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1、矿物学全册配套最完整矿物学全册配套最完整 精品课件精品课件2 矿物学 理论讲课：30学时 实验课：14学时 本课程的难点和重点本课程的难点和重点 1、 基本定义、基本鉴定方法、常见矿物的物理性质 2、 一些典型矿物的晶体结构 第一章第一章 绪论绪论 n1 什么是矿物学什么是矿物学：是以矿物为研究对象 的一门基础地质学科，它是研究地壳成 分的学科之一。它的研究内容对象为： 矿物的成分、结构、形态、性质、成因、 产状、后期的各种变化、用途、矿物的 时空分布及其它们相互的内在关系。它 是地质学其它分支的基础，也是材料学 等学科的基础。 2 矿物的定义矿物的定义： n是在各种地质作用中形成的天然单质或

2、 化合物；具有一定的化学成分和内部结 构，从而有一定的形态、物理性质和化 学性质；它们在一定的地质和物理化学 条件下稳定存在；是岩石和矿石的基本 组成单位。 3 理解矿物定义的几个关键理解矿物定义的几个关键： n是在各种地质作用下形成的而非人工合成或天外来客； n具有一定的化学成分，这些化学成分是以一定的内部 结构规律排列，而非杂乱无章的混合； n每种矿物的稳定存在都是有一定的物理化学条件范围 的，在超过其稳定存在的物理化学条件，则会发生各种 物理化学变化。 n矿物必为晶质固态物，所以非晶质的或液体或天然气 等则不是属于矿物的范畴，但通常把像蛋白石、水锆石 等极少数天然形成的、具有一定的化学成

3、分的非晶质单 质和化合物也列入到矿物的范畴中来，称之为准矿物； n是岩石和矿石的基本组成单元，各种岩石和矿石都是 由矿物组成； 4 矿物学发展的几个阶段矿物学发展的几个阶段： n伴随着科学技术的发展而发展，萌芽时期为纯 肉眼和借助放大镜观察、测量及描述，后来的 每一次大飞跃都是与科技发展密不可分： n偏光显微镜偏光显微镜的应用； nX射线衍射仪射线衍射仪； n物理化学理论和热力学相平衡理论物理化学理论和热力学相平衡理论； n60年以来，引入了一系列的现代测试技术的出现代测试技术的出 现、高温超高压实验技术、量热实验及计算机现、高温超高压实验技术、量热实验及计算机 的使用、固体物理、量子化学、结

4、晶化学和物的使用、固体物理、量子化学、结晶化学和物 理化学理论理化学理论。 JXA-8100 电子探针微量分析仪电子探针微量分析仪 Electoron Probe Microanalyzers 多功能多功能X射线衍射仪（射线衍射仪（XRD） MSAL XD2粉末粉末X射线衍射仪射线衍射仪 5 矿物与其它学科的关系矿物与其它学科的关系 n矿物学与其它学科有着千丝万缕的联系。 n矿物学的基础学科：矿物学的基础学科：物理学、物理化学、 计算机科学、数学、物理学、化学、矿 物材料学、冶金学、化工学等。 n矿物学的并行学科：矿物学的并行学科：结晶学 n矿物学的应用学科：矿物学的应用学科：地学各分支，材料

5、 学各分支，测试技术的基础理论方面。 第二章第二章 矿物的化学成分（矿物的化学成分（1学时）学时） n一一 地壳的化学成分地壳的化学成分 n1 丰度丰度：地质体中的化学元素含量即为丰度。 n2 克拉克值克拉克值：地壳中化学元素的含量即为克 拉克值。 n3 地壳中分布最广的八种元素地壳中分布最广的八种元素:详见后一页 的表格，前八种元素总量占99%，因此可以 说地壳主要是由这八种元素所组成。但人们 常要开采的重要矿产资源如：铜、铅、锌、 金、银、铀、钨等矿产资源都不在此八元素 之列。 元素元素质量克拉克值质量克拉克值/(%)/(%)元素元素质量克拉克值质量克拉克值/(%)/(%) O O46.6

6、046.60CaCa3.633.63 SiSi27.7227.72NaNa2.832.83 AlAl8.138.13K K2.592.59 FeFe5.005.00MgMg2.092.09 地壳中含量最多的前八种元素地壳中含量最多的前八种元素 n4 聚集元素：聚集元素：有一些元素虽然丰度值低，但它们 趋于集中，易形成独立的矿物，甚至富集成矿床， 这些元素即为聚集元素，如：Sb、Bi、Hg、Ag、 Au等。 n5 分散元素：分散元素：有一些元素虽然丰度值高，但它们 趋于分散，很少形成独立的矿物，常常作为微量 的混入物赋存于其它矿物中，这些元素即为分散 元素，如：Rb、Cs、GA、In、Sc等。这

7、些元素多 为碱金属、碱土金属元素等。 n6 小结小结：地壳中矿物形成不仅与元素的丰度值有 关，还与元素的地球化学性质有关。 二二 元素的离子类型元素的离子类型 n0 引言：引言：元素在矿物中的存在形式取决于 元素本身的性质、原子和离子的化学行为、 矿物所处的地质环境即物理化学条件。由 于自然界中产出的矿物多为化合物，都是 以阴阳离子形式存在，因此，各种元素的 离子类型显得尤为重要。 1 惰性气体型离子：惰性气体型离子： n即外层电子为2或8电子的离子，外层电子构型 为1S2或nS2 nP6，与惰性气体原子的外层电子 构型相同，故称为惰性气体型离子。主要有碱 金属、碱土金属、一些非金属离子。碱金

