110}中等。硬度6～6.5。相對密度4.2～4.3。性脆。鐵金紅石和鈮鐵金紅石均為黑色，不透明。鐵金紅石相對密度4.4，而鈮鐵金紅石可達(dá)5.6。4、金紅石族（金紅石、錫石、軟錳礦）金紅石(Rutile)TiO213金紅石型結(jié)構(gòu)。雙錐柱狀，柱面上有細(xì)的縱紋；肘狀雙晶常見。集合體常呈不規(guī)則粒狀，也有致密塊狀。黃棕色至深褐色，富含Nb和Ta者，為瀝青黑色；條痕白色至淡黃色；金剛光澤。解理不完全。貝殼狀斷口，斷口油脂光澤。硬度6～7。相對密度6.8～7.0。

與金紅石和鋯石如何區(qū)別？

錫石(Cassiterite)SnO2

14四方晶系。金紅石型結(jié)構(gòu)。有時(shí)呈針狀、放射狀集合體。常呈腎狀、結(jié)核狀、塊狀或粉末狀集合體。黑色，常帶淺藍(lán)錆色;條痕黑色;半金屬光澤至土狀光澤。解理平行{110}完全。硬度視結(jié)晶粗細(xì)程度而異,顯晶質(zhì)者可達(dá)6,而隱晶質(zhì)的塊體則降至2。晶體的相對密度為4.7～5,塊狀的降至4.5。性脆。主要形成于風(fēng)化作用和沉積作用中。軟錳礦(Pyolusite)MnO215單斜晶系，似層狀－鏈狀結(jié)構(gòu)。沿c軸延伸的{100}板狀或短柱狀,紅褐色(鎢錳礦)至黑色(鎢鐵礦);條痕黃褐色(鎢錳礦)至褐黑色(鎢鐵礦);光澤由樹脂光澤(鎢錳礦)至半金屬光澤(黑鎢礦、鎢鐵礦)。解理平行{010}完全。硬度4～4.5。相對密度7.12(鎢錳礦)～7.51(鎢鐵礦)。性脆。鎢鐵礦具弱磁性。3、黑鎢礦族黑鎢礦(鎢錳鐵礦)(Wolframite)(Mn,Fe)WO4

16架狀氧化物礦物亞類石英SiO2族,銳鈦礦TiO2族,赤銅礦Cu2O族,鈣鈦礦CaTiO3族,易解石Ce(Ti,Nb)2O6族17

1、石英族（含蛋白石）礦物種晶系單體形態(tài)相對密度（準(zhǔn)）穩(wěn)定條件成因產(chǎn)狀α-石英三方六方柱狀2.65常壓，<573℃幾乎各種地質(zhì)作用產(chǎn)物β-石英六方六方雙錐2.53常壓，573～870℃酸性火山巖α-鱗石英斜方六方板狀假象或細(xì)粒狀2.26常壓，<117℃（準(zhǔn)）酸性火山巖，β2-鱗石英轉(zhuǎn)變或低溫?zé)嵋寒a(chǎn)物β1-鱗石英六方六方板狀假象2.22常壓，117～163℃（準(zhǔn)）酸性火山巖，β2-鱗石英轉(zhuǎn)變產(chǎn)物β2-鱗石英六方六方板狀2.22常壓，870～870℃；163～870℃（準(zhǔn)）酸性火山巖α-方石英四方八面體假象或隱晶集合體2.32常壓，<268℃（準(zhǔn)）酸性火山巖，β-方石英轉(zhuǎn)變或低溫?zé)嵋寒a(chǎn)物β-方石英等軸八面體2.20常壓，1470～1732℃；268～1470℃（準(zhǔn)）酸性火山巖柯石英單斜不規(guī)則粒狀2.93>（19～76）×108Pa;常溫常壓（準(zhǔn)）隕石坑，隕擊變質(zhì)作用18六方柱{1010}和菱面體{1011}、{0111}等單形之聚形。柱面橫紋。貝殼狀斷開。石髓或玉髓(chakedong)：纖維狀隱晶質(zhì)（多為熱液成因）；燧石：瘤狀、結(jié)核狀者（多沉積成因）；瑪瑙(agate)：具同心帶狀構(gòu)造，由多色的石髓成層平行排列。顏色多種多樣，常為無色、乳白色、灰色。玻璃光澤；斷口油脂光澤。無解理，貝殼狀斷口。硬度7。相對密度2.65。具壓電性。成因產(chǎn)狀極廣，瑪瑙為膠體成因,主要產(chǎn)于噴出巖的孔洞中。壓電材料,光學(xué)材料,寶玉石材料。石英(Quartz)α-SiO219紫水晶(amethyst)：紫色透明或半透明，加熱可脫色。Fe3＋代Si引起。薔薇石英(rosequartz)：淺玫瑰色，致密半透明。

