《晶体与矿物认知》课件 12.1碳酸盐、硫酸盐等其他含氧盐矿物特征概述

碳酸盐(carbonate)——化学组成及主要物理性质蓝色文石碳酸盐玉红色文石碳酸盐类矿物简介

目前已知的碳酸盐矿物已逾100种，碳酸盐矿物是重要的非金属矿物原料，亦是提取Fe、Mg、Mn、Zn、Ca等金属和非金属元素及放射性元素Th、U和稀土元素的重要矿物原材料，具有重要的经济意义。

白钨矿+方解石白云石晶簇方解石方解石1.化学成分阴离子：[CO3]2-附加阴离子：(OH)-、F，Cl，O2-和[SO4]2-，[PO4]3-等阳离子：惰性主体型离子：Ca、Mg、Sr、Ba、Na、K、Al过渡型离子：Mn、Fe、Co、Ni铜型离子：Cu、Zn、Cl、Pb、Bi、Te稀土元素：Y、La、Ce放射性元素：Th、U等其中以Ca和Mg与[CO3]2-结合形成的碳酸盐分布最为广泛CUKMnZn2.晶体结构1)在[CO3]2-络阴离子中，其C4+的配位数为3，位于其中央；三个O2-分布于角顶，呈平面三角形，半径大约为0.255nm。C-O之间的化学键为键力较强的共价键。[CO3]2-与金属阴离子之间则以离子键性为主，但随阳离子的离子类型、极化性质的不同在有限的范围内有所变化。2)碳酸盐类矿物中存在明显的晶变现象，其突出的例子是二价阳离子的无水碳酸盐矿物。比Ca2+半径小的Zn2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+的碳酸盐矿物均形成方解石型结构；比Ca2+半径大的Sr2+、Pb2+、Ba2+的碳酸盐矿物形成文石型结构，介于其间的Ca2+的碳酸盐Ca[CO3]为同质二像，既可形成方解石型，又可形成文石型结构。方解石文石3.晶体结构形态及物理性质

一些碳酸盐矿物具有晶形完好的单晶体（菱面体），其具体形态取决于晶体结构和形成条件。亦可呈块状、粒状、放射状、土状等集合体形态。多数碳酸盐矿物为浅色，但由于色素离子Cu、Mn、Fe、Co、U、TR的存在，使物可呈鲜艳的彩色，玻璃或金刚呈泽，硬度不大(3-5)。相对密度取决于矿物的成分，许多碳酸盐矿物发育多组完全解理（方解石族呈菱面体晶型及菱面体解理）。

4.成因及产状

外生成因碳酸盐矿物广泛分布，如Ca[CO3]、Fe[CO3]、CaMg[CO3]、Mn[CO3]可形成大面积分布且厚度很大的海相沉积地层；

内生成因的碳酸岩可作为岩浆作用的主要造岩矿物；

热液阶段，碳酸盐呈脉状或作为其它金属矿脉的伴生矿物；碳酸盐矿物还可在区域变质的热液脉、接触变质带及矿泉沉积物和火山岩的杏仁体内见到。硫酸盐（sulfate）——化学组成及主要物理性质重晶石石膏晶体硫酸盐类矿物简介

自然界中已发现的硫盐矿物有100余种，硫酸盐在地壳中分布不很广，约占地壳重量的0.1%。主要是表生作用的产物，其次是热液后期的产物，硫酸盐矿物中如石膏、硬石膏、明矾石、芒硝等都是很好的建材和化工等非金属矿物原料，部分硫酸盐亦是提取Sr、Pb、U等金属元素的矿物原料。石膏（沙漠玫瑰）普通石膏板状重晶石1.化学成分与晶体结构硫酸盐矿物的晶体结构中，络阴离子[SO4]2-呈四面体，半径很大，0.295nm，因此，与大半径约二价阳离子Ba、Sr、Pb结合形成稳定无水化合物。与半径小的二价阳离子如Ca2+、Fe2+等结合，则形成含水硫酸盐。水分子的数目，随阳离子半径或小而增多，一般为2、4、6和7个水分子。这种含水硫酸盐所含的水分子可因外界水蒸气压的不同而改变。硫酸盐中阳离子的配位数较高。Ba、Sr和Pb为12；

