氧化物和氢氧化物矿物大类 PPT课件.ppt

矿物各论之三：氧化物氧化物 和和 氢氧化物矿物大类氢氧化物矿物大类 氧化物氧化物和氢氧化物氢氧化物矿物：金金属属阳阳离离子子和某些非非金金属属阳阳离离子子(如Si Si等)与OO2-2-或(OHOH)-化合而成的矿物。氧化物和氢氧化物矿物是一系列金属阳离子与OO2-2-与(OHOH)-相化合的化合物。这类矿物的种数约在300300种种左右。它们占地壳总重量的17%17%左右，其中石英族矿物石英族矿物就占了12.6%12.6%，而铁铁的氧化物和氢氧化物占了3.9%3.9%。化学成分化学成分 阳离子主要是惰性气体型离子(如Si、Al等)和过渡型离子(如Fe、Mn、Ti、Cr等),及少量铜型离子(如Cu、Sb、Bi等)。此外，在少数氧化物中还含有水分子。一一 概概 述述晶体化学特征晶体化学特征 氧化物氧化物中以离子键离子键为主，结构可以用最紧密堆积原理来阐述，并服从鲍林法则。随着离子电价的增加，共价键的成分趋向增多。另一方面,阳离子随着从惰性气体型、过渡型离子向铜型离子改变时，共价键性则趋向增强，同时阳离子配位数趋于减少。氢氧化物氢氧化物的晶体结构中，由(OH)-或(OH)-和O2-共同形成紧密堆积，晶体结构主要是层状或链状，与相应的氧化物比较，其对称程度降低。除离子键离子键外，还往往存在氢键氢键。由于氢键的存在，以及(OH)-的电价较O2-为低而导致阳离子与阴离子间键力的减弱，因此与相应的氧化物与相应的氧化物比较，其比重和硬度都趋向减小。形态及物理性质形态及物理性质 形形态态：氧氧化化物物常形成完好的晶形，常见呈粒状、致密块状及其他集合体形态；氢氢氧氧化化物物则常见为细分散胶态混合物，结晶好时，晶体呈板状、细小鳞片状或针状。硬硬度度：氧氧化化物物的物理性质以硬硬度度最为突出，一般均在5.5以上，氢氧化物的硬度与其相应的氧化物相比，硬度显著降低。解解理理：氧化化物物仅少数可发育解解理理，且一般解理级别为中等至不完全解理。氢氧化物因键力较弱，发育一组完全至极完全解理。形态及物理性质形态及物理性质 比重比重：比重：比重上，彼此相差很大。光光学学性性质质：方面，Mg、Al、Si等惰性气体型离子组成的氧化物和氢氧化物，通常浅色或无色，半透明至透明，以玻璃光泽为主。而Fe、Mn、Cr等过渡型离子则呈深色或暗色，不透明至微透明，半金属光泽。成因成因 氧化物可形成于内生、外生和变质等作用下，绝大多数是多成因的。氢氧化物多是外生成因的，在区域变质作用过程中，氢氧化物和含水的氧化物往往转变为无水的氧化物。某些变价元素，如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，可作为判断氧化还原条件的依据。分类分类刚玉刚玉赤铁矿赤铁矿软锰矿软锰矿-石英石英蛋白石蛋白石磁铁矿磁铁矿（一）（一）氧化物矿物氧化物矿物二二主主要要矿矿物物刚玉刚玉化学组成化学组成:Al Al2 2OO3 3。有时含微量。有时含微量FeFe、TiTi或或CrCr等。等。结构特点结构特点:三方晶系三方晶系。刚玉刚玉形态及物理性质形态及物理性质:一般呈近似一般呈近似腰鼓状、柱状晶形，多呈粒状腰鼓状、柱状晶形，多呈粒状或致密块状集合体。