自然元素及卤化物矿物大类课件

第五章矿物各论第一节自然元素及卤化物矿物大类第二节硫化物及其类似化合物矿物大类第三节氧化物及氢氧化物大类第四节含氧盐大类矿物各论之一：

自然元素及卤化物矿物大类

自然元素矿物：

在自然界以单质形式存在的矿物。

已知的自然元素矿物种＞50，约占地壳总重量的

1‰，分布极不均匀。其中有些可显著富集，甚至形成矿床。一

概述1．金属元素：

主要包括：（1）部分铜族元素：Cu、Ag、Au（2）铂族元素：Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt2．半金属元素：

As、Sb、Bi3．非金属元素：

C、S

（一）、化学组成（二）键性

金属元素：为典型的金属键Pt、Au、Cu、Ag

半金属元素：由金属键逐步向多键性转变As、Sb、Bi

非金属元素：视不同矿物而异。金刚石具典型共价键；石墨具层状结构，层内为共价键，层间为分子键;

自然硫具分子键。（三）物理性质

金属元素矿物：金属色、反射力强而不透明、金属光泽、强延展性、导电性和导热性、硬度低、无解理、比重大;非金属元素矿物：自然硫具分子键，表现为硬度低、比重小、性脆、熔点低并易升华。金刚石和石墨差异较大。半金属元素矿物：金属性较强者，其物理性质趋向于接近金属自然元素矿物。自然铋、自然锑、自然砷三矿物非金属性依次增加，硬度趋向于加大，金属光泽则趋向于减弱，比重趋向于降低。

（四）成因

不同的矿物各有其特点：

1）Pt：产于与超基性岩、基性岩有关的岩浆矿床中

2）Au：多为热液成因。

3）Cu、Ag

：除热液成因外，更多见于

硫化物矿床的氧化带中。

4）金刚石：岩浆作用的产物，与

超基性岩有关。

5）石墨、自然硫：成因类型多样。二

主要矿物自然铜族矿物自然金自然银自然铜自然硫金刚石石墨（一）自然铜族

包括自然铜、自然银、自然金等矿物。

结构中Cu、Au、Ag呈立方最紧密堆积，具立方面心格子的铜型结构。纯金极少见，Au、Ag可形成完全类质同像，Cu只在高温时才与Au形成类质同像。

二

主要矿物自然铜化学组成：形态：通常呈不规则树枝状、片状或致密块状集合体。自然铜完好的晶体很少见。物理性质：铜红色，表面常因氧化而出现棕黑色锖色；条痕铜红色；金属光泽，不透明。无解理；断口呈锯齿状。硬度2.5～3。相对密度8.95(纯铜)。具延展性。熔点1083℃。为热和电的良导体。自然铜成因及产状：它是各种地质作用过程中还原条件下的产物。自然铜在地表及氧化环境中不稳定，易氧化成氧化物和碳酸盐，如赤铜矿、孔雀石、蓝铜矿等矿物。主要用途：积聚量大时可作为铜矿石开采。自然金化学组成：形态：通常呈不规则粒状集合体。此外尚可见树枝状、鳞片状、薄片状、网状、纤维状，偶见较大的团块状集合体。肉眼可辨的单晶体少见物理性质：颜色与条痕色均为金黄色，但随其成分改变而变化；金属光泽，随Ag的含量增高光泽加强。无解理。硬度2.5～3。比重大(15.6～19.3(纯金))

。具强延展性可以锤成金箔或抽成细丝。熔点高(1062℃)

