第三部分矿物学各论 第一章自然元素大类 概述 自然元素矿物超过50种,占地壳总重量0.1%,不均匀分布。部分 可富集成具有工业意义的矿床。 金属元素:为典型的金属键Pt、Au、Cu、Ag; 半金属元素:由金属键逐步向多键性转变As、Sb、Bi 非金属元素:金刚石具典型共价键;自然硫具分子键;石墨具层 状结构,层内为共价键,层间为分子键S、C 物理性质:金属元素矿物:金属色、反射力强而不透明、金属光泽 强延展性、导电性和导热性、硬度低、无解理、比重大半金属元素 矿物:金属性较强者,其物理性质接近金属自然元素矿物。自然铋、 自然锑、自然砷三矿物非金属性依次增加,硬度趋大,脆性趋高,金 属光泽则趋弱,比重趋低非金属元素矿物:自然硫具分子键,表现 为硬度低比重小、性脆、熔点低并易升华。金刚石和石墨差异较大。 自然铜族矿物 包括自然铜,自然金和自然银。Au和Ag的原子半径相似伪1.79和 1.75A),很容易类质同象代替,但不是完全类质同象系列Cu的半 径较小,约为1.57A,只能在高温时才与Au形城固溶体。 自然金:八面体111,菱形十二面体110。热液作用(高、中、低 5
75 第三部分 矿物学各论 第一章 自然元素大类 概述 自然元素矿物超过 50 种,占地壳总重量 0.1%,不均匀分布。部分 可富集成具有工业意义的矿床。 金属元素: 为典型的金属键 Pt、Au、Cu、Ag ; 半金属元素:由金属键逐步向多键性转变 As、Sb、Bi; 非金属元素:金刚石具典型共价键;自然硫具分子键;石墨具层 状结构,层内为共价键,层间为分子键 S、C 物理性质: 金属元素矿物:金属色、反射力强而不透明、金属光泽、 强延展性、导电性和导热性、硬度低、无解理、比重大; 半金属元素 矿物:金属性较强者,其物理性质接近金属自然元素矿物。自然铋、 自然锑、自然砷三矿物非金属性依次增加,硬度趋大,脆性趋高,金 属光泽则趋弱,比重趋低; 非金属元素矿物:自然硫具分子键,表现 为硬度低、比重小、性脆、熔点低并易升华。金刚石和石墨差异较大。 自然铜族矿物 包括自然铜, 自然金和自然银。Au 和 Ag 的原子半径相似(为 1.79 和 1.75 A), 很容易类质同象代替, 但不是完全类质同象系列; Cu 的半 径较小, 约为 1.57 A, 只能在高温时才与 Au 形成固溶体。 自然金: 八面体{111}, 菱形十二面体{110}。 热液作用(高、中、低
温热液人外生作用(砂金),硫化物矿床氧化带 自然银:立方体{100,八面体111,或两者聚形。同上 自然铜:立方体{100。形成于多种地质过程中的还原条件下 自然硫族:自然硫S(Sulfur) 化学组成:S 晶体结构:斜方晶系,S分子由8个原子组成,原子上下交替排列, 构成环状。 形态:常成双锥状或厚板状,通常块状、粉末状。 物理性质:不同色调的黄色,晶面金刚光泽,断口油脂光泽,贝壳状 断口,不完全解理,比重2左右,硬度1~2,性脆,易熔。 产状:生物化学(细菌还原硫酸盐)和火山作用形成。 工业用途:化工原料。 金刚石-石墨族矿物 包括C的四个同质多象变体:金刚石、六方刚石、石墨和亮石墨。 六方金刚石和亮石墨在自然界很罕见。 金刚石C(Diamond) 化学组成:成分中几乎总是含有Si、Al、Ga、Mg、Mn等。 晶体结构:等轴晶系,C原子位于立方晶胞的8个角顶和6个面心, 并在其8个小立方格的半数中心相间地分布着4个C原子,每个C 都与4个C相连接为共价键,键角均为1092816
