矿物的简要概述ppt课件

第二章 矿物 2 1矿物的基本概念2 2矿物的识别特征2 3矿物的分类及常见矿物的分类 一 矿物的基本概念 一 矿物的定义矿物定义 通常矿物指的是狭义的矿物 指岩石圈中的化学元素的原子或离子通过各种地质作用形成的 并在一定条件下相对稳定的自然产物 目前已经发现的矿物有3000多种 绝大多数矿物是结晶质固态无机物 液态 气态及有机矿物总共只有几十种 矿物形成的地质作用分类为 1 内生作用 与岩浆活动有关的作用 能量来自地球内部 2 外生作用也称表省作用 地表常温常压条件下所进行的风化 搬运和沉积等作用 能量主要来自太阳能 3 变质作用 已经形成的矿物 岩石在岩浆 热液作用下或在一定的温度 压力下发生改变的作用 二 矿物的晶体构造和化学组成 一 多数结晶质是多数矿物的特征 结晶质 组异像成他们的物质的质点 离子 原子 分子 有规律的排列成空间格子状构造的固体物质 二 矿物的化学组成矿物的化学成分是组成矿物的物质基础 是决定矿物各种性质的本质的因素 首先 不同的化学组成可以形成不同的晶体构造 其次 矿物的化学组成直接或间接决定矿物的物理性质 1 类质同像 同质异像2 矿物中的水 吸附水 结晶水 结构水3矿物的化学式 表示方法有实验式和构造式 第二节 矿物的识别特征 一 矿物的形态 一 矿物单体的形态结晶质矿物在适宜的条件下 常可以形成规则的几何外形 如食盐是立方体 磁铁矿是八面体 石榴子石是菱形十二面体 根据晶体在三维空间发育的程度不同 可以将矿物的结晶习性分为三类 一向延长型 晶体演一个方向延伸呈柱状 针状 二项延长型 晶体演两个方向呈板状 片状 三项延长型 晶体在三维空间发育均等 呈粒状 三 矿物的形态 显晶集合体 用肉眼或放大镜可以分辨出各个矿物颗粒界限的 叫显晶结合体 常见的形态有 1 纤维状 放射状集合体 有针状 柱状矿物平行排成纤维状或一点向外呈放射状排列 2 片状 鳞片状集合体 由片状晶体集合而成 3粒状集合体 由粒状晶体集合而成 4 致密块状体 由极细粒矿物形成的集合体 表面致密均匀 肉眼不能分辨晶粒彼此界限 二 矿物的物理性质 长期以来 人们根据物理性质来识别矿物 如颜色 光泽 硬度 解理 比重和磁性等都是矿物肉眼鉴定的重要标志 矿物的颜色 矿物的颜色多种多样 呈色的原因 一类是白色光通过矿物时 内部发生电子跃迁过程而引起对不同色光的选择性吸收所致 另一类则是物理光学过程所致 导致矿物内电子跃迁的内因 最主要的是 色素离子的存在 如Fe3 使赤铁矿呈红色 V3 使钒榴石呈绿色等 是晶格缺陷形成 色心 如萤石的紫色等 矿物学中一般将颜色分为3类 自色是矿物固有的颜色 他色是指由混入物引起的颜色 假色则是由于某种物理光学过程所致 如斑铜矿新鲜面为古铜红色 氧化后因表面的氧化薄膜引起光的干涉而呈现蓝紫色的锖色 矿物内部含有定向的细微包体 当转动矿物时可出现颜色变幻的变彩 透明矿物的解理或裂隙有时可引起光的干涉而出现彩虹般的晕色等 条痕 指矿物在白色无釉的瓷板上划擦时所留下的粉末痕迹 条痕色可消除假色 减弱他色 通常用于矿物鉴定 光泽 指矿物表面反射可见光的能力 根据平滑表面反光的由强而弱分为金属光泽 状若镀克罗米金属表面的反光 如方铅矿 半金属光泽 状若一般金属表面的反光 如磁铁矿 金刚光泽 状若钻石的反光 如金刚石 和玻璃光泽 状若玻璃板的反光 