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第十七章 硫化物及其类似化合物矿物大类一 概述 成分：阴离子：主要S，次要Se、 As、Sb、Bi等。 阳离子：铜型（Cu、Pb、Zn、Ag、Hg）过渡型（Fe、Co、Ni）种数：已经超过370种以上。铁的硫化物占绝大部分。 分布：约占地壳质量的0.1 。用途：有色金属和稀有分散元素矿产的重要来源。1化学成分（1）阳离子和阴离子分布范围图。（2）S的三种形式：S2-简单硫化物；S22- 、 AsS2-复硫化物 ；AsS33-或SbS33-等硫盐（3）类质同象普遍且多样。（4）一些稀有分散元素呈类质同象混入物存在，可综合利用。2晶体化学结构型（亚类） 主要矿物举例岛状黄铁矿、白铁矿、毒砂、环状（分子型）雄黄链状辉锑矿、辉铋矿、辰砂层状辉钼矿、铜蓝、雌黄架状辉银矿、黝铜矿配位型四面体配位型闪锌矿、斑铜矿、黄铜矿、纤锌矿、方黄铜矿、硫砷铜矿八面体配位型方铅矿、磁黄铁矿、红砷镍矿混合配位型镍黄铁矿、辉铜矿化学键阳离子极化力强，电负性中等，阴离子（硫）易被极化且电负性(相对氧)较小，即阴阳离子电负性差较小，故其化学键既非典型的离子键，又非典型的共价键，而具有离子键、共价键和金属键过渡的复杂性质。岛状、链状、层状和架状结构的矿物具多种化学键。同质多象硫化物矿物中常见的同质多象变体及其转变温度多型本大类中的层状结构矿物常呈不同多型，如，辉钼矿具有2H、3R或(2H+3R)混合型多型变体，纤锌矿则有多达154种多型变体。对称程度成分简单的硫化物一般对称程度高，如单硫化物和复硫化物多为等轴晶系或六方晶系；成分复杂的硫化物一般对称程度较低，如硫盐多为斜方晶系和单斜晶系。3形态配位型、岛状和环状分子型硫化物多为粒状， 如:方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、雄黄；链状硫化物呈柱状或针状， 如:辉锑矿、辉铋矿、脆硫锑铅矿、辰砂；层状硫化物多呈片状， 如：辉钼矿、铜蓝、雌黄。成分简单、对称程度高的硫化物可呈自形或半自形;成分复杂、对称程度低的硫化物多呈它形。4物理性质(1)光性：多数金属色、深色条痕、金属光泽、不透明，少数彩色、金刚光泽，半透明（如雄黄、雌黄、辰砂、闪锌矿）。(2)硬度：仅岛状复硫化物硬度达56.5，其它小于小刀,最低12。(3)解理：岛状复硫化物：骨干轴向不一，无解理。如：黄铁矿、毒砂。 环状分子型、链状和部分配位型：强键分布较规律，完全解理 如：雄黄、辉锑矿010解理、 方铅矿100解理、闪锌矿110解理； 层状：一组极完全或完全解理。如：辉钼矿和铜蓝0001解理、雌黄010解理。(4)相对密度：阳离子原子量，阴离子多作紧密堆积，故相对密度较大，一般46，少数达8以上。(5)熔点：数形成于中低温，化学键性较弱，故熔点较低，性脆。(6)电性：因含金属键成分，故多为电的良导体。(7)磁性：少数矿物显示磁性，如磁黄铁矿。(8)滑感：层状者多有滑感，如辉钼矿。5 成因产状岩浆作用：基性超基性岩浆活动晚期，磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿组合，高温标型组合。热液作用：多数硫化物矿物。温度在400以下。沉积作用：封闭盆地，黄铁矿和白铁矿为主。表生淋滤作用：地下水面附近，辉铜矿、铜蓝、斑铜矿、辉银矿、螺硫银矿，次生富集带标型组合。6分类传统分类：按阴离子或络阴离子类型分三类:(1) 简单硫化物：阴离子S2-与阳离子结合，如方铅矿(PbS)、闪锌矿(ZnS)、辰砂(HgS) 。(2) 复硫化物：阴离子为哑铃型对硫S22-、AsS2- 等与阳离子结合，如黄铁矿(FeS2)、毒砂(FeAsS)。 (3) 硫盐：阴离子团AsS33-、SbS33- 等与阳离子结合，如黝铜矿Cu 12Sb4S 13砷黝铜矿Cu12As4S13 按阴离子性质分为： 硫化物矿物类 类似化合物矿物类硫化物矿物类的亚类划分（依据结构型）同上表二 硫化物矿物类 1.岛状硫化物矿物亚类 复硫化物，又称双硫化物或对硫化物以哑铃状的S22-、Se22-、Te22-、As22-、AsS3-、SbS3-等阴离子团与金属阳离子结合。代表性矿物：黄铁矿-白铁矿族 ；辉砷钴矿-毒砂族 1、 黄铁矿白铁矿族 对硫离子的轴向在结构中交错配置，使各方向键力相近黄铁矿(Pyrite)FeS2 等轴晶系常见完好晶形，三组互垂的晶面条纹。浅铜黄色；条痕绿黑色；强金属光泽，不透明。无解理；硬度66.5。