第十九讲第20章含氧盐(5)：杂盐剖析.ppt

,第20章含氧盐大类（二）杂盐矿物OtherSaltswithOxygen,本部分包括其它含氧盐类其它含氧盐类也叫含氧盐大类（二）或(杂岩)包括：碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、钨酸岩、硼酸岩、砷酸盐、钒酸盐、钼酸盐、硼酸盐、铬酸盐、硝酸盐等,一.含三角形络阴离子：碳酸盐(Carbonates)硼酸盐(Borates)硝酸盐(Nitrates)二.含四面体络阴离子团硫酸盐（Sulfates）钨酸盐(Tungstates)磷酸盐(Phosphates),1.碳酸盐(Carbonates),1)矿物种逾100，重要非金属矿物原料。2)阴离子CO32-,表生碳酸盐矿物含附加(OH)-(孔雀石、蓝铜矿)；3）阳离子惰气型Ca、Mg、Sr、Ba;过渡型Mn、Fe、Co、Ni、La、Ce、U、Th；铜型Cu、Zn、Cd、Pb等。,3)键性：CO33-平面三角形内共价键，外离子键。,4)结构类型、对称及晶变岛状：方解石型，三方晶系；文石型，斜方晶系。过渡型钡解石，单斜晶系。链状：孔雀石、蓝铜矿单斜晶系层状：天然碱单斜晶系,晶变(型变)：半径小于Ca的阳离子Mn、Fe、Co、Zn、Mg成方解石型（6次配位）结构；半径大于Ca的阳离子Sr、Ba、Pb成文石型（9次配位）结构；Ca离子作阳离子两种结构皆可形成。,5)类质同象,完全系列：方解石型中CaMn、FeMg、MnFe；不完全系列：MgMn、FeZn,6)形态物性变化规律,形态与成因有关,颜色、密度与阳离子类型有关；玻璃/金刚光泽、三组菱形解理、高双折射率、遇酸起泡。,主要物性特征：,三组菱形解理,碳酸盐矿物的亚类划分及其主要矿物种属,7)常见矿物,方解石族：三方晶系，菱面体解理,方解石CalciteCaCO3，菱镁矿Magnesite，MgCO3，菱铁矿Siderite，FeCO3，,即将NaCl结构中的Na+和Cl-分别用Ca2+和CO32-取代之，并将CO32-平面三角形垂直三次轴成层排列，导致其原立方面心晶胞沿三次轴方向压扁而呈钝角菱面体状，就变成了方解石的结构。每一CO32-层均与其相邻层中的CO32-三角形的方向相反。Ca被六个CO32-包围，且与Ca成键配位的氧也为六个，即配位数为6。,方解石的结构：(可以视为NaCl型结构的衍生结构),与NaCl具有100方向完全解理相似，方解石具有1011的完全解理；,不同形态方解石,方解石：集合体形态常呈致密块状(石灰岩)，粒状(大理岩)，土状(白垩)，多孔状(石灰华)，钟乳状(石钟乳)和鲕状、豆状、结核状、葡萄状、被膜状及晶簇状等。无色透明的方解石称为冰洲石(icespar)。解理1011(三方晶系)完全；硬度3。某些方解石具发光性。聚片双晶的出现，可用以说明方解石形成后，曾遭受地质应力的作用。,方解石形态随温度变化规律,高温,低温,【成因及产状】沉积型；热液型；岩浆型；风化型。【鉴定特征】1011三组完全解理，硬度较小。加酸剧烈起泡。【主要用途】广泛地应用于化工、冶金、建筑等工业部门，例如用于烧石灰、制水泥等。美丽的大理岩可作建筑装饰材料。纯度高的石灰岩是塑料、尼龙的重要原料。由于冰洲石具有极强的双折射率和偏光性能，被广泛地应用于光学领域里，如偏光显微镜的棱镜、偏光仪、光度计等。,方解石CalciteCaCO3，H=3，遇冷稀HCl剧烈起泡。