氧化物和氢氧化物矿物.ppt

1,08氧化物和氢氧化物矿物,需要掌握的矿物刚玉,赤铁矿,金红石,锡石,石英钛铁矿,钙钛矿,尖晶石,磁铁矿,黑钨矿水镁石,三水铝石,针铁矿,硬锰矿简单氧化物矿物复杂氧化物矿物氢氧化物矿物复习思考题,结晶学与矿物学,2,简单氧化物矿物概述,氧化物矿物和氢氧化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%。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。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，,结晶学与矿物学,3,简单氧化物矿物概述,结晶学与矿物学,4,简单氧化物矿物刚玉,化学组成:CorundumAl2O3。有时含微量Fe、Ti或Cr等。结构特点:三方晶系；点群3m。空间群R3c；a0=4.75，c0=12.97；Z=6。晶体结构中，O2-成立方最紧密堆积；而Al3+则在两氧离子层之间，充填三分之二的八面体空隙，组成共面的Al-O6。晶体形态:一般呈近似腰鼓状晶形，常依菱面体(-1011)，较少依（0001）成聚片双晶。物理性质:蓝灰、黄灰色，含铁者呈黑色；含铬而呈红色者，称红宝石(ruby)；含钛而呈蓝色者称蓝宝石(sapphire)；玻璃光泽。硬度9；无解理；常因聚片双晶或细微包体产生(0001)或(10-11)裂理。比重3.954.10。鉴定特征:以其晶形，双晶条纹和高硬度作为鉴定特征。,结晶学与矿物学,5,简单氧化物矿物刚玉,结晶学与矿物学,沿(10-10)面的投影,c0001平行双面，a11-20六方柱，r10-11菱面体，n22-43，z22-41、w14.14.-28.1六方双锥,6,简单氧化物矿物赤铁矿,化学组成:HematiteFe2O3。有时含TiO2、SiO2、Al2O3等混入物。结构特点:三方晶系；点群3m。空间群R3c；a0=5.029，c0=13.73；Z=6。晶体结构属刚玉型。晶体形态:单晶体常呈板状，主要由板面与菱面体等所形成之聚形。物理性质:显晶质的赤铁矿呈铁黑至钢灰色。硬度5.56，土状者显著降低；性脆；无解理。比重5.05.3。鉴定特征:樱红色条痕是鉴定赤铁矿的最主要特征。,结晶学与矿物学,7,简单氧化物矿物赤铁矿,结晶学与矿物学,c0001平行双面r10-11、e01-12、z01-18菱面体n22-43六方双锥,8,简单氧化物矿物金红石,本族化合物属AX2型，主要包括金红石、锡石和软锰矿。它们的晶体结构均属金红石型。另外还包括TiO2的其余两个同质多象变体锐钛矿和板钛矿。化学组成:TiO2,常含Fe、Nb、Ta、Cr、Sn等。结构特点:四方晶系；点群4/mmm。空间群P42/mnm。晶体结构表现为氧离子近似成六方紧密堆积，而钛离子位于变形八面体空隙中，构成Ti-O6八面体配位。钛离子配位数为6，氧离子配位数为3。Ti-O6配位八面体沿c轴成链状排列链间由配位八面体共顶相连。晶体形态:单晶体呈短柱状、长柱状或针状物理性质:通常褐红色；条痕浅褐色；金刚光泽；微透明。硬度6；性脆；解理平等110中等。比重4.24.3。鉴定特征:以其四方柱形、双晶、颜色为特征。,结晶学与矿物学,9,简单氧化物矿物金红石,结晶学与矿物学,a100、m110四方柱e101、s111四方双锥r320复四方柱z321复四方双锥z22-41、w14.14.-28.1六方双锥,10,简单氧化物矿物锡石,化学组成:CassiteriteSnO2。常含Fe、Ti、Nb、Ta等元素。结构特点:四方晶系；点群4/mmm。