氧化物和氫氧化物礦物大類

1、礦物各論之三： 氧化物 和 氫氧化物礦物大類,氧化物和氫氧化物礦物： 金屬陽(yáng)離子和某些非金屬陽(yáng)離子 (如Si等)與O2-或(OH)-化合而成的礦物。 氧化物和氫氧化物礦物是一系列金屬陽(yáng)離子與O2-與(OH)- 相化合的化合物。這類礦物的種數(shù)約在300種左右。它們占地殼總重量的17%左右，其中石英族礦物就占了12.6%，而鐵的氧化物和氫氧化物占了3.9%。 化學(xué)成分 陽(yáng)離子主要是惰性氣體型離子(如S

2、i、Al等)和過(guò)渡型離子(如Fe、Mn、Ti、Cr等), 及少量銅型離子(如Cu、Sb、Bi等) 。此外，在少數(shù)氧化物中還含有水分子。,一 概 述,晶體化學(xué)特征 氧化物中以離子鍵為主，結(jié)構(gòu)可以用最緊密堆積原理來(lái)闡述，并服從鮑林法則。隨著離子電價(jià)的增加，共價(jià)鍵的成分趨向增多。另一方面, 陽(yáng)離子隨著從惰性氣體型、過(guò)渡型離子向銅型離子改變時(shí)，共價(jià)鍵性則趨向增強(qiáng)，同時(shí)陽(yáng)離子配位數(shù)趨于減少。氫氧化物的晶體結(jié)構(gòu)中，由(OH)- 或(OH)-

3、和O2-共同形成緊密堆積，晶體結(jié)構(gòu)主要是層狀或鏈狀，與相應(yīng)的氧化物比較，其對(duì)稱程度降低。除離子鍵外，還往往存在氫鍵。由于氫鍵的存在，以及(OH)-的電價(jià)較O2-為低而導(dǎo)致陽(yáng)離子與陰離子間鍵力的減弱，因此與相應(yīng)的氧化物比較，其比重和硬度都趨向減小。,形態(tài)及物理性質(zhì) 形態(tài)：氧化物常形成完好的晶形，常見(jiàn)呈粒狀、致密塊狀及其他集合體形態(tài)；氫氧化物則常見(jiàn)為細(xì)分散膠態(tài)混合物，結(jié)晶好時(shí)，晶體呈板狀、細(xì)小鱗片狀或針狀。 硬度：氧化物

4、的物理性質(zhì)以硬度最為突出，一般均在5.5以上，氫氧化物的硬度與其相應(yīng)的氧化物相比，硬度顯著降低。 解理：氧化物僅少數(shù)可發(fā)育解理，且一般解理級(jí)別為中等至不完全解理。氫氧化物因鍵力較弱，發(fā)育一組完全至極完全解理。,形態(tài)及物理性質(zhì) 比重：比重上，彼此相差很大。 光學(xué)性質(zhì)：方面，Mg、Al、Si等惰性氣體型離子組成的氧化物和氫氧化物，通常淺色或無(wú)色，半透明至透明，以玻璃光澤為主。而Fe、Mn、Cr等過(guò)渡型離子則呈深

5、色或暗色，不透明至微透明，半金屬光澤。,成因 氧化物可形成于內(nèi)生、外生和變質(zhì)等作用下，絕大多數(shù)是多成因的。氫氧化物多是外生成因的，在區(qū)域變質(zhì)作用過(guò)程中，氫氧化物和含水的氧化物往往轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)水的氧化物。某些變價(jià)元素，如Fe，在不同的氧化－還原條件下，易于相互轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌瑑r(jià)態(tài)的氧化物，可作為判斷氧化－還原條件的依據(jù)。,分類,剛玉赤鐵礦軟錳礦α-石英蛋白石磁鐵礦,（一） 氧化物礦物,二 主要礦物,剛玉,化學(xué)組成: Al

6、2O3。有時(shí)含微量Fe、Ti或Cr等。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 三方晶系。,剛玉,形態(tài)及物理性質(zhì):一般呈近似腰鼓狀、柱狀晶形，多呈粒狀或致密塊狀集合體。常為藍(lán)灰或黃灰色，常因含雜質(zhì)而呈現(xiàn)多種顏色；玻璃光澤。硬度9；無(wú)解理；常因聚片雙晶或細(xì)微包體產(chǎn)生(0001)或(1011)裂理。比重3.95-4.10。,剛玉,紅寶石：含Cr3+，紅色；藍(lán)寶石：含Ti4+和Fe2+，藍(lán)色；黑星石：含F(xiàn)e2+、Fe3+或微細(xì)分布的碳質(zhì)， 黑色、透明具星光；白寶