常为或致密块状集合体。常为蓝灰蓝灰或或黄灰色黄灰色，常因含杂质而呈现，常因含杂质而呈现多种颜色；玻璃光泽。多种颜色；玻璃光泽。硬度硬度9 9；无解理无解理；常因聚片双晶或细微；常因聚片双晶或细微包体产生包体产生(0001)(0001)或或(1011)(1011)裂理。裂理。比重比重3.95-4.103.95-4.10。刚玉刚玉红宝石：红宝石：含含CrCr3+3+，红色；，红色；蓝宝石：蓝宝石：含含TiTi4+4+和和FeFe2+2+，蓝色；，蓝色；黑星石：黑星石：含含FeFe2+2+、FeFe3+3+或微细分或微细分布的碳质，布的碳质，黑色、透明具星光；黑色、透明具星光；白宝石：白宝石：纯净无色透明的晶体；纯净无色透明的晶体；含含Ni Ni 2+2+，呈黄色，呈黄色含含CoCo、V V、NiNi呈绿色；呈绿色；含含FeFe3+3+、MnMn2+2+呈玫瑰红色。呈玫瑰红色。刚玉刚玉主要用途：主要用途：作研磨材料及精密仪器、作研磨材料及精密仪器、仪表和钟表的轴承；仪表和钟表的轴承；色泽美丽透明的晶体可色泽美丽透明的晶体可作宝石；作宝石；合成红宝石单晶可作激合成红宝石单晶可作激光材料。光材料。赤铁矿赤铁矿化学组成化学组成:Fe Fe2 2OO3 3 。有时含。有时含TiOTiO2 2、SiOSiO2 2、AlAl2 2OO3 3等混入物等混入物结构特点结构特点:三方晶系。晶体结构属刚玉型。三方晶系。晶体结构属刚玉型。形态及物理性质形态及物理性质:单晶体常呈板状。集合体多样，显晶单晶体常呈板状。集合体多样，显晶质有片状、鳞片状或块状，质有片状、鳞片状或块状，隐晶质有鲕状、肾状、粉隐晶质有鲕状、肾状、粉末状和土状末状和土状。隐晶的呈暗红色，隐晶的呈暗红色，条痕樱桃红条痕樱桃红-褐红色，褐红色，半金属半金属-金属光泽。硬度金属光泽。硬度5.565.56；无解理。比重；无解理。比重5.05.35.05.3。赤铁矿赤铁矿主要用途：主要用途：提提炼炼铁铁的的矿矿物物原原料料之一；之一；纯纯净净的的粉粉末末状状赤赤铁铁矿矿是是天天然然的的矿矿物物颜颜料；料；可可综综合合利利用用成成分分中中的的TiTi、GaGa、CoCo等。等。鲕状赤铁矿鲕状赤铁矿肾状赤铁矿肾状赤铁矿软锰矿软锰矿化学组成：化学组成：MnOMnO2 2，常含，常含FeFe2 2OO3 3、SiOSiO2 2等机械混入物，常含等机械混入物，常含H H2 2OO结构特点结构特点:四方晶系。四方晶系。形态及形态及物理性质物理性质:单晶体单晶体少见少见，常呈肾状、结核状、块状常呈肾状、结核状、块状和土状集合体和土状集合体，黑色，条痕黑色，半金属光泽；不透明；黑色，条痕黑色，半金属光泽；不透明；硬度显晶质可达硬度显晶质可达6 6，而，而隐晶质仅为隐晶质仅为2 2；性脆；比重；性脆；比重4.7-54.7-5。软锰矿软锰矿用途：用途：富集时可作为富集时可作为锰矿石锰矿石，氧化带锰帽，氧化带锰帽可作为找矿标志。可作为找矿标志。石英族石英族 包括SiOSiO2 2的一系列同质多像变体同质多像变体，常见的有：常压常压下，1 1）尤以）尤以-石英最常见石英最常见。