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矿物学
矿物学知识框架和重要矿物的要点整理
编辑于2019-11-21 12:52:54- 矿物学
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- 大纲
矿物学
矿物的分类
矿物的鉴定特征
形态
单体
规则→理想形态
不规则
猩红色及红色条痕，比重大，硬度低
集合体
规则
双晶
平行连晶
不规则
显晶质
粒状
柱状
片状
隐晶质
结合体
分泌体
鲕状体
钟乳状
光学性质
矿物的光学效应
反射、吸收、透射
颜色类型
自色
他色
由杂质、气液包裹体所引起的颜色
假色
锖色，晕色，变彩，火彩，蛋白光
体色
表色
即反射光
条痕色
透明度
光泽 （据R分为四级）
概念：矿物表面对光的反射能力。光泽的强弱用反射率 R 来表示。
金属光泽 R>25%。呈抛光金属般的光泽
半金属光泽 R=25-19%。呈未刨光金属般的光泽
金刚光泽 R=19-10%。如同金刚石般的光泽
玻璃光泽 R=10-4%。如同玻璃般的光泽
特殊光泽：因集合矿物表面不光滑产生。包含： 油脂光泽 (greasy luster)、蜡状光泽 (waxy luster) 丝绢光泽 (silky luster)、珍珠光泽 (pearly luster) 土状光泽 (earthy luster)
发光性
荧光fluorescence：发光体一旦停止受激(10-8秒)，发光现象消失
磷光phosphorescence：停止受激，发光保持一段时间
力学性质
物理性质
决定因素
矿物的化学组成/晶体结构
矿物的形成条件：温度、压力、压强等
比重
概念：是指单矿物重量与4℃时同体积水重之比, 无量纲。
影响因素：
所含元素的原子量: 结构中质点堆积的紧密程度:
举例：
硬度
分类
Mohs硬度
滑 石 1 石 膏 2 方解石 3 萤 石 4 磷灰石 5 正长石 6 石 英 7 黄 晶 8 刚 玉 9 金刚石 10
辅助硬度材料
玻璃：5.5 小钢刀：5-5.5 铜钥匙：3 指甲：2-2.5
解理
概念：当矿物受到外力作用后，能沿晶格中某一或某些面网发生破裂的固有性质。因解理而裂成的平面叫做解理面。
表示方法根据解理的方向, 用相应的单形符号来表示，如{001}解理
五级解理
极完全：云母、绿泥石
完全：萤石、方解石
中等：节理面显著，但延续不远。断面呈阶梯状
不完全：断面断续分布
极不完全
产生的原因
裂理
矿物受到外力打击后，可以沿结构中一定的面网方向破裂，有时则不能，矿物的这种非固有特性，称之为裂理或裂开。沿裂理方向断裂开的平面，称裂理面。
断口
贝壳状
锯齿状
参差状
土状
磁性
矿物中的水
吸附水：机械吸附的形式存在，吸附水不参加矿物晶格，吸附水不写入矿物分子式。如胶体水，蛋白石SiO2.nH2O
结晶水：参加矿物晶格，结晶水写入矿物分子式。石膏：CaSO42H2O
结构水：通常以OH-最常见。结构水写入矿物分子式。
矿物的化学式
计算方法
原子–分子计算法
氧原子计算法
矿物的命名
成分：钨锰铁矿(Mn,Fe)WO4，自然金(Au)，自然铜（Cu） 物理性质：重晶石（相对密度大）、方解石（具菱面体解理）、孔雀石（孔雀绿色）、电气石（具有焦电性） 成分及物性：黄铜矿（CuFeS2、铜黄色），磁铁矿（Fe3O4、具强磁性） 形态：石榴子石（四角三八面体或菱形十二面体状似石榴子），十字石（具十字形双晶） 形态与成分：方铅矿（PbS、立方体晶形及解理） 形态于物性：绿柱石（绿色、柱状晶体） 地名：香花石（发现于我国香花岭），高岭石（我国江西高岭地方产者最著名）
