氧化物和氢氧化物矿物.pptx

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1、17:461概述P171氧化物和氧氧化物矿物：金属和非金属的阳离子与阴离子O2-或（OH）-相化合形成的化合物。已发现本大类矿物约300多种，占地壳重量的17%。其中以硅的氧化物分布最广，占地壳重量的12.6%；铁的氧化物和氢氧化物占3.9%，其余为Al、Mn、Ti、Cr等的氧化物和氢氧化物。由Si、Al、Mg、Fe、Mn、Cr、Ti等元素组成的氧化物和氢氧化物，常形成十分重要的非金属和金属矿床。第1页/共60页17:462概述化学成分组成本大类矿物的主要阳离子有30余种，主要是惰性气体型离子（如Si和Al）和过渡型离子（如Fe、Mn、Ti、Cr）。类质同象很广泛。第2页/共60页17:463

2、概述晶体结构氧化物-O2-常呈立方或六方最紧密堆积，阳离子充填于四面体或八面体空隙中，阳离子的配位数多为4或6。氢氧化物-（OH）-常呈立方或六方最紧密堆积或近似紧密堆积，阳离子位于八面体空隙中，相邻的八面体常共用角顶或共用棱联结成八面体链或八面体层，形成层状或链状结构。第3页/共60页17:464概述晶体化学特征氧化物：以离子键为主。当阳离子电价很高时，化学键向共价键过渡，如石英。某些过渡型阳离子的氧化物，还具有金属键的特点，如磁铁矿。氢氧化物：(OH)-的键力比O2-弱很多，除离子键外，还往往存在氢键。第4页/共60页17:465概述硬度：氧化物的物理性质以硬度最为突出，一般均在5.5以上

3、，氢氧化物的硬度与其相应的氧化物相比，硬度显著降低。光学性质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。Fe、Mn、Cr等过渡型离子则呈深色或暗色，不透明至微透明，金刚光泽到半金属光泽。第5页/共60页17:466氧化物类l刚玉l赤铁矿l金红石l锡石l软锰矿l-石英l-石英l蛋白石l磁铁矿l铬铁矿第6页/共60页17:467刚玉化学组成：-Al2O3。有时含微量Fe、Ti或Cr等。结构特点：O2-成立方最紧密堆积；而Al3+充填三分之二的八面体空隙。第7页/共60页17:468刚玉晶体形态：单晶体呈腰鼓状、桶状或厚板状。柱面上常出现斜条

4、纹或横条纹，底面可见三角形裂开纹。多呈粒状集合体。物理性质：常为不同色调的灰色，常因含杂质而呈现多种颜色；玻璃光泽。硬度9；比重3.95-4.10；熔点2000-2030，化学性质稳定，不易被腐蚀。第8页/共60页17:469刚玉u红宝石：含Cr3+，红色；u蓝宝石：含Ti4+和Fe2+，蓝色；u黑星石：含Fe2+、Fe3+或微细分布的碳质，黑色、透明具星光；u白宝石：纯净无色透明的晶体；u含Co、V、Ni呈绿色；u含Ni 2+，呈黄色u含Fe3+、Mn2+呈玫瑰红色。第9页/共60页17:4610刚玉主要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

5、作激光材料。第10页/共60页17:4611赤铁矿化学组成：Fe2O3。有时含TiO2、SiO2、Al2O3等混入物。晶体形态:单晶体常呈板状，少见。集合体多样，显晶质有片状、鳞片状或块状，隐晶质有鲕状、肾状、粉末状和土状。第11页/共60页17:4612赤铁矿晶体形态具金属光泽的片状集合体称镜铁矿；具金属光泽的细鳞片状集合体称云母赤铁矿；鲕状或肾状的称鲕状或肾状赤铁矿；粉末状的称铁赭石。第12页/共60页17:4613镜铁矿镜铁矿云母赤铁矿云母赤铁矿肾状赤铁矿肾状赤铁矿鲕状赤铁矿鲕状赤铁矿第13页/共60页17:4614赤铁矿物理性质：显晶质的赤铁矿呈铁黑至钢灰色，条痕樱桃红-褐红色，半金属

6、-金属光泽。硬度5.56；无解理。比重5.05.3。u主要用途：u提炼铁的矿物原料之一；u纯净的粉末状赤铁矿是天然的矿物颜料-铁红；u可综合利用成分中的Ti、Ga、Co等。第14页/共60页17:4615金红石TiO2矿物金红石-四方晶系锐钛矿-斜方晶系板钛矿-斜方晶系化学组成：TiO2,常含Fe、Nb、Ta、Cr、Sn等。第15页/共60页17:4616金红石晶体形态：单晶体呈短柱状、长柱状或针状。常以（001）为双晶面成膝状双晶或三连晶。集合体为粒状或致密块状。物理性质：通常褐红色；条痕浅褐色；金刚光泽；透明。硬度6。比重4.24.3。第16页/共60页17:4617金红石u金红石的显微针

7、状晶体常被包裹于石英、金云母、刚玉等晶体中；定向分布时，可使这些矿物晶体产生呈六射星形的光芒。第17页/共60页17:4618金红石u主要用途：u提炼Ti的主要原料u钛白粉被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。第18页/共60页17:4619锡石化学组成：SnO2。常含Fe、Ti、Nb、Ta等元素。晶体形态：单晶体常呈由四方双锥和四方柱所组成的双锥柱状聚形；膝状双晶常见。集合体呈粒状或致密块状。第19页/共60页17:4620锡石物理性质：纯净者无色，一般为黄棕色至深褐色；条痕淡黄色；金刚光泽，断口油脂光泽。硬度67；性脆；贝

8、壳状断口。比重6.87.1。成因及产状：u以气化-高温热液成因的锡石石英脉和热液锡石硫化物矿床最有价值。u由于锡石硬度高，比重大，抗化学风化力强，故常富集成砂矿，形成砂锡矿床。第20页/共60页17:4621锡石u主要用途：锡石含锡78.6，是最常见的锡矿物，也是锡的最主要的矿石矿物，是提炼锡的主要矿物原料，还可从中回收Nb、Ta等稀有金属。u主要产地：u主要分布于云南、广西及南岭一带，其中以广西南丹大厂规模最大。u云南个旧锡矿开采历史悠久，有中国“锡都”之称。第21页/共60页17:4622软锰矿化学组成：MnO2，常含Fe2O3、SiO2等机械混入物。晶体形态：单晶呈柱状或针状，但少见，常

9、呈肾状、结核状、块状和土状集合体，有时具有放射纤维状形态。第22页/共60页17:4623软锰矿有些软锰矿还呈现出一种树枝状附于岩石面上，人称假化石。第23页/共60页17:4624软锰矿物理性质：黑色，条痕黑色，半金属光泽；不透明；硬度显晶质可达6，而隐晶质仅为2；性脆；比重4.7-5。u成因及产状：软锰矿是氧化条件下最稳定的锰矿物，主要分布在原生沉积锰矿床氧化带上部，是低价锰矿物的氧化产物。u用途：富集时可作为锰矿石，氧化带锰帽可作为找矿标志。第24页/共60页17:4625石英族u包括SiO2的一系列同质多像变体，常见的有：u尤以-石英最常见。u石英应为-石英和-石英之总称，但一般指低温

10、石英（即-石英）。u将含水的SiO2矿物-蛋白石，也列入本族内。第25页/共60页17:4626-石英u化学组成：SiO2，类质同像混入物很少，但常有气液包裹体和其它机械混入物。u晶体形态：常呈柱状晶体，六方柱面上具横纹。常见道芬双晶和巴西双晶。集合体呈粒状、致密块状或晶簇状。第26页/共60页17:4627-石英u物理性质u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呈各种颜色；玻璃光泽，贝壳状断口，油脂光泽；透明-半透明。u无解理；硬度 7，比重 2.65。u具压电性。u除HF外不溶于其它酸。第27页/共60页17:4628-石英u异种：u显晶质异种：水晶乳石英隐晶质异种玉髓玛

11、瑙碧玉燧石第28页/共60页17:4629-石英水晶：纯净无色透明晶体。紫水晶-Mn、Fe烟水晶/墨晶/茶晶-有机质蔷薇石英/芙蓉石-Ti、Mn黄水晶-Fe2+发晶-针状包裹体第29页/共60页17:4630-石英u乳石英：乳白色半透明的石英，其颜色是由于含细小分散的气态或液态包裹体所致。第30页/共60页17:4631-石英u玉髓（石髓）：呈钟乳状、肾状、葡萄状、皮壳状等外貌，具蜡状光泽半透明的纤维状异种，常呈乳白、黄、褐、深蓝等色。u红褐色-光玉髓u苹果绿-绿玉髓u绿色中夹有红色碧玉小斑点-血玉髓，血滴石。第31页/共60页17:4632-石英u玛瑙：不同颜色的玉髓条带或同心环状相间分布。

12、按花纹或纹饰的差异进行划分，玛瑙有很多种，如：u黑白或褐红色相间的截子玛瑙u红色杂色相间、纹细如丝的缠丝玛瑙u黑白褐色细密花纹平行相间、颇为素雅的缟状玛瑙u花纹如青苔的苔纹玛瑙第32页/共60页17:4633-石英u碧玉：含氧化铁(可20%)的致密块状石英。可呈暗红、紫红、褐色黄色、蓝色、青绿色等。第33页/共60页17:4634-石英u燧石：暗色(浅灰褐黑等色)，无光泽，呈结核状、瘤状、透镜状、条带状、似层状的坚韧极致密的隐晶质石英。u用锤击时发火花，俗名“火石”。第34页/共60页17:4635-石英u-石英分布广泛，是三大岩类许多岩石的主要造岩矿物。u在各种地质作用之下均可形成。u-石英

13、是多种岩石和金属、非金属矿脉的造岩矿物和脉石矿物。u各种隐晶质石英多为外生作用的产物。第35页/共60页17:4636-石英u主要用途：u纯净的一般石英大量用作玻璃、陶瓷、混凝土、冶炼硅钢的原料，以及硅质耐火材料、建筑材料、研磨材料、瓷器配料等。还可用于提取单晶硅以制造太阳能电池。u颜色美丽者可作工艺品及宝石原料。色泽差的玛瑙和玉髓可作研磨器具。第36页/共60页17:4637-石英u主要用途：u无裂隙、双晶和包裹体等缺陷的无色透明晶体（666mm3）作压电材料用于无线电工业中振荡器元件及光学仪器材料（用以制光谱棱镜、透镜等）、耐酸耐高温的器材。第37页/共60页17:4638 -石英u化学组

14、成：同-石英。u晶体结构：六方晶系，-石英与-石英转变时，只是Si-O-Si的连线偏转了13-石英石英-石英石英第38页/共60页17:4639 -石英u物理性质：u呈特征的六方双锥晶形(六方柱发育差)。颗粒较小，晶体几乎总呈浑圆状，表面粗糙。灰白色，乳白色，玻璃光泽，断口油脂光泽。u成因产状：u常呈分散粒状的 斑晶产于酸性喷出岩（如流纹岩）中。u常压下，573即转变为-石英，但仍保留六方双锥晶形呈副像。第39页/共60页17:4640蛋白石u化学组成：SiO2nH2O，含水量变化较大，一般4%9%，最高可达20%以上。含有Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等杂质。第40页/共60页17:

15、4641蛋白石u物理性质：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55.5。比重较小(1.92.5)。易脱水龟裂而呈白色。第41页/共60页17:4642蛋白石u成因产状：u低温热液成因。其中从火山温泉沉积物中沉淀而成的称硅华。u外生条件下，可由硅酸盐矿物经风化分解而产生的硅酸溶液凝聚而成。u硅酸溶液即硅胶就地沉积或带至海水中被硅藻、放射虫等生物吸收后构成硅质骨骼，死后堆积成硅藻土。u蛋白石脱水经重结晶作用，可变成玉髓或石英。第42页/共60页17:4643蛋白石u主要用途：u

16、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。u硅藻土质轻多孔，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；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业上。第43页/共60页17:4644磁铁矿化学组成：Fe2+Fe23+O4,常含Mg、Mn、Ti、V、Cr等元素。晶体形态：单晶体常呈八面体，较少呈菱形十二面体。集合体为粒状和致密块状。物理性质：铁黑色；条痕黑色；半金属-金属光泽；不透明。硬度5.56；无解理；有时具(111)裂理；性脆。比重4.95.20。具强磁性。第44页/共60页17:4645磁铁矿u成因产状：主要有

17、岩浆成因（如四川攀枝花）、接触交代成因（如湖北大冶）、气化高温热液成因、沉积变质成因（如辽宁鞍山）、火山作用成因。也常见于砂矿中。u主要用途：u提炼铁的最重要的矿物原料之一；u可综合利用V、Ti、Cr。第45页/共60页17:4646铬铁矿u化学组成：FeCr2O4，成分中 Cr3+可为Al3+、Fe3+替代；Fe2+可被Mg2+替代。u晶体形态：单体呈八面体。通常为粒状或致密块状 集合体。u物理性质：黑色，条痕褐色，半金属光泽，不透明。硬度 5.56.5，无解理，不平坦状断口。具弱磁性。第46页/共60页17:4647铬铁矿u主要用途：u提炼Cr的唯一矿石矿物：Cr用以炼特种钢（铬钢和铬镍钢

