《k06自然元素矿物》PPT课件.ppt

第18章 自然元素矿物,概述 自然铜族矿物 自然硫族矿物 金刚石-石墨族矿物,自然元素矿物 概述,自然元素矿物超过50种，占地壳总重量不足0.1%，不均匀分布。部分可富集成具有工业意义的矿床 化学成分 金属元素：Pt、Au、Cu、Ag (VIII B的铂族和 I B的铜族) 半金属元素：As、Sb、Bi 非金属元素：S、C,自然元素矿物 概述,晶体化学 结构类型 金属元素：铜型(A1型密堆积), 如Pt、Cu 、Au 、Ag; 锇型(A3型密堆积，CN=12), 如 Os; a-Fe型(A2型密堆积，CN=8) , 如Fe; 半金属元素：砷型(在形式上可视为由立方面心格子沿三次轴发生畸变而略呈现层状的菱面体格子); 非金属元素：金刚石型、自然硫型、石墨型,键性 金属元素：为典型的金属键 半金属元素：由金属键逐步向多键性转变 非金属元素：视不同矿物而异: 金刚石具典型共价键；自然硫具分子键；石墨具层状结构，层内为共价键，层间为分子键,自然元素矿物 概述,物理性质 金属元素矿物：金属色、反射力强而不透明、金属光泽、强延展性、导电性和导热性、硬度低、无解理、比重大; 半金属元素矿物：金属性较强者，其物理性质趋向于接近金属自然元素矿物。自然铋、自然锑、自然砷三矿物非金属性依次增加，硬度趋向于加大，胞性趋向于增高，金属光泽则趋向于减弱，比重趋向于降低; 非金属元素矿物：自然硫具分子键，表现为硬度低、比重小、性胞、熔点低并易升华。金刚石和石墨差异较大。,自然元素矿物 概述,分类 据元素的类别，主要矿物分： 1）自然金属类： 主要是自然铜族：自然金 自然铂族 2）自然非金属类：金刚石-石墨族矿物 自然硫族矿物 3）自然半金属类：很少见。,自然铜族矿物,自然金 自然银 自然铜 主元素 Au Ag Cu 微元素 Au, Ag Au, Cu Au, Cu,Au和Ag的原子半径相似(为1.79和1.75 A), 很容易类质同象代替, 但不是完全类质同象系列; Cu的半径较小, 约为1.57 A, 只能在高温时才与Au形成固溶体。,【化学组成】,包括自然铜, 自然金和自然银。,自然铜族矿物,均为铜型结构, 等轴晶系, 点群m3m, 空间群Pm3m, CN=12 自然金 自然银 自然铜 晶胞参数(a) 4.070 4.077 3.089 单胞分子数 4 4 4 什么是铜型结构?,【结构和参数】,自然铜族矿物,单晶体均少见, 多呈树枝状, 致密块状或片状集合体 自然金: 八面体111, 菱形十二面体110 自然银: 立方体100,八面体111, 或两者聚形 自然铜: 立方体100,【晶体形态】,自然铜族矿物,均为金属光泽, 硬度2.5左右, 电和热的良导体, 延展性高。 自然金 自然银 自然铜 颜色 金黄色 银白色 铜红色 条痕 金黄色 银白色 铜红色 比重 19.3 10.5 8.95 熔点 1062 960.5 1083 oC,【物理性质】,自然铜族矿物,自然金：热液作用（高、中、低温热液）、外生作用(砂金) 自然银：中低温热液作用、硫化物矿床氧化带 自然铜：形成于多种地质过程中的还原条件下,【成因产状】,自然金： Au 化学组成： 纯金极少见，常有一定数量的类质同像混入物 Ag 。 自然金自然银完全类质同像系列,此外，尚可含少量 Cu、Pd、Bi、Pt、Te、Ir等。含Cu20%者称铜金矿；含Pd511%者称钯金矿；含Bi4%者称铋金矿。此外，尚可含少量 Cu、Pd、Bi、Pt、Te、Ir等。含Cu20%者称铜金矿；含Pd511%者称钯金矿；含Bi4%者称铋金矿。