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1、石英石英/水晶水晶石石英英与与辰辰砂砂共共生生玛瑙玛瑙碧玉碧玉第第20章章 氧化物和氢氧化物矿物氧化物和氢氧化物矿物q概述概述q简单氧化物矿物简单氧化物矿物q复杂氧化物矿物复杂氧化物矿物q氢氧化物矿物氢氧化物矿物氧化物和氢氧化物矿物氧化物和氢氧化物矿物p金属阳离子和某些非金属阳离子(如Si等)与O2-或(OH)-化合而成的矿物。p地壳中分布广泛，仅次于含氧盐矿物大类。已知的矿物超过200种，占地壳总重量的17%：石英族矿物分布最广，占12.6%，最常见的石英是主要的造岩矿物；Fe的氧化物和氢氧化物占3.9%；次有Al、Mn、Ti、Cr 的氧化物和氢氧化物。1 概述概述意义意义：p 许多矿物为重
2、要重要的造岩矿物造岩矿物；p 许多为提提取取黑黑色色金金属属和有有色色金金属属（FeFe、MnMn、CrCr、AlAl、SnSn等）、稀稀有有金金属属 （TiTi、NbNb、TaTa等）、放放射射性性金金属属（U U、ThTh、Y Y、TRTR等）及非非金金属属的矿矿物物原料原料以及耐火材料耐火材料等。p 为仪仪表表轴轴承承或研研磨磨材材料料、无无线线电电工工业业原原料料、工工艺美术原料艺美术原料及宝石宝石的重要来源重要来源。1.1 化学组成化学组成p 阴离子阴离子：主要为O2-、(OH)-p 阳离子阳离子：40种种左右。主要为惰性气体型惰性气体型（Si、Al、Mg、U等）和过渡过渡型型（Fe
3、、Mn、Ti、Cr、V、Nb、Ta等）离离子；铜型离子铜型离子 极少见极少见（Sn、Cu、Pb、Zn、Sb、Bi等）。少数氧化物中附加阴离子附加阴离子（F-、Cl-）和水分子水分子。化学组成化学组成返回 铜铜型型离离子子往往见于由硫硫化化物物氧氧化化而成的次次生生矿矿物物中，且含量很少。变变价价元元素素Fe、Mn、U等在氧氧化化物物中往往呈高高价价态态。氧氧化化物物中类类质质同同像像（尤其是异异价价类类质质同同像像）替代较硫化物广广泛泛，完完全全类类质质同同像像替替代代在成成分分复复杂杂的氧氧化化物物中较常见。氢氢氧氧化化物物中类类质质同同像像替替代代少少见见，而吸附作用吸附作用使其化学组成复
4、杂化化学组成复杂化。1.2 晶体化学特点晶体化学特点1.2.1 氧化物氧化物p氧化物中O2-常作立方或六方最紧密堆积或近似最紧密堆积，阳离子充填四面体或八面体空隙。键性以离子键为主，且以低价惰性气体型离子的氧化物中为最强，如方镁石MgO。p由于阳离子具不同程度的极化性质，刚玉（Al2O3）、石英（SiO2）等的键性趋于向共价键 过 渡；而 磁 铁 矿（FeFe2O4）、软 锰 矿（MnO2）等则有向金属键过渡的趋势。氧化物氧化物返回返回 1）阳阳离离子子电电价价增增高高，其共共价价键键的成分趋于增多，如：Na+Mg2+Al3+Si4+离子键离子键 共价键共价键 2）键键性性因阳阳离离子子的类类
5、型型而异：惰惰性性气气体体型型过过渡渡型型铜铜型型离离子子，共共价价键键性性趋于增增强强，CN趋向减小减小。1.2.2 氢氧化物氢氧化物p (OH)-或(OH)-和和O2-共同形成紧紧密密堆堆积积，后者中(OH)-与与O2-通常成互层分布互层分布。p 多数矿物为层层状状结结构构，层层内内为离离子子键键，层层间间以分分子子键键或氢氢键键联结；部分矿物为链链状状结结构构，链链内内为离子键离子键，沿链的方向联结力较强，链间链间为氢键氢键。返回返回氢氧化物氢氧化物1.3 形态形态p氧氧化化物物常具完完好好的晶晶形形。集集合合体体常成粒粒状状和致致密密块状块状。p氢氢氧氧化化物物多属三三方方、六六方方、
6、斜斜方方或单单斜斜晶晶系系。具层层状状结结构构者常呈板板状状、片片状状、鳞鳞片片状状；具链链状状结结构构者多呈柱柱状状、针针状状、纤纤维维状状。但更常见成细细分分散散胶胶态态混混合合物物，呈鲕鲕状状、豆豆状状、肾肾状状、葡葡萄萄状状、钟乳状多孔状钟乳状多孔状、土状土状、致密块状致密块状等。1.4 物理、化学性质物理、化学性质1.4.1光学性质光学性质主要取决于阳离子类型主要取决于阳离子类型 （1）惰性气体型离子惰性气体型离子（Mg、Al、Si等）的氧化物氧化物和氢氧氢氧化物化物：通常为无色无色、白色白色或浅色浅色的颜色颜色及条痕条痕，玻璃光泽玻璃光泽为主，透明透明半透明半透明。（2）过过渡渡型