18、）；金属表面镀铬可防腐蚀；Cr也用于化学工业制稳定颜料、铬酸和重铬酸盐。u低品位(含Cr2O3少，而FeO、Fe2O3多)的铬铁矿矿石可作耐火材料、化工原料等。第47页/共60页17:4648氢氧化物类l铝的氢氧化物-铝土矿l铁的氢氧化物-褐铁矿l锰的氢氧化物-硬锰矿第48页/共60页17:4649铝的氢氧化物u铝的氢氧化物：u一水硬铝石：-AlO(OH)u一水软铝石：-AlO(OH)u三水铝石：Al(OH)3u通常所谓的铝土矿，实际上并不是一个矿物种，而是以三水铝石、一水硬铝石或一水软铝石等组成的细分散的胶态的机械混合物，通常含有数量不等的高岭石、蛋白石、赤铁矿、针铁矿等混入物，还可含有Ga

19、、Nb、Ta等稀有元素。第49页/共60页17:4650铝土矿u物理性质：u常呈鲕状、豆状、致密块状、多孔状、土状集合体。u 一般为青灰、灰白、灰褐、灰黄色等色，有时具红褐色斑点；条痕白色浅黄褐色；土状光泽。u硬度一般34。脆性，水泡后易崩解成细小棱角状碎块。u手摸有粗糙感。用口呵气湿润后有强烈的土腥臭味。粉末湿润后无可塑性。第50页/共60页17:4651铝土矿第51页/共60页17:4652铝土矿u成因产状：u主要形成于外生作用，为富Al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。u主要用途：u提炼Al的最主要矿石矿物；u劣质者可用作制造人工磨料、耐火材料和高Al水泥原料

20、。uGa的主要来源，也可综合利用Ge、V、Ti等元素。第52页/共60页17:4653铁的氢氧化物Fe 的氢氧化物针铁矿-FeOOH水针铁矿-FeOOH.nH2O纤铁矿-FeOOH水纤铁矿-FeOOH.nH2O褐铁矿不是一个矿物种，是细分散的胶态的铁的氢氧化物的混合体，主要由数量不等的针铁矿、纤铁矿、水针铁矿、水纤铁矿和更富含水的氢氧化铁胶体等矿物组成，还有或多或少的铝的氢氧化物、粘土等矿物，有时还含有Cu、Pb、Ni等物质。第53页/共60页17:4654褐铁矿u鉴定特征：u常呈多孔状、土状、致密块状、结核状、钟乳状、葡萄状等集合体。也常见黄铁矿晶形的假像，称假像褐铁矿。u黄褐、红褐褐黑色；

21、条痕土黄黄褐色；土状光泽。u硬度变化较大（15）。u 无磁性。第54页/共60页17:4655褐铁矿u成因产状：u外生作用产物，主要有风化型和沉积型成因。u由原生含Fe的矿物经氧化和水化作用 形成，尤其是金属硫化物矿床氧化带露头，矿石经氧化，形成“铁帽”，成为找寻原生CuFe硫化物矿床的标志。u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。u主要用途：可作炼Fe的矿物原料。第55页/共60页17:4656硬锰矿化学组成：mMnO.MnO2.nH2O,成分不固定，是多种氢氧化锰矿物的细分散混合物的总称。晶体形态：通常成葡萄状、钟乳状、肾状或土状集合体。单晶体极为罕见。

22、呈土状，硬度低者称锰土。物理性质：灰黑至黑色；条痕褐黑至黑色；半金属光泽至暗淡。硬度4-6；性脆。比重44-4.7。第56页/共60页17:4657硬锰矿成因及产状：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、海相沉积中，可形成具有工业价值的沉积矿床。硬锰矿遭受风化后，可部分地变为软锰矿。第57页/共60页17:4658氧化物类刚玉赤铁矿金红石锡石软锰矿-石英-石英蛋白石磁铁矿铬铁矿氢氧化物类铝土矿褐铁矿硬锰矿第58页/共60页17:4659思考题u简述氧化物和氢氧化物矿物的晶体结构、晶体化学特征及物理性质。u列举出三种SiO2同质多像变体，并说明它们之间的联系和特点。u芙蓉石，玛瑙，蛋白石三者之间有什么样的内在联系？各自有什么样的特点？u铝土矿、褐铁矿的矿物成分如何？为什么说它们不是独立的矿物种？u了解常见氧化物和氢氧化物矿物的化学成分、鉴定特征和主要用途。第59页/共60页17:4660感谢您的观看！第60页/共60页