,关于Au的一些知识,成色：指自然金的化学成分中金所占的比例，用千分数表示 Au成色Au1000/(Au+Ag+其它金属组分） 首饰用Au的纯度：用K表示。纯金为24K(含金量100%)，18K 相当于24K中金占18份，其它金属占6份 国际计量单位：盎司(Ounce)表示，1盎司(oz) = 31.103 g。,内生成因自然金的成色标型 晶体结构： 等轴晶系，Fm3m 。 Au 原子呈立方最紧密堆积，具立方面心格子的铜型结构。 形态： 一般呈分散粒状、不规则粒状或树枝状等集合体。,鉴定特征： 金黄色颜色及条痕，强金属光泽。硬度低(23)，无解理，强延展性。比重大(15.619.3)。熔点高(1062)。 化学性质稳定， 在空气中不氧化，只溶于王水。,成因产状： 主要产于高、中温热液型含金石英脉中； 蚀变岩中； 火山岩系与火山热液作用有关的中、 低温热液矿床中； 砂矿床中。,自然硫族矿物,自然硫具有三个同质多象变体，即a-, b-和g -硫。在自然条件下只有a-硫才是稳定的。如果温度高于95.6, a-硫转变为单斜晶系的b-硫，当温度降低时仍回复为a-硫。 g -硫在常温常压下不稳定，而转变为a-硫。 【化学组成】 S, 火山作用成因的自然硫往往含有少量Se、As、Te; 由生物化学作用沉积的自然硫则夹杂有泥质、有机质等混入物。 【结构和参数】 斜方晶系, 点群mmm, 空间群Fddd；单胞参数为: a0=10.437, b0=12.845A, C0=24.369; Z=16。自然硫的结构中, 硫分子由八个原子组成，原子上下交替排列，构成硫八环。 【形态】 常呈双锥状或厚板状，由菱方双锥、菱方柱、板面等组成。,自然硫族矿物,【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12；性脆；解理不完全; 燃点低; 比重2.052.08。 【成因和产状】 见于地壳的最上部分和其表部, 其形成有着不同的途径。 生物化学作用形成的沉积硫矿床 在硫化物矿床氧化带下部，由金属硫化物氧化分解而成, 如 FeS2 + Fe2 (SO4)3 3FeSO4 + 2S 石膏分解，由硫细菌作用而分解，形成自然硫。 【鉴定特征】 自然硫以其颜色、光泽、低硬度、性脆和易熔为特征。,自然硫,【物理性质】不同色调的黄色；晶面金刚光泽,断面油脂光泽。不完全解理；贝壳状断口。硬度12。相对密度2.052.08。性脆。不导电，摩擦带负电。,【鉴定特征】黄色、油脂光泽、低硬度、性脆、硫臭味、易熔。,金刚石-石墨族矿物,包括C的四个同质多象变体：金刚石、六方金刚石(Lonsdaleite)、石墨和亮石墨(chaoite)。六方金刚石和亮石墨在自然界很罕见。,金刚石-石墨族矿物,C 的相图,金刚石,【化学组成】C, 常含有Si, Al, Ga, Mg, Mn, C.以包体形式存在, N可进入晶格。 【结构和参数】C外层电子的sp3杂化: C-C键角为 1092816, C-C 距为1.54 见金刚石结构等轴晶系，对称型 m3m，具立方面心格子。C原子位于立方晶胞的8个角顶和6个面中心，以及相间地分布于半数的1/8小立方晶胞的中心。CN= 4 。 【形态】常见形态: 八面体111, 菱形十二面体110, 立方体100及其聚形。少见形态: 四六面体hk0, 六八面体hkl. 常林钻石为100 + hk0常呈浑圆粒状。 【物理性质】高硬度(10, 具有方向性, 比石英硬度高1000倍! 