第二部分 矿物学通论 第一章绪论 1.矿物和矿物学： 矿物-由地质作用所形成的结晶态的天然化合物或单质，它们具有均 匀且相对固定的化学组成和确定的晶体结构：在一定的物理化学条件 范围内稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。 矿物学-是研究天然矿物的学科，其研究内容不仅包括矿物的成分 结构、形态、性质、成因、产状和用途，还研究矿物在时间和空间的 分布规律及其形成和变化历史。 矿物学是地球科学中最基础的学科之一，它是岩石学、矿床学、地球 化学、构造地质学、地史学、水文地质学、工程地质学等学科的基础， 而且与结晶学、数学、物理学和化学等基础科学密切相关 2.矿物学发展简史： 矿物学是一门古老而近代又得到了迅速发展的学科。矿物学的发展 可划分为以下四个阶段： 1)萌芽阶段：石器时代、青铜器时代、铁器时代，这个时期的总特 点是对矿物肉眼鉴定外表特征为主。 2)描述矿物阶段：19世纪中叶，在化学元素学说、原子-分子学说 组成化合物原子的配比定律和门捷列夫周期表的提出之后，借助化学
43 第二部分 矿物学通论 第一章 绪论 1. 矿物和矿物学： 矿物－由地质作用所形成的结晶态的天然化合物或单质，它们具有均 匀且相对固定的化学组成和确定的晶体结构；在一定的物理化学条件 范围内稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。 矿物学－是研究天然矿物的学科，其研究内容不仅包括矿物的成分、 结构、形态、性质、成因、产状和用途，还研究矿物在时间和空间的 分布规律及其形成和变化历史。 矿物学是地球科学中最基础的学科之一，它是岩石学、矿床学、地球 化学、构造地质学、地史学、水文地质学、工程地质学等学科的基础， 而且与结晶学、数学、物理学和化学等基础科学密切相关。 2．矿物学发展简史 ： 矿物学是一门古老而近代又得到了迅速发展的学科。矿物学的发展 可划分为以下四个阶段： 1）萌芽阶段：石器时代、青铜器时代、铁器时代，这个时期的总特 点是对矿物肉眼鉴定外表特征为主。 2）描述矿物阶段：19 世纪中叶，在化学元素学说、原子－分子学说、 组成化合物原子的配比定律和门捷列夫周期表的提出之后，借助化学
分析、偏光显微镜及晶体测角仪等方法开始系统的研究矿物，形成了 独立的科学。这个阶段总的特点是对矿物种的描述和鉴定，且基本上 是宏观的研究。 3)微观研究阶段：发现了晶体对X射线的衍射现象，使人们获得了 用实验方法研究晶体内部结构的重要手段。 4)现代矿物学阶段：一些近代理论如晶体场理论、配位场理论、分 子轨道理论、能带理论被应用于矿物学研究，一系列测试技术的引入； 各种波谱手段的建立；矿物热力学性质数据测定新技术和高温超压等 实验技术的实现；电子计算机技术的配合使用，等等，使矿物学发生 了全面深刻的变化，使矿物学进入现代矿物学阶段。 3、矿物学与其他学科的关系 4、矿物种的概念 矿物种是指具有相同的化学组成和晶体结构的一种矿物。人们给予每 一种矿物的名称，就是矿物的种名。矿物亚种亦称变种或异种)是指 同属于一个种的矿物，但在化学组成、物理性质等方面有一定程度的 变异者。国际和国内均有相应机构"“新矿物及矿物命名委员会”来规 范矿物种名。 化学成分不同即为不同矿物种；化学成分相同，晶体结构不同，亦为 不同矿物种；类质同象：端员矿物为独立矿物种，对过渡组份，通常 按其两种端员组份比例的不同范围而划分为几个不同的矿物种但 近来趋向于按50%来二分；同质多象：不可逆一独立矿物