如石英 四级 金属和半金属光泽的矿物条痕一般为深色 金刚或玻璃光泽的矿物条痕为浅色或白色 此外 若矿物的反光面不平滑或呈集合体时 还可出现油脂光泽 树脂光泽 蜡状光泽 土状光泽及丝绢光泽和珍珠光泽等特殊光泽类型 透明度 指矿物透过可见光的程度 影响矿物透明度的外在因素 如厚度 含有包裹体 表面不平滑等 很多 通常是在厚为0 03毫米薄片的条件下 根据矿物透明的程度 将矿物分为 透明矿物 如石英 半透明矿物 如辰砂 和不透明矿物 如磁铁矿 许多在手标本上看来并不透明的矿物 实际上都属于透明矿物如普通辉石等 一般具玻璃光泽的矿物均为透明矿物 显金属或半金属光泽的为不透明矿物 具金刚光泽的则为透明或半透明矿物 断口 解理与裂理 矿物在外力作用如敲打下 沿任意方向产生的各种断面称为断口 断口依其形状主要有贝壳状 锯齿状 参差状 平坦状等 在外力作用下矿物晶体沿着一定的结晶学平面破裂的固有特性称为解理 解理面平行于晶体结构中键力最强的方向 一般也是原子排列最密的面网发生 并服从晶体的对称性 解理面可用单形符号 见晶体 表示 如方铅矿具立方体 100 解理 普通角闪石具 110 柱面解理等 根据解理产生的难易和解理面完整的程度将解理分为极完全解理 如云母 完全解理 如方解石 中等解理 如普通辉石 不完全解理 如磷灰石 和极不完全解理 如石英 裂理也称裂开 是矿物晶体在外力作用下沿一定的结晶学平面破裂的非固有性质 它外观极似解理 但两者产生的原因不同 裂理往往是因为含杂质夹层或双晶的影响等并非某种矿物所必有的因素所致 硬度 是指矿物抵抗外力作用 如刻划 压入 研磨 的机械强度 矿物学中最常用的是摩氏硬度 它是通过与具有标准硬度的矿物相互刻划比较而得出的 10种标准硬度的矿物组成了摩氏硬度计 它们从1度到10度分别为滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 正长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石 十个等级只表示相对硬度的大小 为了简便还可以用指甲 2 2 5 小钢刀 6 7 窗玻璃 5 5 6 作为辅助标准 粗略地定出矿物的摩氏硬度 另一种硬度为维氏硬度 它是压入硬度 用显微硬度仪测出 以千克 平方毫米表示 摩氏硬度Hm与维氏硬度Hv的大致关系是 kg mm2 矿物的硬度与晶体结构中化学键型 原子间距 电价和原子配位等密切相关 比重 指矿物与同体积水在4 时重量之比 矿物的比重取决于组成元素的原子量和晶体结构的紧密程度 虽然不同矿物的比重差异很大 琥珀的比重小于1 而自然铱的比重可高达22 7 但大多数矿物具有中等比重 2 5 4 矿物的比重可以实测 也可以根据化学成分和晶胞体积计算出理论值 弹性 挠性 脆性与延展性 某些矿物 如云母 受外力作用弯曲变形 外力消除 可恢复原状 显示弹性 而另一些矿物 如绿泥石 受外力作用弯曲变形 外力消除后不再恢复原状 显示挠性 大多数矿物为离子化合物 它们受外力作用容易破碎 显示脆性 少数具金属键的矿物 如自然金 具延性 拉之成丝 展性 捶之成片 磁性 根据矿物内部所含原子或离子的原子本徵磁矩的大小及其相互取向关系的不同 它们在被外磁场所磁化时表现的性质也不相同 从而可分为抗磁性 如石盐 顺磁性 如黑云母 反铁磁性 如赤铁矿 