第二篇矿物各论.ppt

2020/5/23，1，第一章矿物分类，化学成分分类：基于化学成分；地球化学分类：基于元素的地球化学特征；遗传分类：基于矿物成因；工业分类：从工业应用的角度对矿物进行分类；晶体化学分类：该分类基于矿物的化学组成和晶体结构的特征。2020/5/23，2，1工业矿物分类，一般分为金属矿物和非金属矿物，但根据矿物的不同性质和用途，工业矿物具体分为：1。金属矿物1)钢铁的基本原料金属矿物(也称为黑色金属矿物)2)有色金属矿物3)贵金属矿物4)稀有金属矿物5)分散元素6)放射性金属矿物，2020/5/23。3，2。非金属矿物1)冶金辅助原料非金属矿物2)化学原料非金属矿物3)特殊非金属矿物4)建筑材料和其他非金属矿物，2020/5/23，4，2矿物的遗传分类1。内生矿物：这类矿物的形成主要与岩浆活动有关。1)岩浆矿物：主要产于岩浆矿床中；2)玻璃矿物：主要产于伟晶岩型矿床中；3)气热液矿物：主要产于气热液矿床中。2020/5/23，5，2。外源矿物主要是在外源地质作用(如风化和沉积)下形成的，可分为：1)风化矿物：风化后形成；2)沉积矿物：由机械沉积形成。2020/5/23，6，3。变质成因矿物：由变质作用形成。1)接触变质矿物：矿石矿物如石墨、磷灰石、磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿、黄铜矿等。2)区域变质矿物：磁铁矿、赤铁矿、软锰矿、软锰矿等矿石矿物。矿物晶体化学分类是一种基于矿物化学成分和内部结构的分类方法。分类原则：根据化学成分的基本类型，矿物分为五大类。2020/5/23，8，1。天然元素矿物：这类矿物主要是元素金属矿物，其次是金属间化合物和少量非金属天然元素矿物。金属和金属间化合物是金属键的组合，非金属元素矿物是共价键或金属键或分子键的组合。2.硫化物和类似的复合矿物：这些矿物具有从离子键到金属键的过渡和一些共价键的性质。阴离子的化学组成主要是硫离子。3.含氧盐矿物是由金属阳离子和各种含氧复合阴离子组成的化合物。化学键主要是离子键，但也有一些向共价键过渡的特点。4.氧化物和氢氧化物矿物：由金属和氧或氢氧化物组成的化合物。化学键主要是离子键，有些矿物具有共价键或分子键的特征。卤化物矿物：这些矿物是金属与氟、氯、溴和碘的化合物。化学键有典型的离子键。2020/5/23，9，在主要类别下，根据阴离子(包括复合阴离子)的类型分类，有时根据复合阴离子(如硅酸盐)分类。类和子类通常根据晶体结构类型和阳离子性质分成组，有时根据组下面的阳离子类型分成子类。根据某种晶体结构和某种化学成分，这个科被分成几个种。有时在完全同构系列中，物种根据包含的末端成员成分的比例被分成几个亚种。对于那些具有相同晶体结构和略有不同的组成或物理性质，他们被归类为变种或异种。2020/5/23，10，矿物族的概念一般指一组具有相似化学组成和相同晶体结构类型的矿物。然而，为了说明某些矿物之间的联系，我们有时会把同态多形变体归入同一个家族。矿物分类的基本单位是物种。所谓“物种”是指具有某种化学成分和某种晶体结构的独立单位。“确定”这个词在这里有相对的意思。由于同构替换，它们可以在亚种(也称为变种或异种)是指属于同一物种的矿物，但在化学成分、物理性质等方面有一定程度的差异。2020/5/23，11，具体分类方案，第一类天然元素矿物，第二类硫化物和类似化合物，第一类单硫化物和类似化合物，第二类二硫化物和类似化合物，第三类硫酸盐，第三类卤素化合物，第一类氟化物，第二类氯化物，第四类氧化物和氢氧化物，第一类简单氧化物，第二类复合氧化物，第三类氢氧化物，第五大类含氧盐，第一类硝酸盐， 第二类碳酸盐、第三类硫酸盐、第四类铬酸盐、第五类钨酸盐和钼酸盐、第六类磷酸盐、砷酸盐和钒酸盐、第七类硅酸盐、第一类岛状结构硅酸盐、第二类环状结构硅酸盐、第三类链状结构硅酸盐、第四类层状结构硅酸盐、第五类陆架状结构硅酸盐、第八类硼酸盐， 第二类天然元素矿物和天然元素矿物的总量约为40种，约占贝壳总重量的0.1%，这是数量最大的天然元素矿物，可分为三类：第一类是金属元素，如金、银和铜； 第二类是半金属元素，如砷和锑。第三类是非金属元素，如石墨、金刚石和硫。2020/5/23，13，1。晶体化学和物理性质。