2 2）石英应为）石英应为-石英和石英和-石英之石英之总称总称，但一般指，但一般指低温低温石英石英（即（即-石英）。石英）。3 3）将含水的）将含水的SiOSiO2 2矿物矿物 蛋白石蛋白石，也列入本族内。，也列入本族内。-石英石英化化学学组组成成：SiOSiO2 2，类类质质同同像像混混入入物物很很少少，但但常常有有气气液液包包裹裹体体和和其其它它机机械械混入物。混入物。晶体结构：晶体结构：三方晶系。三方晶系。形态及形态及物理性质物理性质:常呈柱状晶体，常呈柱状晶体，柱面上具横纹。常见道芬双晶和巴西柱面上具横纹。常见道芬双晶和巴西双晶。集合体呈粒状、双晶。集合体呈粒状、致密块状或致密块状或晶簇状。通常为无色、乳白色、灰白晶簇状。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，贝壳状断口呈各种颜色；玻璃光泽，贝壳状断口油脂光泽；透明油脂光泽；透明-半透明。无解理；半透明。无解理；硬度硬度 7 7，比重，比重 2.652.65。具压电性。具压电性。-石英石英异种：异种：显晶质异种：显晶质异种：水晶簇：水晶簇：纯净者无色透明。纯净者无色透明。紫紫水水晶晶：微微量量FeFe3+3+SiSi4+4+产产生生色色心心而致紫色。加热退色。而致紫色。加热退色。含纤铁矿包裹体的紫水晶晶洞中的石英晶簇-石英石英 烟烟水水晶晶：AlAl3+3+H H+或或NaNa+SiSi4+4+，在在x x射射线线或或 射射线线作作用用下下，AlAlOO键键电电子子对对中中的的一一个个电电子子离离位位产产生生空空穴穴色色心心而而成成烟烟黄黄暗暗褐褐色色、黑黑色色。加加热热至至225225开开始始缓缓慢慢褪褪色色，至至400400烟色渐消失。烟色渐消失。注：注：黑色透明者称黑色透明者称墨晶墨晶；茶褐色者称；茶褐色者称茶晶茶晶。-石英石英黄水晶黄水晶：黄色透明者，可能为：黄色透明者，可能为FeFe2+2+所致。所致。蔷蔷薇薇石石英英（芙芙蓉蓉石石）：蔷蔷薇薇红红色色或或粉粉红红色色，可可能能由由TiTi、MnMn造造成成。通通常常呈呈致致密密块块状状。加加热热至至575575褪褪色；日光下长期暴晒颜色变浅。色；日光下长期暴晒颜色变浅。-石英石英乳乳石石英英：乳乳白白色色半半透透明明的的块块体体，含含大大量量细细分分散散的的气气、液包裹体及微裂隙。液包裹体及微裂隙。蓝蓝石石英英：蓝蓝色色。含含TiTi较较高高，次次有有AlAl、MnMn。加加热热至至300300400400，褪色或变为紫色。，褪色或变为紫色。发发晶晶：细细小小针针状状金金红红石石、电电气气石石或或角角闪闪石石等等包包裹裹体体呈发状、纤维状。呈发状、纤维状。-石英石英虎虎睛睛石石、木木变变石石、鹰鹰眼眼石石：由由于于石石英英交交代代并并胶胶结结石石棉棉纤纤维维，而而具具丝丝绢绢光光泽泽的的黄黄褐褐、棕棕黄黄、棕棕红红、深深蓝或蓝灰色的致密块体。蓝或蓝灰色的致密块体。砂砂金金石石(东东陵陵石石)：含含鳞鳞片片状状金金云云母母、赤赤铁铁矿矿等等包包裹裹体体且且分分布布均均匀匀的的次次生生石石英英岩岩或或水水晶晶晶晶体体，琢琢磨磨后后呈闪烁的金黄色、褐黄色、粉红色或绿色。