Al3＋、Ti4＋代Si引起。煙水晶(smokyquartz)：煙色或褐色透明異種。Al3＋代Si引起。墨晶(blackquartz)：黑色半透明。Al3＋代Si引起。黃水晶(yellowquartz)：金黃色或檸檬黃色。含F(xiàn)e2＋所致蔥綠石髓：含綠色針狀陽起石包裹體，呈淺綠色。砂金石：含云母、赤鐵礦等細(xì)小包裹體，呈淺黃或褐紅色。貓眼石、虎眼石、鷹眼石：呈各種不同深淺的色調(diào)，具絲絹光澤，似貓眼石、虎眼(黃褐色)或鷹眼(藍(lán)綠色)，都是由于石英交代纖維石棉所致。碧玉：呈紅、黃褐、綠色不透明的致密塊體。（多變質(zhì)成因）血玉髓(又名血石、雞血石)綠色石髓碧玉，內(nèi)含紅色斑點(diǎn)?，旇В焊魃珬l帶狀玉髓呈同心狀自外向內(nèi)排列。石英異種：碧玉20［SiO4］四面體以角頂相聯(lián)平行于c軸呈線狀分布。21內(nèi)部具方石英雛晶和大量水分子。貴蛋白石中SiO2小球呈六方緊密堆積。葡萄狀、鐘乳狀、皮殼狀等。呈蛋白色；微透明；玻璃光澤或蛋白光澤。硬度5～5.5。相對密度介于1.9～2.3之間。玻璃蛋白石：無色透明;火蛋白石：半透明，具強(qiáng)烈的橙、紅等反射色；貴蛋白石：半透明帶乳光變彩。從淺成熱液或地面水的硅質(zhì)溶液中生成。類似于石髓,但硬度較低。優(yōu)質(zhì)者俗稱“歐泊”，為寶玉石材料。蛋白石(Opal)SiO2·nH2O22配位型氧化物礦物亞類剛玉Al2O3族,尖晶石MgAl2O4族,晶質(zhì)鈾礦U24+U6+O7族,燒綠石NaCaNb2O6(OH,F)族23腰鼓狀、柱狀?；?、黃灰色，含F(xiàn)e者呈黑色；玻璃光澤。無解理；常有{0001}或{1011}裂開。硬度9。相對密度3.95～4.10。熔點(diǎn)2000～2030°C，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易腐蝕。紅寶石：含Cr；藍(lán)寶石：含Ti；星彩紅/藍(lán)寶石：在{0001}面有六射針狀金紅石；2、剛玉族（剛玉、赤鐵礦、鈦鐵礦）剛玉(Corundum)Al2O3

三方晶系24三方晶系。剛玉型結(jié)構(gòu)。顯晶質(zhì)的片狀、鱗片狀或塊狀；隱晶質(zhì)的鮞狀、腎狀、粉末狀和土狀等。具金屬光澤的片狀集合體者，稱鏡鐵礦。顯晶質(zhì)的呈鐵黑至鋼灰色，隱晶質(zhì)的呈暗紅色；條痕櫻紅色；金屬光澤(鏡鐵礦)至半金屬光澤，或土狀光澤；不透明。無解理。硬度5.5～6，土狀者硬度顯著降低。相對密度5.0～5.3。性脆。鏡鐵礦常因含磁鐵礦細(xì)微包裹體而具較強(qiáng)的磁性。赤鐵礦(Hematite)α-Fe2O325化學(xué)通式：AB2O4A：Mg2+、Fe2+、Zn2+、Mn2+等——二價(jià)；

