第一章 第4节 矿物分类

nullnull 第四节 矿物的分类 一、矿物的分类 . 按晶体化学分类法，把矿物分为五大类十二种类型，这里列出其中常见的几种，见下 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ： null  常见矿物的化学类型nullnull二、常见矿物 （一）硅酸盐矿物 硅酸盐矿物在自然界分布极为广泛，它们是岩浆岩、 沉积岩、变质岩的主要造岩矿物，如长石、云母、高岭石等。目前发现硅酸盐矿物占已知矿物种数的1/4多。 1．岛状构造硅酸盐骨架：橄榄石； 2．环状构造硅酸盐骨架：绿柱石； 3．链状构造硅酸盐骨架：辉石、角闪石； 4．层状构造硅酸骨架：如滑石、云母。 5．架状构造硅酸盐骨架：如长石  null硅酸盐矿物 氧离子和硅离子结合的基础上，再与金属离子结合而成硅酸盐矿物 种类繁多，约占已知矿物种数的1/4，占地壳总重量的85% 其中最常见的就是各类长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石等几种，它们广泛分布在地壳与地幔内null硅氧四面体硅氧四面体null硅氧双四面体null六方环状硅氧骨架（如绿柱石）null链状硅氧骨架（如辉石、角闪石）null层状硅氧骨架（如云母）null架状硅氧骨架如长石、石英硅酸盐矿物的晶体结构硅酸盐矿物的晶体结构 null几类主要的硅酸盐矿物： 1、石英：常发育成单晶或晶簇，或致密块状，纯洁的石英无色透明，称为水晶（crystal），因含杂质而显各种色调。石英晶面为玻璃光泽，断口为油脂光泽，无解理，贝壳状断口，硬度7。 null石英的晶形及晶面条纹null具有油脂光泽的石英蔷薇石英（他色）null石英的贝壳状断口null长石——是硅酸盐矿物中分布最广的一类矿物，约占地壳重量的50%。长石包括三种基本类型： 钾长石 K[AlSi3O8] 代号Qr 钠长石 Na[AlSi3O8] 代号Ab 钙长石 Ca[Al 2 Si2O8] 代号An 根据以上三种长石组合情况，长石分为： （1）碱性长石亚族——习惯为钾长石亚族（除歪长石， 钠长石归在斜长石中） （2） 斜长石亚族 null  2、钾长石系列—包括正长石、微斜长石、 透 长石、冰长石 K长石、Na长石在高温状态可形成完全的类质同象，但在低温时则分解成K长石、Na长石矿物,它们常共生在一起。 虽然都含钾长石分子、钠长石分子，但以钾长石分子居多，所以化学式均为 K[AlSi3O8] 。 透长石 K[AlSi3O8]含Na长石分子达50% K:Na—1：1 正长石 K[AlSi3O8]含Na长石分子达30% K:Na—2：1 微斜长石 K[AlSi3O8]含Na长石分子达20% K:Na—4：1 钾长石常为肉红色，有时为淡黄色，单晶体为柱状或板柱状，常见卡氏双晶，玻璃光泽，有两组完全解理，硬度6。钾长石中最常见的为正长石，其有两组方向相互垂直的解理。null正长石钾微斜长石null 3、斜长石系列—钠长石、钙长石按不同的比例混合在一起，组成的连续的类质同象系列。即： 钠长石 Ab 100-90 An 0-10 酸性斜长石 更长石 Ab 90-70 An 10-30 中长石 Ab 70-50 An 30-50 中性斜长石 拉长石 Ab 50-30 An 50-70 培长石 Ab 30-10 An 70-90 基性斜长石 钙长石 Ab 10-0 An 90-100 斜长石中钙长石分子含量不同，则SiO2、Na2O、CaO、Al2O3的含量也不同。斜长石常为白色或灰白色，单晶体为板状或板条状，常有聚片双晶，解理面上可见平行的双晶纹，玻璃光泽，硬度6-6.5，有两组完全解理，彼此近于正交。 null斜长石null正长石与斜长石的区别： null 4、云母：晶体为片状或板状，集合体为片状，玻璃光泽，解理面上为珍珠光泽，单向极完全解理，硬度2-3。 按颜色又分为： 白云母KAl 2[Si3O10](OH,F) 2， 黑云母K（Mg，Fe）3 [Si3O10](OH,F) 2 ， 金云母KMg 3 [Si3O10](OH,F) 2等。 null白云母黑云母 null 5、角闪石：普通Ca 2 Na(Mg,Fe) 4(Al,Fe) [(Si,Al) 4O11](OH,F) 2晶体常呈长柱状，横断面为假六边形，暗绿色，玻璃光泽，硬度5-6，两组完全解理。 6、辉石：普通Ca(Mg,Fe,Al)[(Si,Al) 2O6] ：晶体常呈短柱状，横断面呈八边形，黑绿色，玻璃光泽，硬度5.5-6，两组中等解理。绿辉石CaFe [Si2O6] 。 7、橄榄石(Mg,Fe) 2[ SiO4]: 黄绿色（橄榄绿），玻璃光泽，透明，硬度6-7，贝壳状断口。null绿辉石角闪石null橄榄石null 七类主要造岩矿物的若干特征 七类硅酸盐矿物特征比较null第五节 矿物与农业资源环境 一、矿物与土壤 1、 岩石都是矿物的集合体，岩性及其风化特点与组成矿物密不可分； 2、次生粘土矿物，构成了土壤的“骨骼”，一般占土壤固相部分重量的95—98%左右。土壤矿物质的组成、结构和性质，对土壤物理性质、化学性质、生物及生物化学性质都有深刻的影响。 3、土壤原生矿物以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势，常见的有长石、石英、云母、辉石、角闪石、橄榄石及其它硅酸盐类，主要分布在土壤的砂粒和粉粒中。null（一）粘土矿物（clay mineral）的类型  粘土矿物：是次生矿物，原生矿物在地表经风化淋滤作用以及沉积作用的产物，形成并稳定于地表特定水热条件。 粘土矿物多数为结晶质的，颗粒很细，为2微米。包括层状的铝硅酸盐和次生的硅、铝、铁氧化物。  null1．层状铝硅酸盐粘土矿物 （1）构造特点： 此类粘土矿物大多不溶于水。 ⅰ 基本结构单位：Si、O四面体、Al、O八面体基本构造； ⅱ 粘土矿物晶架内的同晶置换（类质同象） 在Si、O层中，常常Al3+代替Si4+； 在Al、O层中，常常Mg2+代替Al3+，Fe3+代替Al3+；null硅氧四面体null铝氧八面体null（2）粘土矿物的主要种类及其特性 ⅰ 蒙脱石组，又叫2: 1型胀缩型矿物 这一组粘土矿物以蒙脱石（又叫膨润土）为代表。 其结构式为(M+ x+y  nH 2 O )（R 2-y3 + ， R y2+ ）(Si4-x ， Alx)O10 (OH)2 其有特点： a．由二层Si、O层和一层Al、O层重叠而成晶架。 b．其晶架内普遍存在同晶置换现象。一般在Si、O层中，Al3+替代Si4+；在Al、O层中Mg2+替代Al3+。 c.层间含层间水和交换性阳离子M+ ：K、Na、Ca、Mg等。 d．这类矿物胀缩性大，吸湿能力强。 e．这类矿物呈片状，而且颗粒细小。 f．蒙脱石类矿物主要分布在东北的黑钙土和华北的栗钙土中，华北地区的褐土和西北地区的灰钙土中都含有此类矿物。null 膨润土一般呈白色、粉红色、浅灰色、淡黄色，当混入杂质时可呈灰绿色及其他较深的颜色。疏松土状者光泽暗淡，致密块状者呈蜡状光泽。硬度1-2，性柔软。块状或土状，有滑感，比重2—3。吸水后体积膨胀，最大吸水量为其体积的8－15倍。 凡土壤中含这类粘土矿物较多时，其保肥能力较强，能吸附较多的营养性阳离子。其胀缩性大，吸湿能力强。含蒙脱石多的土壤，其粘结性、可塑性都特别显著，不利于耕作。 我国绝大多数蒙脱石属于沉积地层和火山沉积地层产出，并以火山沉积型为主。蒙脱石在我国北方土壤中分布较广。 蒙脱石（Montmorillonoid)null因加热时能迅速膨胀，弯曲呈水蛭状而得名。集合体呈片状、土状或粉末状。一般呈褐色、褐黄色或暗绿色，带油脂的玻璃光泽。底面解理完全，解理片具挠性。摩氏硬度1.5-2.8，比重2.1-2.7。 　　蛭石通常由云母经低温热液蚀变或风化而成。蛭石广泛分布于各大土类中，但以风化不太强的温带和亚热带排水良好的土壤中最多。蛭石属于蒙脱石组粘土矿物。 蛭石(Vermiculite) (Mg,,Fe+2 ,Fe2 +3) 3[（Si，Al）4O10](OH)2 2H 2 O nullⅱ 高岭石组，又叫1: 1型矿物，包括高岭石、埃洛石和迪开石。 a．该类矿物晶架由一层Si、O层和一层Al、O层构成； b. 晶架内同晶置换少。晶架内部Al、O片和Si、O片中没有或极少有同晶置换现象。 c. 晶层间由氢键连接，故其吸湿能力不如蒙脱石类矿物。 d. 外形也呈片状，颗粒较蒙脱石粗，故粘着力、可塑性较弱。 e. 高岭石粘土矿物是南方热带、亚热带土壤中普遍而大量存在的粘土矿物，在华北、东北、西北及西藏高原的土壤中较少。 null 高岭石由一层硅片和一层铝片重叠而成。是热带、亚热带土壤中普遍而大量存在的粘土矿物，是土壤重要的矿物质组成之一 。晶层内没有或极少有同晶替换现象。高岭石外观呈白、浅灰等色，含杂质时呈黄、灰、黑色等。致密块状或疏松土状，有滑腻感，比重2.4—2.6，土状光泽，土块集合体硬度为1，不具膨胀性，颗粒较其它硅酸盐粘土矿物粗，粘结性、可塑性、吸湿性都较弱。高岭石 (Kaolinite) Al4[Si4O10](OH) 8 nullⅲ 水云母组，又叫2: 1型非胀缩型矿物。伊利石是主要代表。 a. 此类矿物由二层Si、O层及一层Al、O层水铝片组成； b. 晶架内同晶置换现象主要发生在四面体内，主要以Al3+代替Si4+，使晶架产生负电荷，有一定的吸附阳离子的能力， c. 晶层间由K+紧密相联。 d. 保肥和吸湿力介于蒙脱石和高岭石之间； e. 分布较广，华北干旱土壤中较高，南方土壤中较少。null 为2:1型非膨胀性粘土矿物。也是由二层硅片夹一层铝片构成。是热带、亚热带土壤中普遍而大量存在的粘土矿物，是土壤重要的矿物质组成之一 。晶层内没有或极少有同晶替换现象。为土状集合体。白色，土状光泽，土块集合体硬度为1，不具膨胀性，颗粒较其它硅酸盐粘土矿物粗，粘结性、可塑性、吸湿性都较弱。 伊利石 (Illite) KAl2[（Si，Al）4O10] (OH)2 nH 2 O， null ⅱⅱ绿泥石组，又叫2: 1 : 1型矿物。 以绿泥石为代表。 a. 此类矿物由二层Si、O层夹一层Al、O层水铝片，再加上与之重叠的水镁片或水铝片构成。 b. 晶架内同晶置换现象较普遍，硅片、铝片和水镁片中都存在不同程度的同晶置换现象。 c.颗粒较小。 d. 可塑性、粘结性、吸湿性居中； null 是富含镁、铁及少量铬的硅酸盐粘土矿物，也是土壤中重要矿物质组成之一。绿色，深浅随含铁量增减而不同。其同晶置换现象普遍，其可塑性、粘结性、粘者性和吸湿性居中。土壤中的绿泥石大部分来源于母岩中。绿泥石(Chlorite) (Mg,Fe,Al,……)[(Si,Al) 4O 10] (OH) 2 (MG,Fe,Mn) 3(OH) 6 null2．氧化物组 这类粘土矿物构造简单，包括水化程度不同的Al、Si、Fe的次生氧化物，是原生的硅酸盐矿物在地表经强烈风化所产生Fe(OH)­3、Al(OH)3及SiO2的水凝胶体矿物，以及由于胶体老化而形成的结晶质矿物（即变胶体矿物）。 有结晶质的，如三水铝石（Al2O33H2O）、水铝石（Al2O3H2O）、针铁矿（FeOOH）、赤铁矿（Fe2O3），有非晶质的，如蛋白石（SiO2  nH2O）。 null1、氧化铁 土壤中常见的氧化铁矿物是赤铁矿（Fe2O3），和针铁矿（FeOOH） 。针铁矿在温带、热带和亚热带的土壤中大量存在，常呈针状；赤铁矿是土壤中常见的氧化铁矿物，存在于湿热条件的风化程度很深的红色土壤中。即使土壤中的氧化铁以针铁矿为主，少量赤铁矿的存在也会使土壤看起来显红色。在土壤中赤铁矿和针铁矿都可以呈胶膜质包在土壤颗粒表面。null赤铁矿镜铁矿access-26null2、氧化铝 土壤中常见的铝氧化物是三水铝石（Al2O33H2O）、水铝石（Al2O3H2O），主要分布在热带和亚热带高度风化的酸性土壤中，其含量可作为脱硅作用和富铝作用的指标。 铝土矿为铝的氢氧化物，在土壤中常见的是三水铝石（Al2O3  3H 2 O），主要分布在热带和亚热带高度风化的酸性土壤中，其含量可作为脱硅和富铝作用的指标。为致密块状，颜色深灰色，为土状光泽，一般以三水铝石为主时硬度较低。常为基性、酸性火成岩风化而成，也有沉积成因的。null 铝土矿(Bauxite) Al2O3  nH 2 O null3、水铝英石 土壤中的水铝英石（xAl2O3 ySiO2nH2O ）,是由氧化硅、氧化铝和水组成的非晶质硅酸盐矿物。水铝英石是火山灰土壤中主要粘土矿物。null4、氧化硅：土壤中的氧化硅有结晶质和非晶质2种形态，结晶质的氧化硅是石英，非晶质的氧化硅称蛋白石。（SiO2nH2O ）,是硅酸凝胶经部分脱水的产物。蛋白石进一步脱水可变为石英等。纯者无色，因混入不同杂质呈红、黄、绿、兰等色，呈致密状，硬度大。蛋白石广泛分布于火山灰来源的土壤中。某些富含铁质的热带土壤和灰化化土壤也有一定数量的蛋白石。 随着风化程度的加深，粘土矿物有如下的变化趋势： 伊利石—→蒙脱石—→高岭石—→Al、Si、Fe氧化物null蛋白石(Opal) SiO2nH2O null美国夏威夷土壤剖面中粘土矿物的分布（二）粘土矿物的分布null二、农用矿物 1、磷灰石： 块状或结核状集合体。一般呈紫色、黄绿色等，玻璃光泽，断口油脂光泽，硬度为5。 磷灰石是提取磷的主要矿物原料，农业上用作磷素肥料和有机磷农药原料。一般沉积型磷矿的结晶程度低，其有效磷含量高，可用作磷矿粉肥。 磷(P)是生物圈的重要生命元素。土壤中的磷含量主要决定于母质类型和磷矿石肥料。地壳含磷量约0.12%。我国土壤全磷量有明显的地域分布趋势，从南向北逐渐增加。砖红壤的全磷量最低。 null磷灰石null2、钾矿石（钾长石等）：可为土壤提供天然钾(K)元素； 3、沸石：改良土壤和提钾（K)。沸石由于其架状构造中具有宽阔的空隙，可含水。沸石有很高的阳离子代换量，对K + 、NH4+有特殊选择性吸收。在农业上用作吸附剂，用于从海水中提钾和土壤改良。土壤中施入沸石粉，可提高土壤保水、保肥力，并疏松改良土壤。 4、蛭石：对番茄青枯病的防治：研究表明，粘性越强，则番茄青枯病越弱，反之则强。 5、雄黄、雌黄：制作农药null条纹长石正长石null 雄黄（AsS） 雌黄（As2S3）null三、矿物与农业环境 目前我国受铅、铬、镉、砷、铜等重金属污染的耕地面积近2000万hm2，约占总耕地面积的1/5。土壤中的这些重金属污染，主要来自含这些元素的矿石开采和冶炼及工业排放。另外，许多处于还原环境的含硫矿物，由于某种原因处于地表氧化条件下，很容易受氧化作用而分解。 我国矿产资源丰富，但在开采的同时，形成了大量采矿废弃地。各种有毒金属元素的毒害作用，使土地生产力极为低下，植被难于恢复，逐渐成为不毛之地。因此在这些农田土壤的持续利用中，治理土壤重金属污染十分必要。null 矿物药 1、常见矿物药 矿物药是祖国医药宝库中的一颗璀璨明珠，以其疗效显著、毒副作用小、作用持久而被广泛使用。矿物药主要包括原矿物、矿物制品药、矿物药制剂等。 常见矿物药的主治功能：  利水药类：滑石 泻下药：芒硝 平喘药：钟乳石 平肝药：赤铁矿 活血药：黄铁矿 清热药：石膏、方解石、芒硝 补益药：阳起石、海浮石、云母 安神药：磁铁矿、辰砂（朱砂）、琥珀、龙骨 止血药：花蕊石（蛇纹石化大理岩） 外用药：硫磺、雄黄、硼砂null  2、矿物药中的微量元素 微量元素在矿物中虽然很少，但其药用价值和在体内所起的作用越来越受到人们的了解和重视。现代医学证实，微量元素对人体的新陈代谢、生长发育、疾病的发生和发展起着特殊的作用。磁石、自然铜、紫石英、花蕊石、硫磺、石膏、麦饭石等中药中都含有微量元素。石英、水晶还具有安神助眠之作用，这与其含有的微量元素有关。矿物所含微量元素基本一致者，其药效也基本相似。如具降温功效的钟乳石和紫石英，清热泻火药石膏和寒水石，它们所含的微量元素基本相同。 null 电气石的工艺名叫碧玺，是含硼的Al、Na、Ca、Mg等为特征的环状结构硅酸盐矿物。晶面具纵纹，横截面为曲面三角形。硬度7—7.5。 电气石是一种带电的石头，具有永久的电荷。只要有阳光、空气和水，它就能充当环境警察，产生使空气格外新鲜，并有杀菌除虫，防治与缓解疾病的负离子。 电气石是具有显著压电效应的特殊介质，当压力、温度发生微弱变化时，产生发射率较高的远红外线，被誉为“生命之光”，能给人以活力，并有防治疾病、消炎、止痛、抑菌等独特功能。 电气石除了其宝石价值外，还有工业、环保、卫生保健的价值。null中国的三大名玉： 1、和田玉：因产于新疆和田地区而得名。由细小的透闪石矿物集合体组成的岩石。其主要矿物化学成分为：Ca2Mg5Si4O11(OH) 2有白色、黄色、青色。和田玉中最著名的是羊脂白玉，即羊脂玉，具油脂光泽似羊脂而得名。和田玉的知名度居三大名玉之首。清代一块重10700多斤的大型和田青玉雕“夏禹治水”，现陈列在故宫博物院，令人赞不绝口。主要产于昆仑山中酸性侵入体与镁质大理岩接触交代蚀变带中。 2、岫岩玉：简称岫玉因产于辽宁省岫岩地区而得名。由极细小的蛇纹石矿物集合体组成的蛇纹岩,Mg(SiO11 ）(OH) 8是稳定的镁硅酸盐类玉石。为绿色、黄褐色、暗红色、紫色、蓝色、花斑色等。 3、独山玉：因产于河南省南阳地区的独山而得名。是蚀变斜长岩。 化学成分含量主要为：SiO 2 、Al 2 O 3、CaO等，常为绿色、白色、杂色，还有紫色、黄色、褐色。null 参考书： 1、潘兆橹主编，结晶学及矿物学，第3版，地质出版社，1993 2、罗谷风等编，基础结晶学及矿物学，南京大学出版社，1993 3、 Putnis A, 1992,Introduction to mineral science. Cambridge:Cambridge University Press