最硬的物质? )、 抗磨性高、热的良导体、 热膨胀系数小、 折射率高(2.402.48)、 强色散、 抗酸碱(不溶于王水)、战略资源金刚光泽。 解理 111 中等。 光曝晒后，在暗处发淡青蓝色磷光,金刚石（ C ）,返回,用途： 名贵宝石、切削工具、研磨材料、精密仪器的零件、钻头、尖端技术材料等。 成因产状： 产于金伯利岩、橄榄岩、钾镁煌斑岩和榴辉岩中。 主要产地有澳大利亚、南非、俄罗斯、扎伊尔、巴西、美国及我国山东、辽宁、贵州、江苏、湖南等。,带色和不透明者常含 Si、Al、Ca、Mg、B、N、Fe、Ti 等杂质及石墨、橄榄石、磁铁矿、金红石等包裹体。 杂质N 和 B 的含量和存在形式，直接影响着金刚石的 光、电、热等物理性能，成为金刚石分类的基本依据。,金刚石分类,金刚石分类表,金刚石晶体形态,返回,金刚石鉴定特征,金刚石,【成因和产状】 原生金刚石金伯利岩,金刚石,【成因和产状】 次生金刚石砂矿,单体产出的金刚石,金刚石,【物理性质】 无色透明，常因含微量元素而呈不同色调：含Cr呈天蓝色，含Al呈黄色，还可有褐、灰、白、绿、红、紫等色调，含石墨包体者呈黑色；晶面金刚光泽，断口油脂光泽；经日光曝晒后置暗室发淡青蓝色磷光。解理111中等、110不完全。硬度10（显微硬度比石英高1000倍，比刚玉高150倍），八面体晶面的硬度菱形十二面体晶面的硬度立方体晶面的硬度。相对密度3.52。性脆，抗磨性强。不导电。导热性好，室温下其导热率是铜的5倍。熔点高达4000，空气中燃烧温度8501000。疏水而亲油。,名钻“Hope” 罕见的深蓝色, 隐约透出凶恶的光芒, 与奇特和悲惨相伴随, 被称为“噩运之钻” 。重45.52 ct, 产自17世纪的印度。,钻石的评价与选购，应从以下四个方面考虑（4C标准）： 颜色（color）：以无色为最好，色调越深，质量越差。具有彩色的钻石，如：红、粉红、绿、蓝色等，又属于钻石中的珍品，价格昂贵。 瑕精度（clarity）：应在十倍显微镜下仔细观察钻石洁净程度，瑕疵越多，所在位置越明显，则质量越差，价格也相应地要降低。 重量（carat）：钻石的价格与重量的平方成正比，重量越大，价值越高。 切工（cut）：应按标准比例切磨而成标准圆钻型。比例不合适，钻石会不出“火“，则价格下降。如果表面有琢磨的细纹和人工损伤，其价格也会下降。,钻石小知识,钻石居世界五大珍贵高档宝石之首，素有“宝石之王”、“无价之宝”的美誉。国际宝石界定钻石为“四月诞生石”。世界上最早发现金刚石的国家是印度。世界上最大的钻石是1905年1月21日在南非比勒陀利亚城发现的库里南钻石，呈淡天蓝色，重量3106克拉，近似一个男人的拳头。被琢磨成大小不等的105粒钻石，其中最大的一粒“非洲之星”重530.2克拉，镶在英王爱德华七世的权杖上。我国最著名的一颗大钻石叫“常林钻石”，重量158.78克拉，1977年12月21日，山东临沭县常林村的一位女社员魏振芳，在耕地时发现的。 宝石级金刚石多富集于砂矿或金伯利岩和钾镁煌斑岩岩筒中。世界上最著名的钻石产地有澳大利亚、南非、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯等国。中国的辽宁、山东、湖南等省均有产出。,钻石小知识,石墨,【化学组成】C, 常多种杂质 【结构和参数】2H多型空间群: P63/mmc 3R多型空间群: R3m C 原子外层电子的sp2杂化: C-C键角为 120, C-C 距为1.42 。 层间为分子键, 3.35 。见2H型石墨结构 【形态】单晶体呈片状或板状, 很罕见, 通常为片状或土状集合体 【物理性质】低硬度