相对密度4.95.2。性脆。 注意：与黄铜矿、磁黄铁矿区别。 2、辉砷钴矿-毒砂族毒砂(Arsenopyrite)FeAsS单斜晶系；白铁矿型结构的衍生结构。柱状，柱面条纹。集合体粒状或致密块状。锡白色至钢灰色；条痕灰黑；金属光泽，不透明。硬度5.56。相对密度5.96.29。以锤击之发砷之蒜臭，灼烧后具磁性。性脆。2. 环状分子型硫化物矿物亚类 雄黄族 Realgar Group雄黄(Realgar) As4S4。单斜晶系；环状分子型结构；4个硫原子呈正方形排列，4个砷原子呈四面体排列，正方形和四面体的中心吻合；硫原子和砷原子以共键价相联系，As4S4分子间以分子键相连系。柱状，柱面纵纹。桔红色，条痕淡桔红色；晶面金刚光泽，断面树脂光泽，透明半透明。平行010完全解理。硬度1.52。相对密度3.6。性脆。阳光久照变为淡桔红色粉末。产于低温热液矿床和硫质喷气孔，与雌黄共生。3. 链状硫化物矿物亚类辉锑矿族: 辉锑矿Sb2S3。斜方晶系; 链状结构；SbS3三方锥以锯齿状链沿c轴延伸，两个链平行（010）联结成链带。链内的硫和锑间距为0.25nm，以离子键-金属键联系，链带间硫和锑间距为0.32nm，以分子键联系。柱状，常弯曲。铅灰色，暗蓝锖色；黑色条痕；金属光泽；不透明。 010完全解理。解理面上常有横的聚片双晶纹。硬度2。相对密度4.6。性脆。低温热液或火山升华成因。注意：与方铅矿、辉铋矿区别！辰砂族辰砂 cinnabar HgS三方晶系；螺旋链状结构（变形的氯化钠型）-Hg-S-Hg-S-呈螺旋状链平行c轴延伸常呈菱面体1011、平行0001厚板状或平行c轴延伸的柱状。常见以L3为双晶轴的贯穿双晶（矛头双晶）。鲜红色，铅灰锖色；红色条痕；金刚光泽；半透明。平行1010完全解理。硬22.5。性脆。相对密度88.2。低温热液标型矿物。注意与雄黄区别！4. 层状硫化物矿物亚类 辉钼矿族辉钼矿(Molybdenite) MoS2常含Se、Te、Re、铂族元素。六方晶系；层状结构；两层S2-组成的面网夹一层有Mo4+的面网构成一个平行0001的三方柱MoS6配位结构层。层内共价-金属键联系；层间分子键连接。片状。铅灰色；亮铅灰色条痕，在涂釉瓷板上为黄绿色条痕；金属光泽，不透明。平行0001极完全解理。硬度1。薄片具挠性。相对密度5.0。具滑感。产于高中温热液、矽卡岩，注意与石墨区别！雌黄族雌黄(Orpiment)As2S单斜晶系；层状结构平行010的结构层：层内AsS3呈扁平的单锥配为体，这些配位体公用角顶硫而形成平行010褶皱层，层间分子键。板状或短柱状。集合体呈片状、放射状和土状。柠檬黄色；鲜黄色条痕；油脂-金刚光泽，解理面珍珠光泽；薄片透明。 010极完全解理；硬度1.52；薄片具挠性。相对密度3.5。低温热液、火山凝华成因。如何区别于自然硫？5. 配位型硫化物矿物亚类闪锌矿族闪锌矿(Sphalerite) ZnS常含Fe、In、Cd、Tl、Ga、Ge、Se、Ag，Fe可达26.2%。等轴晶系；闪锌矿型结构。金刚石结构的衍生结构：锌离子呈立方面心排列，硫离子位于八个小立方体中相间排列的四个中心。粒状。浅黄、棕褐、黑色；条痕白至褐色；树脂光泽至半金属光泽；透明至半透明。解理 110完全。硬度3.54。相对密度3.94.2。不导电。高、中温热液和接触交代成因。黄铜矿族黄铜矿(Chalcopyrite)CuFeS2四方晶系；闪锌矿型结构的衍生结构。（Zn的位置占据了Cu和Fe，而且交替占据）四方四面体（少见）。常为致密块状或分散粒状集合体。深黄铜黄色，绿黑色条痕；金属光泽；不透明。硬度34。相对密度4.14.3。性脆。能导电。产于铜镍硫化物矿床、矽卡岩型矿床和中温热液矿床中。在地表易氧化而成孔雀石、蓝铜矿。在次生富集带可蚀变为斑铜矿、辉铜矿和铜蓝。注意与黄铁矿、自然金区别！斑铜矿族斑铜矿(Bornite)Cu5FeS4。等轴晶系；复杂四面体配位结构。单晶少见，常呈块状或粒状集合体。暗铜红色，常具蓝、紫等斑杂锖色；灰黑色条痕；金属光泽；不透明。硬度3。相对密度4.95.3。性脆。产于铜镍硫化物矿床、矽卡岩矿床及硫化物矿床的次生富集带。方铅矿族方铅矿(Galena)PbS等轴晶系；NaCl型结构。高温者立方体,低温者八面体。铅灰色；灰黑色条痕；金属光泽。平行100完全解理；含Bi者多有111裂开。硬度23。相对密度7.47.6。弱导电性，良检波性。产于矽卡岩型和中低温热液矿床中，在氧化带易转变为铅钒、白铅矿等。