铁磁性 如自然铁 和亚铁磁性 如磁铁矿 由于原子磁矩是由不成对电子引起的 因而凡只含具饱和的电子壳层的原子和离子的矿物都是抗磁的 而所有具有铁磁性或亚铁磁性 反铁磁性 顺磁性的矿物都是含过渡元素的矿物 但若所含过渡元素离子中不存在不成对电子时 如毒砂 则矿物仍是抗磁的 具铁磁性和亚铁磁性的矿物可被永久磁铁所吸引 具亚铁磁性和顺磁性的矿物则只能被电磁铁所吸引 矿物的磁性常被用于探矿和选矿 发光性 些矿物受外来能量激发能发出可见光 加热 摩擦以及阴极射线 紫外线 X射线的照射都是激发矿物发光的因素 激发停止 发光即停止的称为萤光 激发停止发光仍可持续一段时间的称为燐光 矿物发光性可用于矿物鉴定 找矿和选矿 第三节矿物的分类及常见矿物的描述 一矿物的分类 矿物的分类方法很多 早期曾采用纯以化学成分为依据的化学成分分类 以後有人提出以元素的地球化学特征为依据的地球化学分类 以矿物的工业用途为依据的工业矿物分类等 一般广泛采用以矿物本身的成分和结构为依据的晶体化学分类 从矿物的分类及矿物成分来看 矿物分成单质和化合物两种 单质是由一种元素组成的矿物 如金刚石成分是碳 自然金成分是Au 化合物则是由阴阳离子组成的 根据阴离子成分不同分为若干类 化合物类型阴离子成分硫化物S 2氧化物O 2氢氧化物 OH 1卤化物F 1 Cl 1 Br 1 I 1碳酸盐 CO3 2硫酸盐 SO4 2硝酸盐 NO3 1铬酸盐 CrO4 2钨 钼酸盐 WO4 2 MoO4 2磷 砷 钒酸盐 PO4 3 AsO4 3 VO4 3硅酸盐 SiO4 4硼酸盐 BO3 3亚硒 亚碲酸盐 SeO3 2 TeO3 2硒 碲酸盐 SeO4 2 TeO4 2碘酸盐 IO3 2氧 氢氧卤化物 O2Cl2 6 OH 3Cl 4硫卤化物S2Cl2以上各类化合物加上单质矿物共十八类 这些矿物中硅酸盐矿物种数最多 占整个矿物种类的24 占地壳总重量75 硫卤化物最少 只有一种 矿物分为下列大类 自然元素矿物 硫化物及其类似化合物矿物 卤化物矿物 氧化物及氢氧化物矿物 含氧盐矿物 包括硅酸盐 硼酸盐 碳酸盐 磷酸盐 砷酸盐 钒酸盐 硫酸盐 钨酸盐 钼酸盐 硝酸盐 铬酸盐矿物等 新矿物 世界上已知矿物约3000种 随著研究手段的改进 新矿物种的发现逐年增多 若以20年为一个计算单位 则新矿物的发现 1880 1899年为87种 1900 1919年为185种 1920 1939年为256种 1940 1959年为347种 80年代平均每年发现新矿物约40 50种 中国从1958年发现香花石开始 至1989年已发现新矿物约70种 二常见矿物的描述 橄榄石橄榄石主要成分是铁或镁的硅酸盐 同时含有锰 镍 钴等元素 晶体呈现短柱状或厚板状 橄榄石变质可形成蛇纹石或菱镁矿 可以作为耐火材料 石榴子石 石榴子石化学通式为A3B2 SiO4 3 晶体属等轴晶系的一族岛状结构硅酸盐矿物的总称 化学式中A代表二价阳离子 主要有镁 铁 锰和钙等 B代表三价阳离子 主要有铝 铁 铬 钛等 B组阳离子间因半径相似而常有类质同象代替 A组阳离子因Ca2 的半径较大 难以被Mg2 Fe2 Mn2 等所代替 因此 石榴子石按成分特征 通常分为铝系和钙系两个系列 它们的主要成员见表 钙铁榴石中含Ti TiO2达4 60 16 44 较高的变种称钛榴石 作激光材料的人造钇铝榴石Y3Al2 