引用

的

 

⒈矿物的定义　　

    矿物指由所形成的xx或。它们具有相对固定的化学组成，呈者还具有确定的内部结构；它们在一定的物理化学条件范围内稳定，是组成和的基本单元。

　　目前已知的矿物约有3000种左右，绝大多数是固态无机物，的（如、）、的（如、和）以及固态有机物（如、）仅占数十种。在固态矿物中，绝大部分都属于晶质矿物，只有极少数（如）属于。来自以外其他的xx单质或化合物，称为。由方法所获得的某些与相同或类同的单质或化合物，则称为如。矿物和矿物是极为重要的一类xx资源，广泛应用于工农业及科学技术的各个部门。

　　的化学成分很不稳定不是矿物，是典型的混合物。

曾经多次演变。按现代概念，矿物首先必须是xx产出的﹐从而与人工制备的产物相区别。但对那些虽由人工合成﹐而各方面特性均与xx产出的矿物相同或密切相似的产物﹐如﹑等﹐则称为人工合成矿物。早先﹐曾将矿物局限于地球上由地质作用形成的xx产物。但是﹐近代对及的研究表明﹐组成它们的矿物与地球上的类同。有时只是为了强调它们的来源﹐称它们为月岩矿物和陨石矿物﹐或统称为宇宙矿物。另外还常分出地幔矿物，以与一般产于中的矿物相区别。其次﹐矿物必须是均匀的固体。气体和液体显然都不属于矿物。但有人把液态的自然汞列为矿物；一些学者把﹑喷发的也都视为矿物。至于矿物的均匀性则表现在不能用物理的方法把它分成在化学成分上互不相同的物质。这也是矿物与岩石的根本差别。此外﹐矿物这类均匀的固体内部的原子是作有序排列的﹐即矿物都是。但早先曾把矿物xx于“通常具有结构”。这样﹐作为特例﹐诸如水铝英石等极少数xx产出的非晶质体﹐也被划入矿物。这类在产出状态和化学组成等方面的特征均与矿物相似﹐但不具结晶构造的xx均匀固体特称为似矿物(mineraloid)。似矿物也是矿物学研究的对象﹐往往并不把似矿物与矿物严格区分。每种矿物除有确定的结晶结构外﹐还都有一定的化学成分﹐因而还具有一定的物理性质。矿物的化学成分可用表达﹐如和可分别表示为ZnS和 SiO2。但实际上所有矿物的成分都不是严格固定的﹐而是可在程度不等的一定范围内变化。造成这一现象的原因是矿物中原子间的广泛替代。例如闪锌矿中总是有Fe2+替代部分的Zn2+﹐Zn﹕Fe(原子数)可在1﹕0到约6﹕5间变化﹐此时其化学式则写为(Zn﹐Fe)S﹐石英的成分非常接近于纯的SiO2﹐但仍含有微量的Al3+或Fe3+等类质同象杂质。最後﹐矿物一般是由无机作用形成的。早先曾把矿物全部限于无机作用的产物﹐以此与相区别﹐后来发现有少数矿物﹐如及某些和﹐是起源的﹐但仍具有作为矿物的其馀全部特征﹐故作为特例﹐仍归属于矿物。至于煤和石油﹐都是由有机作用所形成﹐且无一定的化学成分﹐故均非矿物﹐也不属于似矿物。绝大多数矿物都是无机化合物和单质﹐仅有极少数是通过无机作用形成的有机矿物﹐如草酸钙石[Ca(C2O4)?2H2O]等。

而言﹐它们的大小悬殊﹐有的肉眼或用一般的可见(显晶)﹐有的需藉助或辨认(隐晶)﹔有的完好﹐呈规则的几何多面体形态﹐有的呈不规则的存在于岩石或之中。矿物单体形态大体上可分为三向等长(如粒状)﹑二向延展(如板状﹑片状)和一向伸长(如柱状﹑针状﹑纤维状) 3种类型。而晶形则服从一系列几何结晶学规律。