这类主要矿物有三种晶格结构：金属晶格、原子晶格和分子晶格。金属晶格矿物：颗粒半径大，颗粒与典型的金属键结合，颗粒排列紧密，连接力无方向性，因此这类矿物具有金属性质，解理不发育，矿物比例显著。原子晶格矿物：矿物中的粒子通过共价键连接在一起。矿物具有钻石光泽、浅色、透明、高硬度、高熔点和非导电性。分子晶格矿物：由于分子中的颗粒通过共价键结合，分子通过非常弱的分子键结合在一起，这类矿物通常具有硬度低、比重小、熔点低、导电性和传热性能差的特点。2020/5/23，14，2。产状主要由内生矿化形成，但各种矿物的具体产出特征有很大差异。例如，铂族元素和钻石都产于超基性岩中。天然金、银和铋常见于各种热液矿床中。石墨主要存在于岩浆矿床和接触变质矿床中。natural -SILVER，gold gold，2020/5/23，15，第3章硫化物和类似化合物，硫化物是硫与金属和半金属元素结合形成的天然化合物。它还包括金属和硒、碲、砷、锑等的化合物。共约350种，重量占壳总重量的0.15%。这种主要矿物是有色金属(铜、铅、锌、锑、汞、镍、钴等)的主要来源。)，因此它在工业上具有重要意义。2020/5/23，16，1。晶体化学特征。硫化物的化学成分中，阴离子主要是硫，其次是硒、碲、砷、锑等。具有与硫磺相似的性质。阳离子主要是铜型元素，离子半径小、原子量大、电价高、极化能力强，如铜、铅、锌、银、镉、金、铋、汞等。其次是过渡型元素，如锰、铁、钴、镍、钼、铂等。和半金属元素砷、锑。这种矿物中存在着广泛的同构现象。然而，因为S2阴离子和其他阴离子更容易极化，并且不同类型的阳离子具有不同的极化力，所以硫形成化合物的晶格类型差异很大。因此，在硫化物中只有铜离子易于同构，过渡离子只能以有限的方式被取代。硫化物矿物属于离子化合物，但阳离子半径小，电荷高，极化强，而阴离子半径大，容易极化，从而改变化学键类型。由于极化程度的不同，一些硫化物具有向金属键过渡的性质(如方铅矿、黄铜矿、e此外，硫化物通常具有导电性、导热性和脆性。硫化物在水中的溶解度很低，这是由于晶格键类型的变化。它的粒子不再是带有正负电荷的典型离子。极性粒子与水分子的相互作用远小于正负电荷离子的相互作用。然而，硫化物容易被氧化和分解，因为它的阴离子是硫(硒、碲、砷等)。)在氧化环境中容易改变电价并形成硫酸盐。2020/5/23，18，3。产状上，硫化物主要是中温热液矿床和接触交代矿床的产物，少数是岩浆矿化和外生风化的产物。铜、铅、锌、铁、钴和镍等硫化物经常密切共存，这是这种主要矿物的最大特征。其次，因为硫化物容易氧化和分解，所以在初级金属硫化物被氧化后，一些铁帽经常在地球表面形成，形成次级金属氧化物、硫酸盐、碳酸盐等。同时，次生金属硫化物富集区容易在氧化带的下部形成。黄铁矿-黄铁矿，斑铜矿，2020/5/23，19，4。根据阴离子的特性，主要矿物分为以下三类：1。简单硫化物，即由简单的S2-、Se2 -、Te2 -、As3 -和金属阳离子结合形成的化合物。如方铅矿、闪锌矿、黄铜矿等。2.对于硫化物，即多硫化物或二硫化物，它是通过结合阴离子S22-、SE22-、As22-、ASs2-等形成的化合物。金属阳离子。S22所谓的偶阴离子基团是由两个原子通过共价键结合而成的阴离子基团。例如，黄铁矿FeS2、毒砂Fe ASs3和含硫盐是通过将S与半金属元素As、Sb和Bi结合以形成复合络合阴离子基团如SBS 3 3、ASS 3 3-然后与金属阳离子结合而形成的化合物。例如，四面体Cu12Sb4S13。2020/5/23，20，第四章氧化物和氢氧化物是金属和非金属阳离子与阴离子O2-和OH1-的化合物，如应时和铝土矿，是地壳中的重要矿物。有200多种化合物，约占地壳总重量的17%，其中二氧化硅分布最广，约占12.6%。2020/5/23，21，1。晶体化学特征：构成氧化物和氢氧化物的阴离子是O2-和OH1-，因此，阳离子主要是亲氧元素(铝、硅、镁、钙等)。)和过渡元素(铁、锰、钛等。)，其次是亲硫(铜)元素(铜、铅、锌、锑、铋等)。)。阴离子O2-和羟基1-的半径几乎相等，O2-的半径是1.32，羟基1-的半径是1.33。由它们形成的立方体或六边形最紧密地堆积在晶格中，阳离子填充在四面体或八面体孔中，因此阳离子的配位数为4或6，部分为8或12。典型的二价金属氧化物以离子键为主，而一些三价或四价金属氧化物具有离子键向共价键过渡或趋向于共价键的性质，如应时二氧化硅、金红石二氧化钛、氧化铝等。一些金属氧化物不仅具有离子键向共价键过渡的性质，而且还具有金属键的特征，如四氧化三铁等。2020/5/23，22，2。物理性质方面，这类矿物的晶体形态一般比较发达，氧化物大多呈颗粒状，氢氧化物大多呈针状、鳞片状或土状。内生(基于氧化物的)晶体形式是完整的，而外生(基于氢氧化物的)晶体形式很差，它们的聚集体大多是致密的块状、土状、粉末状或隐晶状和凝胶状。由过渡颜料离子如铁、锰和铬组成的矿物颜色较深，不透明至半透明，金属至半金属(如磁铁矿)；由阳离子组成的矿物，如惰性离子元素硅、铝和镁，颜色由浅到无色，由透明到半透明，呈玻璃状(如应时)。氧化物硬度通常较高(5.5)，而氢氧化物硬度通常较低。2020/5/23，23，3。赋存状态下，氢氧化物主要是岩石和矿床风化的产物，其阳离子主要有镁、铁、锰、铝、锡、钛等。从风化岩石或矿床中分离出来。且大多以精细分散胶体混合物的形式生产。低价氧化物可以在火成岩、伟晶岩和热液矿床中产生。然而，高价氧化物(Mn4+、W6、Sb4+等)。)大多是在外源条件下形成的。，镜铁矿-灰色赤铁矿，金红石-金红石，2020/5/23，24，4。分类，根据组成它们的阴离子和阳离子的不同分为三类：第一类：简单氧化物。这种氧化物具有简单的化学组成，是通过金属阳离子与氧结合形成的。它有A2X型(铜铜矿Cu2O)、AX型(铜铜矿CuO)、A2X3型(赤铁矿Fe2O3)和AX2型(金红石型二氧化钛)。第二类：复合氧化物是两种或多种阳离子与氧结合形成的化合物。它有ABX3型(钛铁矿)、AB2X4型(尖晶石镁铝酸盐)和AB2X6型(铌铁矿(铁、锰)nb2o6)。第三类：氢氧化物包括含有H2O，(羟基)-，氢和金属的化合物。由于(羟基)的半径相对较大(1.33)，矿物的晶体结构主要取决于(羟基)的分布。(羟基)-最紧密堆积的六边形结构形成一个层状框架，各层中有离子键，各层之间有分子键。因此，大多数这些矿物是板状、片状和鳞片状的，并发育解理。少量的氢氧化物也呈针状和柱状，内部具有链状结构，链中有离子键，链间有弱氢键，因此裂解很差。2020/5/23，25，第五章含氧盐矿物是由各种含氧自由基和金属阳离子组成的盐类矿物，约占已知矿物的2/3，多达2000多种，广泛分布于地壳中。硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和磷酸盐是主要成分。2020/5/23，26，1。晶体化学特征。这一主要类别的阴离子都属于大离子半径(2.5)的复合阴离子。因此，稳定的化合物只能通过与具有较大离子半径的阳离子结合来形成。常见的阳离子包括钾、钠、锂、钙、铝、镁、锶、钡等。当阳离子半径很小时或电价不平衡时，它会被额外的阴离子补偿，如羟基、氯、氟或H2O。络合阴离子中的阳离子具有较高的电荷和较小的半径，因此氧离子和中心阳离子之间的结合力非常强，具有共价键。复合阴离子和外部阳离子之间的结合力是次要的，主要是离子键，大多数含氧盐矿物属于这种类型的晶格键。如果复合阴离子是层状的，矿物晶格有分子键。因此，含氧盐具有各种键。2020/5/23，27，2。物理属性。一般来说，这些矿物大多颜色较浅，透明至半透明，呈玻璃状，比重小，硬度高，导电性和传热差，无磁性，不易溶解和熔化。然而，一些共价键的转变具有钻石光泽、更高的硬度和更稳定的化学性质。那些有分子键或含有水的，透明度差，有泥土的光泽，硬度低，容易脱水和分解。2020/5/23，28，3。产状不同，含氧矿物的类型不同，它们的生产和形成条件也大不相同。岩浆作用期间，大量硅酸盐矿物和一些磷酸盐矿物，如长石、云母、磷灰石等。形成了。除了硅酸盐，钨酸盐和一些碳酸盐和硫酸盐，如黑钨矿、方解石和重晶石，也在热液活动中形成。外来地质作用也形成一些含氧盐，如硝酸盐和大多数硫酸盐、硼酸盐和碳酸盐。2020/5/23，29，4。根据复合阴离子的类型，分类为以下几类：硅酸盐矿物：如橄榄石、长石、云母碳酸盐矿物：如方解石、方铅矿硫酸盐矿物：如重晶石、石膏和其他含氧矿物(磷酸盐、钨酸盐、砷酸盐、钒酸盐、钼酸盐、铬酸盐等)。):如磷灰石、白钨矿。2020/5/23，30，1硅酸盐矿物。在硅酸