磁黄铁矿族磁黄铁矿(Pyrrhotite)Fe1-xS六方晶系，S按六方紧密堆积，Fe充填所有八面体空隙。呈致密块状、粒状集合体。单晶少见。暗古铜黄色，条痕灰黑色；金属光泽；不透明。 0001裂开发育。硬度4。相对密度4.64.7。性脆。具导电性和弱强磁性产于基性岩、矽卡岩、热液脉中。在氧化带极易分解为褐铁矿。注意光学性质相似硫化物的区别：铜黄色调：黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、 斑铜矿形态、颜色、硬度、（磁性）铅灰色调：方铅矿、辉锑矿、辉铋矿、辉钼矿、 毒砂、闪锌矿 形态、解理、（硬度）红色调 ：辰砂、雄黄颜色黄色调 ：自然硫、雌黄颜色、解理第十八章 氧化物与氢氧化物矿物大类一 概述 概念：O2-和(OH)- 阳离子 化合物。种数：300种以上，氧化物200种以上，氢氧化物80种左右。分布：占地壳总重量17%，其中石英族12.6%，铁的氧化物和氢氧化占3.9%。用途: （a） 提取金属元素，如磁铁矿、软锰矿； （b） 直接用作工业原料，刚玉、石英、蛋白石等。 （c） 作宝石原料。二. 晶体化学1.化学组成氧化物: 阴离子O2-。附加阴离子少数有F-、Cl-氢氧化物： （OH）-或 O2-和（OH）-阳离子约40种，惰气型和过渡型，少量铜型类质同象复阳离子氧化物较单阳离子氧化物广泛；2. 结构型氧化物:岛状分子型砷华As2O3族(方锑矿Sb2O3)链状金红石TiO2族, 锑华Sb2O3族, 黑钨矿(Fe,Mn)WO4族层状钼华MoO3族, 板钛矿TiO2族架状石英SiO2族, 锐钛矿TiO2族, 赤铜矿Cu2O族, 钙钛矿CaTiO3族, 易解石Ce(Ti,Nb)2O6族配位型刚玉Al2O3族, 尖晶石MgAl2O4族, 晶质铀矿U24+U6+O7族,烧绿石NaCaNb2O6(OH,F)族氢氧化物:链状硬水铝石AlOOH族(针铁矿), 水锰矿MnO(OH)族, 硬锰矿BaMnMn9O203H2O族层状三水铝石Al(OH)3族, 纤铁矿FeO(OH)族, 水镁石Mg(OH)2族架状羟铁矿Fe(OH)2族O2-和（OH）-常呈互层层状或链状，比相应氧化物对称度低。例：方镁石MgO等轴晶系，水镁石MgOH2三方晶系3. 键型离子键为主，随阳离子电价增加，从惰气型向过渡型和铜型转变而共价键性增强。例： 刚玉40%共价键，石英50%共价键。少数呈分子键（方锑矿Sb2O3中Sb4O6砷华As2O3中As4O6分子）。氢氧化物中多存在氢键，且（OH）-比O2-的电价低，使之与阳离子的键力减弱相对密度及硬度减小。三 形态物性1 形态：氧化物： 常呈自形晶或粒状、块状集合体。氢氧化物：常见细分散胶态，晶体呈板状、鳞片状或针状。岛状、架状和配位型氧化物: 粒状或块状。其中，因刚玉有AlO6配位体沿c轴呈三次螺旋状排列，向链状过渡，故呈柱状。链状氧化物氢氧化物：柱状或针状。 因黑钨矿的链为折状，故呈板条状。2.物性（1）光学性质： 玻璃光泽： 惰气型离子Mg、Al、Si等的氧化物和氢氧化物； 半金属光泽： 过渡型离子如Fe、Mn、Cr等元素，呈深色或暗色。磁性增强。（2）硬度：氧化物高硬度（5.5以上）。氢氧化物硬度显著降低。 例如方镁石的硬度为6，而水镁石仅为2.5。（3）解理：氧化物仅少数发育中等至不完全解理。 氢氧化物因键力较弱，往往发育一组完全极完全解理。 （4）密度：氧化物相对密度变化较大。 如 W、Sn、U等的氧化物大于6.5，而石英仅2.65。氢氧化物结构松散，相对密度小， 如 方镁石的相对密度为3.6，而水镁石仅为2.35。四 、分类 据阴离子划分为氧化物和氢氧化物两类；（1）氧化物类矿物主要有：刚玉、赤铁矿、钛铁矿；金红石、锡石、软锰矿；石英、蛋白石；尖晶石、磁铁矿、铬铁矿；黑钨矿；赤铜矿；钙钛矿。（2）氢氧化物类矿物主要有：水镁石、三水铝石、一水硬铝石、一水软铝石、针铁矿、纤铁矿、水锰矿、硬锰矿。褐铁矿、铝土矿、硬锰矿五 成因1、多数氧化物矿物可形成于内生、外生和变质作用过程中。少数是单成因的。 如：铬铁矿、钛铁矿等只产于超基性、基性岩中；而赤铜矿Cu2O、锑华Sb2O3、铋华Bi2O3等是氧化带的次生矿物。2、氢氧化物多由风化、沉积作用中的胶体溶液凝聚而成。六 主要矿物概览（一）氧化物矿物类链状氧化物矿物亚类金红石族 黑钨矿族 铌钽铁矿族 锑华族1、金红石族（金红石、锡石、软锰矿）金红石(Rutile) TiO2四方晶系。氧离子近似六方最紧密堆积，钛离子充填变形八面体空隙。Ti06八面体沿C轴共棱呈链排列，链间由八面体共角顶相连。