　　矿物单体间有时可以产生规则的连生﹐同种矿物晶体可以彼此平行﹐也可以按一定对称规律形成﹐非同种晶体间的规则连生称或交生。

　　矿物集合体可以是显晶或隐晶的。隐晶或胶态的常具有各种特殊的形态﹐如结核状(如结核)﹑豆状或鲕状(如鲕状)﹑树枝状(如树枝状)﹑晶腺状(如)﹑土状(如)等。

来识别矿物。如﹑﹑﹑﹑和等都是矿物肉眼鉴定的重要标志。

　　作为晶质固体﹐矿物的物理性质取决于它的化学成分和﹐并体现著一般晶体所具有的特性──均一性﹑和。

　　⑴矿物的颜色

　　矿物的颜色多种多样。呈色的原因﹐一类是白色光通过矿物时﹐内部发生跃迁过程而引起对不同色光的选择性吸收所致﹔另一类则是物理光学过程所致。导致矿物内电子的内因﹐最主要的是﹕色素离子的存在﹐如Fe3+使赤铁矿呈红色﹐V3+使钒榴石呈绿色等﹔是缺陷形成“”﹐如的紫色等。中一般将颜色分为3类﹕自色是矿物固有的颜色﹔是指由混入物引起的颜色﹔则是由于某种物理过程所致﹐如新鲜面为古铜红色﹐后因表面的氧化薄膜引起的而呈现蓝紫色的﹐矿物内部含有定向的细微﹐当转动矿物时可出现颜色变幻的变彩﹐透明矿物的解理或有时可引起光的干涉而出现般的晕色等。

　　⑵条痕

　　　指矿物在白色无釉的上划擦时所留下的痕迹。条痕色可xx假色﹐减弱他色﹐通常用于矿物。

　　⑶光泽

　　　指矿物表面反射的能力。根据平滑表面的由强而弱分为(状若镀克罗米金属表面的反光﹐如)﹑(状若一般金属表面的反光﹐如)﹑(状若的反光﹐如)和(状若的反光﹐如石英)四级。金属和半金属光泽的矿物一般为深色﹐金刚或玻璃光泽的矿物条痕为浅色或白色。此外﹐若矿物的反光面不平滑或呈集合体时﹐还可出现﹑﹑﹑及和等特殊光泽类型。

　　⑷透明度

　　 指矿物透过可见光的程度。影响矿物的外在因素(如﹑含有﹑表面不平滑等)很多﹐通常是在厚为0.03毫米薄片的条件下﹐根据矿物透明的程度﹐将矿物分为﹕透明矿物(如石英)﹑半透明矿物(如)和不透明矿物(如磁铁矿)。许多在手上看来并不透明的矿物﹐实际上都属于透明矿物如等。一般具玻璃光泽的矿物均为透明矿物﹐显金属或半金属光泽的为不透明矿物﹐具金刚光泽的则为透明或半透明矿物。

　　⑸断口﹑解理与裂理

　　　矿物在外力作用如敲打下﹐沿任意方向产生的各种称为断口。依其形状主要有贝壳状﹑锯齿状﹑参差状﹑平坦状等。在外力作用下矿物晶体沿着一定的平面破裂的固有特性称为解理。解理面平行于晶体结构中键力最强的方向﹐一般也是原子排列最密的面网发生﹐并服从晶体的对称性。可用单形符号(见晶体)表示﹐如方铅矿具立方体｛100｝解理﹑普通具｛110｝柱面解理等。根据解理产生的难易和解理面完整的程度将解理分为极xx解理(如)﹑xx解理(如方解石)﹑中等解理(如普通)﹑不xx解理(如磷灰石)和极不xx解理(如石英)。也称﹐是矿物晶体在外力作用下沿一定的结晶学平面破裂的非固有性质。它外观极似解理﹐但两者产生的原因不同。裂理往往是因为含夹层或双晶的影响等并非某种矿物所必有的因素所致。

