《矿物纯净物、固体》PPT课件.ppt

矿物 主要内容 地壳中的元素 简述 组成地壳的矿物 概念 矿物的主要物理性质 形状 光学 力学性质 常见矿物 17种矿物的鉴定特征 第一节地壳中的元素 一 基本概念 1 元素是构成地球的最基本物质 由同种原子所组成 目前已知的化学元素有108种 天然存在的为92种 其中绝大多数元素都在地壳中有所分布 地壳正是由这些化学元素自然形成矿物并组合成的岩石所构成的 2 同位素 是中子数不同 原子量不同 的同种元素的变种 放射性同位素主要用来测定岩浆岩石的绝对年龄 稳定同位素主要用来确定岩石的物质环境与来源 如地壳 地幔 水圈 大气圈 生物圈 月球 陨石等 放射性同位素 主要有U238 U235 U234 Th232 Rb87 K40等稳定同位素 主要有O16 O17 O18 C12 C13 S32 S33 S36 H1 同位素研究是当代倍受重视的国际前沿 地化专业主攻 3 半衰期 放射性元素蜕变到其原来数量的一半所需时间 如 Rb87 Sr87 500亿年 Th232 Pb208 139亿年 U238 Pb206 45亿年 K40 Ar40 15亿年 U235 Pb207 7 13亿年 C14 N14 5692年 克拉克值 地壳元素丰度 地壳中化学元素平均含量百分比 地壳主要元素的克拉克值 二 地壳中的元素与克拉克值 地壳中的化学元素绝大部分是以矿物的形式存在的 再由矿物有规律地组合而成各种岩石 地质学就是通过对矿物岩石的分析 鉴定来认识地壳的物质组成 第二节组成地壳的矿物 一 概念 矿物 由天然产出且具有特定的化学成分和内部结构构造的均匀固体 水 石油 天然气是矿物吗 玻璃是矿物吗 煤是矿物吗 花岗岩是矿物吗 金刚石是矿物吗 提问 为什么要关心矿物 饮料罐 窗玻璃 电线 爽身粉 首饰 计算机芯片 固井 我们所使用的产品几乎都源于矿物 铝 石英 铜 滑石 金 银 重金石 硅 二 矿物分类 1 单质矿物 是由单独一种自然元素组成的矿物 如 石墨 C 金 Au 1 根据化学成分分为单质和化合物 2 化合物 是由几种元素化合而成的矿物 如 黄铁矿 FeS2 方解石 CaCO3 石英 SiO2 2 组成矿物的原子 离子的空间排列型式分为晶 体 质和非晶质体 晶体 大多数 内部质点 原子 离子 分子 呈有规律的排列 在适宜的条件下可形成规则的几何外形 非晶质体 少数 内部质点没有规律 不是有规则的几何外形 晶体和非晶体的矿物分别被称为结晶质矿物和非晶质矿物 1 矿物的各种特征 不仅与其化学成分有关 更受其晶体结构的控制 石盐 NaCl 的晶体结构 石盐晶体 氯离子 钠离子 晶体特征 同质多像 化学成分相同 但质点的排列方式不同 结构不同 的现象 将形成不同的矿物 如 C金刚石 高压 石墨 常压 类质同像 矿物晶体构造中部分质点被其它性质相似的质点替换 晶体构造不被破坏的现象 如 菱镁矿MgCO3中的Mg2 被Fe2 部分或完全取代形成菱铁矿FeCO3 金刚石 C 的晶体结构 石墨 C 的晶体结构 2 同一矿物 同一晶体结构可以有不同的晶体外部形态 石英 SiO2 晶体 黄铁矿 FeS2 晶体 立方体 五角十二面体 