呈闪烁的金黄色、褐黄色、粉红色或绿色。-石英石英隐晶质异种：隐晶质异种：玉玉髓髓（石石髓髓）：呈呈钟钟乳乳状状、肾肾状状、葡葡萄萄状状、皮皮壳壳状状等等外外貌貌，具具蜡蜡状状光光泽泽半半透透明明的的纤纤维维状状异异种种，常常呈呈乳乳白白、黄黄、褐褐、深深蓝蓝等等色色，尚尚有有红红褐褐色色(光光玉玉髓髓)、苹苹果果绿绿（绿绿玉玉髓髓）、绿绿色色中中夹夹有有红红色色碧碧玉玉小小斑斑点点(血血玉玉髓髓，血血滴石，鸡血石滴石，鸡血石)。-石英石英玛玛瑙瑙：不不同同颜颜色色的的玉玉髓髓条条带带或或同同心心环环状状相相间间分分布布。按按花花纹纹或或纹纹饰饰的的差差异异进进行行划划分分，玛玛瑙瑙有有很多种，如：很多种，如：黑白或褐红色相间的黑白或褐红色相间的截子玛瑙截子玛瑙红色杂色相间、纹细如丝的红色杂色相间、纹细如丝的缠丝玛瑙缠丝玛瑙黑黑白白褐褐色色细细密密花花纹纹平平行行相相间间、颇颇为为素素雅雅的的缟状玛瑙缟状玛瑙花纹如青苔的花纹如青苔的苔纹玛瑙苔纹玛瑙-石英石英碧碧玉玉：含含氧氧化化铁铁 (可可20%)20%)的的致致密密块块状状石石英英。可可呈呈暗暗红、紫红、褐色黄色、蓝色、青绿色等。红、紫红、褐色黄色、蓝色、青绿色等。燧燧石石：暗暗色色(浅浅灰灰褐褐黑黑等等色色)无无光光泽泽，呈呈结结核核状状、瘤瘤状状、透镜状、条带状、似层状的坚韧极致密的隐晶质石英。透镜状、条带状、似层状的坚韧极致密的隐晶质石英。-石英石英主要用途：主要用途：纯纯净净的的一一般般石石英英大大量量用用作作玻玻璃璃、陶陶瓷瓷、混混凝凝土土、冶冶炼炼硅硅钢钢的的原原料料，以以及及硅硅质质耐耐火火材材料料、建建筑筑材材料料、研研磨磨材材料料、瓷瓷器器配配料料等等。还还可可用用于于提提取取单单晶晶硅硅以以制制造造太太阳阳能能电池。电池。无无裂裂隙隙、双双晶晶和和包包裹裹体体等等缺缺陷陷的的无无色色透透明明晶晶体体（6 66 66mm6mm3 3）作作压压电电材材料料用用于于无无线线电电工工业业中中振振荡荡器器元元件件及及光光学学仪仪器器材材料料（用用以以制制光光谱谱棱棱镜镜、透透镜镜等等）、耐酸耐高温的器材。、耐酸耐高温的器材。颜颜色色美美丽丽者者可可作作工工艺艺品品及及宝宝石石原原料料。色色泽泽差差的的玛玛瑙瑙和和玉玉髓髓可可作作研研磨磨器器具具。熔熔炼炼水水晶晶是是电电子子工工业业和和技技术术的的矿矿物材料。物材料。蛋白石蛋白石化学组成：化学组成：SiOSiO2 2nHnH2 2OO，含水量变化较大，一般，含水量变化较大，一般4%9%4%9%，最高可达，最高可达20%20%以上。含有以上。含有AlAl2 2OO3 3、FeFe2 2OO3 3、CaOCaO、MgOMgO等杂质。等杂质。蛋白石蛋白石本质上是非晶质体，但扫描电子显微镜研究发现，本质上是非晶质体，但扫描电子显微镜研究发现，其内部存在某种有序结构。其内部存在某种有序结构。蛋白石蛋白石形态及物理性质：形态及物理性质：通常呈肉冻状致密块体或葡萄状、钟乳状、皮壳状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。颜色不定，通常为蛋白色、无、多孔状、结核状。