　　⑹硬度

　　　是指矿物抵抗外力作用(如﹑压入﹑研磨)的。矿物学中最常用的是﹐它是通过与具有的矿物相互刻划比较而得出的。10种标准硬度的矿物组成了﹐它们从1度到 10度分别为﹑﹑方解石﹑萤石﹑磷灰石﹑﹑石英﹑﹑﹑金刚石。十个只表示相对硬度的大小﹐为了简便还可以用(2.5)﹑小钢刀(5～5.5)﹑窗(5.5)作为辅助标准﹐粗略地定出矿物的摩氏硬度。另一种硬度为﹐它是﹐用显微硬度仪测出﹐以千克/平方毫米表示。摩氏硬度 H m与维氏硬度H v的大致关系是(kg/mm2)﹐矿物的硬度与晶体结构中化学键型﹑原子间距﹑和原子配位等密切相关。

　　⑺比重

　　　指矿物与同体积在 4℃时之比。矿物的比重取决于组成的和晶体结构的紧密程度。虽然不同矿物的比重差异很大﹐琥珀的比重小于 1﹐而自然铱的比重可高达22.7﹐但大多数矿物具有中等比重(2.5～4)。矿物的比重可以实测﹐也可以根据化学成分和体积计算出理论值。

　　⑻弹性﹑挠性﹑脆性与延展性

　　　某些矿物(如云母)受外力作用弯曲﹐外力xx﹐可恢复原状﹐显示﹔而另一些矿物(如)受外力作用弯曲变形﹐外力xx后不再恢复原状﹐显示挠性。大多数矿物为﹐它们受外力作用容易破碎﹐显示。少数具的矿物(如)﹐具延性(拉之成丝)﹑(捶之成片)。

　　⑼磁性

　　　根据矿物内部所含原子或离子的原子本徵的大小及其相互取向关系的不同﹐它们在被外磁场所磁化时表现的性质也不相同﹐从而可分为(如)﹑(如)﹑(如赤铁矿)﹑(如自然铁)和(如磁铁矿)。由于是由不成对电子引起的﹐因而凡只含具饱和的电子壳层的原子和的矿物都是抗磁的﹐而所有具有铁磁性或亚铁磁性﹑反铁磁性﹑顺磁性的矿物都是含的矿物。但若所含过渡元素离子中不存在不成对电子时(如)﹐则矿物仍是抗磁的。具铁磁性和亚铁磁性的矿物可被所吸引﹔具亚铁磁性和顺磁性的矿物则只能被所吸引。矿物的磁性常被用于探矿和。

　　⑽发光性

　　　些矿物受外来能量能发出可见光。加热﹑以及﹑﹑的照射都是激发矿物发光的因素。激发停止﹐发光即停止的称为﹔激发停止发光仍可持续一段时间的称为燐光。矿物发光性可用于矿物鉴定﹑找矿和选矿。

)不同。氧﹑硅﹑﹑﹑﹑﹑﹑八种元素就占了地壳总重量的97％﹐其中氧约占地壳总重量的一半(49％)﹐硅占地壳总重的1/4以上(26％)。故地壳中上述元素的和氧盐(特别是)矿物分布最广﹐它们构成了地壳中各种岩石的主要组成矿物。其馀元素相对而言虽微不足道﹐但由于它们的地球化学性质不同﹐有些趋向﹐有的趋向。某些元素如﹑﹑﹑﹑等克拉克值甚低﹐均在千万分之二以下﹐但仍聚集形成独立的矿物种﹐有时并可成﹔而某些元素如﹑等的克拉克值虽远高于上述元素﹐但趋于分散﹐不易形成独立矿物种﹐一般仅以混入物形式分散于某些矿物成分之中。

　　⑵矿物晶体结构中原子的堆积(排列)与配位数

　　的矿物(如自然金属﹑及氧化物矿物等)晶体结构中﹐原子常呈最紧密(见晶体)﹐即原子或离子周围最邻近的原子或异号离子数﹐取决于阴阳离子半径的比值。当共价键为主时(如矿物)﹐配位数和配位型式取决于原子外层电子的构型﹐即共价键的和饱和性。对于同一种元素而言﹐其原子或离子的配位数还受到矿物形成时的物理化学条件的影响。温度增高﹐配位数减小﹐压力增大﹐配位数增大。矿物晶体结构可以看成是配位多面体(把围绕中心原子并与之成配位关系的原子用直线联结起来获得的几何多面体)共角顶﹑共棱或联结而成。

