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文档简介
第一章 自然元素大类自然元素矿物超过50种,占地壳总重量0.1%,不均匀分布。部分可富集成具有工业意义的矿床。 键性:金属元素: 为典型的金属键 Pt、Au、Cu、Ag 半金属元素:由金属键逐步向多键性转变As、Sb、Bi 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 S、C 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,脆性趋向于增高,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、性脆、熔点低并易升华。金刚石和石墨差异较大。 第二大类 硫化物及其类似化合物 硫化物及其类似化合物包括一系列金属元素与硫、硒、碲、砷等相化合的化合物。矿物种数有350种左右,而其中硫化物就占2/3以上,它们只占地壳总重量的0.15%。 化学成分 与硫组成化合物的最主要元素为Fe、Co、Ni、Mo、Cu、Pb、Zn、Ag、Hg、Cd、Bi、Sb、As等。 晶体化学特征 性质上区别于标准离子晶格的晶体。这是因为在硫化物及其类似化合物中原子间的键性复杂,不仅表现共价键性,还显示一定的离子键性,甚至还有金属键性。可以看作硫离子作最紧密堆积,阳离子位于四面体或八面体空隙。类质同像替代广泛,同质多像普遍。 物理性质 绝大多数硫化物及其类似化合物呈金属色、显金属光泽、条痕色深而不透明。仅少数硫化物如雄黄、雌黄、辰砂、闪锌矿等具金刚光泽,半透明。单硫化物和硫盐矿物硬度低,其摩斯硬度在2-4之间,双硫化物及其类似化合物,其硬度增高至5-6.5左右,同时缺乏解理或解理不完全,面其它硫化物大多具有明显解理性。这一类矿物的熔点低,比重一般在4以上。 形态 简单硫化物和双硫化物大多数晶形较好,硫盐矿物自形性较差。硫化物主要呈粒状或块状集合体出现。 成因产状 在内生的岩浆作用的晚期,可形成Fe, Ni, Cu的硫化物,如基性超基性岩中的磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿组成的铜镍硫化物矿床。绝大部分硫化物是热液作用的产物。 高温热液阶段主要形成辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂等。 中温热液阶段形成黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿等。 低温热液阶段形成雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂等。分类:简单硫化物、复硫化物、硫盐矿物单硫化物及其类似化合物 q 阴离子为S2-、Te2-、As3-,阳离子主要是过渡型离子(Fe、Co、Ni等)和铜型离子(Cu、Ag、Pb等)。q 需要掌握的矿物 q 方铅矿, 闪锌矿, 辰砂, 磁黄铁矿, 镍黄铁矿, 黄铜矿, 斑铜矿, 辉锑矿, 雄黄, 雌黄, 辉钼矿, 铜蓝 q 学习要点q 化学组成 q 结构特点 q 晶体形态 q 物理性质 q 鉴定特征双硫化物及其类似化合物阴离子为 S22-、Se22-、Te22-、As22-等对阴离子; 阳离子主要是Fe、Co、Ni等过渡型离子。结构中往往是由哑铃状对阴离子近似于按立方密堆积而成。但由于对阴离子的存在,对称性有所降低。对阴离子本身之间具有强烈的共价键,其键长很短, 如对硫离子中S-S之距离(2.05)小于二倍硫离子半径之和(3.5),因而相应地使金属阳离子与这些对阴离子之间的距离缩短,使晶体结构趋向于紧密;缺乏解理或解理不完全,这些对阴离子成哑铃状在结构中交错配置,使各方向键力比较相近所造成。 