岩浆岩岩石学：第三章 矿物的形态和物理性质

PAGE第三章矿物的形态和物理性质第一节矿物的形态矿物的不同形态取决于矿物的化学组成和内部结构，同时也受生成条件的影响。因此矿物的形态是鉴定矿物的重要依据之一，又具有成因上的意义。矿物的形态有单体形态，连生体形态和同种矿物集合体的形态。矿物单体的形态晶体习性同一成分结构的矿物晶体常具有一定的习见形态。根据在三度空间的发育程度不同，分为三类：一向伸长：包括柱状，针状，毛发状等。如辉锑矿，电气石，石棉二向延长：包括板状，片状等。如云母，石墨，重晶石三向等长：呈等轴状或粒状。如方铅矿，石榴子石，黄铁矿等(二)晶面花纹实际晶体的晶面上常具有各种花纹。晶面条纹：晶面上一系列平行的或交叉的条纹。又可分为聚形纹和双晶纹。1）聚形纹：由两种单形相互交替出现的结果。如黄铁矿，石英。2）双晶纹：某些矿物聚片双晶所致。如方解石，斜长石。2．其它晶面花纹：如蚀象，生长小锥等。二．矿物连生体的形态天然矿物的晶体，除以单体存在外，常常彼此规则地连生在一起。主要有平行连生体和双晶两类。平行连生体同种晶体，彼此平行地连生在一起，各个体相对应的晶面，晶棱或结晶轴互相平行。从晶体结构上可以把它们当作单体对待。双晶双晶的概念及双晶要素双晶是两个以上的同种晶体按一定的对称规律形成的连生体。相邻两个个体的相应的面，棱，角并非完全平行，但可藉助对称操作—反映，旋转，或反伸，使两个个体彼此重合或平行。双晶要素：欲使双晶两个单体重合或平行而进行操作时所凭藉的几何图形（面，直线，点）。双晶面：为一假想平面，通过它的反映，可使双晶的两个相邻单体重合或平行。如石膏双晶的（100）面。双晶面不可能平行于单晶体中的对称面。双晶轴：为一假想直线，双晶中的一个单体围绕该直线旋转180°后，可与另一单体重合或平行。如石膏⊥（100）的直线，正长石的卡氏双晶的Z轴。双晶轴不可能平行单晶体的偶次轴。有时一种双晶可同时具有若干个双晶面或双晶轴，一般描述时，只取用其中一个。双晶接合面：双晶相邻个体间的实际接触面，它是两个单体共同的面网。它可以和双晶面重合，也可以不重合；可以是一个平面，也可以是较复杂的面。双晶类型根据双晶个体的连生关系，双晶又可分为：接触双晶：双晶中的两个个体依一简单平面相接触而连生。有：1）简单接触双晶：两个单体依一简单平面相接触而连生。如：石膏的燕尾双晶。。2）聚片双晶：多个片状个体以同一结合方式重复连生，接合面相互平行的晶体。如：斜长石的聚片双晶。3）环状双晶；多个双晶个体彼此以同样的双晶律连生，但接合面互不平行，而是依次以等角相交。如：锡石的环状双晶。穿插双晶：由连生的个体互相穿插而成。如：正长石的卡氏双晶，萤石的穿插双晶。矿物集合体的形态同种矿物多个单体聚集在一起的整体叫做矿物集合体。自然界矿物多以集合体状态出现。矿物集合体的形态，取决于单体的形态和它们的集合方式。根据集合体中矿物颗粒大小可分为：显晶集合体，隐晶集合体和胶态集合体。显晶集合体形态描述该类集合体时，应注意矿物单体的形态，大小，和集合方式。主要有以下几类：粒状集合体。三向近等长类型。如黄铁矿，磁铁矿。又分为：粗粒状直径＞5mm，中粒状1—5mm，细粒状＜1mm。柱状集合体，针状集合体，纤维状集合体，放射状集合体等。一向伸长矿物。晶簇是一组具有共同基底的单晶集合体。