76 温热液)、外生作用(砂金),硫化物矿床氧化带 自然银: 立方体{100}, 八面体{111}, 或两者聚形。同上 自然铜: 立方体{100}。形成于多种地质过程中的还原条件下 自然硫族:自然硫 S (Sulfur) 化学组成:S 晶体结构:斜方晶系,S 分子由 8 个原子组成,原子上下交替排列, 构成环状。 形态:常成双锥状或厚板状,通常块状、粉末状。 物理性质:不同色调的黄色,晶面金刚光泽,断口油脂光泽,贝壳状 断口,不完全解理,比重 2 左右,硬度 1~2,性脆,易熔。 产状:生物化学(细菌还原硫酸盐)和火山作用形成。 工业用途:化工原料。 金刚石-石墨族矿物 包括 C 的四个同质多象变体:金刚石、六方刚石、石墨和亮石墨。 六方金刚石和亮石墨在自然界很罕见。 金刚石 C (Diamond) 化学组成:成分中几乎总是含有 Si、Al、Ga、Mg、Mn 等。 晶体结构:等轴晶系,C 原子位于立方晶胞的 8 个角顶和 6 个面心, 并在其 8 个小立方格的半数中心相间地分布着 4 个 C 原子,每个 C 都与 4 个 C 相连接为共价键,键角均为 109°28’16
形态:常成八面体、菱形十二面体,较少立方体和其它形态。常成凸 晶,蚀象常见,依(111)成双晶。物理性质:无色或带篮、黄、褐 褐黑色,金刚光泽,断口油脂光泽,贝壳状断口,平行111)解理中 等,比重3.5,硬度10,性脆。 产状:金伯利岩和钾镁煌斑岩岩筒中,风化后成砂矿。 工业用途:珠宝、轴承、磨料与高科技领域。 石墨C(graphite) 化学组成:C,含有各种杂质。 晶体结构:六方和三方晶系两种多型,C原子成层排列,每层钠C原 子按6方环状排列,层内共价键,多余一个电子,故表现为部分金属 键的性质,层间分子键。 形态:单晶体片状或板状,少见。常见鳞片状、土状或块状集合体。 物理性质:条痕和颜色均为黑色半金属光泽,硬度1~2,平行{0001} 极完全解理,薄片具挠性、有滑感,污手,导电。 产状:沉积变质和接触变质成因。 工业用途:电池、润滑剂、中子减速剂等
77 形态:常成八面体、菱形十二面体,较少立方体和其它形态。常成凸 晶,蚀象常见,依(111)成双晶。物理性质:无色或带篮、黄、褐 褐黑色,金刚光泽,断口油脂光泽,贝壳状断口,平行(111)解理中 等,比重 3.5,硬度 10,性脆。 产状:金伯利岩和钾镁煌斑岩岩筒中,风化后成砂矿。 工业用途:珠宝、轴承、磨料与高科技领域。 石墨 C (graphite) 化学组成:C,含有各种杂质。 晶体结构:六方和三方晶系两种多型,C 原子成层排列,每层内 C 原 子按 6 方环状排列,层内共价键,多余一个电子,故表现为部分金属 键的性质,层间分子键。 形态:单晶体片状或板状,少见。常见鳞片状、土状或块状集合体。 物理性质:条痕和颜色均为黑色,半金属光泽,硬度 1~2,平行{0001} 极完全解理,薄片具挠性、有滑感,污手,导电。 产状:沉积变质和接触变质成因。 工业用途:电池、润滑剂、中子减速剂等
第二章硫化物及其类似化合物 概述 硫化物及其类似化合物包括一系列金属元素与硫、硒、碲、砷等相化 合的化合物。矿物种数有350种左右,而其中硫化物就占2/3以上, 它们只占地壳总重量的0.15%。 化学成分与硫组成化合物的最主要元素为Fe、Co、Ni、Mo、Cu、 Pb、Zn、Ag、Hg、Cd、Bi、Sb、As等。 晶体化学特征硫化物及其类似化合物中原子间的键性不仅表现共 价键性,还显示一定的离子键性,甚至还有金属键性。可以看作硫离 子作最紧密堆积,阳离子位于四面体或八面体空隙。类质同像替代广 泛,同质多像普遍。 物理性质多呈金属色、金属光泽、条痕色深而不透明。仅少数硫化 物如雄黄、雌黄、辰砂、闪锌矿等具金刚光泽,半透明。单硫化物和 硫盐矿物硬度低,大多具有明显解理;双硫化物,其硬度增高至5-6.5 左右,同时缺乏解理或解理不完全,熔点低,比重一般在4以上。 形态大多数晶形较好,硫盐矿物自形性较差。硫化物主要呈粒状或 块状集合体出现。 成因产状绝大部分硫化物是热液作用的产物。高温热液阶段主要形 成辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂等;中温热液阶段形成黄铜矿、 闪锌矿、方铅矿、黄铁矿等;低温热液阶段形成雄黄、雌黄、辉锑矿、 辰砂等;在内生的岩浆作用的晚期,可形成Fe,Ni,Cu的硫化物,如 基性超基性岩中的磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿组成的铜镍硫化物矿