8、属和 碱土金属元素的电离势较低、离子半径大，易 与氧及卤素元素以离子键结合，形成含氧盐、 氧化物和卤化物。这类元素离子半径大，极化 能力低，与氧或卤素元素形成离子键为主的化 合物。因此这类元素也被称为造岩元素、亲石 元素、亲氧元素。 2 铜型离子：铜型离子： n即外层电子为18个电子或18+2个的离 子，外层电子构型为nS2nP6 nd10或 nS2nP6 nd10（n+1）S2，与铜离子相 似，故称为铜型离子。本类离子的半 径小、外层电子多，极化能力很强， 易与半径大、又易被极化的S2-结合生 成共价键为主的化合物，主要形成金 属矿物，因此这类元素也被称为造矿 元素、亲硫元素、或亲铜元素。

9、3 过渡型离子：过渡型离子： n即外层电子为917的离子，外层电子构 型为nS2nP6 nd19。各种特性介于前两者 之间。 三三 矿物化学成分的变化矿物化学成分的变化 n1 化学计量矿物：化学计量矿物：在自然界中只有很少的矿物其化 学成分是相当固定的，其化学组成遵照定比定律和 倍比定律，这一类在各晶格位置上的化学组分遵循 定比定律，具有严格化合比的矿物称为化学计量矿化学计量矿 物物。如水晶，其化学成分为纯SiO2。有的矿物虽然化 学成分是变化的但遵循定比定律，如橄榄石（Mg， Fe）2SiO4 n2 非化学计量矿物：非化学计量矿物：自然界中许多矿物，特别是某 些含有变价元素的矿物，其矿物成分

10、偏离理想的化 合比，这是由于在不同的氧化还原条件下，价态会 发生变化，为了电价平衡，矿物内部出现某种晶格 缺陷， 从而使其化学组成偏离化学计量的定比定律， 如磁黄铁矿Fe（1-x）S，x变化于00.125。这类矿物 就是非化学计量矿物。 四四 胶体矿物的成分胶体矿物的成分 n胶体矿物是以水为分散媒，以固相为分散相的水胶凝 体而形成的非晶质或超显微隐晶质的矿物，前者如蛋 白石（SiO2.nH2O），后者如大多数粘土矿物。严格 地讲，胶体矿物只是含吸附水的准矿物。 n由于胶体微粒非常小，具有极大的比表面积和很高的 表面能，具有吸附其他物质和自发地转化为能量更低 的结晶质的趋势。另外，由于胶体表面电

11、荷未达到平 衡，要吸附带电离子，以达到电荷平衡。由于这两方 面作用，胶体矿物随着时间的推移，胶粒逐步长大， 变成隐晶质，最终变成显晶质矿物。这种胶体矿物老 化形成的隐晶质和显晶质矿物称为变胶体矿物变胶体矿物。 n由此，胶体矿物的化学组成是可变性和复杂性胶体矿物的化学组成是可变性和复杂性。这种 化学成分的复杂性，表现在含水量的可变性和被吸附 的离子数量的可变性。 五五 矿物中的水矿物中的水 n1 根据矿物中的水的存在形式及在矿物结构中的作用，矿物根据矿物中的水的存在形式及在矿物结构中的作用，矿物 中的水分为吸附水和结合水。中的水分为吸附水和结合水。在常量元素的分析结果中分别 以H2O- 和H2O

12、+。 n2 结合水结合水包括：结晶水和结构水 n3 具有双重性质的水具有双重性质的水：沸石水和层间水 n4 吸附水：吸附水：是指被机械地吸附于矿物颗粒表面及裂隙中，或渗 入到矿物集合体中的中性水分子。其不参与晶格中，不属于 矿物的化学组成。矿物中的吸附水含量是不固定的，是随环 境的温度和湿度而变化，常压下，在温度为100110条件下， 吸附水全部从矿物中逸出而不破坏矿物的结构。 n胶体水胶体水是一种特殊的吸附水类型，它是矿物的化学组成的一 部分，但又很不固定，胶体水的脱水温度较高一般在 100250。 n5 结晶水：结晶水：是以中性水分子形式存在于矿物晶格中， 它是矿物化学组成的重要组成部分，

13、水分子在矿物 中是固定，与其他成分的含量常成简单的比例关系。 n结晶水以一定的配位形式环绕小半径的阳离子， 形成水化阳离子，使阳子的体积增大，从而与其他 大的阴离子形成稳定的结构。 n结晶水参与了晶体结构，结合牢固，脱水温度 很高，一般为200500，个别矿物达600。由于 结晶水参与了矿物的结构，脱水后晶体的结构遭受 破坏，从而形成新的结构或熔融。 6 结构水（亦称化合水）结构水（亦称化合水）： n是指以(OH)-、H+、(H3O)+ 离子形式存在于晶 格中的一定的配位位置上，并有确定的含量比， 其中以(OH)-最为常见，主要存在于氢氧化物 和 层 状 结 构 硅 酸 盐 等 矿 物 中 。