菱镁矿Magnesite，MgCO3，3.5H5，遇冷稀HCl不起泡，加热起泡。菱铁矿Siderite，FeCO3，氧化面褐色，3.5H5，遇冷稀HCl微弱起泡,白云石族,CaMgCO32,方解石型结构的衍生结构,三方晶系。晶体结构与方解石相似。不同之处在于方解石晶体结构中Ca2+所占据的结构位置，在白云石中其1/2被Mg2+所占据；Ca2+和Mg2+在垂直三次轴的方向上分别呈层作有规律的交替排列。,白云石的结构,【形态】晶体常呈菱面体状，晶面常弯曲成马鞍状，经切薄片在镜下观察可见这种马鞍状形态具有晶畴相嵌状结构和波状消光现象。集合体常呈粒状、致密块状，有时呈多孔状、肾状。【物理性质】解理面常弯曲。硬度3.54。遇冷盐酸不剧烈起泡，加热后剧烈起泡.,文石族：斜方晶系,文石Aragonite,CaCO3，碳锶矿Strontianite,SrCO3碳钡矿Witherite,BaCO3白铅矿Cerussite,PbCO3,文石：以其不具菱面体解理、晶形呈柱状或矛状、相对密度和硬度稍大区别于方解石。,单斜晶系，含(OH)-，硫化物矿床氧化带共生，多胶状，H=3.54，完全解理,孔雀石Malachite,Cu2CO3(OH)2,绿色，遇冷稀HCl起泡。蓝铜矿Azurite,Cu3CO32(OH)2,蓝色，遇冷稀HCl起泡。与铜蓝区别？,孔雀石族：孔雀石、蓝铜矿,蓝铜矿,孔雀石,硅孔雀石,五、硼酸盐矿物类在硼酸盐的晶体结构中，其络阴离子与硅酸盐中的络阴离子的情况可以类比。即能呈岛状(环状)、链状、层状和架状。,岛状(环状)链状层状架状,骨干,但是，硼酸盐的络阴离子与硅酸盐的络阴离子相比较，存在着以下明显的差别：硼酸盐络阴离子中的B既可呈三次配位的三角形，又可呈四次配位的四面体，且两者可同时出现于络阴离子中；B既可与O2-配位，也可与(OH)-配位。O2-、(OH)-既可分别单独与B配位，也可二者同时与B配位而呈B(O，OH)3三角形和B(O，OH)4四面体，从而形成硼酸盐络阴离子中最基本的组成单位。由于上述差别导致硼酸盐的络阴离子形式比硅酸盐更为复杂。,硼酸盐晶体中常见的骨干类型,几种简单岛状结构类型,硼镁铁矿Ludwigite,(Mg,Fe)2Fe3+BO3O2,斜方晶系长柱状，绿黑色，不透明，无解理，H5.5-6，粉末弱磁性，产于白云质大理岩及镁质夕卡岩。,硼砂Na2B4O5(OH)48H2O,硼镁铁矿,硼砂,二.硫酸盐（Sulfates）、钨酸盐(Tungstates)、磷酸盐(Phosphates)以四面体络阴离子团为特征,1.硫酸盐（Sulfates）,1)矿物种逾180种，重要建材、化工非金属矿物原料。2)阴离子SO42-,当含三价阳离子或强极化阳离子Cu2+时常附加(OH)-等；阳离子惰气型Na、K、Ca、Mg、Al、Sr、Ba;过渡型Fe、Mn；铜型Cu、Zn、Pb等。,3)键性：SO42-呈四面体内共价键，外离子键。,4)结构特征SO42-半径0.295nm,与大半径Sr、Ba、Pb结合稳定，形成无水硫酸盐（重晶石、天青石、铅钒）;与小半径Mg、Cu、Fe结合时，成水合阳离子构成含水硫酸盐（泻利盐Epsomite,Mg(H2O)7SO4、胆矾Calcanthite,CuSO45H2O、水绿矾Fe(H2O)7SO4等）;中等半径Ca构成含水（石膏）或不含水（硬石膏）。单斜或斜方，少数三方。多为岛状，也有环状、链状和层状。,硫酸盐矿物的亚类划分及其主要矿物种属,5)类质同象,多表生低温而不发育类质同象，仅FeMg、SrBa可呈完全系列。