形成矿物的地质作用
形成矿物的地质作用可划分为: 内生作用:岩浆作用、伟晶作用、热液作用 外生作用:风化作用、沉积作用(包括机械沉积, 化学沉积和生物化学沉积作用) 变质作用:接触变质作用(包括热变质作用, 接触交代作用)、区域变质作用
自然元素矿物
金刚石-石墨族
原生金刚石--金伯利岩
次生金刚石--砂矿
自然铜族
均为铜型结构, 等轴晶系, 点群m3m, 空间群Fm3m, CN=12
呈树枝状, 致密块状或片状集合体
金属光泽, 硬度2.5左右, 电和热的良导体, 延展性高
成因产状：形成于多种地质过程中的还原条件下
自然金族
成因产状：热液作用（高、中、低温热液）、外生作用(砂金)
自然银族
中低温热液作用、硫化物矿床氧化带
自然硫族
结构和参数：斜方晶系, 点群mmm, 空间群Fddd
【形态】 常呈双锥状或厚板状，由菱方双锥、菱方柱、板面等组成
物理性质
不同色调的黄色；晶面呈金刚光泽，而断面显油脂光泽。 贝壳状断口；硬度1~2；性脆；解理不完全; 燃点低; 比重2.05~2.08
鉴定特征
自然硫以其颜色、光泽、低硬度、性脆和易熔为特征。
卤化物矿物
概述
物理性质：
一般透明无色，呈玻璃光泽，比重不大，导电性差 由铜型离子所组成的卤素化合物，一般显浅色，呈金刚光泽，透明度降低，比重增大，导电性增强，并具延展性
化学特征
阴离子F-、Cl-、Br-、I-，周期表上VIIA族，性质相似 惰性气体型离子化合物中，表现离子键性；而由铜型离子组成的卤素化合物中，表现共价键性
氟化物矿物
萤石 （CaF2）
等轴晶系
萤石呈立方体、八面体或菱形十二面体及它们的聚形
常见紫色、蓝色或绿色萤石。玻璃光泽；硬度4；性脆；解理完全。比重3.18。显萤光性。
鉴定特征: 晶形、八面体完全解理和硬度
氯化物矿物
石盐 （NaCl）
等轴晶系，空间群Fm3m
透明无色，玻璃光泽，解理完全；比重2.1~2.2。易溶于水，味咸
鉴定特征: 立方体完全解理，易溶于水，味咸
硫化矿物及其 类似化合物矿物
单硫化物
方铅矿（PbS)
化学组成
PbS, 成分中常含Ag、Bi、Sb、Se等
结构特点
等轴晶系；点群m3m。空间群Fm3m NaCl型结构，硫离子按立方密堆积，铅离子充填于八面体空隙，阴阳离子的配位数均为6
鉴定特征
铅灰色，金属光泽，立方体完全解理，比重大
闪锌矿（ZnS)
化学组成
ZnS
结构特点
等轴晶系 硫离子成立方密堆积，锌离子充填于半数的四面体空隙，阴阳离子的配位数均为4
鉴定特征
菱形十二面体完全解理、条痕、光泽以及经常与方铅矿密切共生
辰砂(HgS)
化学组成
HgS
结构特点
三方晶系，晶体结构属变形NaCl型结构
鉴定特征
猩红色及红色条痕，比重大，硬度低
黄铜矿 （CuFeS2）
化学组成
CuFeS2
结构特点
四方晶系，晶体结构类似闪锌矿
鉴定特征
黄铁矿相似，以其更黄的颜色和较低的硬度加以区别 （黄铁矿硬度4，暗青铜黄色）
猩红色及红色条痕，比重大，硬度低
结构特点
单斜晶系β=106°
鉴定特征
桔红色，条痕淡桔红色，硬度低
雌黄 （As2S3）
化学组成
As2S3
结构特点
单斜晶系β=90.1°
鉴定特征
柠檬黄色，硬度低
双硫化物
黄铁矿 （FeS2)
结构特点
等轴晶系，晶体结构与方铅矿相似
鉴定特征
浅黄铜色，条痕绿黑色，高硬度6-6.5
毒砂 （FeAsS)
结构特点
单斜晶系
鉴定特征