14、 如 水 镁 石 Mg(OH)2、高岭石Al4Si4O10(OH)8等矿物中。 n结构水在晶格中与其他离子结合非常牢固， 常压下脱结构水温度很高，可达6001000， 在高压下甚至可达12001400。脱水后晶格 遭受破坏，并有可能伴随有熔融的出现。 7 层间水：层间水： n是存在于层状结构矿物硅酸盐（如某些粘土矿物）晶体结构中结 构层之间的中性水，它们主要与层间阳离子结合成水合阳离子。 n由于结构层内的电价未平衡，层间吸附阳离子，这些小半径的阳 离子与中性水配位成大离子半径的基团，形成较为稳定的矿物结 构。 n层间水的多少与层间阳离子的数目、种类及温度、湿度有关。 n层间水性质介于吸附水和结

15、构水之间，当层间水失去之后，晶体 的总体结构并未被破坏，只是晶胞参数中的C0值会变小。 n由于层间水的加入与脱出会引起C0值发生变化，因此当快速加热 时可能会因爆炸而快速加大C0值，从而大大提高矿物的膨胀率。 这种特性已用在制造一些矿物材料的工艺上。 n8 沸石水：沸石水：主要存在于沸石簇矿物晶格中的宽 大的空腔和通道中的中性水分子，与其中的阳 离子结合成水合阳离子，与层间水性质相近， 沸石水也兼有吸附水和结构水的性质。 n n9 研究矿物中水的方法研究矿物中水的方法：热分析方法及红外吸 收光谱、X射线衍射、电子衍射和中子衍射 六六 矿物的化学式及其计算矿物的化学式及其计算 n1 矿物成分的表

16、示方法：矿物成分的表示方法：矿物的化学成分是以化学 元素符号按一定的原则书写出来，是以单矿物化学 成分分析所得出的各种组分相对百分含量为基础而 计算出来的。具体有两种表示方法：实验式和晶体实验式和晶体 化学式化学式。实验式只表示矿物中各种氧化物的种类及 其比例，不能反应矿物中各组之间的相互关系，如 石膏CaOSO32H2O；目前用得最多的是晶体化学 式（即结构式），它即能表明矿物中各种组分的种 类及其数量比，又能反应它们在晶格中相互关系及 其存在形式，如石膏的结构式为CaSO42H2O。 2 晶体化学式的书写原则：晶体化学式的书写原则： n晶体化学式是最常用的，晶体化学式的书写原则为： n（1

17、）阳离子在前，（络）阴离子在后，络阴离子用方括号，如石英SiO2、 方解石CaCO3 n（2）对复化合物，阳离子按其碱性由强到弱、价态由低到高排列，如白云 石CaMgCO32、磁铁矿FeFe2O4（即Fe2+Fe3+2O4）。 n（3）附加阴离子写在阴离子和络阴离子之后，如白云母KAl2（Si3Al）O10 （OH）2。 n（4）中性水分子写在化学式最后，当含水量不固定时，则用nH2O或aq表 示，如石膏CaSO42H2O n（5）类质同象替代的离子用圆括号，并依含量的多少顺序按列，以逗号分 隔。 n在具体书写矿物的结构式时，习惯上将其具体数值分别写在各元素之右下 角，类质同象之间不再用逗号分

18、隔。如某单斜辉石的晶体化学式 n（Ca0.960Na0.040）1.00(Mg0.820Fe2+0.060Fe3+0.050Al0.030Mn0.020Ti0.020)1.000(Si1.920Al0.080)2.00O6。 29 第三章第三章 矿物的形态（矿物的形态（2学时）学时） n0-1 矿物形态的定义矿物形态的定义：矿物的形态是指 矿物单体、矿物规则连生体及同种矿物 集合体的外部形态。矿物的形态是矿物 的化学成分、晶体结构和环境的物理化 学条件的综合反映，因此矿物的形态既 可作为矿物鉴定的标志，有时又可以作 为矿物生成环境的判别标志。可以用来 指导找矿。 30 0-2 矿物晶体形态的影

19、响因素：矿物晶体形态的影响因素： n内部原因矿物的化学成分和晶体结构； n外部原因环境的物理化学条件。 31 一一 、矿物的单体形态、矿物的单体形态 n1 矿物单体的形态矿物单体的形态：是指矿物单个晶体的形态，它包 括整个晶体的外貌及晶面花纹。 n 理想晶体理想晶体：是一种假想晶体，假定矿物是在成分均匀、温 度、压力恒定的环境中形成 、无晶体缺陷的晶体，其内部 结构完全符合空间点阵排列，严格服从空间格子规律。其特 征为晶棱平直、晶面平整、角顶由多个完美晶面围定，整个 晶体为规则的几何多面体，且同一单形的晶面同形等大。 32 33 34 n2 实际晶体：实际晶体：自然界中的化学成分极为复杂、 环