7、型离离子子（Fe、Mn、Cr、Ti等等）和和铜铜型型离离子子（Sn、Cu等等）的的氧氧化化物物和和氢氢氧氧化化物物：深深色色或或暗暗色色，常常呈呈各各种种彩彩色色或或钢钢灰灰色色铁铁黑黑色色，条条痕痕深深色色(黄黄、褐褐、黑黑色色)，半金属或金刚光泽，半透明不透明。，半金属或金刚光泽，半透明不透明。1.4.2力学性质及其他性质力学性质及其他性质 决定于其晶体结构晶体结构1)氧化物 大部分矿物为离离子子键键向共共价价键键过过渡渡，结结构构的紧紧密密程程度度高高。通常具较高的硬度（一般5.5，最高达9）；较大的比重（多数4.0，仅架状结构的石英族较低，为2.65）；解理不发育；含铁矿物具强弱不等的
8、磁性；含放射性元素者具放射性；熔点高；溶解度低。2)氢氧化物层状结构者的硬度和比重均较相应的氧化物稍低或低得多，常具一组极完全完全解理；链状结构者的硬度和比重皆相对稍大些，其解理中等。氢氧化物因产于地表，常为胶态或隐晶质，解理的意义不大。1.5 成因产状1.5.1 氧化物：广泛形成于内生、外生和变质作用中。（1）对变价元素：低价态(Fe2+、Mn2+、V3+、Cr3+等)的氧化物多形成于内生(主要是热液、岩浆作用，次为伟晶作用)或变质作用较为还原的环境中；而高价态(Fe3+、Mn4+、Sb5+、W6+等)的氧化物则主要形成于外生(表生作用，如岩石或矿床的风化壳)或内生作用的较氧化的环境中。（2
9、）Fe在不同的氧化 还原条件下，易于相互转变为不同价态的氧化物矿物。（3）非变价元素的氧化物，绝大部分在岩浆、伟晶、热液或变质作用均可形成，也常见于砂矿中。（4）少数氧化物具单成因性，如铬铁矿属典型岩浆成因，只产于超基性、基性岩浆岩中。1.5.2 氢氧化物氢氧化物：往往为低温表生作用的产物，主要产于地表或近地表，由风化作用及化学沉积而形成：多见于金属矿床的 氧化带和水化带或岩石风化壳；在湖沼盆地中可形成规模巨大的沉积矿床，其中尤以Fe、Mn、Al的氢氧化物最为典型，为风化作用和沉积作用过程中的胶体溶液凝聚形成的。少数氢氧化物可产于热液矿脉。1.6 鉴定方法鉴定方法 p鉴定氧化物，主要依据晶形、
10、条痕、解理，以及其他物理性质(如磁性等)，必要时可作简易化学实验(如锡镜反应或试Ti、试Mn、试U等)。p氢氧化物粒细，多为细分散胶态混合物，肉眼难以准确鉴别。因常含(OH)-、H+、H2O，一般需利用差热分析、红外吸收光谱分析，并配合X射线分析、化学分析及电子显微镜等方法方能奏效。也可试Mn或试Al。1.7 分类分类(硬锰矿硬锰矿)O OnHnHMnOMnOO O或或mMnOmMnO3H3HO On n硬锰矿族：硬锰矿族：BaMnMBaMnM（水锰矿）（水锰矿）H)H)水锰矿族：水锰矿族：MnO(OMnO(O）（针铁矿、纤铁矿、（针铁矿、纤铁矿、H)H)针铁矿族：针铁矿族：FeO(OFeO(
11、O）（硬水铝石、软水铝石（硬水铝石、软水铝石 OH)OH)硬水铝石族：硬水铝石族：AlOAlO()（三水铝石、（三水铝石、H)H)三水铝石族：三水铝石族：Al(OAl(O（水镁石（水镁石)水镁石族：水镁石族：Mg(OHMg(OH2 22 22 220209 9 3 3 2 2LLLL 氢氧化物氢氧化物需要掌握的矿物需要掌握的矿物简单氧化物矿物：简单氧化物矿物：刚玉刚玉,赤铁矿赤铁矿,金红石金红石,锡石锡石,石英石英复杂氧化物矿物：复杂氧化物矿物：钛铁矿钛铁矿,钙钛矿钙钛矿,尖晶石尖晶石,磁铁矿磁铁矿,黑钨矿黑钨矿氢氧化物：铝土矿氢氧化物：铝土矿(三水铝石三水铝石),褐铁矿褐铁矿(针铁矿针铁矿)
12、,水水镁石镁石,硬锰矿硬锰矿2 矿物分述矿物分述简单氧化物矿物刚玉简单氧化物矿物刚玉q化学组成化学组成:Corundum Al2O3。一般含微量微量Cr3+、Fe2+、Ti4+、Mn2+、V5+、Ga3+等，常见赤铁矿赤铁矿、钛铁矿钛铁矿、金红石金红石、尖晶石尖晶石、石榴石榴子石子石等包裹体包裹体。q结构特点结构特点:三方晶系；点群三方晶系；点群3m。空间群空间群R3c；a0=4.75，c0=12.97；Z=6。晶体结构晶体结构中，中，O2-成立方最紧密堆积；成立方最紧密堆积；而而Al3+则在两氧离子层之间，充填三分之二的八面体空隙，则在两氧离子层之间，充填三分之二的八面体空隙，组成共面的组成