q 需要掌握的矿物: q 黄铁矿, 毒砂 q 学习要点: 同单硫化物 硫盐矿物半金属元素As、Sb、Bi与硫组成较复杂的络阴离子AsS33-、SbS33-、BiS33-、AsS43-和SbS43-等,具有这些络阴离子的硫化物通常称为硫盐。与硫盐中络阴离子相结合的阳离子主要是Cu、Ag、Pb等。硫盐矿物中络阴离子可构成多种复杂形式的配位。 q 需要掌握的矿物: q 黝铜矿 q 学习要点: 同单硫化物第三章 氧化物和氢氧化物大类q 需要掌握的矿物 q 刚玉, 赤铁矿, 金红石, 锡石, 石英 q 钛铁矿, 钙钛矿, 尖晶石, 磁铁矿, 黑钨矿 q 水镁石, 三水铝石, 针铁矿, 硬锰矿 q 简单氧化物矿物:一种阳离子 q 复杂氧化物矿物:阳离子2种或2种以上 q 氢氧化物矿物 概述 氧化物和氢氧化物矿物是一系列金属阳离子与O2-与OH-相化合的化合物。这类矿物的种数约在200种左右。它们占地壳总重量的17%左右,其中石英族矿物就占了12.6%,而铁的氧化物和氢氧化物占了3.9%。 q 化学成分 阳离子主要是惰性气体型离子(如Si、Al等)和过渡型离子(如Fe、Mn、Ti、Cr等), 及少量铜型离子(如Cu、Sb、Bi等) 。此外,在少数氧化物中还含有水分子。 q 晶体化学特征 氧化物中以离子键为主,随着离子电价的增加,共价键的成分趋向增多。另一方面, 随着从惰性气体型、过渡型离子向铜型离子改变时,共价键性则趋向增强。氢氧化物的晶体结构中,由(OH)- 或(OH)-和O2-共同形成紧密堆积,晶体结构主要是层状或链状,除离子键外,还往往存在氢键。由于氢键的存在,以及(OH)-的电价较O2-为低而导致阳离子与阴离子间键力的减弱,因此与相应的氧化物比较,其比重和硬度都趋向减小。q 物理性质 氧化物的物理性质以硬度最为突出,一般均在5.5以上,氢氧化物的硬度与其相应的氧化物相比,硬度显著降低。比重上,彼此相差很大。光学性质方面,Mg、Al、Si等惰性气体型离子组成的氧化物和氢氧化物,通常浅色或无色,半透明至透明,以玻璃光泽为主。而Fe、Mn、Cr等过渡型离子则呈深色或暗色,不透明至微透明,半金属光泽。 q 成因 氧化物可形成于内生、外生和变质等作用下,绝大多数是多成因的。氢氧化物多是外生成因的,在区域变质作用过程中,氢氧化物和含水的氧化物往往转变为无水的氧化物。某些变价元素,如Fe,在不同的氧化还原条件下,易于相互转变为不同价态的氧化物,可作为判断氧化还原条件的依据。氧化物的分类:A2X ( 赤铜矿族)AX (方镁石族)A2X3 (刚玉族,铋华族,锑华族,砷华族)AX2 (金红石族,晶质铀矿族,石英族)ABX3(钙钛矿族)AB2X4(尖晶石族)ABX4 (黑钨矿族,褐钇铌矿族)AB2X6(铌钽铁矿族,易解石族)A2B2X7(烧绿石族)石英族 本族矿物包括同一SiO2成分的一系列同质多象变体;-石英、-石英、-鳞石英、1-鳞石英、2-鳞石英、-方石英、-方石英、柯石英、斯石英等。此外,把含H2O的SiO2矿物蛋白石合并在内。 化学组成: SiO2, 为-石英和-石英的总称。两者相转变温度在570。常含不同数量的气态、液态和固态物质的机械混入物。 结构特点: -石英属三方晶系。-石英属六方晶系。晶体形态: -石英的单晶体通常呈六方柱1010和菱面体1011等单形所成之聚形。柱面上常具横纹。有时还出现三方双锥1121或2111和三方偏方面体5161或6151单形的小面。-石英的单晶体常呈完好的六方双锥。最常见的双晶是由两个六方双锥依(3032)而成接触双晶。隐晶质的石英称石髓(玉髓chalcedony), 具有不同颜色条带的或花纹相间分布的石髓称为玛瑙(agate)。 物理性质: 纯净的-石英无色透明,因含微量色素离子或细分散包裹体,或存在色心而呈各种颜色,并使透明度降低;玻璃光泽,断口呈油脂光泽。