20、境的物理化学条件复杂变化，不可能生成理 想的晶体，总体特征总与理想晶体有一定的偏 离：内部并非严格地服从空间格子规律，出现 晶体缺陷，表现在晶体外形则晶面不太平整、 同一单形的晶面并不同形等大。 n3晶体的形貌：晶体的形貌：是指矿物晶体的宏观形态和晶 体表面微观形貌。 35 36 37 n4 晶体的宏观形态晶体的宏观形态：是指矿物晶体的几何多面 体形态，包括晶体习性、晶体对称、晶体定向、 单形名称及形号。 n5 晶体的习性：晶体的习性：是指在一定的外界条件下，常 常趋向于形成某种特定的习见形态。是晶体外 貌的总体特征。包括两方面的意义同种晶 体所常见的形态及晶体在三度空间的延展比例。 晶体在三

21、度空间的发育大致分为三种：一向延 长型、二向延长型、三向等长型，此外还存在 短柱状、板柱状、板条状和厚板状等过渡类型。 38 39 n6 晶体表面微形貌晶体表面微形貌：晶面条纹、生长层、螺旋纹、 生长丘和蚀像。 n7 晶面条纹晶面条纹：是指矿物晶体表面的一系列的平行或 交叉的的条纹，它们都有是严格地按一定的结晶方 向排列的粗细不同的条纹。成因是两种不同的单形 相互交替生长留下的痕迹。 n8生长层：生长层：是指晶面上一系列的平行的堆叠层，生 长层的厚度相差较大，有的可用肉眼观察得到，最 薄者为单分子层。 n9 螺旋纹：螺旋纹：是指晶面上由于螺旋生长所留下的螺旋 状线纹，是按晶体位错而生长的 n1

22、0 生长丘：生长丘：是指在晶面上稍微突起的的丘状体， 在同一晶面上具有相同的规则外形。 n11 蚀像：蚀像：是指晶体生成之后晶面因受溶蚀而形成 的凹坑。 40 41 42 43 二矿物的集合体形态二矿物的集合体形态 n0 前言：前言：矿物的集合体形态是指多个矿物单体聚集 在一起整体集合体的外貌特征总合。矿物集合体形 态影响因素更多：单体的形态、集合方式、矿物的 化学组成、内部结构、生成环境等。（不同矿物的（不同矿物的 集合体即为岩石）集合体即为岩石） n1 显晶质集合体：显晶质集合体：指肉眼或借助放大镜即能分辨出肉眼或借助放大镜即能分辨出 矿物各单体矿物各单体的集合体称为显晶质集合体。按单体的

23、 结晶习性及集合方式的不同分为粒状、片状、针状、 棒状、放射状、纤维状、晶簇状等。 n粒 状 集 合 体 按 粒 径 大 小 分 为 ： 粗 粒粗 粒 （5mm）、中粒（）、中粒（=15mm）、细粒）、细粒 （2519251019410 条痕黑色、灰 黑、绿黑、 或金属色 深色（棕 色、褐色） 浅色（浅 黄、桔黄、 桔红） 无色、白 色 透明度不透明不透明透明-半 透明 透明 特征金属般光 泽 弱金属般 光泽 金刚石般 光泽 玻璃般光 泽 代表性矿 物 自然金、 黄铁矿、 方铅矿 铬铁矿、 黑钨矿 金刚石、 辰砂、雌 黄 石英、长 石、方解 石 68 5 矿物的发光性：矿物的发光性：是指矿物在

24、受到外加能量 的激发下，产生可见光的性质。 n据能量的来源不同可分为：据能量的来源不同可分为： n光致发光光致发光由可见光、红外光、紫外光等激发 n阴极射线发光阴极射线发光由电子束激发 n辐射发光辐射发光由X射线、射线等激发 n热致发光热致发光由热能激发 n电致发光电致发光激发能量来源于电能 n摩擦发光摩擦发光激发能量来源于摩擦的机械能 n化学发光化学发光激发能量来源于化学反应的能量 n据发光的持续时间的长短又可分为：据发光的持续时间的长短又可分为： n萤光：萤光：当外加能量消失即发光体一旦停止受激，发光现象立即消失的发 光现象即为萤光。 n磷光：磷光：当外加能量消失即发光体一旦停止受激，发光

25、体仍持续发光的发 光现象即为磷光。 n矿物的发光特性是鉴定矿物的重要标志，同时由于有的矿物特殊的发光 特征，用于制作一些发光材料。 69 二二 矿物的力学性质矿物的力学性质 n0 矿物的力学性质：矿物的力学性质：矿物的力学性质是 指矿物在外力作用下表现出的性质即为 之。主要有解理和硬度，次之为延展性、 脆性、弹性和挠性。 70 1矿物的硬度：矿物的硬度： n矿物的硬度为矿物抵抗外来刻划、压入、研磨等机械作用 的能力，它是极为重要的鉴定标志。 n测定的方法可分为：划入法和压入法。 n划入法沿用摩氏硬度计中硬度十级，由软到硬依次为：滑滑 石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、石、石膏