7、石：純凈無(wú)色透明的晶體； 含Ni 2+ ，呈黃色含Co、V、Ni呈綠色；含F(xiàn)e3+、Mn2+呈玫瑰紅色。,剛玉,主要用途：作研磨材料及精密儀器、儀表和鐘表的軸承；色澤美麗透明的晶體可作寶石；合成紅寶石單晶可作激光材料。,赤鐵礦,化學(xué)組成: Fe2O3 。有時(shí)含TiO2、SiO2、Al2O3等混入物結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 三方晶系。晶體結(jié)構(gòu)屬剛玉型。 形態(tài)及物理性質(zhì): 單晶體常呈板狀。集合體多樣，顯晶質(zhì)有片狀、鱗片狀或塊狀，隱晶質(zhì)

8、有鮞狀、腎狀、粉末狀和土狀。隱晶的呈暗紅色，條痕櫻桃紅-褐紅色，半金屬-金屬光澤。硬度5.5~6；無(wú)解理。比重5.0~5.3。,赤鐵礦,主要用途： 提煉鐵的礦物原料之一；純凈的粉末狀赤鐵礦是天然的礦物顏料；可綜合利用成分中的Ti、Ga、Co等。,鮞狀赤鐵礦,腎狀赤鐵礦,軟錳礦,化學(xué)組成：MnO2，常含F(xiàn)e2O3、SiO2等機(jī)械混入物，常含H2O結(jié)構(gòu)特點(diǎn):四方晶系。形態(tài)及物理性質(zhì): 單晶體少見(jiàn)，常呈腎狀、結(jié)核狀、塊狀和土狀集合體

9、，黑色，條痕黑色，半金屬光澤；不透明；硬度顯晶質(zhì)可達(dá)6，而隱晶質(zhì)僅為2；性脆；比重4.7-5。,軟錳礦,用途：富集時(shí)可作為錳礦石，氧化帶錳帽可作為找礦標(biāo)志。,石英族 包括SiO2的一系列同質(zhì)多像變體，常見(jiàn)的有： 常壓下，,1）尤以?-石英最常見(jiàn)。 2）石英應(yīng)為?-石英和?-石英之總稱，但一般指低溫石英（即?-石英）。 3）將含水的SiO2礦物 — 蛋白石，也列入本族內(nèi)。,?-石英,化學(xué)組成：SiO2，類質(zhì)同像混入

10、物很少，但常有氣液包裹體和其它機(jī)械混入物。晶體結(jié)構(gòu)：三方晶系。 形態(tài)及物理性質(zhì):常呈柱狀晶體，柱面上具橫紋。常見(jiàn)道芬雙晶和巴西雙晶。集合體呈粒狀、 致密塊狀或晶簇狀。通常為無(wú)色、乳白色、灰白色，因含雜質(zhì)色心或細(xì)分散包裹體而呈各種顏色；玻璃光澤，貝殼狀斷口油脂光澤；透明-半透明。無(wú)解理；硬度 7，比重 2.65。 具壓電性。,?-石英,異種： 顯晶質(zhì)異種：水晶簇：純凈者無(wú)色透明。紫水晶：微量Fe3+→Si4+產(chǎn)生色心而致

11、紫色。加熱退色。,含纖鐵礦包裹體的紫水晶,晶洞中的石英晶簇,?-石英,煙水晶：Al3+＋H+或Na+→Si4+，在x射線或?射線作用下，Al–O鍵電子對(duì)中的一個(gè)電子離位產(chǎn)生空穴色心而成煙黃～暗褐色、黑色。加熱至225℃開(kāi)始緩慢褪色，至400℃±煙色漸消失。 注： 黑色透明者稱墨晶；茶褐色者稱茶晶。,?-石英,黃水晶：黃色透明者，可能為Fe2+所致。薔薇石英（芙蓉石）：薔薇紅色或粉紅色，可能由Ti、Mn造成。通常呈致密塊