B：Fe3+、Al3+、Cr3+等——三價(jià)。5、尖晶石族（尖晶石、磁鐵礦、鉻鐵礦）26尖晶石型結(jié)構(gòu)（等軸晶系）：Z=8.O2-呈立方緊密堆積，陽離子充填1/8的四面體空隙和1/2的八面體空隙。沿三次軸方向上［AO4］四面體和［BO6］八面體共同組成的層與單純的［BO6］八面體層交替排列；［AO4］四面體與上、下八面體層中［BO6］八面體以共角頂?shù)姆绞较嗦?lián)結(jié)。27（1）正尖晶石型

：

A［B2］X4

即單位晶胞中8個(gè)A組二價(jià)陽離子占據(jù)四面體位置，16個(gè)B組三價(jià)陽離子占據(jù)八面體位置(［］內(nèi)為八面體配位，下同)。如鉻鐵礦Fe［Cr2］O4；（2）反尖晶石型

：

B［AB］X4

即單位晶胞中1/2的B組三價(jià)陽離子(8個(gè))占據(jù)四面體空隙；剩余的1/2B組三價(jià)陽離子(亦為8個(gè))和全部的A組二價(jià)陽離子(8個(gè))共同占據(jù)八面體位置；如磁鐵礦Fe3+［Fe2+Fe3+］O4；（3）混合型：A1-xBx［AxB2x］X4。

如鎂鐵礦MgFe2O4、錳鐵礦MnFeO4等28大多數(shù)為正尖晶石型，少數(shù)屬于混合型。八面體{111},八面體{111}＋菱形十二面體{110}。尖晶石律(111)成接觸雙晶。通常呈紅色(含Cr),綠色(含F(xiàn)e3+)或褐黑色(含F(xiàn)e2+和Fe3+)；玻璃光澤。無解理；偶有平行(111)裂開。硬度8。相對密度3.55。尖晶石(Spinel)MgAl2O4

29反尖晶石型。八面體{111},較少{110}。鐵黑色；條痕黑色；半金屬光澤；不透明。無解理；有時(shí)具{111}裂開。硬度6。相對密度5.20。性脆。具強(qiáng)磁性。

主要形成于內(nèi)生作用和變質(zhì)作用中。磁鐵礦(Magnetite)Fe2＋Fe3+2O4

30正尖晶石型。粒狀或塊狀集合體。單晶呈八面體{111},但極少見。暗褐色至鐵黑色；條痕褐色；半金屬光澤；不透明。無解理。硬度5.5～6.5；相對密度4.3～4.8。性脆。具弱磁性,含鐵量高者磁性較強(qiáng)。

【成因及產(chǎn)狀】為巖漿作用的產(chǎn)物,常產(chǎn)于超基性巖中。鉻鐵礦(Chromite)FeCr2O431（二）氫氧化物礦物類鏈狀硬水鋁石AlOOH族(針鐵礦),水錳礦MnO(OH)族,硬錳礦BaMnMn9O20?3H2O族層狀三水鋁石Al(OH)3族,

纖鐵礦FeO(OH)族,水鎂石Mg(OH)2族架狀羥鐵礦Fe(OH)2族32白、灰白、褐黑色；條痕白色；玻璃光澤，解理面珍珠光澤；硬度6～7。解理{010}完全；性脆。相對密度3.3～3.5。主要由鋁硅酸鹽礦物風(fēng)化而成，分布于“鋁土礦”礦床中。硬水鋁石（一水硬鋁石）Diaspore

α－AlO(OH)，斜方晶系1.鏈狀氫氧化物礦物亞類平行于c軸的［Al(O，OH)6］八面體雙鏈33鋁土礦(bauxite),以極細(xì)的三水鋁石、一水硬鋁石或一水軟鋁石為主要組分,含高嶺石、蛋白石、赤鐵礦、針鐵礦等的混合物。當(dāng)鋁土礦中Al2O3＞40%,Al2O3∶SiO2＞2∶1時(shí)才能作為鋁礦石利用。常成塊狀、多孔狀或土狀產(chǎn)出。顏色隨氧化鐵含量的