26、、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、 刚玉、金刚石刚玉、金刚石。一些随手可得的东西可以大致确定矿物的 硬度：指甲的硬度为指甲的硬度为2.5，小刀为，小刀为5.5，铜针，铜针3，钢针，钢针 5.56，玻璃片，玻璃片5.5、瓷器片、瓷器片66.5。 n压入法沿用维克法压入法沿用维克法，用金刚石正方形锥体，在上方加 上重物，测量金刚石的压痕对角线长度，然后用相应公式 进行计算，求出各种矿物的精确硬度。 n维氏硬度与摩氏硬度的对应关系不是线性的关系。维氏硬度与摩氏硬度的对应关系不是线性的关系。 n 71 n影响硬度的因素包括：影响硬度的因素包括：主要是晶体 结构的牢固程度，这与化学键的类 型及

27、其强度密切相关。共价键矿物 的硬度最大、离子键矿物的硬度中 等、金属键矿物的硬度较小、分子 键矿物的硬度 最小。 72 2矿物的破裂性质（解理、裂开、断口）矿物的破裂性质（解理、裂开、断口） n解理和断口解理和断口：矿物受到外力（如敲打、挤 压）的作用后，矿物沿着一定的结晶方向 发生破裂，若裂出光滑的平面的性质则称 为解理解理，相应的面称为解理面；若裂出的 凸不平且方向任意的断面称为断口断口。 73 n影响解理的因素有：主要是由于矿物主要是由于矿物 晶体结构决定的晶体结构决定的，由于晶体具有异向性， 在不同的结晶方向键力是有差异的，解理 面往往是沿着面网间化学键力最弱的方向 产生的。多平行面网

28、密度最大的方向或平 行异号离子组成的电中性面网而产生解 理。 74 解理的分级： n极完全解理极完全解理矿物在外力作用下极易裂成薄片，解理面平滑、 完整很难生成断口。如云母、石墨、辉钼矿等。 n完全解理完全解理：在外力作用下，很容易裂成平面，但不是薄片，解 理面是平滑的。如方解石、方铅矿、萤石等。 n中等解理：中等解理：在外力作用下，产生明显的解理，但解理不太光滑 和平整。如白钨矿。 n不完全解理不完全解理：在外力作用下，不易裂 出解理，解理面小且不平 整。如磷灰石。 n极不完全解理极不完全解理：在外力作用下极难产生解理，多成断口，一般 无解理。如石英。黄铁矿、石榴子石。 n矿物的解理和断口是

29、互为消长的矿物的解理和断口是互为消长的，解理体现出晶体的各向异性， 又体现出矿物的对称性。采用单形符号来表示。 75 76 晶面与解理面的区别晶面与解理面的区别 晶面解理面 打击后 的性质 为晶体外面的一层平面， 被击破后即消失 为晶体内部结构上连结力 弱的方向，受力打击后可 边续出现互相平行的平面 光亮度晶面上一般比较暗淡解理面上一般比较光亮 平面花 纹 晶面一般不太平整，仔细 观察时常见凸凹不平痕迹 或各种晶面花纹 解理面比较平整，但可出 现规则的解理面或解理纹 77 n3 矿物的脆性与延展性矿物的脆性与延展性：矿物在外力作用 下容易破碎的性质称为脆性脆性。如镜铁矿的 硬度虽然大于小刀，但

30、由于其脆性大可用 小刀压碎成小粒或粉未。脆性是离子键矿 物的一种特性，离子键程度 大脆性随之加 大。 n矿物在外力的打击或拉引下，容易形成薄 片和细丝的性质称为延展性延展性。延展性是金 属键矿物的一种特性，如自然金、自然银、 自然铜等矿物。一些硫化物矿物如辉铜矿。 当用小刀刻划具有延展性的矿物时，会留当用小刀刻划具有延展性的矿物时，会留 下一道光亮的沟痕，以此区别脆性下一道光亮的沟痕，以此区别脆性。 78 n4 矿物的矿物的弹性与挠性弹性与挠性： n矿物在外力作用下发生弯曲，但当外力 消失后恢复原状，此性质称为弹性弹性。如 云母和石棉等矿物。 n而当外力消失后，不能恢复原来形状的 性质，称为挠

31、性挠性。如滑石、绿泥石、蛭 石。 79 三三 矿物的密度与相对密度矿物的密度与相对密度 n矿物的密度矿物的密度为矿物的极其重要的性质，它反映 了矿物的化学组成和晶体结构，是指矿物单位是指矿物单位 体积的质量，通常用体积的质量，通常用g/cm3表示，表示，而相对密度 为同体积的矿物和水的比值，即为相对密度，是 一个无量纲。 n密度分级是以2.5和4分为三级，即为轻矿物轻矿物（相 对密度小于2.5，如石盐、石膏）、中等矿物中等矿物 （相对密度介于2.54之间，如石英、金刚石等） 和重矿物重矿物（相对密度大于4，如重晶石、方铅矿、 自然金等）。相对密度的确定方法有掂量法和掂量法和 实测法实测法。 8

32、0 四四 矿物的电学性质矿物的电学性质 n1 矿物的导电性：矿物的导电性：矿物对电流的传导能力。可分为 绝缘体绝缘体（如金刚石、石英等）、良导体良导体（金属键的 自然金、自然银和自然铜等矿物）和半导体半导体（黄铁 矿和方铅矿等）。 n2 矿物的介电性矿物的介电性 n3 矿物压电性：矿物压电性：某些矿物晶体在机械力的作用下因 形变而呈现的荷电的性质称为压电性。压电性只出 现在无对称中心且具有极性轴的各种矿物中，如石 英等。可作为检波器材料。 n4 矿物的热电性：矿物的热电性：即所谓的焦电性焦电性。当矿物的温度 发生变化时，在晶体的某些结晶方向产生荷电的性 质。这些矿物都有是无对称中心且具有极性轴