如辉锑矿，石棉，石英。片状集合体，板状集合体等。二向伸展矿物。如云母，辉钼矿。隐晶及胶态集合体这类集合体可以由溶液（熔体）直接结晶或由胶体生成。由于胶体的表面张力，常使集合体趋向于球状。胶体老化后常变成隐晶质或显晶质，内部常呈放射状构造。常见的隐晶及胶态集合体有：结核体它是围绕某一中心自内向外生长而成，组成结核体的物质可以是隐晶质或胶体。结核广泛存在于沉积岩及疏松的沉积物中。其成分主要为硅质，铁质，钙质。结核体生长程序分泌体生长程序根据形状和大小常有：球状，瘤状，鲕状等。分泌体是形状不规则或球状的空洞，隐晶质或胶体自洞壁逐渐向中心沉积（充填）而成。分泌体常具由外向内的同心层状构造或带状色环。钟乳状体第四章矿物的物理性质矿物的光学性质矿物对光线的反射，折射，吸收等所呈现出的光学现象。包括矿物的颜色，条痕，光泽和透明度等。（一）颜色矿物的颜色是矿物对白光中不同波长光波的吸收的结果。透明矿物呈现的颜色是所透过的光波的颜色，而不透明矿物的颜色则是表面反射光波颜色。矿物的颜色遵循混合互补原则。决定矿物颜色的重要因素有：过渡金属元素的内部电子跃迁过渡金属的阳离子具有未填满的d或f电子亚层，它们受配位阴离子的作用，原来属于同一能级的d或f电子亚层将发生分裂，分裂后能级的能量差△一般在可见光的范围内，当可见光照射时，位于d或f轨道上的电子就会吸收与△值能量相当的可见光波，因而晶体呈色。如橄榄石的绿色，是由于Fe2+吸收了红光产生内部电子d-d跃迁，使矿物呈现出绿色。2)离子间的电子转移（或电荷转移）在矿物晶体结构中，构成共同分子轨道的离子间在一定能量光波作用下，电子可从一个离子轨道转移到另一离子轨道，发生所谓的光化学氧化-还原反应。由于一定波长的光波在电子转移过程中被吸收，晶体就呈现出一定的颜色。当有两种或两种以上价态的同种元素共存时（如Fe3+和Fe2+、Ti3+和Ti4+、Mn2+和Mn3+等），这种电子转移特别容易发生。许多含铁镁“暗色”硅酸盐矿物的颜色，就与晶格内Fe2+和Fe3+间电子转移有关。如蓝闪石Fe2+和Fe3+之间的电子转移而呈蓝色。3)能带间电子的跃迁根据能带理论，矿物中的原子或离子的外层电子处于不同的能带，电子占满的能带为满带（价带），未占满的为能量较高的导带，其间为禁带。当自然光通过矿物时，矿物将吸收能量使电子从价带向导带跃迁，所需的能量取决于禁带的宽度，即价带顶部与导带底部间的能量差，又称能量间隔，一般以△Eg表示。若禁带宽度大，所需的能量大，电子难以跃迁；反之则易于跃迁。不同矿物由于禁带宽度不同而呈现各种颜色。矿物禁带宽度窄（△Eg〈1.77eV〉，甚至价带与导带重叠△Eg=0eV时，能量间隔均比可见光的能量小。因而可见光中各种色光都可以使电子跃迁，从而各种色光被大量吸收，使矿物不透明。跃迁到导带上的电子是不稳定的，返回价带时大部分能量仍以光的形式辐射，具有很强的反射能力，使晶体形成金属色和金属光泽。如自然金属元素和部分硫化物。矿物禁带宽度中等（△Eg=1.77—3.10eV）时，能量间隔在可见光范围内，矿物可选择吸收能量比自身△Eg大的各种色光，使电子跃迁而呈色。如辰砂△Eg=2.0eV，它选择吸收了除橙、红的各色光而呈红色。矿物禁带宽度大（△Eg＞3.10eV）时，能量间隔比可见光的能量大。光不被吸收而大部分被透过，使矿物呈无色透明。