硬度7;无解理;贝壳状断口。比重2.65。具压电性。-石英通常呈灰白色、乳白色;玻璃光泽,断口油脂光泽。比重2.53。在常温常压下均已转变为-石英,此时其比重增大至2.65。 鉴定特征: -石英以其晶形、无解理、贝壳状断口、硬度为其特征。如由-石英转变而成,则仍保持六方双锥的假象。斯石英 四方 Stishovite柯石英 单斜 Coesite低温石英 三方 -Quartz高温石英 六方 -Quartz凯石英 四方 低温鳞石英 单斜或斜方 -Tridymite 中温鳞石英 六方 1-Tridymite高温鳞石英 六方 2-Tridymite低温方石英 四方 -Cristobalite 高温方石英 等轴 -Cristobalite二氧化硅 Glass纤维硅石 斜方 moganite焦石英 无序蛋白石 Opal-AN有序蛋白石 Opal-A微晶蛋白石 Opal-CT 第四章 含氧盐大类第一类 硅酸盐 SiO44-第二类 硼酸盐 BO33- 第三类 磷酸盐,砷酸盐,钒酸盐 PO43-, AsO4 3-, VO4 3- 第四类 钨酸盐,钼酸盐 WO42-, MoO42-第五类 铬酸盐 CrO42- 第六类 硫酸盐 SO42-第七类 碳酸盐 CO3 3-第八类 硝酸盐 NO3 1-第一类 硅酸盐 q 概述 q 岛状结构硅酸盐矿物 q 锆石, 橄榄石, 红柱石, 蓝晶石, 石榴石, 黄晶, 符山石 q 环状结构硅酸盐矿物 q 绿柱石, 电气石 q 链状结构硅酸盐矿物 q 辉石, 硅灰石, 角闪石 q 层状结构硅酸盐矿物 q 蛇纹石, 高岭石, 滑石, 叶腊石, 云母, 绿泥石 q 架状结构硅酸盐矿物 q 长石, 霞石, 白榴石, 沸石 硅酸盐矿物种类繁多,约占矿物种总数的24%,占地壳总重量75%左右。 q 化学成分 阳离子元素有57种之多,主要是惰性气体型离子和过渡型离子。阴离子部分除SiO44-络阴离子及它们相互连接而成的一系列复杂络阴离子外,有时还存在(OH)-、F-、Cl-、O2-以及附加阴离子。此外,还存在水分子H2O。q 晶体化学特征 Si4+与O2-结合时以四次配位的形式最为稳定,键长1.6,所以在硅酸盐矿物中它总是以配位四面体的形式出现于结构中。在结构化学上是用硅的sp3杂轨道加以解释的,这四个杂化轨道形状相同,分别指向四面体的四个角顶,键角为1092816,与相应的氧原子构成四个键力很强的键。因此,硅酸盐矿物的结构中,总是将SiO44-看成是一个不可分割的整体。 根据硅氧四面体在结构中的连接方式的不同,可以区分出下列五种类型的络阴离子,也可以说成是五种骨干。 q 岛状络阴离子:常见的岛状络阴离子有单个硅氧四面体SiO44-或双四面体Si2O76-等,在结构中孤立存在。它们彼此间靠其它金属阳离子连接。此外, 还有罕见的形式:一是Si3O108-,它是由三个硅氧四面体连接而成的,在铍密黄石(aminoffite)中存在;另一种是由五个硅氧四面体连接而成的Si5O1612-络阴离子, 一个四面体居中,其四个角顶分别与其余四个硅氧四面体连接,仅在氯黄晶(zunyite)存在。q 环状络阴离子:按环中四面体的数目,可分别称做三联环、六联环、八联环、九联环和十二联环。环内每一个四面体均以两个角顶分别与相今的两个四面体连接;环与之间则借助其它金属阳离子来维系。它们分别用Si3O96-、Si4O128-、Si6O1812-、Si8O2416-、Si9O2718-、Si12O3624-表示。硅氧四面体彼此之间共用两个角顶构成封闭的环状SinO3n2n-(n 3) 三方环Si3O96-、四方环Si4O128-及六方环Si6O1812-q 链状络阴离子:有单链和双链等。单链中每个硅氧四面体以两个角顶分别与相邻的柄个硅氧四面体连接成一维无限延伸的连续链。其络阴离子可以用Si2O6n4n-表示。