锡白色，硬度高，锤击之发蒜臭
需掌握化学组成，结构 特点，鉴定特征
氧化物矿物
概述
氢氧化物粒细，多为细分散胶态混合物，肉眼难以准确鉴别。因常含(OH)-、H+、H2O，一般需利用差热分析、红外吸收光谱分析
简单氧化物矿物
刚玉 （Al2O3)
结构特点
三方晶系 O2-成立方最紧密堆积；而Al3+则在两氧离子层之间，充填三分之二的八面体空隙，组成共面的Al-O6
鉴定特征
近似腰鼓状晶形，双晶条纹和高硬度
赤铁矿 （Fe2O3)
结构特点
三方晶系，晶体结构属刚玉型
鉴定特征
樱红色条痕是鉴定赤铁矿的最主要特征，硬度5.5-6，无解理
锡石 （SnO2)
结构特点
四方晶系 晶体结构表现为氧离子近似成六方紧密堆积，而锡离子位于变形八面体空隙中
鉴定特征
锡石的晶形和颜色很相似于金红石、磷钇矿和锆石（都是褐红色），但其比重远较后三者为大
石英
结构特点
α-石英属三方晶系，β-石英属六方晶系
鉴定特征
α-石英以其晶形、无解理、贝壳状断口、硬度为其特征
复杂氧化物矿物
钙钛矿 CaTiO3
结构特点
高温变体为等轴晶系
鉴定特征
褐至灰黑色；条痕白至灰黄色；金刚光泽。硬度5.5~6； 参数状断口。比重3.97~4.04
磁铁矿 FeFe2O4
结构特点
等轴晶系，结构中半数的三价阳离子充填1/8四面体空隙，另外半数的三价阳离子和二价阳离子一起充填1/2的八面体空隙。
鉴定特征
八面体晶型，黑色条痕，可磁性与赤铁矿、铬铁矿加以区分
氢氧化物
概述
鉴定氧化物，主要依据晶形、条痕、解理，以及其他物理性质(如磁性等)，必要时可作简易化学实验。
铝土矿
化学组成
铝土矿(bauxite)，实际上并不是一个矿物种，而是以极细的三水铝石、一水硬铝石或一水软铝石为主要组份，还夹杂一些混合物
结构特征
三水铝石：单斜晶系，组成配位八面体的结构层
鉴定特征
三水铝石：极完全解理、低硬度、小比重为鉴定特征
褐铁矿
化学组成
成分Fe2O3-nH2O
鉴定特征
块状、土状、钟乳状或葡萄状。黄褐色或深褐色。条痕黄褐色
含氧盐矿物
碳酸盐矿物
方解石
化学组成
Ca[CO3]
结构特点
三方晶系，晶体结构典型
鉴定特点
菱面体完全解理，硬度3， 与冷稀HCl相遇剧烈起泡
用途
冰洲石可作为光学仪器的贵重材料。 石灰岩、大理岩等用于烧制石灰、制造水泥、冶金工业作熔剂、建筑石料、提取固液态的碳酸等。 美丽的大理岩可作雕刻品或建筑石材。 高纯度的石灰岩是塑料、尼龙的重要原料
白云石
化学组成
CaMg[CO3]2
结构特点
三方晶系，从结构看，含镁方解石是无序的，而白云石是有序的。
鉴定特征
白云石可以借其马鞍形的晶体外形，遇冷稀HCl反应微弱而与方解石及菱镁矿区别
硫酸盐矿物
石膏
化学组成
Ca[SO4]·2H2O
结构特点
鉴定特征
以其硬度低和具有{010}极完全解理为鉴定特征
磷酸盐矿物
磷灰石
化学组成
CaCa[PO4]3(F, Cl, OH)
结构特点
六方晶系，Ca2+位于上下两层的六个[PO4]8-四面体之间
鉴定特征
柱状晶形，玻璃光泽，硬度为5，参差装断口
单斜晶系，a0=5.67, b0=15.15, c0=6.28, β=113°50′，晶体结构中Ca2+联结[SO4]2-四面体构成双层的结构层，而H2O分子则分布于双层结构层之间
用途
用以制造农田肥料、磷肥、磷酸及其他化工产品（各种磷盐）
硅酸盐矿物
概述
物理性质
大多为透明或半透明，玻璃光泽或金刚光泽，条痕白色或近白色浅色
颜色，硬度，比重，解理变化很大
解理