4) 色心色心是一种能够引起呈色的晶体缺陷。在碱金属和碱土金属化合物中比较常见。最常见的是晶格中发生阴离子缺位引起的F心（电子色心）和因低价元素置换高价元素使晶体结构中缺失一个电子的V心（空穴色心）。它们的基态和激发态之间的能级差在可见光区，所以能吸收某种可见光，使矿物呈互补色。如萤石就是由于F心呈紫色。根据矿物颜色产生的原因可分为：自色矿物本身所固有的颜色。是由于矿物的化学成分中含有色素离子和内部结构所决定他色矿物中由于带色杂质或气液包裹体等混入所引起的颜色。与矿物本身成分结构无关。假色矿物表面的氧化膜，内部解理，裂隙等引起的。（二）矿物的条痕矿物的光泽是矿物表面反射能力的表现。矿物光泽的强弱主要决定于它对光的折射率和吸收程度。矿物的折射率和吸收率越大，则光泽越强。R=[(N-1)2+N2•k2]∕[(N+1)2+N2•k2]R—矿物的反射率，N—矿物的折射率，k—矿物的吸收率矿物的光泽分为四级：金属光泽：多N>3.0，半金属光泽：多N=2.6—3.0，金刚光泽：多N=1.9—2.6，玻璃光泽：多N=1.3—1.9此外，尚有一些特殊光泽，如：油脂光泽树脂光泽丝绢光泽珍珠光泽土状光泽透明度是指矿物透过可见光的能力。通常以厚度过0.03mm为标准。肉眼观察时，通常以矿物碎片边缘透光程度来确定。透明：半透明不透明矿物的发光性矿物在紫外光和x射线等的照射，能发射可见光的性质。萤光—随激发中断而终止。磷光—激发停止后仍能继续一段时间。热发光—加热而发光。如紫外光区别石英和白钨矿（浅蓝色萤光）。矿物的力学性质矿物在外力（如刻划，打击，拉引等）作用下所呈现出的各种物理性质。（一）解理，断口和裂开解理矿物在外力作用下，沿一定结晶方向破裂成光滑平面的性质称为解理。这些平面称为解理面。解理是晶体异向性的表现之一，解理方向严格受内部结构控制。解理面一般平行面网密度最大的面网、阴阳离子电性中和的面网、两层同号离子相邻的面网、以及化学键力最强的方向。根据解理面的完全程度，分为：极完全解理：矿物在外力作用下，极易裂成薄片，解理面平直光滑。如云母，石墨，石膏等。完全解理：矿物在外力作用下，很易沿解理方向裂成平面（不成薄片），解理平滑，较难发生断口。如方解石，方铅矿，萤石等。中等解理：矿物在外力作用下，可沿解理方向裂成平面，解理面不太平滑，断口较易出现。如白钨矿，普通辉石等。不完全解理：矿物在外力作用下，不易裂出解理面，解理面不平整，易成断口。如磷灰石等。极不完全解理：矿物在外力作用下，极难出现解理，其碎块上常为断口。如石英，石榴子石等。不同矿物，其解理的发育程度一般不同。有些矿物无解理，有的一组解理，有的有发育程度相同或不同的几组解理。它们是结晶矿物稳定物理性质，是鉴定矿物的重要依据。如方铅矿{100}（立方体）解理；萤石{111}（八面体）解理；闪锌矿{110}（菱形十二面体）解理等。2．断口矿物在外力作用下，破裂成不规则不平坦的断面称为断口。晶体和非晶质体矿物均可有断口。矿物断口的形状主要有：贝壳状断口：形如贝壳状。一般发育在无解理，硬度大的矿物。如石英。锯齿状断口：形如锯齿状。一般发育在延展性很强的矿物。如自然铜。参差状断口：断口面参差不齐，粗糙不平。大多数矿物具有此种断口。如黄铁矿，长石等。土状断口：断口面呈细粉状，粗糙不平。。