12、狀。加熱至575℃褪色；日光下長(zhǎng)期暴曬顏色變淺。,?-石英,乳石英：乳白色半透明的塊體，含大量細(xì)分散的氣、液包裹體及微裂隙。藍(lán)石英：藍(lán)色。含Ti較高，次有Al、 Mn。加熱至300～400℃，褪色或變?yōu)樽仙?。發(fā)晶：細(xì)小針狀金紅石、電氣石或角閃石等包裹體呈發(fā)狀、纖維狀。,?-石英,虎睛石、木變石、鷹眼石：由于石英交代并膠結(jié)石棉纖維，而具絲絹光澤的黃褐、棕黃、棕紅、深藍(lán)或藍(lán)灰色的致密塊體。砂金石(東陵石) ：含鱗片狀金云母、赤鐵礦等包

13、裹體且分布均勻的次生石英巖或水晶晶體，琢磨后呈閃爍的金黃色、褐黃色、粉紅色或綠色。,?-石英,隱晶質(zhì)異種：玉髓（石髓）：呈鐘乳狀、腎狀、葡萄狀、皮殼狀等外貌，具蠟狀光澤半透明的纖維狀異種，常呈乳白、黃、褐、深藍(lán)等色，尚有紅褐色(光玉髓)、蘋果綠（綠玉髓）、綠色中夾有紅色碧玉小斑點(diǎn)(血玉髓，血滴石，雞血石)。,?-石英,瑪瑙： 不同顏色的玉髓條帶或同心環(huán)狀相間分布。按花紋或紋飾的差異進(jìn)行劃分，瑪瑙有很多種，如：黑白或褐紅色相間的截子瑪

14、瑙紅色雜色相間、紋細(xì)如絲的纏絲瑪瑙黑白褐色細(xì)密花紋平行相間、頗為素雅的縞狀瑪瑙花紋如青苔的苔紋瑪瑙,?-石英,碧玉：含氧化鐵 (可＞20%)的致密塊狀石英?？沙拾导t、紫紅、褐色～黃色、藍(lán)色、青綠色等。燧石：暗色(淺灰～褐黑等色)無(wú)光澤，呈結(jié)核狀、瘤狀、透鏡狀、條帶狀、似層狀的堅(jiān)韌極致密的隱晶質(zhì)石英。,?-石英,主要用途：純凈的一般石英大量用作玻璃、陶瓷、混凝土、冶煉硅鋼的原料，以及硅質(zhì)耐火材料、建筑材料、研磨材料、瓷器配料等。

15、還可用于提取單晶硅以制造太陽(yáng)能電池。無(wú)裂隙、雙晶和包裹體等缺陷的無(wú)色透明晶體（≮6×6×6mm3）作壓電材料用于無(wú)線電工業(yè)中振蕩器元件及光學(xué)儀器材料（用以制光譜棱鏡、透鏡等）、耐酸耐高溫的器材。顏色美麗者可作工藝品及寶石原料。色澤差的瑪瑙和玉髓可作研磨器具。熔煉水晶是電子工業(yè)和技術(shù)的礦物材料。,蛋白石,化學(xué)組成：SiO2?nH2O，含水量變化較大，一般4%~9%，最高可達(dá)20%以上。含有Al2O3、Fe2O3、C

16、aO、MgO等雜質(zhì)。蛋白石本質(zhì)上是非晶質(zhì)體，但掃描電子顯微鏡研究發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部存在某種有序結(jié)構(gòu)。,蛋白石,形態(tài)及物理性質(zhì)： 通常呈肉凍狀致密塊體或葡萄狀、鐘乳狀、皮殼狀、多孔狀、結(jié)核狀。顏色不定，通常為蛋白色、無(wú)色，含雜質(zhì)可呈各種顏色；微透明；玻璃光澤或蠟狀光澤，具美麗的變彩。硬度5～5.5。比重較小(1.9～2.5)。 易脫水龜裂而呈白色。,蛋白石,主要用途： 色澤美麗的致密塊狀貴蛋白石或火蛋白石可作名貴的寶石及工藝品