空间群P42/mnm；a0=4.72，c0=3.17；Z=2。晶体结构属金红石型。晶体形态:单晶体常呈由四方双锥和四方柱所组成的双锥柱状聚形；以(101)为双晶面之肘状双晶常见。物理性质:纯净的无色，一般为黄棕色至深褐色；条痕白色至淡黄色；金刚光泽，断口油脂光泽。硬度67；性脆；解理平等110不完全；贝壳状断口。比重6.87.0。鉴定特征:锡石的晶形和颜色很相似于金红石、磷钇矿和锆石，但其比重远较后三者为大。,结晶学与矿物学,11,简单氧化物矿物锡石,结晶学与矿物学,a100、m110四方柱e101、s111四方双锥,12,简单氧化物矿物石英族,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矿物蛋白色合并在内。化学组成:QuartzSiO2,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，点群32。空间群P312或P322；a0=4.91，c0=5.40；Z=3。晶体结构典型.-石英属六方晶系。点群622。空间群P642或P622；a0=5.01，c0=5.47；Z=3。晶体形态:-石英的单晶体通常呈六方柱10-10和菱面体10-11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（30-32）而成接触双晶。,结晶学与矿物学,13,简单氧化物矿物石英族,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。,结晶学与矿物学,14,简单氧化物矿物石英族,SiO2相图(SwamyZ=8。晶体结构属正常尖晶石型，氧离子近于成立方密堆积，二价阳离子充填1/8的四面体空隙，三价阳离子充填1/2的八面体空隙。配位四面体和配位八面体共有角顶的连接。晶体形态:单晶体常呈八面体形，有时八面体与菱形十二面体组成聚形。双晶依尖晶石律(111)成接触双晶。物理性质:无色者少见，通常呈红色(含Cr)、绿色(含Fe3+)或褐黑色(含Fe2+和Fe3+);玻璃光泽。硬度8；无解理；偶有平行(111)裂理。比重3.55。,结晶学与矿物学,23,复杂氧化物矿物尖晶石,尖晶石的晶体结构（A）和配位多面体的配置图（B）,结晶学与矿物学,24,复杂氧化物矿物尖晶石,o111八面体，d110菱形十二面体,结晶学与矿物学,25,复杂氧化物矿物磁铁矿,化学组成:MagnetiteFeFe2O4,常含Mg、Mn、Ti、V、Cr等元素。结构特点:等轴晶系；点群m3m。空间群Fd3m；a0=8.40；Z=8。晶体结构属倒置尖晶石型。即在它的结构中半数的三价阳离子充填1/8的四面体空隙，另外半数的三价阳离子和二价阳离子一起充填1/2的八面体空隙。晶体形态:单晶体常呈八面体，较少呈变形十二面体。物理性质:铁黑色；条痕黑色；半金属光泽；不透明。硬度6；无解理；有时具(111)裂理；性脆。比重5.20。具强磁性。鉴定特征:以其晶形，黑色条痕和可磁性可与其相似的矿物如赤铁矿、铬铁矿等相区别。,结晶学与矿物学,26,复杂氧化物矿物黑钨矿(钨锰铁矿),化学组成:Wolframite(Fe,Mn)WO4,一般FeO4.818.9%之间，MnO介于4.718.7%之间。常含Mg、Ca、Nb、Ta、Sn、Zn等。结构特点:晶体结构中,六个O2-围绕Mn2+(Fe2+)构成Mn(Fe)-O6配位八面体，它们以棱相连接平行C轴方向成锯齿形的链体分布；W6+同样与其周围六个O2-连接而形成W-O6配位八面体，它们亦构成链体,并位于Mn(Fe)-O6配位八面体所成的链体之间，以其四个角顶与上下链体相连接。