　　⑶矿物成分和晶体结构的变化

　　一定的化学成分和一定的晶体结构构成一个矿物种。但化学成分可在一定范围内变化。矿物成分变化的原因﹐除那些不参加晶格的机械混入物﹑吸附物质的存在外﹐最主要的是晶格中质点的替代﹐即类质同象替代﹐它是矿物中普遍存在的现象。可相互取代﹑在晶体结构中占据等同位置的两种质点﹐彼此可以呈有序或无序的分布(见)。

　　矿物的晶体结构不仅取决于化学成分﹐还受到外界条件的影响。同种成分的物质﹐在不同的物理化学条件(温度﹑压力﹑介质)下可以形成结构各异的不同矿物种。这一现象称为。如金刚石和石墨的成分同样是﹐但晶体结构不同﹐性质上也有很大差异。它们被称为的不同的同质多象变体。如果化学成分相同或基本相同﹐结构单元层也相同或基本相同﹐只层的叠置层序有所差异时﹐则称它们为不同的多型。如石墨2H 多型(两层一个重复周期﹐)和3R 多型(三层一个重复周期﹐)。不同多型仍看作同一个矿物种。

　　⑷矿物的晶体化学式

　　矿物的化学成分一般采用晶体化学式表达。它既表明矿物中各种化学组分的种类﹑数量﹐又反映了原子结合的情况。如 Ca(Mg﹐Fe﹐Mn)[CO3]2﹐圆括号内按含量多少依次列出相互成类质同象替代的元素﹐彼此以逗号分开﹔方括号内为络阴离子团。当有存在时﹐常把它写在化学式的{zh1}﹐并以圆点与其他组分隔开﹐如石膏Ca[SO4]?2 H2O。

的变迁而遭受破坏或形成新的矿物。

　　⑴形成矿物的地质作用

　　发生于温度和压力均较高的条件下。主要从熔融体中结晶析出﹑辉石﹑﹑云母﹑﹑石英等主要造岩矿物﹐它们组成了各类。同时还有﹑铂族元素矿物﹑金刚石﹑﹑铜镍硫化物以及含﹑﹑﹑的矿物形成。伟晶作用中矿物在700～400℃﹑外压大于内压的封闭系统中生成。所形成的矿物颗粒粗大。除长石﹑云母﹑石英外﹐还有富含挥发组分﹑的矿物如黄玉﹑﹐含﹑﹑铷﹑﹑铌﹑钽﹑等稀有元素的矿物如﹑和含的矿物形成。热液作用中矿物从气液或热水溶液中形成。高温热液(400～300℃)以﹑的氧化物和﹑铋的硫化物为代表﹔中温热液(300～200℃)以﹑﹑的硫化物矿物为代表﹔低温热液(200～50℃)以﹑锑﹑汞的硫化物矿物为代表。此外﹐热液作用还有石英﹑方解石﹑等形成。

　　中早先形成的矿物可在阳光﹑和水的作用下化学成一些在地表条件下稳定的其他矿物﹐如高岭石﹑﹑﹑等。矿床经风化产生的 CuSO4和FeSO4溶液﹐渗至地下水面以下﹐再与原生金属硫化物反应﹐可产生含铜量很高的﹑等﹐从而形成铜的次生富集带。中﹐由中析出的矿物如石膏﹑石盐﹑﹐等﹔由胶体溶液生成的矿物如鲕状赤铁矿﹑肾状硬锰矿等。生物沉积可形成如()等。

　　区域变质作用形成的矿物趋向于结构紧密﹑比重大和不含水。在中﹐当围岩为碳酸盐岩石时﹐可形成﹐它由钙﹑镁﹑铁的硅酸盐矿物如﹑﹑﹑﹑﹑等组成。後期常伴随著热液矿化形成铜﹑铁﹑钨和多金属矿物的聚集。为泥质岩石时可形成﹑等矿物。

