地球各元素详解二

地球各元素详解

云母(mica)

化学组成可表示为XY23[Z4O10](OH)2、晶体属单斜晶系的一族层状结构硅酸盐矿物的总称。化学式中X代表2:1型结构单元层层间的阳离子,主要为K(,亦可为Na(。Y代表层内八面体片中的阳离子,主要是Al(、Mg(、Fe(、Fe(或Li。单位化学式中Y阳离子数为2和3的分别属于二八面体型和三八面体型云母,但两者可以过渡。Z代表四面体片中的阳离子,基本上为Si(以及Al(,Si:Al为3:1左右。此外,F(等可类质同象替代附加阴离子(OH)(。云母普遍存在多型性,其中以单斜晶系的1M和2M1多型为常见,其次为三方晶系的3T多型,其余多型都少见。云母族矿物中最常见的矿物种有黑云母K(Mg,Fe()3[AlSi3O10](OH,F)2、白云母KAl2[AlSi3O10](OH,F)2、金云母KMg3[AlSi3O10](F,OH)2、锂云母K(Li,Al)3[(Si,Al)4O10](F,OH)2等。云母通常呈假六方或菱形的板状、片状、柱状晶形。云母的颜色随化学成分的变化而异,主要随Fe含量的增多而变深。白云母无色透明或呈浅色;黑云母为黑色至深褐、暗绿等色;金云母呈黄色、棕色、绿色或无色;锂云母呈淡紫色、玫瑰红色至灰色。玻璃光泽,解理面上呈珍珠光泽,绢云母呈丝绢光泽。摩斯硬度一般2~3.5,比重2.7~3.5。平行底面的解理极完全,用尖针冲击云母解理片或用钝针对云母解理片加压均会出现六射形的裂纹,分别称为击象和压象,但裂纹的方向不同,压象中最显著的裂纹平行a轴,而击象则垂直a轴。云母族矿物能在各种地质条件下形成。黑云母是火成岩的主要造岩矿物之一,在大多深成和浅成岩中都有分布。白云母也是分布很广的一种造岩矿物,在火成岩、沉积岩和变质岩中都有产出。金云母则主要产于超基性火成岩中和镁质大理岩中。许多有工业价值的云母主要来源于伟晶岩和变质岩。变质岩中大片金云母是由富含挥发组分的岩浆岩对围岩交代作用的产物。细粒白云母、钠云母又称绢云母,一般与热液蚀变作用有关。锂云母几乎只产于花岗伟晶岩和与花岗岩有关的高温气成热液矿床中。变质成因的云母种类与原岩成分及变质程度有关,富镁碳酸盐岩石变质易成金云母;富铝岩石变质易成白云母和黑云母。

石榴子石(garnet)

化学通式为A3B2[SiO4]3、晶体属等轴晶系的一族岛状结构硅酸盐矿物的总称。化学式中A代表二价阳离子,主要有镁、铁、锰和钙等;B代表三价阳离子,主要有铝、铁、铬、钛等B组阳离子间因半径相似而常有类质同象代替,A组阳离子因Ca(的半径较大,难以被Mg(、Fe(、Mn(等所代替。因此,石榴子石按成分特征,通常分为铝系和钙系两个系列。

石榴子石的颜色随成分而异,玻璃光泽,其色彩美丽而透明者是珍贵的宝石。如镁铝榴石、翠榴石,后者是钙铁榴石,含微量Cr(而颜色翠绿,中国称宝石级的石榴子石为“紫牙乌”(或子牙乌)。

石榴子石在自然界分布广泛。各种石榴子石有各自的产出条件。镁铝榴石主要产于基性岩、超基性岩中。金伯利岩中的镁铝榴石以含铬高为特征,是寻找金刚石的指示矿物。铁铝榴石是典型的变质矿物,常见于各种片岩和片麻岩中。钙铁榴石和钙铝榴石是夕卡岩的主要矿物,钙铬榴石产于超基性岩中,是寻找铬铁矿的指示矿物。中国新疆产翠榴石。一般的石榴子石用作磨料。

石墨(graphite)