13、共面的Al-O6。q晶体形态晶体形态:一般呈近似一般呈近似腰鼓状晶形腰鼓状晶形，常依菱面体，常依菱面体(-1011)，较少依（较少依（0001）成聚片双晶。）成聚片双晶。q物理性质物理性质:蓝灰、黄灰色，含铁者呈黑色；含铬而呈红色蓝灰、黄灰色，含铁者呈黑色；含铬而呈红色者，称红宝石者，称红宝石(ruby)；含钛而呈蓝色者称蓝宝石含钛而呈蓝色者称蓝宝石(sapphire)；玻璃光泽。硬度玻璃光泽。硬度9；无解理；常因聚片双晶或；无解理；常因聚片双晶或细微包体产生细微包体产生(0001)或或(10-11)裂理。比重裂理。比重3.954.10。q鉴定特征鉴定特征:以其晶形，双晶条纹和高硬度作为鉴定特
14、征。以其晶形，双晶条纹和高硬度作为鉴定特征。刚玉型结构刚玉型结构下一页下一页刚玉型结构刚玉型结构返回返回简单氧化物矿物刚玉简单氧化物矿物刚玉沿沿(10-10)面的投影面的投影 c0001平行双面，平行双面，a11-20六方柱，六方柱，r10-11菱面体，菱面体，n22-43，z22-41、w14.14.-28.1六方双锥六方双锥 通常呈 蓝灰蓝灰、黄灰色黄灰色，含杂质杂质可呈各种颜色：红宝石红宝石：含Cr，红色红色；蓝宝石蓝宝石：含Ti 和Fe2+，蓝色蓝色；黑星石黑星石：含Fe2+、Fe3+，黑色黑色、透明透明；白宝石白宝石：纯净无色透明纯净无色透明的晶体；含Co、V、Ni呈绿色绿色；含Ni
15、呈黄色黄色；含Fe3+、Mn2+呈玫瑰红色玫瑰红色。鉴定特征鉴定特征返回返回星光红星光红(蓝蓝)宝石宝石返回返回聚片双晶或微细包裹体产生聚片双晶或微细包裹体产生0001裂开裂开成因产状成因产状：各种成因。多形成于高温、富Al贫Si的条件下。p有岩浆结晶作用形成；p产于碱性伟晶岩中；p形成于岩浆岩与石灰岩的接触带；p可产于粘土质岩经区域变质而成的结晶片岩中；p也见于砂岩中。用途：用途：p作研磨材料及精密仪器、仪表和钟表的轴承；p色泽美丽透明的晶体可作宝石；p合成红宝石单晶可作激光材料简单氧化物矿物赤铁矿简单氧化物矿物赤铁矿q化学组成化学组成:Hematite Fe2O3。有时含有时含TiO2、S
16、iO2、Al2O3等混等混入物。入物。常含Ti、Al、Mn、Fe2+、Mg、Ca和少量的 Ga、Co等类质同像混入物，以及 金红石、钛铁矿等显微包裹体。致密块体常含SiO2、Al2O3、粘土等机械混入物。q结构特点结构特点:三方晶系；点群三方晶系；点群3m。空间群空间群R3c；a0=5.029，c0=13.73；Z=6。晶体结构属刚玉型。晶体结构属刚玉型。q晶体形态晶体形态:单晶体常呈板状，主要由板面与菱面体等所形成单晶体常呈板状，主要由板面与菱面体等所形成之聚形。之聚形。q物理性质物理性质:显晶质的赤铁矿呈铁黑至钢灰色。硬度显晶质的赤铁矿呈铁黑至钢灰色。硬度5.56，土，土状者显著降低；性脆
17、；无解理。比重状者显著降低；性脆；无解理。比重5.05.3。q鉴定特征鉴定特征:樱红色条痕是鉴定赤铁矿的最主要特征。樱红色条痕是鉴定赤铁矿的最主要特征。简单氧化物矿物赤铁矿简单氧化物矿物赤铁矿c0001平行双面平行双面r10-11、e01-12、z01-18菱面体菱面体n22-43六方双锥六方双锥 鉴定特征鉴定特征：常成各种集合体形态：p镜铁矿：具金属光泽的片状集合体；p云母赤铁矿：具金属光泽的细小鳞片状集合体；p铁赭石：红色土状(粉末状)集合体；p鲕状、豆状、肾状赤铁矿：鲕状、豆状、肾状的集合体。p尚有致密块状集合体。物理性质：显晶质者呈钢灰铁黑色；隐晶质及胶态者呈暗红色、红褐色。条痕樱红色
18、或红棕色，金属半金属光泽，或土状光泽。H 5.56，土状者显著降低。无解理。无磁性，性脆。注意：p镜铁矿常因含磁铁矿微细包裹体而具较强的磁性。镜铁矿镜铁矿返回返回云母赤铁矿云母赤铁矿返回返回肾状赤铁矿肾状赤铁矿返回返回鲕状赤铁矿鲕状赤铁矿成因产状成因产状：p形成于各种地质作用。主要有 热液成因、沉积成因（著名产地有河北宣化、湖南宁乡等）和沉积变质成因（著名产地如辽宁 鞍山等）。p赤铁矿（Fe2O3）和 磁铁矿（FeFe2O4）易相互转变：在自然条件下，当氧的浓度增大，磁铁矿可氧化成赤铁矿，并保留其晶形，称假像赤铁矿；当氧浓度减小，赤铁矿可还原为磁铁矿，若原晶形不变，称穆磁铁矿。用途用途：p提炼
19、铁的矿物原料之一；p纯净的粉末状赤铁矿是天然的矿物颜料；p可综合利用成分中的Ti、Ga、Co等。简单氧化物矿物简单氧化物矿物 金红石金红石本族化合物属本族化合物属AX2型，主要包括金红石、锡石和软锰矿。型，主要包括金红石、锡石和软锰矿。它们的晶体结构均属金红石型。另外还包括它们的晶体结构均属金红石型。另外还包括TiO2的其余两的其余两个同质多象变体个同质多象变体锐钛矿和板钛矿锐钛矿和板钛矿。q化学组成化学组成:常含Fe2+、Fe3+、Nb5+、Ta5+、Cr3+、Sn4+等类质同像混入物。金红石具成分标型性：碱性岩中富Nb；基性岩和岩浆成因的碳酸岩中的含V；伟晶岩及热液矿床中者往往富Sn；月岩