因而晶体结构可以看为平行于c轴的链状结构。晶体形态:单晶体少见，常见板状，短柱状。物理性质:红褐色至黑色；条痕黄褐色至黑色。硬度44.5；解理平行010完全，比重7.127.2。微具磁性。鉴定特征:黑钨矿以其板状形态，褐黑色，010完全解理和比重较大为其鉴定特征。,结晶学与矿物学,27,复杂氧化物矿物黑钨矿(钨锰铁矿),结晶学与矿物学,晶体结构和形态a100、b010、c001、t102平行双面m110、l210、f011、q121斜方柱,28,氢氧化物矿物水镁石,化学组成:BruciteMg(OH)2结构特点:三方晶系，点群3m。空间群R3m；a0=3.125,c0=4.72;Z=1。晶体结构具有层状特点,羟离子成六方最紧密堆积，镁离子充镇于每两层相邻的羟离子之间的全部八面空隙；组成配位八面体的结构层。结构层内属离子键，结构层间以氢键相维系。晶体形态:单晶体呈厚板状，常见片状集合体和纤维状集合体。物理性质:白至淡绿色，含有锰或铁者呈红褐色；玻璃珍珠光泽。硬度2.5；解理平行0001极完全；薄片具挠性。比重2.35。鉴定特征:以其形态、低硬度和0001极完全解理为鉴定特征。,结晶学与矿物学,29,氢氧化物矿物水镁石,结晶学与矿物学,水镁石的晶体结构,30,氢氧化物矿物三水铝石,化学组成:GibbsiteAl(OH)3。常有少量的铁和镓可以置换铝。结构特点:单斜晶系；点群2/m。空间群P21/n；a0=8.64,b0=5.07,c0=9.72,=9434；Z=8。晶体结构属层状类似水镁石结构,但铝离子充填于每两层相邻的羟离子之间的2/3八面体空隙；组成配位八面体的结构层。结构层内属离子键，结构层间以氢键相维系。晶体形态:单晶体少见。物理性质:白色，常带灰、绿和褐色；玻璃珍珠光泽。硬度2.53；解理平行001极完全。比重2.35。鉴定特征:以其极完全解理、低硬度、小比重为鉴定特征。通常所谓的铝土矿(bauxite)，实际上并不是一个矿物种，而是以极细的三水铝石、一水硬铝石或一水软铝石为主要组份，并包含数量不等的高岭石、蛋白石、赤铁矿、针铁矿等而成的混合物。,结晶学与矿物学,31,氢氧化物矿物针铁矿,化学组成:Goethitea-FeO(OH)。混入物组份与针铁矿成因有关。结构特点:正交晶系；点群mmm。空间群Pbnm；a0=4.64,b0=10.0,c0=3.03；Z=4。晶体形态:单晶体少见，呈针状或鳞片状。常成肾状、钟乳状、结核状或土状集合体。物理性质:褐黄至褐红色；条痕褐黄色；半金属光泽；硬度55.5；解理平行010完全；参差状断口；性脆。比重4.28。鉴定特征:以其胶体形态和褐黄色条痕为特征。通常所谓的褐铁矿(Limonite)，实际上并不是一个矿物种，而是以针铁矿或水针铁矿为主要组份，并包含数量不等的纤铁矿、含水氧化硅、粘土等而居的混合物。,结晶学与矿物学,32,氢氧化物矿物硬锰矿,化学组成:PsilomelaneBaMn2+Mn4+9O203H2O,成分变化很大。其中所含的水，类似于沸石水的性质，在500以前可以逐步放出。其化学式尚未能最后确定。结构特点:单斜晶系；点群2/m。空间群C2/m；a0=9.56,b0=2.88,c0=13.85,=9230；Z=1。或正交晶系，点群222；空间群P222；a0=9.15.,b0=13.90,c0=5.75,Z=2。晶体结构是由Mn-O6配位八面体组成的双链和三链相连接，围成中空的通道。链和通道平行于b轴延伸。Ba2+和H2O分子位于通道之中。晶体形态:通常成葡萄状、钟乳状、树枝状或土状集合体。单晶体极为罕见。物理性质:灰黑至黑色；条痕褐黑至黑色；半金属光泽至暗淡。硬度56；性脆。比重4.71。鉴定特征:以