第三节矿物的主要物理性质 肉眼鉴定矿物的主要依据 晶体形态 Crystalshape 光学性质力学性质其它性质 1 矿物单体的形状 矿物单体的形状是指矿物单个晶体的形状 矿物的形状是指矿物的外貌特征 是矿物成分 晶体构造和生成环境等综合影响的结果 一 矿物的形状 金刚石 2 二向延展型晶体 板状 片状等 如 云母 重晶石等 云母 1 一向延伸型晶体 柱状 针状 纤维状等 如 石英 绿柱石 电气石 石棉等 3 三向等长型晶体 粒状 如 石榴子石 黄铁矿等 黄铁矿 金刚石 2 矿物集合体的形状 自然界中绝大多数矿物是以集合体的形态出现 指的是同种矿物的不规则连生体 1 显晶质集合体 石英 石墨 2 隐晶和胶态集合体 肉眼无法看出颗粒 二 矿物的光学性质 矿物的光学性质是指矿物对自然光的反射 折射和吸收等所呈现的光学现象 颜色条痕光泽透明度 1 颜色 在矿物的新鲜面上直接观察到的颜色 除少数无色透明者外 矿物一般都有自己的颜色含有杂质时本来的颜色会被改变少数矿物易以其特征的颜色产出 橄榄石 方铅矿 正长石 颜色描述方法 1 标准色谱法 用标准色谱红 橙 黄 绿 青 蓝 紫及白 灰 黑来描述 当颜色有深浅差别时可加上深 浅 如浅灰色 当矿物颜色介于标准色谱两种颜色之间时 将次要颜色写在主要颜色之前 如黄绿色 2 类比法 用生活中常见的实物颜色来描述 如赤铁矿的猪肝色 橄榄石的橄榄绿色 2 条痕 是矿物在较硬的白色瓷板上刻划后所留下的粉末颜色 只有硬度比白瓷板软的矿物才能刻划出条痕 条痕色与矿物颜色可以一致也可以不一致 可消除杂质等因素的干扰 比颜色更为可靠的鉴定标志 是鉴定矿物的重要依据之一 赤铁矿 3 光泽 是指矿物表面对可见光的反射能力 分为 金属光泽半金属光泽非金属光泽 油脂光泽 珍珠光泽 丝绢光泽 蜡状光泽 土状光泽 金刚光泽 玻璃光泽 金属光泽 方铅矿 黄铁矿 黄铁矿 半金属光泽 磁铁矿 黑钨矿 非金属光泽 油脂光泽 珍珠光泽 云母 丝绢光泽 石棉 蜡状光泽 叶腊石 土状光泽 高岭石 金刚光泽 金刚石 锌闪矿 玻璃光泽 石英 长石 方解石 石绵 高岭石 金刚石 石英 4 透明度 指矿物透过可见光的程度 以0 03mm厚度为标准 通常在矿物碎片边缘观察 透明 水晶 冰洲石一般分为三级半透明 闪锌矿 辰砂不透明 黄铁矿 磷铁矿 黄铁矿 白水晶 冰洲石 一般 呈金属色的矿物 其条痕一般为深色 具金属或半金属光泽 不透明 反之 呈非金属色的矿物 其条痕一般为浅色 具非金属光泽 透明度较高 黄铁矿 石英 三 矿物的力学性质 指矿物抵抗外力作用 刻划 打击 压拉等 所表现出来的性质 包括矿物的硬度 解理 断口 1 硬度 指矿物抵抗摩擦或刻划的强度 是鉴定矿物的重要依据之一 矿物学上的硬度一般指的是相对硬度 摩式硬度 1824年由奥地利矿物学家摩氏 Mohs 设立的 故又称为摩氏硬度计 摩氏硬度计 以选出的10种硬度不同的矿物 按硬度小到硬度大排序 作为测定比较其他矿物硬度的标准 经切割的钻石 金刚石 硬度 10 经切割的黄玉 硬度 8 红宝石 刚玉 硬度 9 提问 将欲测定的矿物能刻划萤石 但不能刻划磷灰石 相反却为磷灰石所刻划 