44 分析、偏光显微镜及晶体测角仪等方法开始系统的研究矿物，形成了 独立的科学。这个阶段总的特点是对矿物种的描述和鉴定，且基本上 是宏观的研究。 3）微观研究阶段：发现了晶体对 X 射线的衍射现象，使人们获得了 用实验方法研究晶体内部结构的重要手段。 4）现代矿物学阶段：一些近代理论如晶体场理论、配位场理论、分 子轨道理论、能带理论被应用于矿物学研究；一系列测试技术的引入； 各种波谱手段的建立；矿物热力学性质数据测定新技术和高温超压等 实验技术的实现；电子计算机技术的配合使用，等等，使矿物学发生 了全面深刻的变化，使矿物学进入现代矿物学阶段。 3、矿物学与其他学科的关系 4、矿物种的概念 矿物种是指具有相同的化学组成和晶体结构的一种矿物。人们给予每 一种矿物的名称，就是矿物的种名。矿物亚种(亦称变种或异种)是指 同属于一个种的矿物，但在化学组成、物理性质等方面有一定程度的 变异者。国际和国内均有相应机构“新矿物及矿物命名委员会”来规 范矿物种名。 化学成分不同即为不同矿物种；化学成分相同，晶体结构不同，亦为 不同矿物种；类质同象：端员矿物为独立矿物种，对过渡组份, 通常 按其两种端员组份比例的不同范围而划分为几个不同的矿物种, 但 近来趋向于按 50%来二分；同质多象：不可逆—独立矿物
可逆—同一矿物种的不同亚种；多型：同一矿物的不同多型作为一 个矿物种；混杂矿物（混合矿物），不是独立矿物种（如褐铁矿、铝 土矿等) 5、矿物的命名 6、矿物的分类 矿物的分类体系：矿物种是基本单元，分类体系的级序是：大类-类 -(亚类)-族-（亚族）-种-（亚种 矿物的分类方案包括： 化学成分的分类：Dana的分类Strunz的分类 晶体化学的分类：目前普遍采用的分类 地球化学的分类：前苏联 矿物成因的分类：前苏联 矿物晶体化学分类：王的“系统矿物学”：以晶体化学分类为基础， 既考虑矿物的化学组成的特点，也考虑晶体结构的特点。首先根据化 学组成的基本类型，分为五个大类。大类以下，根据阴离子（包括络 阴离子)的种类分为类，有时在类以下再分为亚类，如硅酸盐。类以 及亚类以下，一般即为族。具体为： 第一大类自然元素矿物 第二大类硫化物及其类似化合物（硫化物，双硫化物 ⑧ 盐) 第三大类氧化物和氢氧化物（简单氧化物，复杂氧化物， 45
45 可逆——同一矿物种的不同亚种；多型：同一矿物的不同多型作为一 个矿物种；混杂矿物（混合矿物），不是独立矿物种（如褐铁 矿、铝 土矿等）。 5、矿物的命名 6、矿物的分类 矿物的分类体系: 矿物种是基本单元, 分类体系的级序是: 大类－类 －(亚类)－族－(亚族)－种－(亚种) 矿物的分类方案包括: 化学成分的分类: Dana 的分类, Strunz 的分类 晶体化学的分类: 目前普遍采用的分类 地球化学的分类: 前苏联 矿物成因的分类: 前苏联 矿物晶体化学分类: 王濮的“系统矿物学”：以晶体化学分类为基础， 既考虑矿物的化学组成的特点，也考虑晶体结构的特点。首先根据化 学组成的基本类型，分为五个大类。大类以下，根据阴离子(包括络 阴离子)的种类分为类，有时在类以下再分为亚类，如硅酸盐。类以 及亚类以下，一般即为族。具体为: 第一大类自然元素矿物 第二大类硫化物及其类似化合物(硫化物,双硫化物, 硫 盐) 第三大类氧化物和氢氧化物(简单氧化物, 复杂氧化物