土状矿物所特有。如高岭石。3．裂开（裂理）裂开也是矿物晶体在外力作用下沿着一定结晶方向裂开的性质，同解理很相似，但成因不同。裂开面可能沿着双晶结合面，特别是聚片双晶结合面发生。裂开面可能是因某一方向面网存在有包裹体或固熔体熔离物。裂开只发生在一矿物种的某些个体中；而具解理的矿物种，其所有矿物个体皆存在解理。(二)硬度矿物抵抗刻划，压入，研磨等机械作用的能力。矿物的硬度比较固定，为鉴定矿物的重要依据。矿物的硬度分为相对硬度和绝对硬度。绝对硬度是采用专门仪器（显微硬度仪）来进行测定。肉眼鉴定中，通常用摩氏硬度计。矿物名称摩氏硬度矿物名称摩氏硬度滑石1正长石6石膏2石英7方解石3黄玉8萤石4刚 玉9磷灰石5金刚石10这十种标准矿物只表示硬度相对大小，各级之间的硬度差不是均等的。野外可借助指甲—2.5；铜钥匙—3；小刀—5.5等。可粗略将矿物分为：硬度大＞5.5硬度中2.5—5.5 硬度小<2.5矿物的硬度取决于矿物的成分和结构。一般来说共价键型（原子晶格）的矿物硬度高，如金刚石；离子键型（离子晶格）的矿物硬度较高，如一些含氧盐；金属键型（金属晶格）的矿物硬度低，如自然金，自然铜；分子键型（分子晶格）的矿物硬度最低，如自然硫。矿物内部质点排列越紧密，硬度就越大。矿物的硬度也具有对称性和异向性，如蓝晶石，晶体延长方向，硬度为4.5，而垂直延长方向为6.5。（三）比重指纯净单矿物在空气中的重量与4℃时同体积水重量之比。比较简单的测定方法可用静水力学法：矿物在空气中的重量为P克，在水中的重量为P1克，则矿物的比重G=P∕（P-P1）比重决定于矿物成分中组成元素的原子量及单位体积内质点数。由于每种矿物都有一定的化学成分和晶体结构，所以每种矿物都有一定的比重。它是鉴定矿物的重要依据，也是重力探矿和选矿的重要依据。不同矿物的比重，大小悬殊很大，轻的如冰（0.92），重的如锇铱矿（22.3）.大多数金属矿物的比重大于5，非金属矿物在2.25—3.5之间。一般将矿物比重分为三级：轻级<2.5如石膏（2.3），石盐（2.1—2.5），自然硫（2.06）中级2.5—4大多数矿物比重属于此级，如石英（2.6），长石（2.6—2.7）重级>4如方铅矿（7.4—7.6），重晶石（4.3——4.7），白钨矿（5.8—6.2）（四）其它力学性质脆性：矿物受外力作用时易破碎的性质。大多数离子晶格的矿物具有此种性质。如石盐，方解石，黄铁矿等。延展性：矿物在锤击或拉伸下，容易成薄片或细丝的性质。这是金属键矿物的一种特性。如自然金。弹性和挠性：矿物受外力发生弯曲变形，当外力解除后，又恢复原状的性质，称为弹性，如白云母；若不能恢复原状的，称为挠性，如绿泥石。矿物的磁学性质矿物能被磁铁吸引或排斥的性质，称为磁性。矿物的磁性可分为四级：强磁性：可用普通磁铁吸引者；如磁铁矿，磁黄铁矿。中等磁性：普通磁铁不能吸引，弱电磁铁能吸引住；如铬铁矿，黑钨矿。弱磁性：用强电磁铁才能吸引住；如（浅色）角闪石，褐帘石。无磁性：强电磁铁也不能吸引者；如石英，方解石。绝大多数矿物是无磁性矿物。矿物的电学性质导电性—矿物对电流的传导能力。导电性主要取决于矿物中是否有自由电子或游离电子。矿物导电性可分为三类：绝缘体：几乎完全不导电；如云母，石棉，长石，石英。良导体：导电能力强；如金属自然元素及一部分硫化物，如自然金，黄铁矿，方铅矿。