。为热和电的良导体。化学性质稳定，在空气中不氧化，只溶于王水。

成因产状：

主要形成于各种高、中温热液作用和变质作用过程中。主要用途：

自然金几乎是Au的惟一来源。（二）自然硫：S

8个S原子以共价键联结成S8环状分子，环分子间为分子键，故其硬度低，熔点低，导电导热性差。

物理性质：带有各种不同色调的黄色；晶面呈金刚光泽，而断面显油脂光泽。不完全解理；贝壳状断口。硬度1～2。相对密度2.05～2.08。性脆。不导电，摩擦带负电。

成因及产状：形成于生物化学沉积作用和火山喷气作用过程中。

主要用途：主要用于制造硫酸。此外用于化肥、造纸、炸药、橡胶生产。

（

三）金刚石

化学组成：C

带色和不透明者常含Si、Al、Ca、Mg、B、N、Fe、Ti

等杂质及石墨、橄榄石、磁铁矿、金红石等包裹体。杂质N

和B

的含量和存在形式，直接影响着金刚石的光、电、热等物理性能，成为金刚石分类的基本依据。金刚石分类类型

杂质元素

物理性能

备注

NBI型

Ia

型

含量＞0.1%，以聚集体形式，呈极细小片状导电、导热性较差机械强度高

在天然金刚石中占98%

Ib

型

含量较低，主要以分散的顺磁性N形式导热性较差在天然金刚石中约占1%；绝大多数合成金刚石为Ib型Ⅱ型

Ⅱa型

不含N

或含N＜

0.001%不含

B良好的导热性在金刚石矿床中的含量一般＜2～

3%Ⅱb型含B

天蓝色，具半导体性能罕见

混合型

在同一颗粒中

N的分布不均匀

晶体结构：等轴晶系，形态：自然界中金刚石大多数呈单晶产出，常见圆粒状或碎粒。物理性质：

无色透明，常因含微量元素而呈不同色调：晶面金刚光泽，断口油脂光泽；经日光曝晒后置暗室发淡青蓝色磷光。解理{111}中等。硬度10，相对密度3.52。性脆，抗磨性强。不导电。导热性好，室温下其导热率是铜的5倍。成因产状：

产于金伯利岩、橄榄岩、钾镁煌斑岩和榴辉岩中。

主要产地有澳大利亚、南非、俄罗斯、扎伊尔、巴西、美国及我国山东、辽宁、贵州、江苏、湖南等。用途：

名贵宝石、切削工具、研磨材料、精密仪器的零件、钻头、尖端技术材料等。钻石的评价与选购，应从以下四个方面考虑（4C标准）：

颜色（color）：以无色为最好，色调越深，质量越差。具有彩色的钻石，如：红、粉红、绿、蓝色等，又属于钻石中的珍品，价格昂贵。

瑕精度（clarity）：应在十倍显微镜下仔细观察钻石洁净程度，瑕疵越多，所在位置越明显，则质量越差，价格也相应地要降低。

重量（carat）：钻石的价格与重量的平方成正比，重量越大，价值越高。

切工（cut）：应按标准比例切磨而成标准圆钻型。比例不合适，钻石会不出“火“，则价格下降。如果表面有琢磨的细纹和人工损伤，其价格也会下降。钻石小知识（四）石墨：

C层状结构，层内具共价键—金属键，层间为分子键，表现在物理性质上具明显的异向性，具{0001}

极完全解理，硬度低，金属光泽，电的良导体。物理性质：

颜色和条痕均为黑色；半金属光泽；隐晶质的则暗淡。平行{0001}解理极完全。硬度1～2。相对密度2.21～2.26。解理片具挠性。有滑感，易污手。具导电性。用途：

冶金工业：作

高温坩埚铸件

机械工业：润滑剂

电池工业：电极

原子能工业：中子减速剂用于制造铅笔芯、涂料、染料等。

石墨-3R可作合成金刚石的原料。金属阳离子和卤族阴离子（F-、Cl-、Br-、I-）化合而成的矿物。分布有限，矿物种类不多，已知的约120种。约占地壳总重量的0.5%。以氯化物和氟化物最为重要。化学成分：组成卤素化合物的阳离子主要是属于惰性气体型离子的钾、钠、钙、镁、铝等元素。此外，还有部分属于铜型离子的银、铜、铅、汞等元素。三卤化物矿物晶体化学特征：由惰性气体型离子组成的卤素化合物中，表现离子键性；而由铜型离子组成的卤素化合物中，由表现共价键性。物理性质：

一般为透明无色，呈玻璃光泽，比重不大，导电性差；而由铜型离子所组成的卤化物，一般显浅色，呈金刚光泽，透明度降低，比重增大，导电性增强，并具延展性。成因产状：氟化物：主要为热液成因；氯化物（及Br-、I-的化合物）：主要形成于外生沉积作用中。K+、Na+等的化合物，在干旱的内陆盆地、泻湖海湾环境，易形成大量的沉积和富集。

萤石石盐卤化物矿物主要矿物化学组成:

CaF2。结构特点:

等轴晶系。萤石的晶体结构相当于钙离子成立方最紧密堆积，而氟离子位于所有四面体空隙位置上。阴阳离子的配位数分别为4和8。萤石（fluorite）：CaF2形态及物理性质:萤石呈立方体、八面体或菱形十二面体及它们的聚形。常见紫色、蓝色或绿色萤石。玻璃光泽；硬度4；性脆；解理平行{111}完全。比重3.18。显萤光性。用途：冶金工业用作熔剂。化学工业上用以提取氟、制造HF（可镂刻玻璃）和人造冰晶Na3AlF6。玻璃、陶瓷工业，用作制造乳白色不透明玻璃和珐琅，及配制瓷釉的原料。色泽美丽的致密隐晶质萤石可作装饰品或雕刻工艺品的石料。无裂隙、杂质、气泡，且≮10×10×3

mm3

的无色或淡色透明的晶体用于制造光学透镜和棱镜。化学组成:

NaCl

结构特点:

等轴晶系。形态及物理性质:单晶体呈立方体形。集合体呈粒状、致密块状或疏松盐华状。纯净者透明无色，玻璃光泽，