四方柱状或针状。褐红、暗红色，含Fe者呈黑色；条痕浅褐色；金刚光泽；微透明。解理平行110中等。硬度66.5。相对密度4.24.3。性脆。 铁金红石和铌铁金红石均为黑色，不透明。铁金红石相对密度4.4，而铌铁金红石可达5.6。锡石(Cassiterite) SnO2金红石型结构。双锥柱状，柱面上有细的纵纹；肘状双晶常见。集合体常呈不规则粒状，也有致密块状。黄棕色至深褐色，富含Nb和Ta者，为沥青黑色；条痕白色至淡黄色；金刚光泽。解理不完全。贝壳状断口，断口油脂光泽。硬度67。相对密度6.87.0。与金红石和锆石如何区别？软锰矿(Pyolusite)MnO2四方晶系。金红石型结构。有时呈针状、放射状集合体。常呈肾状、结核状、烟灰状或粉末状集合体。黑色，常带浅蓝锖色;条痕黑色;半金属光泽至土状光泽。解理平行110完全。硬度视结晶粗细程度而异,显晶质者可达6,而隐晶质的块体则降至2。晶体的相对密度为4.75,块状的降至4.5。性脆。主要形成于风化作用和沉积作用中。2、黑钨矿族黑钨矿(钨锰铁矿)(Wolframite)(Mn,Fe)WO4单斜晶系，似层状链状结构。沿c轴延伸的100板状或短柱状,、红褐色(钨锰矿)至黑色(钨铁矿);条痕黄褐色(钨锰矿)至褐黑色(钨铁矿);光泽由树脂光泽(钨锰矿)至半金属光泽(黑钨矿、钨铁矿)。解理平行010完全。硬度44.5。相对密度7.12(钨锰矿)7.51(钨铁矿)。性脆。钨铁矿具弱磁性。架状氧化物矿物亚类石英SiO2族, 锐钛矿TiO2族, 赤铜矿Cu2O族, 钙钛矿CaTiO3族, 易解石Ce(Ti,Nb)2O6族1、 石英族（含蛋白石）石英(Quartz)-SiO2六方柱1010和菱面体1011、0111等单形之聚形。柱面横纹。颜色多种多样，常为无色、乳白色、灰色。玻璃光泽；断口油脂光泽。无解理，贝壳状断口。硬度7。相对密度2.65。具压电性。成因产状极广，玛瑙为胶体成因,主要产于喷出岩的孔洞中。压电材料, 光学材料, 宝玉石材料。石髓或玉髓：纤维状隐晶质 （多为热液成因）；燧石： 瘤状、结核状者（多沉积成因）；玛瑙(agate)：具同心带状构造，由多色的 石髓成层平行排列。石英异种：紫水晶(amethyst)：紫色透明或半透明，加热可脱色。Fe3代 Si引起。蔷薇石英(rose quartz)：浅玫瑰色，致密半透明。 Al3、Ti4代 Si引起。 烟水晶(smoky quartz)：烟色或褐色透明异种。 Al3代 Si引起。 墨晶(black quartz)：黑色半透明。Al3代 Si引起。 黄水晶(yellow quartz)：金黄色或柠檬黄色。含Fe2所致葱绿石髓：含绿色针状阳起石包裹体，呈浅绿色。砂金石：含云母、赤铁矿等细小包裹体，呈浅黄或褐红色。猫眼石、虎眼石、鹰眼石：呈各种不同深浅的色调，具丝绢光泽，似猫眼石、虎眼(黄褐色)或鹰眼(蓝绿色)，都是由于石英交代纤维石棉所致。碧玉：呈红、黄褐、绿色不透明的致密块体。（多变质成因）血玉髓(又名血石、鸡血石)绿色石髓碧玉，内含红色斑点。玛瑙：各色条带状玉髓呈同心状自外向内排列。SiO4四面体以角顶相联平行于c轴呈线状分布。蛋白石(Opal) SiO2nH2O内部具方石英雏晶和大量水分子。贵蛋白石中SiO2小球呈六方紧密堆积。葡萄状、钟乳状、皮壳状等。呈蛋白色；微透明；玻璃光泽或蛋白光泽。硬度55.5。相对密度介于1.92.3之间。玻璃蛋白石：无色透明;火蛋白石：半透明，具强烈的橙、红等反射色；贵蛋白石：半透明带乳光变彩。从浅成热液或地面水的硅质溶液中生成。类似于石髓,但硬度较低。优质者俗称“欧泊”，为宝玉石材料。配位型氧化物矿物亚类刚玉 Al2O3族, 尖晶石 MgAl2O4族, 晶质铀矿 U24+U6+O7族, 烧绿石 NaCaNb2O6(OH,F)族1、刚玉族（刚玉、赤铁矿、钛铁矿）刚玉(Corundum) Al2O3三方晶系，氧离子垂直3次轴方向，呈六方最紧密堆积，铝充填三分之二八面体空隙，AlO6八面体链平行0001，共棱成层，在平行C轴方向由每两个实心一个空心AlO6八面体共面呈螺旋链。腰鼓状、柱状。灰、黄灰色，含Fe者呈黑色；玻璃光泽。无解理；常有0001或1011裂开。硬度9。相对密度3.954.10。熔点20002030C，化学性质稳定，不易腐蚀。红宝石：含Cr； 蓝宝石：含Ti； 星彩红/蓝宝石：在 0001面有六射针状金红石；赤铁矿(Hematite)-Fe2O3三方晶系。刚玉型结构。显晶质的片状、鳞片状或块状；隐晶质的鲕状、肾状、粉末状和土状等。