半导体：介于良导体与绝缘体之间；如金刚石，自然硫，闪锌矿。一般来说，金属矿物是电的良导体，非金属矿物是电的不良导体。此外，尚有介电性，压电性，热电性等。矿物的其它物理性质热学性质：包括矿物的导热性，热膨胀性和熔点。放射性：含有U，Th，Ra等放射性元素的矿物。易燃性：某些矿物加热后易燃烧的性质，如自然硫，黄铁矿。吸水性：某些矿物有吸收空气中水分能力，如石盐潮解，蒙脱石吸水膨胀。可塑性：某些矿物加水后，可塑为任意形态的性质，如粘土矿物。味，嗅，感觉：如石盐味咸，明矾味甜而涩自然硫及黄铁矿有硫臭，锤击毒砂时有蒜臭。石墨，辉钼矿，滑石等有滑感，硅藻土具粗糙感。第四章矿物的成因第一节形成矿物的地质作用根据地质作用的能量来源分为：内生作用和外生作用。内生作用的能量来源于地球内部。又可分为与岩浆活动有关的岩浆作用（包括岩浆，伟晶，热液，火山等作用）和与地热地压等有关的变质作用（包括接触变质作用和区域变质作用等）外生作用又称表生作用，为太阳能，水，大气和生物所产生的作用。内生作用1．深成岩浆作用—深成岩浆岩和岩浆矿床（略）伟晶作用—伟晶岩和伟晶矿床（略）接触交代作用岩浆期后热液作用—热液矿床及围岩蚀变地壳中存在多种热液作用，这里所说的是岩浆期后热液作用。热液作用的温度一般为400—50℃之间，一般在地表下数公里深处至近地表进行。矿物由岩浆期后热液中直接结晶或交代围岩形成。热液作用按温度大致可分为高，中，低温三种类型：高温热液型：形成温度在500—300℃之间，主要形成W-Sn-Mo-Bi-Fe的矿物组合及其相应矿床。主要金属矿物为黑钨矿，锡石，辉钼矿，辉铋矿，磁黄铁矿，毒砂等。非金属矿物为石英，云母，黄玉，电气石，绿柱石等。围岩蚀变常为云英岩化。中温热液型：形成温度在300—200℃之间，主要形成Cu-Pb-Zn的矿物组合及其相应的矿床。金属矿物有黄铜矿，方铅矿，闪锌矿，黄铁矿，自然金等。非金属矿物以石英为主，其次有方解石，白云石，菱镁矿，重晶石等。围岩蚀变可有绢云母化，绿泥石化，硅化等。低温热液型：形成温度在200—50℃之间，主要形成As-Sb-Hg-Ag的矿物组合及相应的矿床。金属矿物有雄黄，雌黄，辉锑矿，辰砂，自然银等。非金属矿物有石英，方解石，蛋白石，重晶石等。围岩蚀变产物以高岭石，明矾石，石英，粘土矿物为主。火山作用—火山岩，火山热液及喷气产物（略）二．外生作用（略）三．变质作用（略）第二节矿物的组合，共生和伴生我们现在看到的矿床和岩石往往不是一次形成。矿物组合：不管生成时间先后，只要空间上共同存在的不同矿物。共生组合：属于同一成因类型并在同一成矿期限（或成矿阶段）形成的矿物组合。伴生组合：不同成因类型，不同成矿期（或成矿阶段）形成的矿物组合。例如石英，黄铜矿，闪锌矿，方铅矿等同为热液期生成的共生矿物组合；孔雀石，蓝铜矿等则为风化作用（表生作用）形成的共生组合。如果两者矿物共生在一起，则为伴生关系。第三节矿物形成后的变化矿物形成以后，由于地质作用的物理化学条件的改变，矿物常发生改变。交代已形成的矿物与熔体，气液或溶液相互作用，发生组分上的交换，使原来的矿物转变为新的矿物。原矿物的溶解和新矿物的形成同时进行。如橄榄石被蛇纹石交代，黑云母被绿泥石交代。二．脱玻化三．