双链相当于两个单链组合而成,例如角闪石族矿物中的双链,其络阴离子可以用Si4O11n6n-表示。13硅氧四面体彼此之间共用两个角顶构成一向延伸的单链Si2O64-硅氧四面体部分共用两个角顶,部分共用三个角顶相互联接构成一向延伸的双链Si4O116-q 层状络阴离子:每一硅氧四面体均以三个角顶分别与相邻的三个硅氧四面体相边接,组成在二维空间内无限延展的层。例如滑石Mg3Si4O10(OH)2,其络阴离子可以用Si4O10n4n-来表示。硅氧四面体共用三个角顶构成二向延展的平面层状Si4O104-q 架状络阴离子:每一硅氧四面体均以其全部四个角顶与相邻的四面体连接,组成在三维空间中无限扩展的骨架。此时,每个氧离子都是桥氧。当硅氧四面体彼此共用四个角顶时构成向三维空间发展的骨架状SiO2,但是在硅酸盐中,这种架状结构并不完全由硅氧四面体组成,而必须有一部分硅氧四面体(Si-O4)被铝氧四面体(Al-O4)所代替,这样才能出现多余的负电荷,而成为架状络阴离子,这种络阴离子可用通式(AlxSin-x)O2nx-表示。Al的作用Al可以呈4次配位,代替部分的Si4+进入络阴离子,形成铝硅酸盐,如钠长石NaAlSi3O8。Al可以呈6次配位,存在于硅氧骨干之外,作为阳离子,形成铝的硅酸盐,如高岭石Al4Si4O10(OH)8。Al的两种配位形式可以同时存在于同一构造中,形成铝的铝硅酸盐,如白云母KAl2AlSi3O8(OH)2。A1O4四面体为不稳定的配位形式,在结构中需要由SiO4四面 体的支持, 只有在具有无限延伸的硅氧骨干(链、层、架)的结构中,Al代Si才有可 能,而在具有架状硅氧骨干的硅酸盐中,Al代Si是必须的。Al代Si的 易难顺序如下、架状、层状、双链和和单链。 在晶体结构,两个AlO4不能相连,Al代Si的数目不能超过硅氧骨 干中Al和Si的总数的一半。即Al:Si = 1:1。 此外, 根据最近研究结果(主要根据透射电镜研究结果),还发现一种具有单链、双链、三链和层状络阴离子共同存在同一个晶体中的特殊结构,属于层链状的混合结构。已发现有几种矿物,并命名为“云辉闪石(biopyribole)”族。 q 构成硅酸盐矿物的主要阳离子依常见的配位数区分时,可分下列几类: q 配位数为4:B3+、Be2+、Al3+、Ti4+、Li+、Fe3+、Zn2+、Mg2+; q 配位数为6:Al3+、Ti4+、Fe3+、Mg2+、Li+、Zr4+、Mn2+、Ca2+、Fe2+、Se3+、K+; q 配位数为8:Na+、Ca2+、Fe2+、Mn2+、Zr4+、Mg2+、K+、Ba2+; q 配位数为12:K+、Ba2+。q 形态:岛状结构者多为三向等长,如果在不同方向上出现键力差异时,出现柱状或片、板状形态。环状结构和链状结构者多呈柱状、甚至纤维状。层状结构者呈片状或纤维状(系结构层卷曲所至)。架状结构者形态复杂,各种形态都可出现。q 物理性质:岛状结构三向等长者,一般无解理;柱状者,一般有平行C轴的解理;片板状者一般有平行底面的解理。链状结构者多为平行于链的柱状解理。环状结构如有解理,则为平行于底面或柱面的解理。层状结构者几乎无例外地具有完全的平行于底面的解理。岛状结构较为复杂。比重取决于结构紧密程度和主要阳离子原子序数的大小。架状结构者比重较小,一般2.8,岛状比重较大,一般在3.5或以上,链状、层状和环状结构者介于其间,约为33.5。由于硅酸盐矿物主要为离子晶格,在薄片中全部透明,岛状结构者光泽较强,架状结构者光泽较弱。颜色主要取决于所含的色素离子。除层状结构外,硅酸盐矿物硬度较高,岛状最高,一般68,环状链状结构依次降低。q 成因:三大类岩石,其矿物成分无不以硅酸盐为主。成因上,从岩浆作用到表生作用、变质作用的成岩成矿过程中,均普遍的有硅酸盐矿物形成。岩浆作用中,随着结晶分异地进行,硅酸盐矿物的结晶顺序有自岛状、经链状向层状及架状过渡的趋势。