33、的介 电质矿物中。如电气石、方硼矿和异极矿等，可用 于红外探测中。 81 五五 矿物的磁学性质矿物的磁学性质 n1 矿物的磁性矿物的磁性是指矿物能被永久性磁铁或电 磁铁吸引或排斥的性质。 n2 根据矿物在外磁场作用下，表现的性质， 把矿物分为逆磁性矿物逆磁性矿物（如方解石、石盐 等）、电磁性矿物电磁性矿物（如角闪石、辉石等）、 磁性矿物磁性矿物（磁铁矿、磁黄铁矿、自然铁）。 n3 用肉眼观察矿物时，仅以永久磁铁或磁性 小刀为工具，将矿物分为三级：强磁性强磁性 （如磁铁矿）、弱磁性弱磁性（如铬铁矿）、无无 磁性矿物磁性矿物（如黄铁矿）。 82 六六 矿物的热学性质矿物的热学性质 n 矿物的导热性

34、 n矿物的导热性：热导仪鉴定真假金刚石 就是利用金刚石特有的高热导性能 七七 矿物的其他物理性质矿物的其他物理性质 放射性等。 83 辉锑矿晶簇 84 橄榄石 85 石石 榴榴 石石 86 水晶晶柱和晶簇水晶晶柱和晶簇 87 刚玉（刚玉（红红、蓝蓝宝石）宝石） 88 价格为50万元 89 金刚石金刚石 绿柱石（祖母绿绿柱石（祖母绿） 这些漂亮矿物是怎样形成的？这些漂亮矿物是怎样形成的？ 它们叫什么名称？为什么叫这些名称它们叫什么名称？为什么叫这些名称？ 本讲内容：矿物的成因及命名 辰砂辰砂 90 第五章第五章 矿物的成因矿物的成因 n一一 、形成矿物的地质作用、形成矿物的地质作用 n二二 、矿

35、物的标型及标型矿物、矿物的标型及标型矿物 n三三 、矿物的生成顺序及世代、共生、伴生及组合、矿物的生成顺序及世代、共生、伴生及组合 n四四 、矿物的后生变化、矿物的后生变化 91 n包括：包括： n内生地质作用内生地质作用 n外生地质作用外生地质作用 n变质作用变质作用 一一 、形成矿物的地质作用、形成矿物的地质作用 92 n1 内生地质作用：内生地质作用： n其能量来源于地球内部，主要其能量来源于地球内部，主要 指与岩浆活动有关的地质作用，指与岩浆活动有关的地质作用， 进一步可分为进一步可分为岩浆作用岩浆作用、伟晶伟晶 作用作用、接触交代作用接触交代作用、热液作热液作 用用和和火山作用火山作

36、用。 93 （1）岩浆作用 n是指在地壳深部（6501000 ）的高温高压 条件下直接结晶的地质作用。是岩浆冷却结晶 的最初阶段。 n所形成的矿物有： nMgMg、FeFe硅酸盐硅酸盐橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等 nK K、NaNa、CaCa硅酸盐硅酸盐长石、白云母等长石、白云母等 n氧化物氧化物石英等石英等 n重要矿床的矿石矿物：磁铁矿、铬铁矿、自然铂、磁黄铁矿、重要矿床的矿石矿物：磁铁矿、铬铁矿、自然铂、磁黄铁矿、 黄铜矿黄铜矿 94 95 （2）火山作用 n是岩浆作用的另一种形式，为地壳深部 的岩浆沿地壳脆弱带上升至地表，或直 接溢出地表、甚至喷向空中，这

37、种作用 过程称火山作用。 n火山喷气凝华而成的矿物有：自然硫、雄黄、雌黄、自然硫、雄黄、雌黄、 硫化物、石盐等硫化物、石盐等。 n火山热液充填于火山岩气孔或交代火山岩，形成的矿 物有：沸石、蛋白石、方解石、自然铜沸石、蛋白石、方解石、自然铜等。 96 活火山 97 n热液作用按温度可分为高、中、低温热液作用：热液作用按温度可分为高、中、低温热液作用： n高温热液作用高温热液作用温度在温度在500300，相应的矿物组合为，相应的矿物组合为W-Sn-Mo- Bi-Fe的矿物组合，金属矿物为黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、的矿物组合，金属矿物为黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、 毒砂等，非金属矿物

38、主要有石英、云母、黄玉、电气石、绿柱石等。毒砂等，非金属矿物主要有石英、云母、黄玉、电气石、绿柱石等。 n中温热液作用中温热液作用温度在温度在300200，相应的矿物组合为，相应的矿物组合为Cu-Pb-Zn的的 矿物组合，金属矿物有黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、自然金，矿物组合，金属矿物有黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、自然金， 非金属矿物主要有石英，次之有方解石、白云石、菱镁矿、重晶石等。非金属矿物主要有石英，次之有方解石、白云石、菱镁矿、重晶石等。 n低温热液作用低温热液作用温度在温度在20050，相应的矿物组合为，相应的矿物组合为As-Sb-Hg-Ag 的矿物组合，金属矿物组合为雄黄、