假像与副象第五章矿物各论矿物的分类及命名矿物的分类自然界的矿物有3000多种，目前分类方法以晶体化学分类法最常见。其分类体系为：类别划分依据举例大类类（亚类）族（亚族）种(亚种)1．化合物类型，2.化学键阴离子或络阴离子种类络阴离子结构晶体结构和阳离子性质阳离子种类一定的晶体结构和一定的化学成分晶体结构相同，成分或物性稍异含氧盐大类硅酸盐类架状结构硅酸盐亚类长石族正长石亚族正长石K[AlSi3O8]钠正长(K,Na)[AlSi3O8]矿物分类的基本单位是种。为具有一定的晶体结构和一定的化学成分的独立单位。根据以上分类原则，矿物分为以下五大类：第一大类自然元素第一类自然金属元素第二类自然半金属元素第三类自然非金属元素第二大类硫化物及其类似化合物第一类简单硫化物第二类复硫化物第三类硫盐第三大类氧化物和氢氧化物第一类氧化物第二类氢氧化物第四大类含氧盐第一类硅酸盐第二类硼酸盐第三类磷酸盐，砷酸盐，钒酸盐第四类钨酸盐，钼酸盐第五类铬酸盐第六类硫酸盐第七类碳酸盐第八类硝酸盐第五大类卤化物二．矿物的命名矿物命名主要根据以下因素：命名依据举例化学成分钨锰铁矿(Mn,Fe)WO4,银金矿(Au,Ag)物理性质孔雀石（颜色），方解石（解理），重晶石（比重），萤石（萤光）形态 石榴子石，十字石 成分和性质 黄铜矿，磁铁矿，方铅矿，辉锑矿形态和性质红柱石，绿柱石地名高岭石，香花石人名章氏硼镁石习惯上，金属矿物名称的尾部常用“矿”字，如方铅矿，黄铁矿；非金属矿物常用“石”字，如方解石，长石；宝石类矿物常用“玉”字，如黄玉，硬玉；地表次生呈松散状态的称为“华”，如锑华，钴华；易溶于水的硫酸盐称为“矾”，如明矾，胆矾。此外尚有部分矿物为译名，如蒙脱石（Montmorillonite）,伊利石(Illite).第一大类自然元素本类矿物为自然元素单质矿物。目前已知约有40来种，占地壳质量的0.1%。分布极不均匀，其中有些可富集成有工业意义的矿床，如自然金，自然铜，自然铂，金刚石，石墨，自然硫等。又可分为三类：金属元素类：包括铂族元素Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt和Cu,Ag,Au。常呈类质同象。这些元素所构成的矿物具有典型的金属键，属等轴晶系或六方晶系。在物性上具典型的金属特性，如不透明，金属光泽，硬度低，相对密度大，延展性强，为热和电的良导体。半金属元素类：即As,Sb,Bi。自然界极为少见。非金属元素类：主要为C和S，此外尚有Se和Te。C有两个同质多像变体，一为金刚石，一为石墨。前者为纯共价键，每一碳原子周围有四个碳原子围绕，形成四面体配位，碳原子间以共价键连结，致使金刚石具有高硬度，高熔点，不导电，化学性质很稳定等特性。石墨为层状结构，层内具共价键-金属键，层间为分子键。由于层间连接力弱，故在物性上具有明显异向性，产生{0001}极完全解理。金属键的存在使石墨具金属光泽，良好的导电性和导热性。第二大类硫化物及其类似化合物金属或半金属元素与硫结合而成的天然化合物。硫化物矿物已发现有300多种，约由26种造矿元素所组成。绝大部分是热液作用的产物；表生作用亦有产出，常形成具有工业意义的矿床。硫化物的组成元素：阴离子主要是S，有少量Se,Te,As,Sb,Bi。阳离子主要是Cu,Pb,Zn,Ag,Hg,Fe,Co,Ni等。