[自然科学]矿石矿物学04.ppt

矿石及矿物学Ore and Mineralogy 04 School of Material Science and Engineering, Wuhan Institute of Technology 第二部分 矿物学通论 第一章 绪论 第二章 矿物的化学组成 第三章 矿物的形态 第四章?矿物的物理性质 第五章?矿物的成因 Chapter 1 绪论 1. 矿物和矿物学 (1) 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；它们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。目前，已发现的矿物种数有3000多种，基本上都产自地壳中，但目前的研究已经扩大到地幔和宇宙中的其它天体。 (2) 矿物学——是研究天然矿物的一门学科，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。 矿物学是地质学科中最基本的学科之一，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。由此可见，学好本门课程是十分重要的。 3. 矿物学与其他学科的关系 推荐使用的分类 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 (单硫化物, 双硫化物, 硫盐) 第三大类 卤素化合物 (氟化物, 氯化物) 第四大类 氧化物和氢氧化物 (简单氧化物, 复杂氧化物, 氢氧化物) 第五大类 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) 思考题 1. 矿物种的概念。金刚石和石墨的化学成分都是C，它们是否属于同一个矿物种？?-石英和?-石英是否属于同一个矿物种？褐铁矿和铝土矿是独立的矿物种吗？ 2. 矿物按晶体化学分为哪几大类？ 3. 矿物的命名可以依据很多因素。黄铜矿的命名依据什么？石榴子石的命名依据什么？方铅矿、方解石、香花石、高岭石的命名分别依据什么？ 4. 在矿物的名称中：矿、石、砂、玉、华、矾分别有什么含义？ §2.1 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。 丰度是元素在地壳中的平均含量。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。把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，Si占地壳重量的1/4多。 O占地壳体积的93%以上。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。 这是由于原子核的结构和稳定性。随着原子序数的增大，核内质子间斥力的增加大于核力的增加，核内的结合能降低，原子核趋于不稳定，元素的丰度也要降低。丰度高的元素分布于周期表的开端，自Co(Z=27)以后，元素的丰度有显著降低。 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。 §2.2 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－由同种元素的原子自相结合组 成。 如金刚石，自然金等； 化合物－由两种或两种以上不同的化学元素的原子组成。 又可分为： 简单化合物：