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。硬度状光泽，具美丽的变彩。硬度5 55.55.5。比重较小。比重较小(1.9(1.92.5)2.5)。易脱水龟裂而呈白色。易脱水龟裂而呈白色。蛋白石蛋白石主要用途：主要用途：色泽美丽的致密块状贵蛋白石或火蛋白石可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。作名贵的宝石及工艺品材料。硅藻土质硅藻土质轻多孔，是优良的隔音、隔热材料，轻多孔，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；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和净化剂；作为催化剂的载体应用于化学工业上。业上。磁铁矿磁铁矿化学组成化学组成:FeFe2O4,常含Mg、Mn、Ti、V、Cr等元素。结构特点结构特点:等轴晶系。晶体形态及物理性质晶体形态及物理性质:单晶体常呈八面体。集合体为粒状和致密块状集合体为粒状和致密块状。铁黑色；条痕黑色；半金属-金属光泽；不透明。硬度5.56；无解理；性脆。比重4.95.20。具强磁性。具强磁性。主要用途：主要用途：提炼铁的最重要的矿物原料之一；可综合利用V、Ti、Cr。（二（二）氢氧化物矿物氢氧化物矿物铝土矿褐铁矿硬锰矿Al Al 的氢氧化物的氢氧化物 Al Al 的氢氧化物：的氢氧化物：一水硬铝石：一水硬铝石：-AlO(OH)-AlO(OH)一水软铝石：一水软铝石：-AlO(OH)-AlO(OH)三水铝石：三水铝石：Al(OH)Al(OH)3 3 通常所谓的铝土矿，实际上并不是一个矿物种，而通常所谓的铝土矿，实际上并不是一个矿物种，而是以极细的三水铝石、一水硬铝石或一水软铝石为是以极细的三水铝石、一水硬铝石或一水软铝石为主要组份，并包含数量不等的主要组份，并包含数量不等的高岭石高岭石、蛋白石蛋白石、赤赤铁矿铁矿、针铁针铁矿等而成的矿等而成的混合物混合物。铝土矿铝土矿形态及物理性质：形态及物理性质：常呈常呈鲕状鲕状、豆状豆状、致密块状致密块状、多孔状多孔状、土状土状集合体集合体一般为青灰、灰白、灰褐、灰一般为青灰、灰白、灰褐、灰黄色等色，有时具红褐色斑点；黄色等色，有时具红褐色斑点；条痕白色浅黄褐色；土状光条痕白色浅黄褐色；土状光泽。泽。硬度一般硬度一般3 34 4。脆性，水泡后。脆性，水泡后易崩解成细小棱角状碎块。易崩解成细小棱角状碎块。手摸有粗糙感。用口呵气湿润手摸有粗糙感。用口呵气湿润后有强烈的土腥臭味。后有强烈的土腥臭味。粉末湿粉末湿润后无可塑性。润后无可塑性。铝土矿铝土矿成因产状：成因产状：主要形成于外生作用。主要形成于外生作用。为富为富AlAl的岩浆岩和变质岩在湿热条件下风化残留的产物；的岩浆岩和变质岩在湿热条件下风化残留的产物；或由胶体沉积形成。或由胶体沉积形成。主要用途：主要用途：提炼提炼AlAl的最主要矿石矿物；的最主要矿石矿物；劣质者可用作制造人工磨料、耐火材料和高劣质者可用作制造人工磨料、耐火材料和高AlAl水泥原料。