在变质作用过程中,随着压力的增加,有利于架状或层状向链状、岛状转变;而温度的增高,促使含(OH)-的层状或双链状结构向单链状、岛状结构矿物转变。表生状态下,原岩遭受风化,大都形成在表生状态下稳定的层状结构硅酸盐矿物。石榴子石族 (Garnet)化学组成: 一般化学式为X3Y2SiO4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: 镁铝石榴子石系列 (Mg,Fe,Mn)3Al2SiO43 镁铝石榴子石 Pyrope Mg3Al2SiO43 铁铝石榴子石 Almandite Fe3Al2SiO43 锰铝石榴子石 Spessartite Mn3Al2SiO43 钙铝石榴子石系列 Ca3(Al,Fe,Cr,Ti,V,Zr)2SiO43 钙铝石榴子石 Grossularite Ca3Al2SiO43 钙铁石榴子石 Andradite Ca3Fe2SiO43 钙铬石榴子石 Uvarovite Ca3Cr2SiO43 钙钒石榴子石 Goldmanite Ca3V2SiO43 钙锆石榴子石 Kimzeyite Ca3Zr 2SiO43q 结构特点: 等轴晶系。结构中二价阳离子作八次配位,形成畸变配位立方体,三价阳离子作六次配位。这一结构很紧密,各方向的键力很少有差异 q 晶体形态: 晶形常呈菱形十二面体、四角三八面体,或二者之聚形。通常在富Ca岩石(如矽卡岩)中,多形成钙系石榴子石, 以菱形十二面体为主;而在富Al岩石中,多形成铝系石榴子石,往往呈四角三八面体晶形。q 物理性质:无解理,断口贝壳状或参差状。产状:除了镁铝榴石合钙铬榴石是与超基性岩有关外,其它主要产于变质岩中。矿物名称比重颜色铝系铁铝榴石4.318褐色、深红色至黑色镁铝榴石3.582粉红色、血红色至暗红色锰铝榴石4.190暗红色至黑色钙系钙铁榴石3.859黄色、褐色、红色、褐黑色至黑色钙铝榴石3.594黄色、白色、红色、绿色或褐色钙铬榴石3.90翠绿色至墨绿色蓝晶石族矿物本族矿物的化学成分为Al2SiO5,它有三种同质多象变体:蓝晶石, 红柱石和矽线石。其共同点是硅均与氧结合成硅氧四面体,有半数的铝与氧结合成铝氧配位八面体。此种配位八面体彼此共棱,形成平行于c轴的链。另半数Al的配位情况完全不同。蓝晶石中另半数Al仍为六次配位,形成平行于c轴的铝氧配位八面体链;在矽线石中,则形成铝氧配位四面体,与硅氧四面体相间连接成链。但所有的四面体均位于链的一侧。在红柱石中,另半数Al为五次配位,形成了特殊的三方双锥形配位多面体。 由于这三个矿物结构中都有平行于c轴的铝氧配位八面体链存在,因而co的参数很为接近;并且沿c轴方向的键力也很强。辉石族矿物(续)q M1的配位多面体接近于正八面体,它们相互共棱,又以角顶与硅氧四面体链的非桥氧角顶相接。M2的配位多面体,形状很不规则,如果是Mg2+、Fe2+、Al3+等占据时,则作六次配位,如果是Ca2+、Na+等较大离子占据时,则作八次配位。因占据M1和M2晶位的离子种别和数量不同,晶体所属的空间群将有所变化。 q 从类质同象关系上,辉石族矿物大体上可分为9种端元组分: q Mg2Si2O6 顽火辉石, 正交晶系q Fe2Si2O6 正铁辉石, 正交晶系q CaMgSi2O6 透辉石,单斜晶系q CaFeSi2O6 钙铁辉石, 单斜晶系q CaMnSi2O6 钙锰辉石, 单斜晶系q LiAlSi2O6 锂辉石, 单斜晶系 q NaAlSi2O6 硬玉(翡翠), 单斜晶系q NaFeSi2O6 霓石,单斜晶系q NaAlSi2O6 铬辉石,单斜晶系按对称程度划分,可分为斜方辉石亚族(顽火辉石、古铜辉石和紫苏辉石)和单斜辉石亚族(透辉石、钙铁辉石、普通辉石、霓石、霓辉石、锂辉石和硬玉)。