氧化物和氢氧化物矿物大类.ppt

第二十章第二十章氧化物氧化物和和氢氧化物矿物大类氢氧化物矿物大类• 氧化物和氧化物矿物：• 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§ §1 1 概概 述述• 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 • 意义：• 1）许多矿物为重要的造岩矿物；• 2）许多为提取黑色金属和有色金属（Fe、Mn、Cr、Al、Sn等）、稀有金属（Ti、Nb、Ta等）、放射性金属（U、 Th、Y、TR等）及非金属的 矿物原料以及耐火材料等• 3）为仪表轴承或研磨材料、无线电工业原料、工艺美术原料及宝石的重要来源 • 一、化学组成化学组成 • 阴离子： 主要为O2-、(OH)- • 阳离子： 40种左右 • 主要为惰性气体型（ Si、Al、Mg、U等）和过渡型（ Fe、Mn、Ti、Cr、V、Nb、Ta等）离子； • 铜型离子 极少见（ Sn、Cu、Pb、Zn、Sb、Bi等）。

• 少数氧化物中附加阴离子（F-、Cl-）和水分子 • 1）铜型离子往往见于由硫化物氧化而成的次生矿物中，且含量很少 • 2）变价元素Fe、Mn、U等在氧化物中往往呈 高价态 • 3）氧化物中类质同像（尤其是异价类质同像）替代较硫化物广泛，完全类质同像替代在成分复杂的氧化物中较常见氢氧化物中类质同像替代少见，而吸附作用使其化学组成复杂化 • 二、晶体化学特点• 1．氧化物氧化物• 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 • 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 • 1）阳离子电价增高，其共价键的成分趋于增多，如： • Na+ →Mg2+→Al3+ →Si4+• 离子键 → → 共价键• 2）键性因阳离子的类型而异：惰性气体型→过渡型→铜型离子，共价键性趋于增强，CN趋向减小。

• 2．氢氧化物• (OH)- 或 (OH)- 和 O2- 共同形成紧密堆积，后者中 (OH)-与O2-通常成互层分布• 多数矿物为层状结构，层内为离子键，层间以分子键或氢键联结；部分矿物为链状结构，链内为离子键，沿链的方向联结力较强，链间为氢键• 三、形态• 氧化物常具完好的晶形集合体常成粒状和致密块状 • 氢氧化物多属三方、六方、斜方 或单斜晶系具层状结构者常呈板 状、片状、鳞片状；具链状结构者 多呈柱状、针状、纤维状但更常 见成细分散胶态混合物，呈鲕状、 豆状、肾状、葡萄状、钟乳状多孔 状、土状、致密块状等• 四、物理、化学性质• 1．光学性质 • 主要取决于阳离子类型• （1）惰性气体型离子（Mg、Al、Si等）的氧化物和氢氧化物：通常为无色、白色或浅色的颜色及条痕，玻璃光泽为主，透明～半透明 • （2）过渡型离子（Fe、Mn、Cr、Ti等）和铜型离子（Sn、Cu等）的氧化物和氢氧化物： 深色或暗色，常呈各种彩色或钢灰色～铁黑色，条痕深色(黄、褐、黑色)，半金属或金刚光泽，半透明～不透明。

• 2．力学性质及其他性质• 决定于其晶体结构• 1）氧化物• 大部分矿物为离子键向共价键过渡，结构的紧密程度高• 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 • 五、成因产状 • 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）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 • 2）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 • 六、分类• 七、鉴定方法• 鉴定氧化物，主要依据晶形、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)• 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 • 一、氧化物矿物• 刚玉： Al2O3• 化学组成：• 一般含微量Cr3+、Fe2+、Ti4+、Mn2+、V5+、Ga3+等，常见赤铁矿、钛铁矿、金红石、尖晶石、石榴子石等包裹体。

§ §2 2 主要矿物主要矿物• 晶体结构： • 三方晶系，对称型 m • 刚玉型结构刚玉型结构：O2-呈六方最紧 密堆积构成氧离子层，Al3+在两层 O2- 之间，充填2/3的八面体空隙 = 4 ， = 6 • 鉴定特征鉴定特征：• 晶体常呈完好的腰鼓状、桶状或短柱状常依( )呈聚片双晶晶面上常见相交的几组条纹• 通常呈 蓝灰、黄灰色，含杂质可呈各种颜色：• 红宝石：含Cr，红色； • 蓝宝石：含Ti 和Fe2+，蓝色； • 黑星石：含Fe2+、Fe3+， 黑色、透明； • 白宝石：纯净无色透明的晶体； • 含Co、V、Ni呈绿色； • 含Ni呈黄色； • 含Fe3+、Mn2+呈玫瑰红色• 玻璃光泽～金刚光泽透明～半透明• 在某些红(蓝)宝石的{0001}面上可见因含有定向分布的针状金红石包裹体而呈现的六射星光，称为星光红(蓝)宝石星光红(蓝)宝石 • H 9。

无解理；常因聚片双晶或微细包裹体而产生{0001}或{ }的裂开 • 成因产状：• 各种成因多形成于高温、富Al贫Si的条件下• 有岩浆结晶作用形成；产于碱性伟晶岩中；形成于岩浆岩与石灰岩的接触带；可产于粘土质岩经区域变质而成的结晶片岩中；也见于砂岩中 • 用途：• 作研磨材料及精密仪器、仪表和钟表的轴承；• 色泽美丽透明的晶体可作宝石；• 合成红宝石单晶可作激光材料 • 赤铁矿： Fe2O3• 化学组成： • 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 • 晶体结构： • 三方晶系，对称型 m • 刚玉型结构刚玉型结构 • 鉴定特征：• 常成各种集合体形态：• 镜铁矿镜铁矿：具金属光泽的片状集合体；• 云母赤铁矿云母赤铁矿：具金属光泽的细小鳞 片状集合体；• 铁赭石：红色土状(粉末状)集合体；• 鲕状、豆状、肾状赤铁矿鲕状、豆状、肾状赤铁矿： 鲕状、豆状、肾状的集合体。

• 尚有致密块状集合体 • 显晶质者呈钢灰～铁黑色；隐晶质及胶态者呈暗红色、红褐色条痕樱红色或红棕色，金属～半金属光泽，或土状光泽H 5.5～6，土状者显著降低无磁性，性脆 • 注意：• 镜铁矿常因含磁铁矿微细包裹体 而具较强的磁性 • 成因产状：• 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）• 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： • 提炼铁的矿物原料之一；• 纯净的粉末状赤铁矿是天然的矿物颜料；• 可综合利用成分中的Ti、Ga、Co等 • 钙钛矿： CaTiO3• 金红石： TiO2• 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；月岩中的金红石富 Nb 和 Cr• 晶体结构晶体结构：• 四方晶系，对称型 4/mmm • 金红石型结构：O2-近似成六方最紧密堆积，Ti4+ 位于变形八面体空隙中，=6O2-位于以Ti4+为角顶所组成的平面三角形之中心， = 3 [TiO6]彼此上、下共棱联结成∥c轴的链，链间由[TiO6]共角顶相连 • 鉴定特征鉴定特征： • 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 • 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；H6～6.5G4.2～4.3 • 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 • 成因产状： • 高温成因• 主要产于伟晶岩和区域变质岩系的含金红石石英脉中。