文档介绍：第二章 矿物
Native Copper Crystals
Photograph by Peter L. Kresan
矿物是在各种地质作用下形成的具有相对固定化学成分和物理性质的均质物体,是组成岩石的基本单位。绝大部分矿物具有晶体结构,只有一小部分矿物属于胶体矿体。
矿物包括地球内层及宇宙空间所形成的自然产物。如组成陨石、月球岩石和其它天体的矿体,称为陨石矿物或宇宙矿物。
自然界大约有3000种,但最常见的只有五六十种,构成岩石主要成分的只不过二三十种。组成岩石主要成分的矿物称造岩矿物,共占地壳重量的99%。各种矿物都有一定的外表特征——形态和物理性质,可以作为鉴别矿物的依据。
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地质地貌学·上·第二章
第一节矿物的基本特性
一、矿物的内部结构和晶体形态
(一)晶质体和非晶质体
所谓晶质体,就是化学元素的离子、离子团或原子按一定规则重复排列而成的固体。矿物的结晶过程实质上就是在一定介质、一定温度、一定压力等条件下,物质质点有规律排列的过程。
凡内部质点呈不规则排列的物体都是非晶质体,如天然沥青、火山玻璃等。这样矿物在任何条件下都不能表现为规则的几何外形。
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(二)晶形
在一定条件下(如晶体生长较快,生长能力较强,生长顺序较早,或有允许晶体生长的空间——晶洞、裂缝等),矿物可以形成良好的晶体。
石榴子石菱形十二面体, 直径约6mm
乳石英短柱状晶形,直径约5cm(据克里斯·佩伦特著,谷祖纲、李桂兰译)
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(三)结晶习性
虽然每种矿物都有它自己的结晶形态,但由于晶体内部构造不同,结晶环境和形成条件不同,以致晶体在空间三个相互垂直方向上发育的程度也不相同。在相同条件下形成的同种晶体经常所具有的形态,称为结晶习性。大体可以分为三种类型;
3、三向等长-粒状石榴子石晶体,
2、二向延展-板状黑云母晶体
1、一向延长-柱状石英晶体,长6cm
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二、矿物的化学成分
(一)矿物的化学组成类型
大致可分为以下几种类型:
1、单质矿物
2、化合物
(1)成分相对固定的化合物
简单化合物——由一种阳离子和一种阴离子化合而成,例如,岩盐NaCl、方铅矿PbS、石英SiO2以及刚玉Al2O3等。
络合物——由一种阳离子和一种络阴离子组合而成,为数最多,常形成各种含氧盐矿物,如方解石CaCO3、硬石膏CaSO4等等。
复化物——大多数复化物是由两种以上的阳离子和一种阴离子或络阴离子构成,如铬铁矿FeCr2O4和白云石CaMg(CO3)2。
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(2)成分可变的化合物
这种化合物成分不是固定的,而是在一定范围内或以任一比例发生变化。这种化合物主要是由类质同像引起的。所谓类质同像是指在结晶格架中,性质相近的离子可以互相顶替的现象。
类质同像中离子置换又有两种情况:等价类质同像。置换后的总电价必须相等。
有的组分是在一定限度内进行离子置换,称为不完全类质同像。有的没有一定限制,即两种组分可以以任何比例进行离子置换,形成一个连续的类质同像系列,称为完全类质同像。
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3、含水化合物
一般指含有H2O和OH-、OH+、H3O+离子的化合物而言。又可分为吸附水和结构水两类。
吸附水是渗入到矿物或矿物集合体中的普通水,呈H2O分子状态,含量不固定,不参加晶格构造。这种水可以是气态的,形成气泡水;也可以是液态的,或者包围矿物的颗粒形成薄膜水,或者填充在矿物裂隙及矿物粉末孔隙中形成毛细管水,或者以微弱的联结力依附在胶体粒子表面上,形成胶体水,如蛋白石即为一种含不固定胶体水的矿物,化学式为SiO2·nH2O。在常压下,当温度达到100—110℃或更高一点时,吸附水就可以从矿物中全部逸出。
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结构水是参加矿物晶格构造的水,其中一类叫结晶水,这种水以H2O分子形式并按一定比例和其他成分组成矿物晶格,如石膏(CaSO4·2H2O)含2个结晶水。另一类是介于结晶水和吸附水之间过渡性质的水,如:
粘土矿物之一胶岭石
Mg3(OH)4[Si4O8(OH)2]·nH2O
是具有层状格架的矿物,水分可以进入层间,使层状格架间距加大;又可排出水分,使格架间距缩小,因此胶岭石具有吸水体积膨胀的特性。这种水就是层间水。
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还有一类是狭义的结构水,这种水是以OH-、H+、H3O+离子形式参予矿物晶格,
如高岭石
Al4[Si4O10](OH)8
等,这种水大约在600-1000 ℃,才能使晶格破坏。
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