为铜型离子以及靠近铜型离子的过渡型离子。形成硫化物以及硒化物，碲化物，砷化物，锑化物，铋化物等，由于后者数量较少，因而将它们做为硫化物的类似化合物，与硫化物归入同一大类。在硫化物中，半金属元素As,Sb,Bi具双重性，既可作阳离子又可作阴离子。根据阴离子特点分为三类：1．简单硫化物：阳离子硫呈S2-与阳离子结合而成。如方铅矿(PbS)，闪锌矿(ZnS)，辰砂(HgS)。2．复硫化物：阴离子呈哑铃状对硫[S2]2-，对砷[As2]2-，以及[AsS]2-，[SbS]2-等与阳离子结合而成。如毒砂（FeAsS），黄铁矿（FeS2）。3．硫盐：硫与半金属元素As,Sb,Bi结合组成络阴离子团[AsS3]3-，[SbS3]3-等形式，然后再与阳离子结合而成较复杂的化合物。如硫砷银矿（Ag3AsS3）。简单硫化物和复硫化物由于组分简单，一般对称程度高，多为等轴晶系或六方晶系，少数为斜方晶系，单斜晶系。组分复杂的硫盐对称程度较低，主要为单斜和斜方晶系。大多数硫化物晶形较好。大多数硫化物具金属色，金属光泽，低透明度，如方铅矿，黄铜矿，黄铁矿。少数呈非金属色，金刚光泽，半透明，如闪锌矿，辰砂，雄黄，雌黄。部分硫化物具有完好的解理，一般简单硫化物的解理较复硫化物发育，如方铅矿，闪锌矿。简单硫化物和硫盐硬度低，一般为2—4；具有层状结构的辉钼矿，铜蓝，雌黄等硬度更低（1—2）；而复硫化物由于对硫使硬度增高，可达5—6.5。硫化物相对密度较大，一般在4以上。第三大类氧化物和氢氧化物大类本大类矿物包括一系列金属和非金属元素的阳离子与氧或氢氧离子结合的化合物。已发现的矿物有300余种，占地壳总质量的17%，其中以硅的氧化物（石英等）分布最广，占地壳质量的12.6%；铁的氧化物和氢氧化物占3%—4%。组成本大类的阴离子是O2-和（OH）1-，与之结合的阳离子以惰性气体型（Si,Al,Mg等）和过渡型（Fe,Mn,Ti,Cr,Y,Nb,Ta等）离子为主，铜型离子中仅以Sn4+的氧化物较为重要，其它（Cu,Pb,Zn,Sb,Bi等）离子的氧化物和氢氧化物少见。惰性气体型的阳离子组成的矿物多呈浅色或无色，透明至半透明，玻璃光泽。过渡型阳离子组成的矿物为深色或黑色，半透明至不透明，半金属光泽至金属光泽。氧化物一般具有较高的硬度，氢氧化物的硬度较低。比重与组成元素本身的原子量和矿物晶体结构的紧密程度有关。如锡石比重为6.8—7.0，石英为2.65。此外，富含Fe,Mn,Cr,Co,的氧化物具有磁性，以富含铁者磁性最强。第四大类含氧盐大类含氧盐是各种含氧酸根（如[SiO4]4-,[CO3]2-,[SO4]2-,[PO4]3-,[WO4]2-等）与金属阳离子所组成的盐类化合物。这一大类矿物在地壳中分布最广泛，占地壳总重量的4/5以上，其种数占已知矿物种数的2/3。含氧酸根是络阴离子，是晶体结构中的独立单位。与各络阴离子相结合的金属阳离子，主要是惰性气体型离子和部分过渡型离子，铜型离子极为少见。络阴离子内部以共价键占优势，与外部阳离子的结合以离子键为主，因而含氧盐矿物具有离子晶格的性质。如通常为玻璃光泽，少数为金刚光泽，半金属光泽；透明至半透明；条痕白色或极浅的色调；不导电，导热性差。无水的含氧盐一般具有较高的硬度和熔点，一般不溶于水。