具金属光泽的片状集合体者，称镜铁矿。显晶质的呈铁黑至钢灰色，隐晶质的呈暗红色；条痕樱红色；金属光泽(镜铁矿)至半金属光泽，或土状光泽；不透明。无解理。硬度5.56，土状者硬度显著降低。相对密度5.05.3。性脆。2、尖晶石族（尖晶石、磁铁矿、铬铁矿） 化学通式：AB2O4 A：Mg2+、Fe2+、Zn2+、Mn2+等 二价离子；B：Fe3+、Al3+、Cr3+等 三价离子。尖晶石型结构（等轴晶系）：Z=8. O2-呈立方紧密堆积，堆积层垂直三次轴。A和B阳离子分别充填1/8（8个）的四面体空隙和1/2（16个）的八面体空隙。沿三次轴方向上AO4四面体和BO6八面体共同组成的层与单纯的BO6八面体层交替排列；AO4四面体与上、下八面体层中BO6八面体以共角顶的方式相联结。（1）正尖晶石型 ： AB2X4 即单位晶胞中8个A组二价阳离子占据四面体位置，16个B组三价阳离子占据八面体位置。如铬铁矿FeCr2O4；（2）反尖晶石型 ： BABX4 即单位晶胞中1/2的B组三价阳离子(8个)占据四面体空隙；剩余的1/2B组三价阳离子(亦为8个)和全部的A组二价阳离子(8个)共同占据八面体位置；如磁铁矿Fe3Fe2+， Fe3+ O4；（3）混合型：A1-xBxAxB2xX4。 如镁铁矿MgFe2O4、锰铁矿MnFeO4等尖晶石 (Spinel)MgAl2O4大多数为正尖晶石型，少数属于混合型。八面体 111, 八面体111菱形十二面体110 。尖晶石律(111)成接触双晶。通常呈红色(含Cr),绿色(含Fe3+)或褐黑色(含Fe2+和Fe3+)；玻璃光泽。无解理；偶有平行(111)裂开。硬度8。相对密度3.55。磁铁矿(Magnetite)Fe3（Fe2 ， Fe3+）O4反尖晶石型。八面体111。铁黑色；条痕黑色；半金属光泽；不透明。无解理；有时具111裂开。硬度6。相对密度5.20。性脆。具强磁性。主要形成于内生作用和变质作用中。反尖晶石型。八面体111。铁黑色；条痕黑色；半金属光泽；不透明。无解理；有时具111裂开。硬度6。相对密度5.20。性脆。具强磁性。主要形成于内生作用和变质作用中。铬铁矿(Chromite)FeCr2O4正尖晶石型。粒状或块状集合体。单晶呈八面体111,但极少见。暗褐色至铁黑色；条痕褐色；半金属光泽；不透明。无解理。硬度5.56.5；相对密度4.34.8。性脆。具弱磁性,含铁量高者磁性较强。【成因及产状】 为岩浆作用的产物,常产于超基性岩中。（二） 氢氧化物矿物类链状硬水铝石AlOOH族(针铁矿), 水锰矿MnO(OH)族, 硬锰矿BaMnMn9O203H2O族层状三水铝石Al(OH)3族, 纤铁矿FeO(OH)族, 水镁石Mg(OH)2族架状羟铁矿Fe(OH)2族1. 链状氢氧化物矿物亚类硬水铝石（一水硬铝石） AlO(OH)，斜方晶系白、灰白、褐黑色；条痕白色；玻璃光泽，解理面珍珠光泽；硬度67。解理010完全；性脆。相对密度3.33.5。主要由铝硅酸盐矿物风化而成，分布于“铝土矿”矿床中。平行于c轴的Al(O，OH)6八面体双链 3、“铝土矿”铝土矿 (bauxite), 以极细的三水铝石、一水硬铝石或一水软铝石为主要组分,含高岭石、蛋白石、赤铁矿、针铁矿等的混合物。当铝土矿中Al2O340%, Al2O3SiO221时才能作为铝矿石利用。常成块状、多孔状或土状产出。颜色随氧化铁含量的增加而可从灰白直至棕红色。粉末用水湿润不具可塑性。哈气有强烈土臭味。4、“褐铁矿”褐铁矿(limonite)：以针铁矿或水针铁矿为主要组分,含纤铁矿、水纤铁矿、含水氧化硅和粘土矿物的细分散机械混合物。常呈钟乳状、葡萄状、致密和疏松块状产出，亦常呈黄铁矿晶形的假象出现；呈各种色调的褐色, 条痕黄褐色；硬度变化较大(14)；相对密度3.34.0。在地表十分常见。 5. 硬锰矿(Psilomelane)硬锰矿:广义指块状、葡萄状硬度较高的氢氧化锰细分散多矿物混合物；狭义指钡和锰的氢氧化物矿物种。BaMn2+Mn94+O203H2O。单斜晶系；链状结构。 呈葡萄状,钟乳状、树枝状或土状集合体。暗钢灰黑至黑色；条痕褐黑至黑色；半金属光泽至暗淡。硬度56。相对密度4.71。性脆。是褐锰矿及含锰碳酸盐和硅酸盐风化产物。亦见于沉积锰矿床中。6. 层状氢氧化物矿物亚类水镁石(氢氧镁石）Mg(OH)2三方晶系。典型层状结构。两层羟离子呈六方紧密堆积，镁离子充填全部八面体空隙，构成配位八面体的结构层；结构层之间的八面体空隙未充填阳离子。结构层内为离子键,结构层间以氢键相联。