78 第二章 硫化物及其类似化合物 概述 硫化物及其类似化合物包括一系列金属元素与硫、硒、碲、砷等相化 合的化合物。矿物种数有 350 种左右,而其中硫化物就占 2/3 以上, 它们只占地壳总重量的 0.15%。 化学成分 与硫组成化合物的最主要元素为 Fe、Co、Ni、Mo、Cu、 Pb、Zn、Ag、Hg、Cd、Bi、Sb、As 等。 晶体化学特征 硫化物及其类似化合物中原子间的键性不仅表现共 价键性,还显示一定的离子键性,甚至还有金属键性。可以看作硫离 子作最紧密堆积,阳离子位于四面体或八面体空隙。类质同像替代广 泛,同质多像普遍。 物理性质 多呈金属色、金属光泽、条痕色深而不透明。仅少数硫化 物如雄黄、雌黄、辰砂、闪锌矿等具金刚光泽,半透明。单硫化物和 硫盐矿物硬度低,大多具有明显解理;双硫化物,其硬度增高至 5-6.5 左右,同时缺乏解理或解理不完全,熔点低,比重一般在 4 以上。 形态 大多数晶形较好,硫盐矿物自形性较差。硫化物主要呈粒状或 块状集合体出现。 成因产状 绝大部分硫化物是热液作用的产物。高温热液阶段主要形 成辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂等;中温热液阶段形成黄铜矿、 闪锌矿、方铅矿、黄铁矿等;低温热液阶段形成雄黄、雌黄、辉锑矿、 辰砂等;在内生的岩浆作用的晚期,可形成 Fe, Ni, Cu 的硫化物,如 基性超基性岩中的磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿组成的铜镍硫化物矿
床。 简单硫化物及其类似化合物 辉铜矿Cu2S(Chalcocite) 化学组成:Cu79.86%,S20.14%。-一般常含Ag。 结构特点:斜方晶系。 晶体形态:单晶体少见,呈假六方形的短柱状或厚板状。通常致密块 状、粉末状。 物理性质:暗铅灰色;条痕暗灰色;金属光泽。硬度2-3;略具延展 性,小刀刻画时不成粉末,留下光亮刻痕。比重5.5-5.8。 鉴定特征:暗铅灰色,低硬度和延展性。 兰辉铜矿Cu+2Cu+8s5(Digenite) 化学组成Cu78.85%,S21.15%. 结构特点:有高温、低温、准稳态三个同质多相变体。等轴,结构复 杂,S立方最密堆,Cu占据T空隙。 晶体形态:通常致密块状、粉末状。 物理性质:深蓝或黑色;条痕黑色;半金属光泽。硬度2.5-3;性脆, 比重5.6-5.7。 成因产状通常为表生作用产物不排除中低温热液作用形成的可能。 多
79 床。 简单硫化物及其类似化合物 辉铜矿 Cu2S (Chalcocite) 化学组成: Cu 79.86%, S 20.14%。一般常含 Ag。 结构特点: 斜方晶系。 晶体形态: 单晶体少见,呈假六方形的短柱状或厚板状。通常致密块 状、粉末状。 物理性质: 暗铅灰色;条痕暗灰色;金属光泽。硬度 2-3;略具延展 性,小刀刻画时不成粉末,留下光亮刻痕。比重 5.5-5.8。 鉴定特征: 暗铅灰色,低硬度和弱延展性。 兰辉铜矿 Cu+2Cu+8S5 (Digenite) 化学组成: Cu 78.85%, S 21.15%。 结构特点: 有高温、低温、准稳态三个同质多相变体。等轴,结构复 杂,S 立方最密堆, Cu 占据 T 空隙。 晶体形态: 通常致密块状、粉末状。 物理性质: 深蓝或黑色;条痕黑色;半金属光泽。硬度 2.5-3;性脆, 比重 5.6-5.7。 成因产状:通常为表生作用产物,不排除中低温热液作用形成的可能