岛状结构三向等长，无完全解理；环状，如有解理是柱状或底轴解理；链状，有平行于链的方向的柱状完全解理；层状，平行于层面的极完全解理
硬度
岛状，结构紧密，6-8；环状，与岛状大体相似；链状，5-6；架状，沸石族因含H2O，硬度降至3.5-5；层状，层间连接力较弱，H很低，近似于指甲，最低者（滑石、高岭土）H仅1上下
相对密度
岛状,G偏大；架状，G偏小；链状、层状或环状G为3-3.5
成因产状
内生、外生、变质作用均可生成
岛状硅酸盐矿物
要点
端氧：活性氧，桥氧：惰性氧
橄榄石 (Mg, Fe)2[SiO4]
化学组成
一般化学式为X2[SiO4]。其X通常为Mg2+、Fe2+、Mn2+等
结构特点
正交晶系，氧离子近似成六方紧密堆积，八面体空隙被二价阳离子占据。
鉴定特征
黄绿色、粒状、解理性差、难熔
概述
它作为主要造岩矿物常见于基性和超基性火成岩中。 镁橄榄石还可产于镁夕卡岩中。橄榄石受热液作用蚀变变成蛇纹石。透明色美的橄榄石可作宝石
石榴石
化学组成
一般化学式为X3Y2[SiO4]3表示，其中X代表二价阳离子，主要为Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+等；Y代表三价阳离子，主要为Al3+、Fe3+、Cr3+等。类质同象广泛存在；分成两个系列，钙系和铝系
结构特征
等轴晶系
鉴定特征
晶型，颜色和硬度
环状硅酸盐矿物
绿柱石
化学组成
Be3Al2[Si6O18], 常含有碱金属和H2O
结构特点
六方晶系
鉴定特征
六方柱状形态和柱面上具纵纹为特征
链状硅酸盐矿物
辉石
结构特点
辉石的晶体结构，最突出的地方是每一硅氧四面体均以两个角顶与相邻的硅氧四面体连接，形成沿一个方向无限延伸的单链，链与链之间借Mg、Fe、Ca、Al等金属离子相连。链的方向即c轴的方向
典型矿物种
顽火辉石
正交晶系
透辉石
单斜晶系
锂辉石
单斜晶系
硬玉（翡翠）
单斜晶系
A货、B货，C货
普通辉石
结构特征
单斜辉石
鉴定特征
短柱状，横断面近正八边形。集合体呈粒状或块状。 绿黑色、褐黑色或黑色，玻璃光泽。
角闪石
化学组成
角闪石族矿物的化学组成极其复杂，是已知矿物中最为复杂者之一。
辉石族、角闪石族矿物的比较
层状硅酸盐矿物
概述
-八面体片与硅氧四面体片连接成结构层，简称层(layer)。 结构层仅由一个四面体片Ｔ和一个八面体片Ｏ所构成，用1:1型或Ｔ-Ｏ型表示, 如高岭石, 蛇纹石族等矿物; -在每个八面体的上下，均有一个指向相反的四面体与之相连，构成2:1型或Ｔ-Ｏ-Ｔ型结构层，云母族和蒙脱石－皂石族矿物属之。
蛇纹石
化学组成
Mg6[Si4O10](OH)8
结构特点
单斜晶系，属于1:1型（T-O型）的三八面体型结构。
鉴定特征
颜色（暗绿色）、光泽（玻璃光泽）、较小的硬度
高岭石
化学组成
Al4[Si4O10](OH)8
结构特点
三斜晶系
鉴定特征
根据其呈土状、硬度低、具可塑性等易于鉴别
滑石
化学组成
Mg3[Si4O10](OH)2
结构特点
单斜晶系，2:1型（T-O-T型）三八面体结构,
鉴定特征
低硬度，有滑感，较浅的颜色以及片状形态
叶腊石
化学组成
Al2[Si4O10](OH)2
结构特点
叶蜡石的晶体结构与滑石相似，但属2:1二八面体型。
鉴定特征
以硬度低、颜色浅、有滑感为特征
云母
结构特点
2：1型，分三八面体和二八面体
分类
黑云母，白云母，金云母
鉴定特征
颜色，片状，玻璃光泽
架状硅酸呀矿物
长石
碱性长石：钾长石（肉红色），钠长石（黄色），钙长石，钡长石
斜长石
正长石