　　

　　⑵ 矿物的组合﹑共生﹑伴生﹑标型特征

　　矿物在空间上的共存称为组合。中的矿物属于同一成因和同一成矿期形成的﹐则称它们是﹐否则称为伴生。研究矿物的共生﹑伴生﹑组合与顺序﹐有助于探索矿物的成因和生成历史。就同一种矿物而言﹐在不同的条件下形成时﹐其成分﹑结构﹑形态或物性上可能显示不同的特徵﹐称为标型特徵﹐它是反映矿物生成和演化历史的重要标志。

　（OH）-1

　　卤化物 F-1、Cl-1、Br-1、I-1

　　 [CO3]-2

　　 [SO4]-2

　　　[NO3]-1

　　 [CrO4]-2

　　钨、　[WO4]-2 、[MoO4]-2

　　磷、砷、钒酸盐 [PO4]-3 、[AsO4]-3、[VO4]-3

　　硅酸盐 [SiO4]-4

　　 [BO3]-3

　　亚硒、亚碲酸盐 [SeO3]-2、[TeO3]-2

　　硒、碲酸盐 [SeO4]-2、[TeO4]-2

　　碘酸盐 [IO3]-2

　　氧、氢氧卤化物 [O2Cl2]-6 、[(OH)3Cl]-4

　　硫卤化物 S2Cl2

　　以上各类化合物加上单质矿物共十八类。这些矿物中硅酸盐矿物种数最多，占整个矿物种类的24%，占地壳总重量75%，硫卤化物最少，只有一种。

　　矿物分为下列大类﹕自然元素矿物﹑硫化物及其类似化合物矿物﹑卤化物矿物﹑氧化物及氢氧化物矿物﹑含氧盐矿物(包括硅酸盐﹑硼酸盐﹑碳酸盐﹑﹑﹑钒酸盐﹑硫酸盐﹑钨酸盐﹑钼酸盐﹑硝酸盐﹑铬酸盐矿物等)。

　　新矿物。世界上已知矿物约3000种。随著研究手段的改进﹐新矿物种的发现逐年增多。若以20年为一个计算单位﹐则新矿物的发现﹐1880～1899年为87种﹐1900～1919年为185种﹐1920～1939年为256种﹐1940～1959年为347种。80年代平均每年发现新矿物约 40～50种。中国从1958年发现开始﹐至1989年已发现新矿物约70种。

”﹐如方铅矿﹑﹔把具玻璃或金刚光泽的矿物称为某某“”﹐如方解石﹑孔雀石﹔把硫酸盐矿物常称为某“”﹐如﹑﹔把类矿物常称为某“”﹐如﹑﹔把松散矿物常称为某“”﹐如﹑、。至于具体命名则又有各种不同的依据。有的依据矿物本身的特征﹐如成分﹑﹑等命名﹔有的以发现﹑产出该矿物的或某人的命名。例如锂铍石liberite(成分)﹑rutile(颜色)﹑重晶石barite(比重大)﹑ staurolite(双晶形态)﹑香花石hsianghualite(发现于湖南临武香花岭)﹑石 pengzhizhongite(纪念中国结晶学家和矿物学家彭志忠)等。矿物的中文名称除少数由中国发现和命名(如锂铍石﹑香花石﹑彭志忠石等)及沿用中国古代名称(如石英﹑云母﹑方解石﹑等)者外﹐主要均来源于外文名称。其中有的意译﹐如上述的金红石﹑重晶石﹑十字石等﹔少数为音译﹐如(halloysite)等﹔大多数则系根据矿物成分﹐间或考虑物性﹑形态等特征另行定名﹐如硅灰石(原文wollastonite为纪念W.H.Wollaston而来)﹑(原文 tetrahedrite﹐意译应为四面体矿)等﹔还有首加其他考虑的译名﹐如(原文labradorite来源于地名Labrador)等。