20、中的金红石富 Nb 和 Cr。q结构特点结构特点:四方晶系；点群四方晶系；点群4/mmm。空间群空间群P42/mnm。晶体晶体结构结构表现为表现为：O2-近似成六方最紧密堆积，Ti4+位于变形八面体空隙中，CN=6。O2-位于以Ti4+为角顶所组成 的平面三角形之中心，CN=3。TiO6彼此上、下共棱联结成c轴的链，链间由TiO6配位八面体配位八面体共角顶相连。简单氧化物矿物简单氧化物矿物 金红石金红石a100、m110四方柱四方柱e101、s111四方双锥四方双锥r320复四方柱复四方柱z321复四方双锥复四方双锥z22-41、w14.14.-28.1六方双锥六方双锥金红石结构金红石结构：T
21、iO2返回返回鉴定特征：p晶体呈短柱状、长柱状或针状，柱面有纵纹。双晶依(101)成膝状双晶、三连晶或环状双晶。致密块状集合体。p通常为褐红、暗红或褐色，富Fe者黑色；条痕浅褐色黄褐色；金刚光泽；微透明。110完全解理；H66.5。G4.24.3。p试Ti反应：粉末溶于热H3PO4，冷却，稀释后，加H2O2或Na2O2，溶液呈黄褐色。p以其四方柱形、双晶、颜色为以其四方柱形、双晶、颜色为鉴定鉴定特征。特征。成因产状：p高温成因。p主要产于伟晶岩和区域变质岩系的含金红石石英脉中以及砂矿床中。金红石鉴定特征金红石鉴定特征返回返回用途：p提炼Ti的主要原料：Ti 具密度小、强度高、耐腐蚀、抗高温等优
22、良性能；p钛合金 广泛应用于化工、军事和空间技术中（用于喷气发动机、飞机机体、导弹火箭 等及碱工业等用的反应塔、蒸馏塔、热交换器、阀门等设备和部件上）。p钛白粉可作高级白色油漆、涂料、人造丝的减光剂、白色橡胶和高级纸张的填料。p金红石可作半导体检波器。p人造金红石可 制作优质电焊条。简单氧化物矿物锡石简单氧化物矿物锡石q化学组成化学组成:Cassiterite SnO2。常含常含Fe、Ti、Nb、Ta等元素。等元素。q结结构构特特点点:四四方方晶晶系系；点点群群4/mmm。空空间间群群P42/mnm；a0=4.72，c0=3.17；Z=2。晶体结构属金红石型。晶体结构属金红石型。q晶体形态晶体
23、形态:单晶体常呈由四方双锥和四方柱所组成的双锥柱单晶体常呈由四方双锥和四方柱所组成的双锥柱状聚形；以状聚形；以(101)为双晶面之肘状双晶常见。为双晶面之肘状双晶常见。q物理性质物理性质:纯净的无色，一般为黄棕色至深褐色；条痕白色纯净的无色，一般为黄棕色至深褐色；条痕白色至淡黄色；金刚光泽，断口油脂光泽。硬度至淡黄色；金刚光泽，断口油脂光泽。硬度67；性脆；解；性脆；解理平等理平等110不完全；贝壳状断口。比重不完全；贝壳状断口。比重6.87.0。q鉴定特征鉴定特征:锡石的晶形和颜色很相似于金红石、鳞钇矿和锆锡石的晶形和颜色很相似于金红石、鳞钇矿和锆石，但其比重远较后三者为大。石，但其比重远较
24、后三者为大。简单氧化物矿物锡石简单氧化物矿物锡石a100、m110四方柱四方柱e101、s111四方双锥四方双锥 本族矿物包括同一本族矿物包括同一SiO2成分的一系列同质多象变体；成分的一系列同质多象变体；-石英、石英、-石英、石英、-鳞石英、鳞石英、1-鳞石英、鳞石英、2-鳞石英、鳞石英、-方石英、方石英、-方方石英、柯石英、斯石英等。石英、柯石英、斯石英等。SiO2的一系列同质多像变体，常见的有：（常压下）熔融体熔融体方石英方石英鳞石英鳞石英石英石英石英石英 -c1728c1470 c870c573 1）尤以-石英最常见。2）石英应为-石英和-石英之总称，但一般指低温石英（即-石英）。3）
25、此外，把含此外，把含H2O的的SiO2矿物蛋白色合并在内。矿物蛋白色合并在内。简单氧化物矿物石英族简单氧化物矿物石英族p本族矿物包括本族矿物包括SiO2的一系列同质多像变体的一系列同质多像变体:-石英、石英、-石英、石英、-鳞石英、鳞石英、-鳞石鳞石英英-方石英、方石英、-方石英、柯石英、斯石英、凯石英方石英、柯石英、斯石英、凯石英(合成矿物合成矿物)等。其中等。其中表示高温表示高温变体，变体，表示低温变体。表示低温变体。p-石英石英(低温石英低温石英)在在573C以下稳定，三方晶系，产于酸性岩浆岩；以下稳定，三方晶系，产于酸性岩浆岩；-石英石英(高温石英高温石英)在在573870C稳定，六方
26、晶系，产于酸性火山岩；稳定，六方晶系，产于酸性火山岩；-鳞石英鳞石英(低温鳞低温鳞石英石英)在在117C以下准稳定，斜方晶系，产于酸性火山岩中以下准稳定，斜方晶系，产于酸性火山岩中,由高温鳞石英转变而成由高温鳞石英转变而成,或由低温热液作用和表生作用形成；或由低温热液作用和表生作用形成；1-鳞石英鳞石英(中温鳞石英中温鳞石英)在在117163C准准稳定，六方晶系，产于酸性火山岩中稳定，六方晶系，产于酸性火山岩中,由高温鳞石英转变而成；由高温鳞石英转变而成；2-鳞石英鳞石英(高温鳞高温鳞石英石英)在在8701470C稳定，稳定，163870C准稳定，六方晶系，产于酸性火山岩准稳定，六方晶系，产于
27、酸性火山岩中，中，-方石英方石英(低温方石英低温方石英)在在268C以下准稳定，四方晶系，产于酸性火山岩中以下准稳定，四方晶系，产于酸性火山岩中,由高温方石英转变而成由高温方石英转变而成,或由低温热液作用和表生作用形成；或由低温热液作用和表生作用形成；-方石英方石英(高温方石英高温方石英)在在14701723C稳定，稳定，2681470C准稳定，等轴晶系，产于酸性火山岩准稳定，等轴晶系，产于酸性火山岩中；柯石英约中；柯石英约1976108Pa稳定稳定,常温常压下准稳定，单斜晶系，产于陨石坑常温常压下准稳定，单斜晶系，产于陨石坑中，由陨石撞击变质形成；斯石英约中，由陨石撞击变质形成；斯石英约76
28、108Pa以上稳定以上稳定,常温常压下准稳定，四常温常压下准稳定，四方晶系，产于陨石坑中方晶系，产于陨石坑中,由陨石撞击变质形成，亦可见于超高压变质作用的产物中。由陨石撞击变质形成，亦可见于超高压变质作用的产物中。p在在SiO2的各种天然同质多像变体中的各种天然同质多像变体中,除斯石英除斯石英(属金红石型结构属金红石型结构)中中Si4+为八面为八面体配位外体配位外,在其余各变体中在其余各变体中Si4+均为四面体配位均为四面体配位,即每一即每一Si4+均被均被4个个O2-包围而包围而构成构成SiO4四面体。各四面体。各SiO4四面体彼此均以角顶相连而成三维的架状结构。四面体彼此均以角顶相连而成三
29、维的架状结构。由于不同的变体中由于不同的变体中SiO4四面体联结方式不同从而反映在对称形态和某些物理性四面体联结方式不同从而反映在对称形态和某些物理性质上质上(如相对密度等如相对密度等)有所不同。有所不同。简单氧化物矿物石英族简单氧化物矿物石英族SiO2相图相图(Swamy&Saxena,1994)简单氧化物矿物石英族简单氧化物矿物石英族q化学组成化学组成:Quartz SiO2,为为-石英石英。-石英与石英与-石英石英两者相转两者相转变温度在变温度在570。常含不同数量的气态、液态和固态物质的。常含不同数量的气态、液态和固态物质的机械混入物。机械混入物。q结结构构特特点点:-石石英英属属三三
30、方方晶晶系系，点点群群32。空空间间群群P312或或P322；a0=4.91，c0=5.40；Z=3。结构中SiO4四面体以角顶相连，c轴呈螺旋状排列，有左、右旋之分。-石英石英（低温石英）低温石英）SiO2 -quartz 返回返回简单氧化物矿物石英族简单氧化物矿物石英族-石英和石英和-石英的晶石英的晶体结构体结构 简单氧化物矿物石英族简单氧化物矿物石英族q晶晶体体形形态态:-石石英英的的单单晶晶体体通通常常呈呈六六方方柱柱10-10和和菱菱面面体体10-11等等单单形形所所成成之之聚聚形形。柱柱面面上上常常具具横横纹纹。有有时时还还出出现现三三方方双双锥锥1121或或2111和和三三方方偏
31、偏方方面面体体5161或或6151单形的小面。单形的小面。隐隐晶晶质质的的石石英英称称石石髓髓(玉玉髓髓chalcedony),具具有有不不同同颜颜色色条条带的或花纹相间分布的石髓称为带的或花纹相间分布的石髓称为玛瑙玛瑙(agate),碧玉碧玉。q物理性质物理性质:纯净的纯净的-石英无色透明，因含微量色素离子石英无色透明，因含微量色素离子或细分散包裹体，或存在色心而呈各种颜色，并使透明或细分散包裹体，或存在色心而呈各种颜色，并使透明度降低；玻璃光泽，断口呈油脂光泽。硬度度降低；玻璃光泽，断口呈油脂光泽。硬度7；无解理；无解理；贝壳状断口。比重贝壳状断口。比重2.65。具压电性。具压电性。简单氧
32、化物矿物石英族简单氧化物矿物石英族-石英形态石英形态-石英形态石英形态简单氧化物矿物石英族简单氧化物矿物石英族-石英的道芬双晶（石英的道芬双晶（A A）、）、巴西双晶巴西双晶（B B）和日本双晶（和日本双晶（C C）蛋白石的扫蛋白石的扫描电镜照片描电镜照片 鉴定特征鉴定特征：p常呈柱状晶体，六方柱面上具横纹，为1010 和 101 1 之聚形纹。常见道芬双晶和巴西双晶。集合体呈粒状、致密块状或晶簇状。p通常为无色、乳白色、灰白色，因含杂质色心或细分散包裹体而呈各种颜色；玻璃光泽，贝壳状断口油脂光泽；透明 半透明。无解理；H 7。G 2.65。具压电性。p水晶簇：纯净者无色透明。p紫水晶：微量F
33、e3+Si4+产生色心而致紫色。加热退色。p烟水晶：Al3+H+或Na+Si4+，在x射线或射线作用下，AlO键电子对中的一个电子离位产生空穴色心而成烟黄暗褐色、黑色。加热至225开始缓慢褪色，至400烟色渐消失。注：黑色透明者称墨晶；茶褐色者称茶晶。p黄水晶：黄色透明者，可能为Fe2+所致。p蔷薇石英（芙蓉石）：蔷薇红色或粉红色，可能由Ti、Mn造成。通常呈致密块状。加热至575褪色；日光下长期暴晒颜色变浅。异种：主要有：异种：主要有：1）显晶质异种：）显晶质异种：p蓝石英：蓝色。含Ti较高，次有Al、Mn。加热至300400，褪色或变为紫色。p发晶：细小针状金红石、电气石或角闪石等包裹体呈
34、发状、纤维状。p乳石英：乳白色半透明的块体，含大量细分散的气、液包裹体及微裂隙。p猫眼石、虎睛石、鹰眼石：由于石英交代并胶结石棉纤维而具丝绢光泽的黄褐、棕黄、棕红、深蓝或蓝灰色的致密块体。p砂金石(东陵石)：含鳞片状金云母、赤铁矿等包裹体且分布均匀的次生石英岩或水晶晶体，琢磨后呈闪烁的 金黄色、褐黄色、粉红色或绿色。2）隐晶质异种：）隐晶质异种：p玉髓（石髓）：呈钟乳状、肾状、葡萄状、皮壳状等外貌，具蜡状光泽半透明的纤维状异种，常呈乳白、黄、褐、深蓝等色，尚有红褐色(光玉髓)、苹果绿（绿玉髓）、绿色中夹有红色碧玉小斑点(血玉髓，血滴石，鸡血石)。p玛瑙：不同颜色的玉髓条带或同心环状相间分布。有
35、缠丝玛瑙、苔纹玛瑙、缟玛瑙、截子玛瑙等。p碧玉：含氧化铁(可20%)的致密块状石英。可呈暗红、紫红、褐色黄色、蓝色、青绿色等。p燧石：暗色(浅灰褐黑等色)无光泽，呈结核状、瘤状、透镜状、条带状、似层状的坚韧极致密的隐晶质石英。成因产状：成因产状：p-石英分布广泛，是三大岩类许多岩石的主要造岩矿物，为花岗伟晶岩脉和大多数热液脉的主要矿物成分。p压电水晶和宝石原料(包括各种水晶)主要源自伟晶岩脉晶洞及热液脉中。p紫水晶的形成温压相当低；p烟水晶只在较高的温度下形成。水晶也见于残坡积及冲积砂矿中。p花岗伟晶岩的核心部位常见有蔷薇石英大块体。p乳石英见于各种石英脉和石英岩中。p蓝石英 产于岩浆岩和高变
36、质相的变质岩中。成因产状：成因产状：p玉髓有低温热液成因(常产于喷出岩气孔或热液脉及温泉沉积物中)和表生成因（见于风化壳和氧化带）p玛瑙为低温热液之胶体成因，主要产于喷出岩气孔中；也见于残坡积及冲积层中。p碧玉广泛产于沉积岩、变质岩中。p燧石主要产于石灰岩及白垩层中，多为成岩交代成因。用途：用途：p纯净的一般石英大量用作玻璃、陶瓷、混凝土、冶炼硅钢的原料，以及硅质耐火材料、建筑材料、研磨材料、瓷器配料等。还可用于提取单晶硅以制造太阳能电池。p无裂隙、双晶和包裹体等缺陷的无色透明晶体（666mm3）作压电材料用于无线电工业中振荡器元件及光学仪器材料（用以制光谱棱镜、透镜等）、耐酸耐高温的器材。p
37、颜色美丽者可作工艺品及宝石原料。p色泽差的玛瑙和玉髓可作研磨器具。p熔炼水晶是电子工业和技术的矿物材料。-石英石英（高温石英，（高温石英，-quartz）：SiO2六方晶系，对称型六方晶系，对称型622鉴定特征：鉴定特征：p呈特征的六方双锥晶形(六方柱发育差)。颗粒较小，晶体几乎总呈浑圆状，表面粗糙。灰白色，乳白色，玻璃光泽，断口油脂光泽。成因产状：成因产状：p常呈分散粒状的 斑晶产于酸性喷出岩（如流纹岩）中。常压下，573即转变为-石英，但仍保留 六方双锥晶形 呈副像。蛋白石蛋白石（欧泊欧泊）：）：SiO2nH2O非晶质非晶质，但扫描电子显微镜研究发现其内部存在但扫描电子显微镜研究发现其内部
38、存在SiO2小球体堆积小球体堆积。鉴定特征：鉴定特征：p无定形，通常呈肉冻状致密块体或葡萄状、钟乳状、皮壳状、多孔状、结核状。p颜色不定，通常为蛋白色、无色，含杂质可呈各种颜色；微透明；玻璃光泽或蜡状光泽，具美丽的变彩。H55.5。比重较小(1.92.3)。易脱水龟裂而呈白色。成因产状：成因产状：p低温热液成因。其中从火山温泉沉积物中沉淀而成的称硅华。p外生条件下，可由硅酸盐矿物经风化分解而产生的硅酸溶液 凝聚而成。硅酸溶液即硅胶就地沉积或带至海水中被硅藻、放射虫等生物吸收后构成硅质骨骼，死后堆积成硅藻土。用途：用途：色泽美丽的致密块状贵蛋白石或火蛋白石可作名贵的宝石及工艺品材料。p硅藻土质轻