17、材料。 硅藻土質(zhì)輕多孔，是優(yōu)良的隔音、隔熱材料，建筑材料、研磨材料、陶瓷原料、炸藥原料；可用于制作過(guò)濾劑，及煉油、制糖的吸附劑和凈化劑；作為催化劑的載體應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)上。,磁鐵礦,化學(xué)組成: FeFe2O4, 常含Mg、Mn、Ti、V、Cr等元素。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 等軸晶系。晶體形態(tài)及物理性質(zhì): 單晶體常呈八面體。 集合體為粒狀和致密塊狀。鐵黑色；條痕黑色；半金屬-金屬光澤；不透明。硬度5.5~6；無(wú)解理；性脆。比重4.9~5.2

18、0。具強(qiáng)磁性。 主要用途：提煉鐵的最重要的礦物原料之一；可綜合利用V、Ti、Cr。,（二）氫氧化物礦物,鋁土礦褐鐵礦硬錳礦,Al 的氫氧化物,Al 的氫氧化物： 一水硬鋁石： ?-AlO(OH) 一水軟鋁石： ?-AlO(OH) 三水鋁石： Al(OH)3 通常所謂的鋁土礦，實(shí)際上并不是一個(gè)礦物種，而是以極細(xì)的三水鋁石、一水硬鋁石或一水軟鋁石為主要組份，并

19、包含數(shù)量不等的高嶺石、蛋白石、赤鐵礦、針鐵礦等而成的混合物。,鋁土礦,形態(tài)及物理性質(zhì)：常呈鮞狀、豆?fàn)睢⒅旅軌K狀、多孔狀、土狀集合體一般為青灰、灰白、灰褐、灰黃色等色，有時(shí)具紅褐色斑點(diǎn)；條痕白色～淺黃褐色；土狀光澤。硬度一般3～4。脆性，水泡后易崩解成細(xì)小棱角狀碎塊。手摸有粗糙感。用口呵氣濕潤(rùn)后有強(qiáng)烈的土腥臭味。 粉末濕潤(rùn)后無(wú)可塑性。,鋁土礦,成因產(chǎn)狀：主要形成于外生作用。為富Al的巖漿巖和變質(zhì)巖在濕熱條件下風(fēng)化殘留的產(chǎn)物；

20、或由膠體沉積形成。主要用途：提煉Al的最主要礦石礦物；劣質(zhì)者可用作制造人工磨料、耐火材料和高Al水泥原料。為Ga的主要來(lái)源，也可綜合利用Ge、V、Ti等元素。,Fe的氫氧化物,Fe 的氫氧化物以針鐵礦分布最廣。通常所謂的褐鐵礦，實(shí)際上并不是一個(gè)礦物種，而是以針鐵礦（α-FeOOH）或水針鐵礦（α-FeOOH.nH2O）為主要組份，并由數(shù)量不等的纖鐵礦（γ-FeOOH.nH2O） 、含水氧化硅、粘土等所組成的一種細(xì)分散多礦物集合

21、體。,褐鐵礦,形態(tài)及物理性質(zhì)：常呈多孔狀、土狀、致密塊狀、結(jié)核狀、鐘乳狀、葡萄狀等集合體。也常見(jiàn)黃鐵礦晶形的假像，稱假像褐鐵礦。黃褐、紅褐～褐黑色；條痕土黃～黃褐色；土狀光澤。硬度較?。?～5）。 無(wú)磁性。,褐鐵礦,成因產(chǎn)狀： 外生作用之產(chǎn)物，主要有風(fēng)化型和沉積型成因。 由原生含F(xiàn)e的礦物經(jīng)氧化和水化作用形成，尤其是金屬硫化物礦床氧化帶露頭，礦石經(jīng)氧化，形成“鐵帽”，成為找尋原生CuFe硫化物礦床的標(biāo)志。 海相和湖

22、相沉積型褐鐵礦，由氫氧化鐵的膠體溶液凝聚而成，?？纱罅烤奂傻V床。主要用途：可作煉Fe的礦物原料。,硬錳礦,化學(xué)組成: 成分不固定。是多種氫氧化錳礦物的細(xì)分散混合物的總稱。 形態(tài)及物理性質(zhì)： : 通常成葡萄狀、鐘乳狀、腎狀或土狀集合體。單晶體極為罕見(jiàn)。呈土狀，硬度低者稱錳土?；液谥梁谏?；條痕褐黑至黑色；半金屬光澤至暗淡。硬度4-6；性脆。比重4.4-4.7。,硬錳礦,成因及產(chǎn)狀：硬錳礦是一個(gè)典型的外生礦物，常由含錳的碳酸鹽或硅酸鹽礦