39、雌黄、辉锑矿、辰砂、自然银等，的矿物组合，金属矿物组合为雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂、自然银等， 非金属非金属 矿物有石英、方解石、蛋白石、重晶石等。矿物有石英、方解石、蛋白石、重晶石等。 （3）热液作用）热液作用 98 （4）伟晶作用 n分两种： n岩浆作用晚期的伟晶作用， n混合岩化作用阶段的伟晶作用。 n形成的矿物：主要有含大量挥发分、碱金属和 稀有、放射性元素等。可形成一些宝石矿床。 n长石、石英（水晶）、云母、锂辉石、绿柱石、电 气石、黄玉。 电气石 （玉玺） 99 （5）接触交代作用 n主要是指：发生于中酸性岩浆岩侵入体与碳酸盐类岩 石的接触带中，岩浆成因的热液与碳酸盐类岩石发生 的一

40、系列的交代作用，产生一系列的产生一系列的MgMg、CaCa、FeFe的的 硅酸盐矿物硅酸盐矿物。所形成的岩石叫矽卡岩。有两种类型： n镁矽卡岩（围岩为白云岩）镁矽卡岩（围岩为白云岩）：主要由镁橄榄石、尖晶石、透辉石、 磁铁矿、镁铝榴石等组成。 n钙矽卡岩（围岩为石灰岩） ：主要由钙铝榴石、钙铁榴石、透辉 石、钙铁辉石、硅灰石、透闪石等组成 n可形成一系列的矿产：Fe、Cu、W、Mo、B和多金属 矿产。 尖晶石 100 2 外生作用外生作用： n其能量来源于阳光、水、大气和生物等。 包括风化作用和沉积作用。 n外生作用是发生于地表或近地表的常温 常压的条件下。 101 （1）风化作用 n原生矿物

41、经风化发生分解、水合和破坏，形成新环境 中稳定存在的新矿物和岩石。包括物理风化、化学风物理风化、化学风 化、生物风化化、生物风化。 n不同矿物抗风化的程度不同，一般来说： n硫化物、碳酸盐最易风化硫化物、碳酸盐最易风化 n硅酸盐、氧化物较稳定硅酸盐、氧化物较稳定 n自然元素最稳定自然元素最稳定 n在风化作用中，易溶组分如K、Na、Ca等成真溶液被 地表水带走，部分难溶组分如Si、Al、Fe、Mn等则残 留在地表，生成褐铁矿（铁帽）、硬锰矿、铝土矿、 高岭石等氧化物和氢氧化物，形成风化成因的矿床。 102 （2）沉积作用 n按沉积机理和方式，可分为：机械沉积、化学沉积、机械沉积、化学沉积、 胶体

42、沉积、生物沉积。胶体沉积、生物沉积。 n机械沉积：机械沉积：风化产物被水流冲刷和再沉积时，物理和化学性质稳定的矿物会沉积下 来，如长石、石英及少量的重矿物。有时可形成重砂矿床，如沙金、金刚石沙金、金刚石、金红 石、锡石、白钨矿、绿柱石绿柱石等矿床。 n化学沉积：化学沉积：由溶液直接结晶的沉积作用，如石膏、石盐、钾盐等。因溶解度的不同， 呈现出一定的沉淀顺序：从早到晚（或从易至难）依次为铁的氧化物、锰的氧化物、 SiO2、铁的硅酸盐、亚铁盐、CaCO3、白云石、CaSO4、NaCl、KCl、MgCl2 （MgSO4）。 n胶体沉积：胶体沉积：风化作用产生的胶体进入到湖、海盆，发生凝聚而沉淀，形成

43、Fe、 Mn、Al、Si的氧化物和氢氧化物，如赤铁矿、铝土矿、软锰矿和硬锰矿，常 呈鲕状、肾状等。 n生物沉积：生物沉积：为生物有机体作用的结果，常由生物的骨骼和遗骸堆积而成，如 石灰岩、硅藻土、磷块岩、煤、油页岩、石油等 自然金 肾状赤铁矿 石 盐 103 准噶尔盆地物理风化为主 104 可见到的地质作用：风 化、河流冲刷、沉积作 用等 宝岛台湾 105 河流冲刷作用河流冲刷作用 106 3 变质作用变质作用： n主要是由于地壳运动、岩浆和热液作用 的影响，环境的温度和压力发生改变， 使矿物的组分和结构发生改变的地质作 用，即为变质作用。进一步可分为接触 热变质和区域变质作用等。 107 接

44、触热变质作用 n岩浆侵入使围岩受热的影响而产生的变质作用。 可使围岩重结晶，也可形成新矿物。 n围岩的成分不同，可形成不同的矿物。 n如泥质岩受接触热变质作用，低温时生成斑点 状红柱石；中等温度时生成堇青石、石榴石、 白云母；高温形成夕线石、正长石、刚玉、石 墨等。 108 区域变质作用 n伴随大规模区域构造运动而发生的大面积的变质作用。影响因 素有：P、T、挥发份等，可使原岩矿物重结晶，也可形成新矿 物。 n低级区域变质作用低级区域变质作用可形成白云母、绿帘石、阳起石、蛇纹石、 滑石、绿泥石、和黑云母等含（含（OHOH）的硅酸盐矿物。 n中级区域变质作用中级区域变质作用可形成角闪石、斜长石、