其硬度为多少 则其硬度应在4 5之间 因此可定为4 5 2 解理 矿物受外力作用后 沿一定方向裂开的性质 裂开的光滑平面叫解理面 分为五级 云母 片状 角闪石 石英 萤石 方解石 偏菱面体 方铅矿 3 断口 矿物受外力作用后 沿任意方向裂成凹凸不平的破裂面 常见的有 a 贝壳状断口 石英b 锯齿状断口 自然铜c 参差不齐断口 黄铁矿d 土状断口 高岭土 一般解理发育的矿物无断口 断口发育的矿物无解理 1 相对密度 指矿物的重量与4 时同体积水的重量之比 习惯称为比重 在肉眼鉴定矿物时 一般凭经验用手掂量大致估计 分为三段 轻矿物 相对密度小于2 5 如石盐 石膏 高岭石 中等密度矿物 相对密度2 5 4 如正长石 角闪石 四 矿物的其它性质 2 磁性 磁铁矿 磁黄铁矿能被普通磁铁吸引 重密度矿物 相对密度大于4 如重晶石 磁铁矿 一 矿物的类型 按化学成分和主要阴离子 阴离子组合分为5大类 自然元素矿物卤化物矿物硫化物矿物氧化物和氢氧化物矿物含氧酸盐矿物 第四节常见矿物 自然元素矿物 金 Au 金刚石 C 硫 S 石墨 C 金刚石 C 硫 S 金 Au 卤化物矿物 萤石 CaF2 石盐 NaCl 钾盐 KCl 萤石 CaF2 石盐 NaCl 硫化物矿物 黄铁矿 FeS2 黄铜矿 CuFeS2 方铅矿 PbS2 黄铁矿 FeS2 方铅矿 PbS2 氧化物和氢氧化物矿物 赤铁矿 Fe2O3 磁铁矿 Fe3O4 软锰矿 MnO2 铝土矿 Al2O3 nH2O 褐铁矿 Fe2O3 nH2O 含氧酸盐矿物 硫酸盐矿物 石膏 芒硝 重晶石 碳酸盐矿物 方解石 CaCO3 白云石CaMg CO3 2 菱锰矿 MnCO3 硅酸盐矿物 种类繁多 方解石 白云石 菱锰矿 二 重要的矿物 在目前已知的5000余种矿物中 只有几十种是常见的 其中最常见的5类构成了地壳的90 以上 这些矿物都是硅酸盐矿物 硅酸盐矿物晶体结构的基本单元是硅氧四面体 1个硅原子和4个氧原子结合构成硅氧四面体 带4个负电荷 硅氧四面体可与金属阳离子结合 或彼此连接形成多种晶体结构再与金属阳离子结合 或自行结合 形成石英 链状 硅酸盐矿物的晶体结构 环状 架状 层状 正长石 微斜长石 斜长石 石英 普通辉石 闪石 黑云母 白云母 一些岩石完全由一种矿物构成石灰岩 方解石 大多数岩石是由一种以上矿物构成花岗岩 一些岩石含有非矿物组分煤 含有机碎屑 黑耀岩 火山玻璃岩 非晶质 三 矿物 构成岩石的基本单元 黑耀岩 煤 石灰岩 正长石 斜长石 黑云母 石英 4种硅酸盐矿物组合构成花岗岩 岩石 花岗岩 1 石英SiO2具有规则的几何外形的晶体 其中无色透明者通常称为水晶 晶形呈六方柱状 柱面有横纹 颜色很多 常见者为无色 乳白色 石英常呈斑状或块状 硬度7 相对密度2 67 晶面上呈玻璃光泽 无解理 断口呈贝壳状 断口上呈油脂光泽 石英用途很广 可做玻璃原材料 制做石英器皿 颜色鲜艳和纯净无缺陷的水晶可做宝石和光学材料 具压电性的晶体可用做无线电通讯器材 2 正长石KAlSi3O8晶体呈短柱状 通常为粒状或块状 颜色常为肉红 硬度6 相对密度2 5 玻璃光泽 两组解理 可制作瓷釉 并可提制钾肥 