古铜辉石和紫苏辉石 (Mg, Fe)2Si2O6 (顽火辉石中, Fe2Si2O6分子10,古铜辉石中为1030%,紫苏辉石中则为(3050%)、钙铁辉石 (Na,Ca)(Fe3+,Fe2+,Mg,Al)Si2O6、普通辉石 (Ca, Mg, Fe, Al)2(Si, Al)2O6q 晶体形态: 辉石族矿物都呈短柱状形态,横切面多呈正方形或截角的正方形。集合体呈致密块状或粒状。 q 物理性质: 顽火辉石为无色或带浅绿的灰色,也可呈褐绿色或褐黄色;紫苏辉石呈绿黑色或褐黑色;古铜辉石呈特征性的古铜色。透辉石无色至浅绿色;钙铁辉石深绿色至墨绿色;普通辉石绿黑色或黑色;霓石和霓辉石暗绿色至黑色;硬玉为苹果绿色,锂辉石为灰白色,有时带微绿或微紫色调。斜方辉石平行210、单斜辉石平行110解理中等至完全,解理交角87。硬度57。玻璃光泽,比重3.23.6。 q 鉴定特征: 辉石型解理和柱状形态角闪石族矿物q 化学组成: 化学式为W0-1X2Y3Z8O22(OH,F)2 。硅氧四面体构成一向延长的双链结构。链与链之间借助A, M1, M2, M3, M4等位置上的阳离子连接。其中W为大阳离子, 如K+或Na+等, 占有A位; Y阳离子(Mn2+、Fe2+、Mg2+、Fe3+、Al3+和Ti4+等)占据M1, M2和M3晶位, 它们均作六次配位构成配位八面体, 且彼此共棱连接平行c轴, M1和M3配位八面体由4O+2(OH,F)组成,M2配位八面体由6O组成; X阳离子(Ca2+、Na+、Mn2+、Fe2+、Mg2+、Li+)占据M4位置, 当Mn2+、Fe2+和Mg2+占有该晶位时,配位多面体为畸变的八面体, 如果是Ca2+和Na2+等较大的阳离子占有该晶位时,则作八次配位。Z代表四面体中的Si4+和Al3+。结构中(OH)-位置有时可被F-或Cl-所置换。 q 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。q 典型矿物种: 透闪石 Tremolite Ca2Mg5Si4O112(OH)2 阳起石 Actinolite Ca2(Mg,Fe)5Si4O112(OH)2 普通角闪石 Hornblende (Ca2Na(Mg,Fe)4(Al,Fe3+)Si3(Si,Al)O112(OH,F)2相同点: 具有相似的化学成分 络阴离子 Si-O骨干 阳离子:Mg、Fe、Ca、Na、K 绝大多数为单斜晶系,少数为斜方晶系 晶体沿链间发育为柱状、针状、纤维状 矿物颜色类似、硬度较大(5-6)皆发育两组柱面解理不同点: 形态上 角闪石的柱状更明显、更长 晶体横断面 辉石:呈假八边形 角闪石:假六边形或假菱形 解理夹角 辉石:87或93 角闪石:124或56 附加阴离子 辉石:无 角闪石:OH 成因产状 岩浆作用:辉石超基性-基性岩,形成早;角闪石产于中酸性岩,形成晚。 变质作用:辉石形成于深变质角闪石变质程度较低。 层状结构硅酸盐q 凡是硅氧四面体以三个角顶彼此相连,同时又分布在一个平面内的硅酸盐矿物,都属于层状结构硅配盐。 q 硅氧四面体通过位于同一平面上的桥氧在两度空间内相互连接所形成的结构单位,叫做结构片, 简称片(sheet) q 结构片内位于同一平面内的质点构成结构面,简称面(plane)。 q 结构片底面上所有的氧都是桥氧,电荷都已达到平衡。尖端的一个氧,尚有一个单位的负电荷未得到中和,为活性氧(自由氧),它必须与片外的其它阳离子相接。由自由氧离子所形成的结构面,呈六边形网格,与之相配位的其它阳离子,其半径大小必须能适应此种网格的大小,才能构成晶格并使之稳定。符合此要求的是Mg2+、Fe2+、Al3+、Li+、Fe3+等。这些离子作六次配位,与氧形成配位八面体,彼此共棱相接构成八面体片。q 八面体片与硅氧四面体片连接成结构层,简称层(layer)。 q 每个六联环里,最多只能有三个Me离子。如三个位置上均有阳离子占位时,则称做三八面体型;如果只有两个位置被占时,则称做二八面体型。