板状、鳞片状、粒状集合体，有时成纤维状集合体,称纤水镁石。白色、灰白色,含有锰或铁者呈红褐色；断口现玻璃光泽。解理平行0001极完全；解理薄片具挠。硬度2.5。相对密度2.32.6。是蛇纹岩或白云岩中的典型低温热液蚀变矿物。易溶于酸与滑石、叶蜡石相区别。第十九章 含氧盐矿物大类（一）一 含氧盐矿物概述1. 概念：含氧酸根 + 金属阳离子 盐类化合物。2. 分类（据络阴离子团种类）：硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、 硼酸盐、硝酸盐、钨酸盐、钼酸盐、铬酸盐、砷酸盐、钒酸盐。二 硅酸盐矿物类 一) 概述概 念：硅酸根+金属阳离子。矿物种数：600，占已知矿物1/6以上。地壳分布：85%WB，三大类岩石主要造岩矿物。资源属性：碱金属、Be、Zr等金属； 非金属石棉、滑石、云母、高岭石、沸石； 宝玉石矿物二) 晶体化学1.化学组成络阴离子SiO44- 附加阴离子少数有（OH）-、F-、Cl-、O2-、 CO32-、SO42-、PO43- 阳离子约40种，惰气型和过渡型； 泋离子：（H3O）+ ； 水分子： H2O2. 化学键性（1）SiO44-构成的络阴离子内SiO 键: 共价键为主，键力生成能从岛状到架状减小，3000千卡/克分子（2）络阴离子外OM键：离子键， 1000千卡/克分子（3）含（OH）-者：氢键 3. 硅氧骨干硅氧骨干的类型：岛状、环状、链状、层状、架状1）岛状单四面体 SiO4，Si/O=1/4， 例：橄榄石(Mg,Fe)2SiO4活性氧/端氧双四面体 Si2O7，Si/O=1/3.5， 例：异极矿Zn4Si2O7(OH)2H2O惰性氧/桥氧2）环状 Si/O=1/3 三方环 Si3O9，例：硅酸钡钛矿 复三方环 Si6O18，例：电气石四方环 Si4O12，例：包头矿六方环 Si6O18，例：绿柱石 3）链状 Si/O=1/（32.75）单链，Si/O=1/3 二重单链Si2O6，例：透辉石 三重单链Si3O9，例：硅灰石 五重单链Si5O15，例：蔷薇辉石双链 ， 闪石 Si/O=1/2.75 例：透闪石Ca2Mg 5Si4O112（OH）24）层状 Si/O=1/2.5例：滑石 Mg 3Si4O10（OH）2 、 鱼眼石 KCa4 Si4O102 F-8H2O5）架状 （Si+Al）/O=1/2例： 钾长石 K AlSi3O8 钙长石 CaAl2Si2O8 白榴石 KAlSi2O6 方钠石 Na8AlSi3O86Cl2思考：架状骨干中，必须有部分Si4+为Al3+所代替？架状硅酸盐中的阳离子，都是低电价、大半径、高配位数的离子，有时含附加阴离子和水分子？ 注意：一些硅酸盐中常常存在两种骨干共存：绿帘石 Ca2 （Al ，Fe3+）3 SiO4 Si2O7 O（OH）两种骨干过渡：葡萄石 Ca2 AlAlSi3O10 （OH）24. 铝的作用AlIV铝硅酸盐 :钠长石 NaAlSi3O8 AlVI铝的硅酸盐：高岭石 Al 2Si4O10（OH）8 AlVI+ AlIV铝的铝硅酸盐：白云母 KAl 2AlSi3O10（OH）2RAl3+/RO2- =0.419，和四次配位与六次配位分界处的阴阳离子半径比值0.414相近，所以，Al既可以四次配位，也可以六次配位。注意1） AlIV代替Si难易排序：岛、环、单链、双链、层、架2） AlIV / Si 11AlO价键力（或键强）小于SiO键键强，因此，AlO4四面体比SiO4四面体不稳定，且体积也大于SiO4四面体，所以AlO4四面体要靠SiO4四面体联接起来才稳定。5. 类质同象从岛状环状链状层状架状，不同大小的离子的代换范围依次减小。几个完全类质同象系列：橄榄石系列（Mg2+，Fe2+）2SiO4镁铝榴石系列：(Mg,Fe,Mn)3Al2SiO43钙铁榴石系列：Ca3（Al,Fe,Cr,V,Zr）2SiO43单斜辉石系列Ca（Mg，Fe）Si2O6斜长石系列NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8三) 形态物性1. 形态：取决于硅氧骨干型式和其他配位多面体，也取决于MO6八面体连结方式。（1）岛状三向等长：石榴子石、橄榄石等。 AlO6八面体分布的影响： 如蓝晶石100的板状，AlO6八面体层； 红柱石、绿帘石柱状，AlO6八面体链。（2）环状一向延长：绿柱石、电气石。（3）链状一向延长：辉石、角闪石、硅灰石。（4）层状二维延展：云母、葡萄石。（5）架状取决于架内化学键的分布。 