四 常见矿物的特征 3 斜长石斜长石是钠长石 NaAlSi3O8 与钙长石 CaAl2Si2O8 混合组成的系列矿物的总称 晶形呈柱状 厚板状 常为粒状或块状 颜色多呈灰白色 有时微带浅棕 浅蓝及浅红色 硬度6 6 5 相对密度2 61 2 76 玻璃光泽 两组解理 也可用作陶瓷原料 4 白云母KAl2 AlSi3O10 OH F 2晶体呈假六方柱状 无色或白色 常带浅绿 浅黄及 浅灰色 硬度2 3 相对密度2 76 3 2 片状极完全解理 可顺着解理面剥成很薄的薄片 薄片具弹性 呈鳞片状者叫绢云母 白云母具有良好绝缘性 可用于电器工业中 5 黑云母K Mg Fe 3 AlSi3O10 OH F 2晶体呈假六方柱状 黑色 褐色 珍珠光泽 解理面上有珍珠彩晕 其它物理性质与白云母类同 6 普通角闪石Ca2Na Mg Fe 4 Al Fe Si Ai 2O6 晶体呈柱状 深绿色或黑色 硬度5 6 相对密度3 1 3 3 玻璃光泽 有两组解理 横切面上两组解理的交角为124 与56 7 普通辉石 Ca Na Mg Fe2 Al Fe3 Si Ai 2O6 晶体呈短柱状 粒状 黑色 深黑棕色 硬度5 6 相对密度3 2 3 6 玻璃光泽 两组解理 横切面上两组解理的交角为93 与87 8 橄榄石 Mg Fe 2SiO4晶体呈粒状 橄榄绿色 浅绿黄色 硬度6 5 7 相对密度3 3 3 5 性脆 玻璃光泽 9 石榴子石A3B2 SiO4 3其中A代表Mg2 Ca2 B代表Al3 Fe3 石榴子石的晶体常为菱形十二面体 四角三八面体 多为粒状或块状集合体 硬度6 7 7 5 相对密度3 5 4 3 油脂光泽和玻璃光泽 红色石榴子石可琢磨成宝石 10 方解石Ca CO3 晶体呈菱面体及复三方复三角面体等 常呈粒状 块状集合体 无色或乳白色 硬度3 相对密度2 6 2 8 玻璃光泽 性脆 具有菱面体解理 方解石与盐酸作用时 反应激烈 剧烈起泡 放出CO2气体 无色 透明无裂痕的完好方解石叫冰洲石 是重要的光学材料 11 白云石CaMg CO3 2与稀冷盐酸作用反应较缓慢 起泡不剧烈 可与方解石区别 用作建筑材料 在冶金工业中用作熔剂 还可用作提炼金属镁的原料 12 高岭石 Al4 Si4O10 OH 8 晶体呈极细小的片状微粒 常组成致密块状 土状集合体 土状集合体又叫高岭土 硬度1 相对密度2 6 鳞片和薄片无色 致密块状者为白色 浅黄色或浅褐色 土状光泽 潮湿后具可塑性 但无膨胀性 可用作陶瓷原料 耐火材料和造纸工业等 优质高岭土可制金属陶瓷 用于导弹 火箭工业 13 黄铁矿FeS2晶体呈立方体或五角十二面体 常呈块状集合体 浅铜黄色 条痕绿黑色 硬度6 6 5 相对密度4 9 5 2 金属光泽 黄铁矿是制造硫酸和硫磺的主要原料 14 褐铁矿Fe2O3 nH2O通常为土状 块状 结核状等 颜色为黄褐色 条痕也是黄褐色 硬度5 5 相对密度5 5 3 半金属或土状光泽 褐铁矿是重要的炼铁原料 15 赤铁矿Fe2O3常见者为致密块状 肾状 土状等 钢灰色 铁黑色 红或褐色 条痕呈樱红色 硬度5 5 相对密度5 5 3 半金属或土状光泽 赤铁矿是重要的