39、多孔，是优良的隔音、隔热材料，建筑材料、研磨材料、陶瓷原料、炸药原料；可用于制作过滤剂，及炼油、制糖的吸附剂和净化剂；作为催化剂的载体应用于化学工业上。石英鉴定特征石英鉴定特征下一页下一页石英鉴定特征石英鉴定特征返回返回紫水晶紫水晶烟水晶烟水晶返返回回蔷薇石英蔷薇石英（芙蓉石芙蓉石）返回返回发晶发晶返回返回 -石英石英（高温石英高温石英，-quartz）：SiO2返回返回蛋白石蛋白石（欧泊欧泊）：SiO2nH2O返回返回矿产分布规律矿产分布规律矿产分布规律矿产分布规律石英原料赋存层位极其分布范围有如下规律：石英原料赋存层位极其分布范围有如下规律：p 太古界变质岩系中，有脉石英和伟晶岩石英块体矿
40、床。太古界变质岩系中，有脉石英和伟晶岩石英块体矿床。p 元古界辽河群含石英岩矿床。元古界辽河群含石英岩矿床。p 下震旦系在华北、东北广泛含有石英岩或石英砂岩矿床。下震旦系在华北、东北广泛含有石英岩或石英砂岩矿床。p 上震旦系石英砂岩矿床主要分布在我国的南方。上震旦系石英砂岩矿床主要分布在我国的南方。p 下寒武系石英砂岩矿床分布于山东、山西一带。下寒武系石英砂岩矿床分布于山东、山西一带。p 泥盆系石英岩和石英砂岩分布于长江流域及西北个别地区泥盆系石英岩和石英砂岩分布于长江流域及西北个别地区p 侏罗系的石英原料矿床比较少，仅在个别地区有。侏罗系的石英原料矿床比较少，仅在个别地区有。p 白垩系中的石
41、英原料矿床稀少。白垩系中的石英原料矿床稀少。p 第三系中的石英砂大多未充分胶结。第三系中的石英砂大多未充分胶结。p 第四系石英砂、含长石石英砂分布于东南沿海及内陆地区第四系石英砂、含长石石英砂分布于东南沿海及内陆地区复杂氧化物矿物复杂氧化物矿物 钛铁矿钛铁矿q化学组成化学组成:Ilmenite FeTiO3。常含类质同象混入物常含类质同象混入物Mg和和Mn。常含有细鳞片状赤铁矿包体。常含有细鳞片状赤铁矿包体。q结构特点结构特点:三方晶系；点群三方晶系；点群3。空间群。空间群R3；a0=5.083，c0=14.04；Z=6。晶体结构属刚玉型。与刚玉不同之处在于晶体结构属刚玉型。与刚玉不同之处在于
42、铝的位置相间地被铁和钛所代替。铝的位置相间地被铁和钛所代替。q晶体形态晶体形态:单晶体少见，偶有呈厚板状，通常成不规则细粒。单晶体少见，偶有呈厚板状，通常成不规则细粒。q物理性质物理性质:钢灰至黑色；条痕黑色，含赤铁矿者带褐色；半金钢灰至黑色；条痕黑色，含赤铁矿者带褐色；半金属光泽；不透明。硬度属光泽；不透明。硬度56；无解理，次贝壳状断口。比重；无解理，次贝壳状断口。比重4.72。微具磁性。微具磁性。q鉴定特征鉴定特征:钛铁矿可依其晶形、条痕和弱磁性与其相似的赤铁钛铁矿可依其晶形、条痕和弱磁性与其相似的赤铁矿、磁铁矿相区别。矿、磁铁矿相区别。复杂氧化物矿物复杂氧化物矿物 钛铁矿钛铁矿钛铁矿的
43、理想晶体形态钛铁矿的理想晶体形态c c00010001平行双面，平行双面，m m10-1010-10六方柱，六方柱，r r10-1110-11、s s02-2102-21、n n22-4322-43菱面体菱面体复杂氧化物矿物钙钛矿复杂氧化物矿物钙钛矿本本族族化化合合物物属属ABX3型型。A代代表表大大阳阳离离子子,B代代表表小小阳阳离离子子,类类质质同象十分发育同象十分发育.在地幔矿物学和材料学领域有很重要的意义。在地幔矿物学和材料学领域有很重要的意义。q化学组成化学组成:Perovskite CaTiO3q结构特点结构特点:高温变体为等轴晶系，点群高温变体为等轴晶系，点群m3m。空间群空间群
44、Pm3m；a0=3.85，Z=1。低温变体为正交晶系，点群低温变体为正交晶系，点群mmm；空间群空间群Pbnm。在在高温变体结构高温变体结构中，钙离子位于立方晶胞的中心，为中，钙离子位于立方晶胞的中心，为12个氧离子包围成配位立方个氧离子包围成配位立方-八面体，配位数为八面体，配位数为12；钛离子位；钛离子位于立方晶胞的角顶，为于立方晶胞的角顶，为6个氧离子包围成配位八面体，配位数个氧离子包围成配位八面体，配位数为为2。q晶体形态晶体形态:单晶体少见，呈立方体晶形。单晶体少见，呈立方体晶形。q物理性质物理性质:褐至灰黑色；条痕白至灰黄色；金刚光泽。硬度褐至灰黑色；条痕白至灰黄色；金刚光泽。硬度