前者限于二价阳离子Mg2+、Fe2+等;后者限于三价阳离子Al3+、Fe3+等。 q 八面体片中的每个八面体,如果是由Me-O2(OH)4组成,说明结构层仅由一个四面体片和一个八面体片所构成,用1:1型或-型表示, 如高岭石, 蛇纹石族等矿物; 如果八面体片中的每个八面体是由Me-O4(OH)2组成,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-型结构层,云母族和蒙脱石皂石族矿物属之。 层间域 结构单元在垂直网片方向周期性地重复叠置均成矿物的空间格架,而在结构单元层之间存在着空隙称层间域。如果结构单元层内部电荷已达平衡则在层间域中无其他阳离子存在,也很少吸附水分子或有机分子,如高岭石、叶腊石等矿物的结构;如果结构单元层内部电荷未达平衡,即尚存在一定的层电荷,如Na,K,Ca等充填,还可以吸附一定量的水分子或有机分子,如云母、蒙脱石等矿物的结构,层间域中不同离子的存在或分子吸附,将影响晶配参数和矿物的物理性质。粘土矿物定义:粒级达粘土级(2m)的层状含水铝硅酸盐矿物原因:不饱和电荷 大表面积 粘土矿物中的水导致:膨润性 吸附性及吸附离子的交换性 催化性 可塑性1、膨润性粘土矿物因吸水而体积膨大的性质 2、吸附性及吸附离子的可交换性 3、粘土矿物的可塑性 4、粘土矿物的催化性架状结构硅酸盐q 架状结构硅酸盐矿物的结构特征是每个硅氧四面体的所有四个角顶,均与毗邻的硅氧四面体共顶。 q 当结构中有Al3+置换Si4+时,会出现多余的负电荷。负电荷的出现,必须要有阳离子来进行中和,最常见的阳离子是K+、Na+、Ca2+、Ba2+、Gs+、Rb+、NH4+等。在岛状、链状、层状结构硅酸盐中,常见的具有六次配位的Mg2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Fe3+等离子,在架状结构硅酸盐中已经退居次要地位。 q 架状结构硅酸盐矿物中,因受铝氧四面体不相容原理的制约,Si被Al置换的量是有限的,难以超过总数的一半,通常为1/4或1/3。这一原理指的是在一个结构中两个铝氧四面体不能相互共顶。q 架状结构中,四面体的连接力很强,所以硬度较高,不含水者大多大于5,含水者较低。由于结构中空隙多,所以比重较低,一般3。均为透明矿物,且为浅色,多呈玻璃光泽,个别矿物解理发育。q 形态上,如果四面体间的联结力无明显方向性时,为三向等长的习性,解理也差;如果在一个方向或二个方向上的联结力较弱,则呈现片状、板状或柱状、针状形态,相应地也会发育一组或二组较好的解理。长石族q 化学组成: 主要组份有: q 钾长石KAlSi3O8Or q 钠长石NaAlSi3O8Ab q 钙长石CaAl2Si2O8An q 钡长石BaAl2Si2O8Cn 在高温条件下,Or和Ab可以 形成完全类质同象系列,但在低温条件下则只形成有限的类质同象。钾长石与钠长石的类质同象称为碱性长石。碱性长石里一般含An不超过510%,Ab中所含的An数略大于Or中所能含的An数。Ab与An也能形成类质同象,构成斜长石系列。Ab和An形成类质同象系列,构成斜长石(Or5-10%),按Ab分子和An分子含量比的不同而划分为6个矿物种: 钠长石 An0-10Ab90-100 奥长石 An10-30Ab70-90 中长石 An30-50Ab50-70 拉长石 An50-70Ab30-50 培长石 An70-90Ab10-30 钙长石 An90-100An0-10 q 结构特点: 长石的结构中的四个面体TO4(T代表Si或Al)相互共顶,形成一个四联环。四联环与四联环又相互共用角顶,连接成曲轴状的链,平行于a轴伸展,链与链之间,又以桥氧相接,形成整个三维的骨架。 