,6)形态物性变化规律,形态与化学沉积或低温热液成因有关，可呈一定多面体；颜色、密度与阳离子类型有关；玻璃/金刚光泽、透明半透明，硬度小于3.5，含水者更低，常多组解理。,7)常见矿物,重晶石BaSO4岛状结构斜方晶系，,7)常见矿物,重晶石Barite,BaSO4斜方晶系，沿001板状，粒状，无色，解理001完全，210中等，夹角=90，H=3-3.5，D=4.5,天青石（SrSO4）特点为：天蓝色，故名天青石，相对密度3.94。其他同重晶石。,常见的石膏形态和双晶,石膏Gypsum,CaSO42H2O单斜，沿010板状，,石膏Gypsum,CaSO42H2O单斜，沿010板状，粒状（杂色的雪花石膏）、纤维状（纤维石膏），无色透明（透石膏），解理010极完全，100、011中等，夹角=66/114菱形，解理片具挠性，H=1.5-2，D=2.3,与方解石、长石区别？,Ca,H2O,石膏的晶体结构特点是：由SO42-四面体与Ca2+联结成平行于(010)的双层，双层间通过H2O分子联结，石膏的完全解理即沿此方向发生。,石膏的晶体结构特点是：由SO42-四面体与Ca2+联结成平行于(010)的双层，双层间通过H2O分子联结，石膏的完全解理即沿此方向发生。,硬石膏(Anhydrite)CaSO4【化学组成】有时有少量的锶和钡代替钙。【形态】晶体少见。集合体呈纤维状、致密粒状或块状。【物理性质】白色，常被铁的氧化物或粘土等染成红色、褐色或灰色；晶体无色透明；玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽。解理010完全。硬度33.5。,【成因及产状】硬石膏主要为化学沉积的产物，大量形成于盐湖中，常与石膏共生。硬石膏在地表条件下不稳定，转变为石膏.【鉴定特征】与重晶石族矿物以其相对密度小、解理方向(三组解理中一组与另两组垂直)；与粒状碳酸盐的区别是滴HCl不起泡；与石膏的区别是硬度较大，指甲刻不动。【主要用途】与石膏大致相同。,钨酸盐(Tungstates),白钨矿Scheelite,CaWO4四方晶系，假八面体状或沿（001）板状，粒状，灰色，油脂/金刚光泽，透明-半透明，解理111中等，H4.55，D6，紫外光下发荧光。产于夕卡岩。与石英区别？,白钨矿晶体结构图,是由稍扁平的WO4四面体和Ca离子沿c轴相间排列而成。,【化学组成】白钨矿中W与Mo为完全类质同像，成为白钨矿钼钨矿系列。高温时，Mo含量高；与辉钼矿共生的白钨矿中，Mo含量也高。,在磷酸盐中，PO43-的半径较大，因而与阳离子结合有以下几种类型：(1)与半径较大的三价阳离子结合，形成稳定的无水化合物，如独居石(Ce,La)PO4。(2)与半径较大的二价阳离子(Ca2+、Sr2+和Pb2+)化合时，常有附加离子(OH)-、F-、Cl-、O2-的参加。如磷灰石Ca5PO43F。(3)与半径较小的二价阳离子(Mg2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+等)化合时，阳离子须包裹一层水分子，形成水化阳离子，才能与PO43-形成稳定化合物。,四、磷酸盐矿物类,磷灰石(Apatite)Ca5PO43(F,OH)【化学组成】成分中常含有稀土元素(主要是Ce),含量一般不超于5%。按照附加阴离子的不同，磷灰石可分以下亚种：氟磷灰石(fluorapati