硅酸盐类硅酸盐矿物在自然界中分布极为广泛，已知硅酸盐矿物有600余种，约占已知矿物种的1/4，约占地壳岩石圈总质量的85%。它们是构成三大类岩石的主要造岩矿物。（一）晶体结构特征在硅酸盐矿物的结构中，每个Si一般为四个O所包围，构成[SiO]四面体，它是硅酸盐的基本结构单位。由于Si4+离子的化合价为4价，配位数为4，它赋于每一个氧离子的电价为1，即等于氧离子电价的一半，氧离子另一半电价可以用来联系其它阳离子，也可以与另一个硅离子相联。因此，在硅酸盐结构中[SiO4]四面体既可以孤立地被其它阳离子包围起来，也可以彼此以共用角顶的方式连结起来形成各种形式的硅氧骨干。SiO SiO[SiO4]四面体硅氧骨干形式已有数十种，主要有以下几种：硅氧骨干形式已有数十种，主要有以下几种：岛状硅氧骨干本类硅氧骨干被其它阳离子所隔开，彼此分离犹如孤岛。包括孤立的[SiO4]4-单四面体及[Si2O7]6-双四面体。前者如橄榄石(Mg,Fe)2[SiO4]，后者如异极矿Zn4[Si2O7](OH)2。孤立存在的硅氧四面体彼此之间靠其它阳离子联接。 （2）环状硅氧骨干[SiO4]四面体以角顶联结形成封闭的环，根据[SiO4]四面体环节的数目可以有：三环[Si3O9]6-，如硅酸钡钛矿BaTi[Si3O9]四环[Si4O12]8-，如包头矿Ba4(Ti,Nb,Fe)8O16[Si4O12]Cl六环[Si6O18]12-，如绿柱石Be3Al2[Si6O18]）等多种。环还可以重叠起来形成双环，如六方双环[Si12O30]12-（如整柱石KCa2AlBe2[Si12O30]•1/2H2O）等。环与环之间靠其它阳离子来联接。(3)链状硅氧骨干[SiO4]四面体以角顶联结成沿一个方向延伸的链，常见为单链和双链。A.单链：在单链中每一个[SiO4]四面体有两个角顶与相邻的[SiO4]四面体共用，根据重复周期和联结方式又可分为多种形式。如透辉石CaMg[Si2O6]的单链[Si2O6]4-和硅灰石Ca3[Si3O9]的单链[Si3O9]6-。B．双链：犹如两个单链相互联结而成。如透闪石Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2中的双链[Si4O11]6-。 无论单链或双链，链与链之间都是通过其它阳离子相互联接。（4）层状硅氧骨干[SiO4]四面体互相以三个角顶相联，形成在两维空间上无限延伸的[SiO4]四面体层。层状硅氧骨干可写成[Si4O10]n4n-,如滑石Mg3[Si4O10](OH)。滑石的层状硅氧骨干方钠石硅氧骨干（5）架状硅氧骨干每个[SiO4]四面体的全部角顶都与相邻的四个[SiO4]四面体相联结，构成在三维空间上无限延伸的架状。每个氧与两个硅相联，这样，所有的氧将都是惰性的，石英（SiO2）族矿物即具此种结构。但在硅酸盐的架状骨干中，必须有部分的Si4+为Al3+所代替，从而使氧离子带有部分剩余电荷得以与骨干外的其它阳离子结合，形成铝硅酸盐。这些架状络阴离子可用通式[AlxSin-xO2n]x-来表示，如正长石K[AlSi3O8]，钠长石Na[AlSi3O8]，钙长石Ca[Al2Si2O8]，白榴石K[AlSi2O6]等。由于架状骨干中氧离子剩余电荷低，而且架状骨干中存在着较大的空隙，因此，阳离子都是低电价，大半径，高配位数的离子。有时并有附