q 主要矿物种: q 透长石 Sanidine q 正长石 OrthoclaseKAlSi3O8 q 微斜长石 Microcline q 斜长石 (钠长石奥长石中长石拉长石培长石钙长石) q 钡长石BaAl2Si2O8沸石族矿物沸石族矿物受热时,有沸腾现象,因而得名。 q 化学通式为:MxDyAlx+2Sin-(x+2)O2nmH2O,式中M代表Na+、K+等一价阳离子;D代表Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+等二价阳离子。式中有部分的Al可被Fe3+所置换。 q 沸石结构中有许多管道和空腔,水分子则位于此处。化学式中的水分子数m,一般是n/2mn。m的高低反映了结构中空隙体积与整个结构体积间的关系。沸石水的性质在某种程度上类似于层状结构硅酸盐矿物中的层间水,可以因外界环境的改变而改变,既可得,也可失,得或失对整个结构影响不大。q 沸石的结构是由硅氧四面体和铝氧四面体组成的骨架,这种骨架类型很多,已知者共23种。可以按照所谓的二次结构单位SBU而划分成若干不同类型。所谓SBU(secondary building unit)是由沸石结构中的四面体骨架,经过简化演变而成。如果将各个相互连接的四面体中心彼此连接起来,所连成的最简单图案,便构成了SBU。据研究整个沸石族矿物包括人造沸石在内,二次结构单位只有8种,分别被命名为:1. 简单四联环,简记为S4R 2. 简单六联环,简记为S6R 3. 简单八联环,简记为S8R 4. 双层四联环,简记为D4R 5. 双层六联环,简记为D6R 6. 复合的五四面体构型,称做复合4-1,简记为4-1 7. 复合5-1,T8O16单位,简记为5-1 8. 复合4-4-1,T10O20单位,简记为4-4-1 q 其中6、7、8三种符号4-1、5-1、4-4-1表示二次结构单位,T5O10、T8O16和T10O20是其结构的构型。二次结构单位在结构中组成了一些多面体,这些多面体围成的空腔,称为笼(cage)。除了笼这一种空腔以外,沸石结构里还有许多一定的孔径管道存在。q 脱水后的沸石,其结构好象是疏松多孔的海绵体,具有很强的吸附性,除了能吸附水分子外,还能吸附一些有机分子或其它物质,所以可用作清洁剂以去除某些混入物。 q 沸石多为无色或白色,因含杂质而染成其它颜色。或因阳离子交换后,有色素离子的进入而染色。有的沸石有发光性。比重轻,一般在1.92.3间,个别含Ba、Zn等元素的沸石,比重较大。 q 已知天然沸石大约有36种,人造沸石已经超过100种。 q 主要种属有: 方沸石(analcime)、斜发沸石(clinoptilolite)、片沸石(heulandite)、浊沸石(laumontite)和钙交沸石(phillipsite)等五种; 其次为菱沸石(chabasite)、毛沸石(erionite)、丝光沸石(mordenite)、钠沸石(natrolite)、斜钙沸石(wairkite)等。其他盐类矿物q 硝酸盐矿物 q 钠硝石 q 碳酸盐矿物 q 方解石-文石族矿物 q 白云石 q 孔雀石、蓝铜矿 q 硫酸盐矿物 q 重晶石 q 石膏 q 硬石膏 q 钨酸盐矿物 q 白钨矿q 磷酸盐矿物 q 磷灰石 q 绿松石 q 铬酸盐矿物 q 铬铅矿 q 钼酸盐矿物 q 钼铅矿 q 硼酸盐矿物 q 硼砂碳酸盐矿物碳酸盐是金属阳离子与碳酸根CO32-相化合而成的盐类。已知碳酸矿物的种数100余种。它们构成地壳总重量的1.7%左右。 q 最主要的阳离子是Ca2+和Mg2+,其次是Fe2+、Mn2+以及Zn2+、Pb2+、TR3+等。阴离子部分除CO32-外,有时还有附加阴离子(OH)-、F-、Cl-等等,但其中以(OH)-为主要。此外,一些碳酸盐矿物中还存在结晶
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