水泥原料。为为GaGa的主要来源，也可综合利用的主要来源，也可综合利用GeGe、V V、TiTi等元素。等元素。FeFe的氢氧化物的氢氧化物Fe Fe 的氢氧化物以的氢氧化物以针铁矿针铁矿分布最广。分布最广。通常所谓的通常所谓的褐铁矿褐铁矿，实际上并不是一个矿物种，而是以，实际上并不是一个矿物种，而是以针铁针铁矿矿（-FeOOH-FeOOH）或）或水针铁矿水针铁矿（-FeOOH.nH2O-FeOOH.nH2O）为主）为主要组份，并由数量不等的要组份，并由数量不等的纤铁矿纤铁矿（-FeOOH.nH2O-FeOOH.nH2O）、含水氧化硅含水氧化硅、粘土粘土等所组成的一种等所组成的一种细分散多矿物集合体细分散多矿物集合体。褐铁矿褐铁矿形态及物理性质：形态及物理性质：常呈多孔状、土状、致密常呈多孔状、土状、致密块状、结核状、钟乳状、块状、结核状、钟乳状、葡萄状等集合体。也常见葡萄状等集合体。也常见黄铁矿晶形的假像，称假黄铁矿晶形的假像，称假像褐铁矿。像褐铁矿。黄褐、红褐褐黑色；条黄褐、红褐褐黑色；条痕土黄黄褐色；土状光痕土黄黄褐色；土状光泽。硬度较小（泽。硬度较小（1 15 5）。）。无磁性。无磁性。褐铁矿褐铁矿成因产状：成因产状：外生作用之产物，主要有风化型和沉积型成因。外生作用之产物，主要有风化型和沉积型成因。由由原生原生含含FeFe的矿物经的矿物经氧化和水化作用氧化和水化作用形成，尤其是形成，尤其是金金属硫化物矿床氧化带露头属硫化物矿床氧化带露头，矿石经氧化，形成，矿石经氧化，形成“铁帽铁帽”，成为找寻，成为找寻原生原生CuFeCuFe硫化物矿床硫化物矿床的标志。的标志。海相和湖相沉积型褐铁矿，由氢氧化铁的胶体溶液凝海相和湖相沉积型褐铁矿，由氢氧化铁的胶体溶液凝聚而成，常可大量聚集成矿床。聚而成，常可大量聚集成矿床。主要用途：主要用途：可作炼可作炼FeFe的矿物原料。的矿物原料。硬锰矿硬锰矿化学组成化学组成:成分不固定。是多成分不固定。是多种氢氧化锰矿物的种氢氧化锰矿物的细分散混合细分散混合物的总称物的总称。形态及物理性质：形态及物理性质：:通常成葡通常成葡萄状、钟乳状、肾状或土状集萄状、钟乳状、肾状或土状集合体。单晶体极为罕见。呈土合体。单晶体极为罕见。呈土状，硬度低者称锰土。灰黑至状，硬度低者称锰土。灰黑至黑色；条痕褐黑至黑色；半金黑色；条痕褐黑至黑色；半金属光泽至暗淡。硬度属光泽至暗淡。硬度4-64-6；性；性脆。比重脆。比重4.4-4.74.4-4.7。硬锰矿硬锰矿成因及产状：成因及产状：硬锰矿是一个典型的外生矿物，常由含锰硬锰矿是一个典型的外生矿物，常由含锰的碳酸盐或硅酸盐矿物经氧化和水化后形成。在湖相、的碳酸盐或硅酸盐矿物经氧化和水化后形成。在湖相、海相沉积中，可形成具有工业价值的沉积矿床。海相沉积中，可形成具有工业价值的沉积矿床。硬锰矿硬锰矿遭受遭受风化风化后，可部分地变为后，可部分地变为软锰矿软锰矿。用途：用途：锰的重要矿石矿物。锰的重要矿石矿物。思考题思考题1.试述氧化物和氢氧化物矿物的晶体化学特征、形态及物理性质。2.刚玉与-石英的鉴定特征。3.以铝土矿为例，说明物理性质与成因。4.磁铁矿和褐铁矿的物理性质。