45、石英、石榴石、透 辉石、绿帘石、云母等。 n高级区域变质作用高级区域变质作用可形成正长石、斜长石、堇青石、夕线石、 辉石、橄榄石、刚玉和尖晶石等不含（不含（OHOH）的硅酸盐矿物 109 110 111 高压变质岩榴辉岩 112 浅变质岩长英质千枚岩 113 形成矿物的各种地质作用示意图形成矿物的各种地质作用示意图 114 二二 、矿物的标型及标型矿物、矿物的标型及标型矿物 n一般情况下，自然界中的矿物是可在多 种成因下形成。 n标型特征标型特征是指能反映矿物生成条件的矿 物学特征，即为矿物的标型特征。 n这些矿物学特征包括成分、结构、形态、 物理性质等特征，因此相对应地称为成成 分标型分标型

46、 、结构标型、形态标型、物理性、结构标型、形态标型、物理性 质标型质标型。 115 标型矿物标型矿物 n定义：是指那些只在特定的地质作用下形成 的矿物，这种矿物的出现与某特定的地质环 境是一一对应的关系。如辰砂、辉锑矿只能 生成于低温热液矿床中，蓝闪石只出现于低 温高压变质带中，柯石英和金刚石只能产于 高压环境中。 116 矿物学温度计矿物学温度计 n有的矿物只能在一定的、相对狭窄的温 度范围形成，这种矿物能反映矿物生成 时的温度，称其为矿物学温度计矿物学温度计，可以 用作矿物学温度计的性质有矿物的矿物的 标型特征、标型矿物、矿物的共生关系、标型特征、标型矿物、矿物的共生关系、 固溶体离溶点、

47、同质多象转变点等固溶体离溶点、同质多象转变点等。温 度计是与体系的压力和组分的关系紧密。 117 118 119 SiOSiO2 2的相图的相图 120 三三 矿物的生成顺序及世代、矿物的共矿物的生成顺序及世代、矿物的共 生、伴生及组合生、伴生及组合 n1 矿物的生成顺序：矿物的生成顺序：矿物生成时的时间关系，这种关系有同时、 先后生成的关系。矿物生成顺序的判别标志有：穿插、包围、交 代、自形程度、空间位置等。 n2 矿物的组合：矿物的组合：不管生成时间的先后关系，只在空间上共同存在 的不同矿物就称为一个矿物组合。 n3 矿物的共生关系矿物的共生关系：同一成因、同一成矿期（或成矿阶段）的矿 物

48、组合，即为之。 n4 矿物的伴生组合：矿物的伴生组合：不同成因、或成矿期、或成矿阶段的矿物组 合称为伴生关系。 n5、凡经历过一定时间间隔，介质和生成条件发生改变或生长过 程中断过，其前后所生成的同种矿物，则属于两个世代。 121 不同矿物脉相互之间的穿插关系不同矿物脉相互之间的穿插关系 （2004-8-3，山西恒山），山西恒山） 122 长英质千枚岩 清楚地显示出白云母生成要晚于长石和石英 123 四四 、矿物的后生变化、矿物的后生变化 n矿物的变化矿物的变化：是指矿物在形成之后由于 物理化学条件的变化，使矿物的成分、 结构发生变化形成新的矿物。如矿物遭 受风化作用、变质作用、水化作用、水

49、合作用等，还有晶质化、非晶质化、同 质多象的转变、假象等。 124 第七章第七章 矿物的分类与命名矿物的分类与命名 n0 概述概述 由于分类的依据不同，矿物的分 类方法很多，有纯化学分类法、地球化 学分类法、矿物成因分类法、晶体化学 分类法等方法。 n1 晶体化学分类晶体化学分类：是较常用的，晶体化 学分类法同时考虑矿物的化学成分 和晶体结构，这两者又间接地与生成条 件、元素地球化学性质相关。分类体系 为： n一、一、 矿物的分类矿物的分类 125 （1）晶体结构 n一般常根据晶体结构中最强键在空 间的分布或配位体联结方式，将晶 体结构分为： n配位型配位型晶格中只有一种化学键， 可以是离子键

50、、共价键或金属键， 键在三度空间做均匀分布，配位多 面体以共角顶、共棱或共面方式联 结，同一角顶所联结的配位多面体 不能少于3个。如金刚石。 n另外，还有：架状型、岛状型、链 状型、层状型结构。 O7hFd3m， a=0.35595nm， Z=8 126 一些硅酸盐的晶体结构 127 128 129 （2）化学成分： n矿物依据化学成分可分为： n自然元素 n硫化物及其类似化合物 n氧化物及氢氧化物 n含氧盐 n卤化物 130 表7-1矿物晶体化学分类体系 (以白云母为例KAl2AlSi3O10(OH)2） 类别划分依据以含铁白云母为例 大类1.化合物类型，2.化 学键 含氧盐大类 类阴离子或