如：钠沸石中有较强的键链柱状。长石中平行a和c轴较强键链平行a或 c轴板状。2. 物性离子晶格的特性（1）一般为浅色或无色,玻璃、金刚光泽，透明；（2）硬度较高（仅次于无水氧化物，但层状骨干者很小，为什么？从层键和层间阳离子性质考虑。）（3）解理与硅氧骨干形式和 AlO6八面体的联结有关:（？请自己归纳。）（4）相对密度与结构形式和化学成分有关。 （？请自己归纳。从结构紧密度和含水情况考虑。）四) 亚类的划分依据：硅氧骨干的型式。亚类： （1）岛状结构硅酸盐； （2）环状结构硅酸盐；（3）链状结构的硅酸盐； （4）层状结构的硅酸盐； （5）架状结构的硅酸盐。五) 成因产状（1）岩浆作用。 鲍文反应系列。锆石、榍石、橄榄石、辉石、角闪石、云母、长石。（2）伟晶作用。 含半径过小(如Li、Be等)或过大(如Rb、Cs)的离子的硅酸盐（锂云母、绿柱石）和含挥发组分(B、F)的硅酸盐（电气石、黄玉）。 （3）变质作用。 接触变质：红柱石、堇青石、透辉石、透闪石、硅灰石、石榴石。 区域变质：石榴石、蓝晶石、十字石、辉石、闪石、夕线石、云母、长石。（4）热液作用。 绿帘石、 透闪石、阳起石、叶蜡石、高岭石、滑石、蛇纹石、绿泥石、沸石。（5）外生作用。 高岭石、蒙脱石、蛭石。第十九章 含氧盐矿物大类（二）硅酸盐矿物类岛、环状硅酸盐矿物亚类Si-O骨干型式SiO4基型 ： 锆石、石榴石、橄榄石、红柱石、蓝晶石、黄玉、十字石、 （榍石）,含附加阴离子SiO4+Si2O7基型含附加阴离子：绿帘石（符山石）环状基型 ： 绿柱石、电气石（堇青石）岛/环状硅酸盐亚类矿物形态物性与阴离子关系Si-O骨干类型阴离子（有无附加阴离子）矿物形态，解理，硬度岛状SiO4锆石橄榄石石榴石粒、短柱，无， 7.5-8粒状，中，无， 6.5-7粒状，无，无， 6.5-7.5SiO4OSiO4OSiO4(F,OH)2 SiO42O2(OH)2Si2O7SiO4 O(OH)红柱石蓝晶石黄玉十字石绿帘石 柱状，110中, 6.5-7.5板状，100完全, 二硬柱状，001完全，8柱状，010中, 7.5柱状，001完全，6环状Si6O18六方环Si6O18复三方环绿柱石电气石柱状，无， 7-7.5柱状，无， 7.5-8石榴子石族(Garnet) ： A3B2SiO43镁铝榴石系列：(Mg,Fe,Mn)3Al2SiO43 镁铝榴石 Mg3Al2SiO43 铁铝榴石 Fe3Al2 SiO43 锰铝榴石 Mn3Al2 SiO43 钙铁榴石系列Ca3(Al,Fe,Cr,Ti,V,Zr)2SiO43 钙铝榴石 Ca3Al2 SiO43 钙铁榴石 Ca3Fe3+2 SiO43 钙铬榴石 Ca3Cr2 SiO43 钙钒榴石 Ca3V2 SiO43 钙锆榴石 Ca3Zr2 SiO43石榴子石【晶体结构】 等轴晶系。SiO4四面体间为 BO6八面体和AO8立方体。【形态】 常呈菱形十二面体。集合体致密粒状或块状。【物理性质】褐色为主，玻璃光泽，断口油脂光泽。无解理。H6.57.5。D3.54.2;有脆性。【主要用途】 研磨材料。宝石原料。激光材料。锆石 Zircon ZrSiO4结构：四方晶系。SiO4四面体和ZrO8多面体沿C轴相间排列。形态物性：四方双锥状，柱状。颜色多变；玻璃至金刚光泽；透明至半透明。解理不完全。硬度7.58。相对密度4.44.8。性脆。鉴定特征：与金红石的区别是硬度较大，无110完全解理；与锡石的区别是相对密度小。主要用途： 提取锆和铪，宝石原料，耐材，定年。锆石晶体形态的成因标型：基性至中酸性岩浆中柱面愈加发育，长宽比约4-5；酸性岩中柱锥面均发育，呈柱状，长宽比由老到新渐小。 橄榄石(Olivine) (Mg,Fe)2SiO4【晶体结构】 斜方晶系。单岛状。【形态】 短柱状或它形粒状。【物理性质】 橄榄绿色；玻璃光泽；透明至半透明。解理010中等；常见贝壳状断口。H 6.57。D 3.274.37。【主要用途】 镁质耐火材料；宝石原料。【形态】 短柱状或它形粒状。红柱石族：红柱石、蓝晶石Al2SiO5三种同质多像变体：蓝晶石 AlAlSiO4O； 红柱石 AlAlSiO4O； 矽线石 AlAlSiO5。注：前二者属本族矿物，矽线石为链状硅酸盐。三者结构差异形态、物性差异:(1) 红柱石为柱状晶体，110解理发育，其柱体及解理都平行于八面体链； (2) 蓝晶石为板状晶体，最发育的解理是100，其板状晶形及解理都平行于AlO6八面体链相联所形成的层； (3) 矽线石为针状、纤维状晶体，解理010发育，是因为结构中存在一个AlO6八面体链和一个AlO4SiO4四面体双链导致结构异向性十分强烈所致。