45、5.56；解理不完全；参数状断口。比重；解理不完全；参数状断口。比重3.974.04复杂氧化物矿物钙钛矿复杂氧化物矿物钙钛矿钙钛矿的晶体结构钙钛矿的晶体结构钙钛矿钙钛矿：CaTiO3复杂氧化物矿物尖晶石族复杂氧化物矿物尖晶石族化学通式：AB2O4 A：主要为Mg2+、Fe2+、Zn2+、Mn2+及Ni2+、Co2+、Cu2+等；B：主要为：Al3+、Fe3+、Cr3+及V3+、Ti4+等，也可有Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Mn3+等。阳离子间类质同像替代极为普遍而复杂。据不R3+的不同，可划分为三个系列：（1）尖晶石系列（Al尖晶石）；（2）磁铁矿系列（Fe尖晶石）；（3
46、）铬铁矿系列（Cr尖晶石）。尖晶石尖晶石三个系列：个系列：返回返回晶体结构：p等轴晶系，对称型 m3m。p结构中O2-近似成立方最紧密堆积，阳离子充填其中的四面体空隙和八面体空隙，配位四面体和配位八面体以共角顶联结。单位晶胞中有8个A组的R2+和16个B组的R3+。尖晶石晶体结构尖晶石晶体结构返回返回（1）正尖晶石型结构：AIV(B2)VIO4 p全部A2+充填1/8的四面体空隙；全部B3+充填1/2的八面体空隙。p注：尖晶石MgAl2O4、铬铁矿FeCr2O4 属正尖晶石型结构（2）反尖晶石型结构：BIV(AB)VIO4p1/2的B3+充填1/8的四面体空隙；全部A2+及另1/2的B3+充填
47、1/2的八面体空隙。p 注：磁铁矿属反尖晶石型结构。注意：（1）尚有混合型结构：（A1-xBx)IV(AxB2-x)VIO4 ，如镁铁矿MgFe2O4，锰铁矿MnFe2O4。（2）尖晶石型结构的矿物，反映在形态上通常呈111、110,在物性上为硬度高、无解理等特征。尖晶石型结构的矿物尖晶石型结构的矿物返回返回复杂氧化物矿物尖晶石复杂氧化物矿物尖晶石 q化学组成化学组成:Spinel MgAl2O4。常含常含Fe、Zn、Mn、Cr等组份。等组份。q结构特点结构特点:等轴晶系；点群等轴晶系；点群m3m。空间群空间群Fd3m；a a0=8.09;Z=8。晶体结构属晶体结构属正尖晶石型正尖晶石型，氧离
48、子近于成立方密堆积，氧离子近于成立方密堆积，二价阳离子充填二价阳离子充填1/8的四面体空隙，三价阳离子充填的四面体空隙，三价阳离子充填1/2的八面的八面体空隙。配位四面体和配位八面体共角顶的连接。体空隙。配位四面体和配位八面体共角顶的连接。q晶体形态晶体形态:单晶体常呈八面体形单晶体常呈八面体形，有时八面体与菱形十二面体有时八面体与菱形十二面体组成聚形。双晶依尖晶石律组成聚形。双晶依尖晶石律(111)成接触双晶成接触双晶。q物理性质物理性质:无色者少见，通常呈红色无色者少见，通常呈红色(含含Cr)、绿色绿色(含含Fe3+)或或褐黑色褐黑色(含含Fe2+和和Fe3+);玻璃光泽。硬度玻璃光泽。硬
49、度8；无解理；偶有平行；无解理；偶有平行(111)裂理。比重裂理。比重3.55。复杂氧化物矿物尖晶石复杂氧化物矿物尖晶石尖晶石的晶体结构（尖晶石的晶体结构（A）和配位多面体的配置图（和配位多面体的配置图（B）复杂氧化物矿物尖晶石复杂氧化物矿物尖晶石o111八面体，八面体，d110菱形十二面体菱形十二面体 复杂氧化物矿物磁铁矿复杂氧化物矿物磁铁矿q化学组成化学组成:Magnetite FeFe2O4,常含Ti4+、V3+、Cr3+、Al3+、Si4+等替代Fe3+；Fe2+易被Mg2+、Mn2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Ca2+等替代。含杂质高的异种有：钛磁铁矿、铬磁铁矿、钒磁铁矿、钒钛磁
50、铁矿等。q结构特点结构特点:等轴晶系；点群等轴晶系；点群m3m。空间群空间群Fd3m；a a0=8.40；Z=8。晶体结构属晶体结构属反尖晶石型反尖晶石型。即在它的。即在它的结构中半数的三价阳离子充填结构中半数的三价阳离子充填1/8的四面体空隙，的四面体空隙，另外半数的三价阳离子和二价阳离子一起充填另外半数的三价阳离子和二价阳离子一起充填1/2的八面体空隙。的八面体空隙。复杂氧化物矿物磁铁矿复杂氧化物矿物磁铁矿q晶体形态晶体形态:晶体为111或110，单晶体常呈八单晶体常呈八面体，面体，较少呈变形十二面体。较少呈变形十二面体。在 110 的晶面上常可见有沿长对角线方向的条纹。常见粒状和块状 集