AlO4 3是钇 铝分别置换钙 硅的结果 石榴子石晶体形态特征明显 多呈菱形十二面体 四角三八面体或二者的聚形集合体呈粒状 石榴子石的颜色随成分而异 玻璃光泽 其色彩美丽而透明者是珍贵的宝石 如镁铝榴石 翠榴石 后者是钙铁榴石 含微量Cr3 而颜色翠绿 中国称宝石级的石榴子石为 紫牙乌 或子牙乌 石榴子石摩斯硬度6 5 7 5 比重见表 红柱石 晶体形态 斜方双锥晶类 晶体呈柱状 主要单形有 斜方柱m n 平面双面c 晶体结构 晶系和空间群 正交晶系 D122h Pnnm 晶胞参数 a0 7 78 Aring b0 7 92 Aring c0 5 57 Aring z 4粉晶数据 5 54 1 2 77 0 9 4 53 0 9 硬度 6 5 7 5比重 3 13 3 16g cm3解理 不完全 解理完全断口 由交叉好的解理或裂理产生的细长断口颜色 常呈灰白色或肉红色 呈兰 绿 紫色者少见条痕 白色透明度 透明光泽 玻璃光泽发光性 无其他 性脆 绿帘石 英文名称 epidote 绿帘石矿物名称 绿帘石 结晶状态 晶质体 晶系 单斜晶系 晶体习性 柱状或柱状集合体 常发育晶面纵纹 常见颜色 浅至深绿色至棕褐色 黄 黑 光泽 玻璃光泽至油脂光泽 解理 一组完全解理 摩氏硬度 6 7 密度 3 40 0 10 0 15 g cm3 绿帘石光性特征 非均质体 二轴晶 负光性 多色性 三色性 强 绿色 褐色和黄色 折射率 1 729 1 768 0 012 0 035 双折射率 0 019 0 045 紫外荧光 一般无 吸收光谱 445nm强吸收带 有时具475nm弱吸收线 但不特征 放大检查 气液包体 固体矿物包体 特殊性质 遇热盐酸能部分溶解 遇氢氟酸能快速溶解 普通辉石 常有钛的混入 偶而还有微量钠 单斜晶系 具有辉石类矿物的基本特征 黑色 或带绿及带褐的黑色 少数为暗绿色和褐色 折射率ng 1 710 1 724 nm 1 687 1 706 np 1 682 1 700 重折率0 018 0 025 2v 50度 61度 相对密度3 2 3 6 单斜晶系 晶体短柱状 横切面为八边形 两组柱面中等解理 相交近直角 87 或93 摩氏硬度5 6 比重3 23 3 52 普通辉石是常见的辉石矿物 主要产于基性和超基性岩中 有时也出现在中性岩和酸性岩以及某些结晶片岩中 世界各地都有产出 其晶体可用于磨制黑宝石 普通角闪石 普通角闪石是闪石矿物中的一类 它并不是指一种矿物 如镁钙闪石 浅闪石 韭闪石等都属于普通角闪石 普通角闪石普通角闪石一般多出现于变质岩和火成岩中 是分布很广的造岩矿物之一 含有大量普通角闪石的变质岩就叫做角闪岩 普通角闪石的晶体呈长柱状 横断面为近似菱形的六边体 晶体的集合体一般为粒状 针状或纤维状 颜色绿黑至黑色 有玻璃光泽 角闪石矿物中最常见的一种 角闪石 hornblende 这个名称来自德语 原为矿工术语 horn可能指号角的颜色 blende意思是欺骗者 这种矿物呈黑色 并发光 属于金属矿石 可其中并不含有价值的金属 透闪石 具有细长柱状或纤维状的晶态 良好的柱状解理 解理角度的不同 可以和辉石区别 颜色比较淡 可以和普通角闪石区别 白云母 白云母 化学组成 KAl2 Si3AlO10 OH F 2 理想的组份是八面体片含Al 也可少量地被Fe3 Mg Fe2 甚