相对密度结构紧密度形成温度、压力:(1) 红柱石AlAlSiO4O相对密度小(3.133.16)，结构最松，出现罕见的五次配位Al，形成于低温、低压条件；(2) 矽线石AlAlSiO5相对密度较大(3.233.27)，结构较红柱石紧， AlI 可稳定于比红柱石较高的压力范围内，AlIV形成于低压高温环境 ；(3) 蓝晶石AlAlSiO4O相对密度最大(3.533.65)，结构最紧密，其氧离子作近似的立方最紧密堆积， Al形成于低温高压环境。黄玉(Tapaz) Al2SiO4(F,OH)2【化学组成】 从伟晶岩云英岩热液, 黄玉的FOH从大小 （31到11） 。【形态】 柱状晶形。柱面常有纵纹。【物理性质】 无色或微带蓝绿色，黄色，乳白色，黄褐色或红黄 色等；透明；玻璃光泽。解理平行001完全。硬度 8。相对密度3.523.57。【成因及产状】 是典型的气成热液矿物。【主要用途】 宝石原料。研磨材料、精细仪表轴承等。注：与石英的区别？十字石 FeAl4SiO42O2(OH)2【形态】 晶形呈短柱状。穿插双晶。【物理性质】 深褐，红褐，黄褐色；玻璃光泽，但变化后(或不纯净)常显暗淡无光或如 土状。解理010 中等。硬度7.5。相对密度：3.743.83。【成因及产状】 主要是区域变质及少数接触变质作用的产物。【鉴定特征】 短柱状，横断面为菱形，特别是双晶形状，深褐、红褐色，硬度大，以此可与红柱石区别。榍石(Sphene或Titanite) CaTiSiO4O【形态】 常见晶形为具有楔形横截面的扁平信封状晶体。 【物理性质】 蜜黄色、褐色、绿色、灰色、黑色，成分中含有较多量的MnO时，可呈红色或玫瑰色；条痕无色或白色；透明至半透明；金刚光泽，油脂光泽或树脂光泽。解理110中等；具221裂开。硬度56。相对密度3.293.60。【鉴定特征】 以其特有的扁平信封状晶形和楔形的横截面可与其他蜜黄色矿物相区别。【主要用途】 可作钛矿石，稀有元素矿床的找矿标志。宝石。绿柱石(Beryl)Be3Al2Si6O18【晶体结构】 六方环状【形态物性】 柱状或板状。含Fe2+的深蓝色者称海蓝宝石；含Cr2O3碧绿苍翠的称祖母绿；含Cs呈粉红色，含少量Fe2O3及Cl则呈黄绿色；玻璃光泽；透明至半透明。解理不完全。H 7.58。D 2.62.9。与磷灰石如何区别？【主要用途】 Be的矿石矿物。宝石原料。电气石(Tourmaline)Na(Mg,Fe)3Al6Si6O18BO33(OH,F)4【晶体结构】 三方晶系。硅氧四面体组成复三方环。【形态】 柱状。柱面上常出现纵纹，横断面呈球面三角形。【物理性质】 富含铁的呈黑色，富含锂、锰和铯的呈玫瑰色或淡蓝色，富含镁的呈褐色和黄色，富含铬的呈深绿色。玻璃光泽。无解理。硬度77.5。相对密度3.033.25。压电性，焦电性。【用途】 无线电材料；红外探测材料。 宝石原料(碧玺)。 思考题1. 从硅氧骨干外阳离子的配位多面体分布分析为何某些岛状硅酸盐矿物呈片状或柱状。 2. 以Al2SiO5的三种同质多象变体为例, 从配位数的影响因素分析铝在硅酸盐矿物中存在形式的成因意义。3. 电气石矿物的颜色变化及其类质同象系列与其成因的关系。 第十九章 含氧盐矿物大类（三）硅酸盐矿物类 链状硅酸盐矿物亚类一 概述 结构：链状Si-O骨干平行C轴排列。成分：1） 角闪石族出现附加阴离子（OH）-、F-、Cl-； 2） Si-O骨干中可有AlIV代替Si，一般AlIV / Si 13，仅矽线石AlIV代替Si达1/2。形态：平行Si-O骨干的柱状、板状、针状、纤维状。物性：光学性质：离子晶格特征，玻璃光泽，解理：发育平行链的解理； 硬度： 一般大于小刀成因：岩浆作用，区域变质作用，热液蚀变作用。 二 辉石族(Pyroxene Group) 单链状1. 化学通式：XYT2O6 X：Na+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Mg2+, Li+; Y：Fe3+, Cr3+, Mn2+, Fe2+, Mg2+, Al3+ ,Ti4+; T：Si4+, Al3+; Ti4+,2. 硅氧骨干外阳离子占位及对称对称特点： 2位被小阳离子（Fe+, Mg+）占据，多为斜方晶系；2位被大阳离子（Na+, Ca+，Li+）占据，单斜晶系。 3. 解理与结构关系 1） 解理特征： 斜方辉石：210，夹角 87/93；单