氢氧化物) 第四大类含氧盐包括（硅酸盐，硝酸盐，碳酸盐，硫 酸盐，铬酸盐，钨酸盐钼酸盐磷酸盐砷酸盐钒酸盐硼酸盐) 第五大类卤素化合物（氟化物，氯化物） 类别 划分依据 举刚 大类 化合物类型 全氨盐矿物大类 类 阳离子或终阻离子种迷 硅酸盐矿物 1亚张 悠阳室子生均类刑 晶体结构型式（化学组成类似结构 【亚梅) 阳离子种类 种 -定的晶体结构和一定的化学 钠长石 (亚种) 化学组成/物性/形态等方面
46 氢氧化物) 第四大类 含氧盐 包括(硅酸盐，硝酸盐, 碳酸盐, 硫 酸盐, 铬酸盐, 钨酸盐, 钼酸盐, 磷酸盐, 砷酸盐, 钒酸盐, 硼酸盐) 第五大类 卤素化合物 (氟化物, 氯化物) 类 别 划 分 依 据 举 例 大类 化合物类型 含氧盐矿物大类 类 阴离子或络阴离子种类 硅酸盐矿物 （亚类） 络阴离子结构类型 族 晶体结构型式(化学组成类似结构 （亚族） 类型相同 阳离子种类) 种 一定的晶体结构和一定的化学 成分 钠长石 （亚种） 化学组成／物性／形态等方面 的差异
第二章矿物的化学组成 一、地壳的化学成分： 矿物是地壳中各种地质作用的产物，所以地壳的化学成分限制了 矿物的化学成分。丰度是元素在低壳中的平均含量。美国的克拉克和 华盛顿1882年提出了地壳中50多种化学元素平均含量表。现将地 壳中化学元素平均含量的重量百分数称为“克拉克值”。 O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg这八种元素占地壳总重量的 98.59%,其中0占地壳重量的一半，体积的93%以上，Si占地壳 重量的1/4多。 可以说地壳由O的阴离子组成，金属阳离子(Si、Al、K、Na、Ca等) 充填其空隙中。 元素周期表中的绝大多数在地壳中都可以找到，但各种元素在地壳中 的含量却相差很大。 对于微量元素，可分为两类： 聚集元素：丰度虽低趋向集中，可形成独立矿种。Au、Ag、Hg、Sb 等。 分散元素：丰度虽高趋向分散，不易形成独立矿种。以类质同象方式 存在于其它矿物中。Cs、Se、In等。 二、矿物化学成分的变化： 矿物按化学成分可分成两种类型： 单质-是由同种元素的原子自相结合组成的，如金刚石，自然金等；
47 第二章 矿物的化学组成 一、地壳的化学成分： 矿物是地壳中各种地质作用的产物，所以地壳的化学成分限制了 矿物的化学成分。丰度是元素在低壳中的平均含量。美国的克拉克和 华盛顿 1882 年提出了地壳中 50 多种化学元素平均含量表。现将地 壳中化学元素平均含量的重量百分数称为“克拉克值”。 O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg 这八种元素占地壳总重量的 98.59%，其中 O 占地壳重量的一半，体积的 93%以上，Si 占地壳 重量的 1/4 多。 可以说地壳由 O 的阴离子组成，金属阳离子(Si、Al、K、Na、Ca 等) 充填其空隙中。 元素周期表中的绝大多数在地壳中都可以找到，但各种元素在地壳中 的含量却相差很大。 对于微量元素，可分为两类： 聚集元素：丰度虽低趋向集中，可形成独立矿种。Au、Ag、Hg、Sb 等。 分散元素：丰度虽高趋向分散，不易形成独立矿种。以类质同象方式 存在于其它矿物中。Cs、Se、In 等。 二、矿物化学成分的变化： 矿物按化学成分可分成两种类型： 单质－是由同种元素的原子自相结合组 成的，如金刚石，自然金等；