K为9和10；

Ca为8和9；

Na、Mg、Cu、Al、Fe等均为6

2.形态与物性

硫酸盐矿物对称程度较低，主要是单斜和斜方晶系，其次是三方晶系。

颜色一般为灰白色、无色，含Cu、Fe时则往往呈蓝色和绿色。玻璃光泽，少数呈金刚光泽。透明至半透明

硬度不大，小于3.5，含结晶水时硬度更低，甚至降至1-2。相对密度和折射率与化学成分关系密切，一般由Al、Mg碱金属的硫酸盐

Fe的硫酸盐

到Cu、Pb的硫酸盐，相对密度逐渐增大，折射率由低变高。

绿松石重晶石放射状石膏3.成因产状

硫酸盐中，S呈最高价态(S6+)出现，所以硫酸盐是在氧浓度很高的条件下形成的。主要产状为化学沉积，其沉积顺序是继钙镁碳酸盐沉积之后，氯化物沉积以前沉积的。元素析出的顺序大致为Ca(Ba、Sr)、Mg、Na、K的碳酸盐。另外，热液阶段后期也有硫酸盐矿物的产出。

一些金属硫化物经氧化带形成该金属的含水硫酸盐(矾类)。

其他含氧盐矿物——化学组成及主要物理性质其他含氧盐分类磷酸盐类----络阴离子种类[PO4]3-

钒酸盐类----络阴离子种类[VO4]3-

砷酸盐类----络阴离子种类[AsO4]3-

硝酸盐类----络阴离子种类[NO3]-

硼酸盐类----络阴离子种类[BO3]3-其他含氧盐磷酸盐化学组成:TurquoiseCuAl6[PO4]4(OH)8·4H2O结构特点:三斜晶系，点群1。空间群P1，a0=7.47,b0=9.93,c0=7.67,a=111°39′b=115°23′，c=69°26′，Z=1。晶体形态:通常成致密的隐晶质块体，或呈皮壳状。单晶体极少见。物理性质:苹果绿或蓝绿色；条痕白色或淡绿色，蜡状光泽。硬度5~6，解理平行{001}完全，平行{010}中等。比重2.6~2.8。鉴定特征:以其绿色，硬度较高和蜡状光泽为鉴定特征。绿松石磷灰石绿松石吊坠磷灰石硼酸盐类矿物化学组成:BoraxNa2[B4O5(OH)4]·8H2O结构特点:单斜晶系，点群2/m。空间群C2/c；六个H2O分子围绕Na+

构成的配位八面体所成的链和[B4O5(OH)4]2-四联双环络阴离子联结，平行于c轴方向构成平行于{100}的结构层。而这些层与层之间则借氢键相维系。晶体形态:单晶体常呈{100}板状或沿c轴延伸的短柱状。物理性质:白色或微带绿、蓝色调；条痕白色，玻璃光泽，土状者暗淡。解理平行{100}完全。硬度2~2.5；性极脆，易溶于水。鉴定特征:以其白色、易溶于水、具甜味、烧时膨胀成玻璃状体为鉴定特征硼砂硼酸盐矿物钨酸盐简介化学组成:ScheeliteCa[WO4]结构特点:四方晶系；点群4/m;空间群I41/a；a0=5.25,c0=11.40;Z=4。晶体结构中,Ca2+和[WO4]2-均绕c轴成四次螺旋式排列。而在c轴方向上Ca2+和[WO4]2-则相间分布。[WO4]2-配位四方四面体的短轴均与c轴平行。Ca2+与周围四个[WO4]2-中的八个O2-相结合，其配位数为8。晶体形态: