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1化学组成变化化学组成基本固定的矿物非化学计量矿物化学组成不固定的矿物类质同象矿物含层间水和沸石水矿物胶体矿物如NaCl，Mg(OH)2如Fe1-xS第二章矿物的化学组成2一、地壳的化学成分矿物是地壳中各种地质作用的产物，所以地壳的化学成分限制了矿物的化学成分。丰度是元素在低壳中的平均含量。美国的克拉克和华盛顿1882年提出了地壳中50多种化学元素平均含量表。把地壳中化学元素平均含量的重量百分数称为“克拉克值”。O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg这八种元素占地壳总重量的98.59%，其中O占地壳重量的一半，Si占地壳重量的1/4多。O占地壳体积的93%以上。可以说地壳由O的阴离子组成，金属阳离子(Si、Al、K、Na、Ca等)充填其空隙中。3元素周期表中的绝大多数在地壳中都可以找到，但各种元素在地壳中的含量却相差很大。原因在于原子核的结构和稳定性。随着原子序数的增大，核内质子间的斥力的增加大于核力的增加，核内的结合能降低，原子核趋于不稳定，元素的丰度也要降低。丰度高的元素分布于周期表的开端，自Co(Z=27)以后，元素的丰度有显著降低。对于微量元素，可分为两类：聚集元素：丰度虽低趋向集中，可形成独立矿种。Au、Ag、Hg、Sb等。分散元素：丰度虽高趋向分散，不易形成独立矿种。以类质同象方式存在于其它矿物中。Cs、Se、In等。4二、矿物化学成分的变化矿物按化学成分可分成两种类型：单质－是由同种元素的原子自相结合组成的，如金刚石，自然金等；化合物－是由两种或两种以上不同的化学元素的原子组成的。又可分为：简单化合物：由一种阳离子和一种阴离子组成。NaCl、PbS单盐化合物：由一种阳离子和一种络阴离子组成。Ca[CO3]、Mg[SiO4]复化合物（复盐）：由两种以上阳离子与同种（络）阴离子组成。CuFeS2、CaMg[CO3]5矿物的化学成分无论是单质还是化合物，并不是绝对不变的，通常都在一定的范围内有所变化。变化的原因:对晶质矿物而言，主要是元素的类质同象代替；(Mg，Fe)[SiO4]对胶体矿物来说，主要是胶体是吸附作用。含沸石水或层间水的矿物。非化学计量的矿物，化学组成不符合定比定律和倍比定律。（F1-xS）磁黄铁矿。通常所说的某种矿物成分中含有某些混入物，除了因类质同象代替和吸附而存在的成分外，还包括以显微包裹体形式存在的机械混入物。6三、胶体矿物的成分1.胶体矿物的概念胶体是一种物质的微粒（10A－1000A）分散在另一种物质之中，所形成的不均匀的细分散系。前者称为分散相（或分数质），后者称为分散媒（或分散介质）。无论是固体、液体或气体，都可以是分散相，也可以是分散媒。按照分散系统中分散相和分散媒的量比关系，将胶体作如下划分：71）胶溶体分散相的量远少于分散媒的胶体系统。分散相的质点呈悬浮状态存在于分散媒中。2）胶凝体分散相的量远多于分散媒的胶体系统，整个胶体呈凝固态。胶体矿物中微粒的排列和分布是不规则和不均匀的，外形上不能形成规则的几何多面体，在光学性质上具非晶质体特点，故通常将胶体矿物看成非晶质矿物。但它的微粒可以是结晶的，因粒径太小，是一种超显微的晶质（如粘土矿物）。82、胶体的基本性质（1）胶体质点带有电荷胶体质点带有电荷主要是由于破键机理。多数无机胶体的分散相质点是晶质的，其表面电荷不饱和，这个微粒叫胶核。胶核要吸附一些存在于介质中，而为胶核成分中所含有的某种离子，在胶体外面形成一个吸附层，构成带一定电荷的胶粒。为了平衡吸附层的电荷，带电的胶粒还要吸附介质中其它离子团，这种离子被吸附得比较松，在介质中有一定的自由移动能力，形成一个扩散层。以胶体带有正负电荷的不同，可将胶体分为正胶体和负胶体。9氢氧化铁胶体颗粒的结构示意图10（2）胶体对介质中离子的吸附具有选择性是指胶粒在不同溶液中仅能吸附一定的与胶粒电荷相反的离子，而对其它物质则不吸附或吸附程度很小。胶体对离子的选择性，还表现在对一些离子吸附的难易程度不同，进而表现为被吸附离子之间的交换。通常，阳离子电价越高，置换能力越强，一旦被胶体吸附，就难被置换；在电价相等时，置换能力随离子半径增大而增强。金属阳离子置换能力按下列顺序递减：HALBaSrCaMgNH4KNaLi11(3)胶体微粒具有巨大的表面能晶质的胶体微粒内部原子排列是有序和周期重复的，每个原子的力场是对称的，但表面边界上原子力场的对称性破坏，出现剩余键力，即表面能。胶体矿物微粒表现的静电力和吸附现象就是这种表面能的表现和作用。胶体的吸附就是一个降低表面能的过程。具有巨大表面能的胶体矿物，总是要把能量传给周围物质，使其能量降低到与周围物质相平衡状态，也即从无序向有序过渡，最后形成矿物结晶相的趋势。这表现为胶体微粒的凝聚，分散相与分散媒分离，即脱水作用。123．胶体矿物的形成地壳中的水胶凝体矿物，绝大部分都形成于表生作用中，表生作用中形成的胶体矿物，大体上经历了两个阶段：1）形成胶体溶液原生矿物(物理风化)磨蚀胶体微粒原生矿物(化学风化)分解离子或分子这些物质进一步饱和聚集，形成胶体溶液，它是形成胶体矿物的物质基础。2）胶体溶液的凝聚胶体溶液在迁移过程中或汇聚于水盆地后，或因不同电荷质点发生电性中和而沉淀，或因水分蒸发而凝聚，从而形成各种胶体矿物。13细分散系非晶质无规则几何外形可变性和复杂性极大比表面积带电荷选择性吸附胶体的特点胶体风化胶体溶液凝聚蒸发/中和胶体矿物胶体胶体矿物的特点胶体及胶体矿物的特点胶体矿物形成——海滨地带和岩石风化壳中矿物/岩石14四、矿物中的水水是矿物中的重要组成部分，矿物的许多性质都与水有关。根据矿物中水的存在形式以及它们在晶体结构中的作用，分为两类：一类是不参加晶格的，与矿物晶体结构无关，统称吸附水。另一类是参加晶格或与矿物晶体结构密切相关的，包括结晶水、沸石水、层间水和结构水。1、吸附水不参加晶格的吸附水，是渗入在矿物集合体中，为矿物颗粒或裂隙表面机械吸附的中性的水分子。不属于矿物的化学成分，不写入化学式。常压下，在100—110℃时，吸附水就会全部从矿物中逸出而不破坏晶格。吸附水可以呈气态、液态或固态。152、结晶水以中性水分子存在于矿物中，在晶格中具有固定的位置，起着构造单位的作用，是矿物成分的一部分。水分子数量与矿物的其它成分之间常成简单比例。不同矿物中，结晶水与晶格联系的牢固程度是不同的，因此，其逸出温度也有所不同。通常在100－200℃，一般不超过600℃。当结晶水失去时，晶体的结构遭到破坏和重建，形成新的结构。3、沸石水是存在于沸石族矿物中的中性水分子。沸石的结构中有大的空洞及孔道，水就在这些空洞和孔道中，位置不十分固定，水的含量随温度和湿度而变化。在80－400℃范围内，水即大量逸出，但不引起晶格的破坏，只引起物理性质的变化。脱水后的沸石还可以重新吸水，并恢复原有的物理性质。沸石水具有一定的吸附水的性质，但其存在与结构有关，且含量有一定的上限和下限范围。164、层间水是存在于某些层状结构硅酸盐的结构层之间的中性水分子。水分子也联结成层，加热至110℃时，层间水大量逸出，结构层间距相应缩小，晶胞轴长C值减小，在潮湿环境中又可重新吸水。5、结构水又称化合水。是以（OH-）、H＋、（H3O＋）离子形式参加矿物晶格的“水”。结构水在晶格中占有一定位置，在组成上具有确定的含量比。由于与其它质点有较强的键力联系，需要较高的温度（大约在600－1000℃）才能逸出。当其逸出后，结构完全破坏，晶体结构重新改组。17五、矿物的晶体化学式晶体化学式（或结构式）既可表明矿物中各组分的种类，又能反映矿物中原子的结合情况。其书写方法如下：1）阳离子写在先，复盐中阳离子按碱性强弱排列。2）阴离子写在后，络阴离子用方括号[]括起。3）附加阴离子写在主要阴离子或络阴离子的后面。4）含水化合物的水分子写在最后，并用“·”与其它组分分开。当含水量不定时，用nH2O或aq(aquq—含水的缩写)表示。SiO2·aq或Ca[SO4]·2H2O。5)互为类质同象代替的离子用圆括号（）括起来，它们中间以“，”分开，含量较多的元素一般写在前面。Ca(Mg,Fe,Mn)[CO3]2－铁白云石18六、矿物的化学性质1、矿物的可溶性固体矿物与某种溶液相互作用时，矿物表面的质点，由于本身的振动和受溶剂分子的吸引，离开矿物表面进入或扩散到溶液中去的过程称为矿物的溶解。2、矿物的可溶氧化性含有变价元素的矿物，暴露地表或处于地表条件下，受空气中的氧和溶有氧、二氧化碳的水的作用，使处于还原态的离子变成氧化态，导致原矿物的破坏，并形成在氧化环境中稳定的矿物。193、矿物与酸碱的反应大部分自然元素矿物易溶于硝酸；Au、Pt溶于王水。硝酸易溶解硫化物矿物，并有游离硫析出。大部分氧化物矿物可在盐酸中溶解；所有的碳酸盐矿物都溶于酸，盐酸的效果最好；剧烈起泡，放出二氧化碳。硅酸盐矿物大部分易溶于氢氟酸。20矿物的物理性质21狭义：指地壳（岩石圈）中的化学元素在各种地质作用下形成的自然体。广义：包括地壳矿物、地幔矿物、陨石矿物、宇宙矿物和人造矿物。地球结构矿物22矿物的分类单质矿物化合物矿物原生矿物次生矿物深色矿物浅色矿物矿物成因组成颜色晶体晶体矿物非晶体矿物23矿物的鉴定依据形状颜色与条痕光泽与透明度硬度解理及断口比重其它物理性质物理性质化学性质特殊化学反应2425晶体矿物颜色条痕硬度比重晶体形状晶体表面光泽解理情况颜色条痕硬度比重块体形状块体表面光泽非晶体矿物261.颜色：是认识矿物最基本的要素深色矿物和浅色矿物矿物的颜色是矿物对入射的自然光（390~770nm）中不同波长的光波吸收后，透射和反射后形成的。当矿物受到自然光照射，自然光中的某些波段的能量被吸收。被吸收的能量用于把电子跃迁到别的能级，所吸收的光的能级被从自然光中抽离，从而在组成自然光的能级波谱中留下一个或者多个吸收谱线，这一现象叫做光的选择性吸收。当自然光的一部分以这种方式被吸收，我们的眼睛只能感受到顺利穿过或反射并达到我们眼睛的剩下的残余能量。大脑把这些残余的能量组合到一起，并记录成单一的一种颜色，即矿物的体色。一、矿物的物理性质2728•如果是均匀地全部吸收，矿物呈黑色；若基本上都不吸收，则为无色或白色；若各色光均被均匀地吸收了一部分，则视其吸收量的多少，而呈现不同浓度的灰色。如果矿物只选择性吸收地吸收某种波长的色光时，则矿物呈现出被吸收的色光的残余色。29（1）颜色：矿物具有各种颜色，如赤铁矿、黄铁矿、孔雀石、蓝铜矿、黑云母等都是根据颜色命名的。矿物的颜色有自色、他色和假色之分。有些矿物的颜色是由某些化学的和物理的原因而引起的，称为假色。如片状集合体矿物常因光程差引起干涉色，称为晕色，如云母；易氧化的矿物在其表面往往形成具一定颜色的氧化薄膜，称为锖色，如斑铜矿。有些矿物的颜色，与本身的化学成分无关，而是因矿物中所含的杂质成分引起的，称为他色。如纯净水晶（SiO2）是无色透明的，若其中混入微量不同的杂质，即可具有紫色、粉红色、褐色、黑色等。无色、浅色矿物常具他色，他色随杂质不同而改变，因此一般不能作为矿物鉴定的主要特征。因矿物本身固有的化学组成中含有某些色素离子而呈现的颜色，称为自色。具有自色的矿物，颜色大体固定不变，因此是鉴定矿物的重要标志之一。如矿物中含有Mn4+，呈黑色；含有Mn2+，呈紫色；含有Fe3+，呈樱红色或褐色；含有Cu2+，呈蓝色或绿色，等等。30313233矿物颜色的命名和描述方法矿物的颜色多种多样，在描述时所采用的原则是简明、通俗，力求确切，A标准色谱法：利用标准色谱描述矿物的颜色。B类比法：最好用常见物体作比喻，如铅灰、铁黑、天蓝、樱红、乳白等。C二名法：当矿物的色彩是由多种色调构成时，便采用此法，如黄绿、橙黄等。如系同一颜色，但在色上有深浅、浓淡之分时，则在色别之前加上适当的形容词，如深蓝、暗绿、鲜红等。在观察与描述矿物颜色时，应注意下列问题：a以矿物新鲜面颜色为准；b注意观察矿物颜色的细微差别。34小结•自色：矿物本身所固有的颜色，是由矿物的成分（色素离子）和构造决定。•他色：由于矿