化学成分为C、晶体属六方或三方晶系的自然元素矿物。与金刚石和以美籍华裔矿物学家赵景德姓氏命名的赵击石等成同质多象。石墨晶体结构中,碳原子按六方环状排列成层。由于层在垂直方向上的堆垛顺序不同而有两种不同的多型,即两层重复的石墨-2H和三层重复的石黑-3R。自然界产出的石墨大多数属2H型。石墨晶体呈六方片状,集合体多呈鳞片状或块状、土状,底面解理极完全。摩斯硬度1~2。有滑感,易污手。比重2.21~2.26。颜色及条痕均为黑色。晶体呈半金属光泽,隐晶质块体光泽暗淡。导电性良好。石墨最常见于大理岩、片岩或片麻岩中,是有机成因的碳质物变质而成。煤层可经热变质作用部分形成石墨。少量石墨是火成岩的原生矿物。石墨也常见于陨石中,一般为团块状,以一定方位关系组成立方体外形的多晶集合体称方晶石墨。

金刚石(diamond)

化学成分为C、晶体属等轴晶系的一种自然元素矿物。属于六方晶系的六方金刚石,是除石墨外与金刚石成同质多象的另一种矿物。金刚石的晶体结构中,每一个碳原子均被其他四个碳原子围绕,形成四面体配位,任何两相邻碳原子之间的距离均为0.nm,是典型的共价键晶体。金刚石最常见的晶形是八面体和菱形十二面体,其次是立方体和前两种单形的聚形,晶面常成凸曲面而使晶体趋近于球形;双晶常见;但一般以粒状产出。由放射状或微晶状集合体形成的粗糙圆球形的金刚石称为圆粒金刚石。

金刚石无色、透明或微带蓝、黄、褐、灰、黑等色。灰或黑色的圆粒金刚石称为黑金刚石。有些金刚石已可通过人工方法使之改色标准金刚光泽折射率高达2.40~2.48。具强色散性。在X射线照射下发蓝绿色荧光,这一特性被用于选矿。八面体解理中等。质量最好的金刚石比重可达3.53,而黑金刚石仅为3.15。摩斯硬度10,是已知物质中硬度最高的。具半导体性。金刚石加热到℃时,可缓慢转变为石墨。金刚石按所含杂质和某些物理性质特点分Ⅰ型和Ⅱ型两种。前者含氮的混入物,导热性较差,对波长小于nm的紫外线不透明,对可见光的吸收也较强,在紫外线照射下发淡紫色磷光。自然界产出者多属此型。Ⅱ型不含氮,导热性极强,室温下的导热率约为铜的5倍,对紫外线透明,对可见光的吸收较低,在紫外光照射下不发光。金刚石主要产于金伯利岩或钾镁煌斑岩(金云火山岩lamproite)的岩筒或岩脉中;也产于冲积成因的砂矿中,砂矿金刚石约占世界产量的90%。世界最著名的金刚石产地为南非金伯利(Kinberley)地区、扎伊尔、澳大利亚西部、俄罗斯雅库特、美国阿拉斯加和巴西米纳斯吉拉斯等地。中国辽宁、山东、湖南和贵州等地均有发现。年在山东省临沭县岌山乡常林发现中国最大的一颗金刚石,重.克拉,命名为“常林钻石”。世界上最大金刚石产于巴西卡帕达迪亚,重克拉,属工业用金刚石。最大的宝石级金刚石为重克拉、大小为10×6.5×5厘米的“库利南”(Cullinan),年发现于南非的普列米尔,后加工成9颗大钻石和96颗小钻石,其中最大的一颗称为非洲之星,重.2克拉,镶在英王的权杖上。

方解石(calcite)

化学组成为Ca[CO3]晶体属三方晶系的碳酸盐矿物。

方解石的晶形多种多样,而且常见。最常出现的是复三方偏三角面体或菱面体与六方柱的聚形。有多种双晶,依负菱面体面或底面形成的聚片双晶常见,它们由应力作用产生。集合体的形态也各种各样,有晶簇状、粒状、致密块状、土状、多孔状、鲕状、纤维状、钟乳状等。方解石的晶体结构可由NaCl结构导出。设想使NaCl的晶体结构沿一个三次轴方向压扁,把[CO3](和Ca(分别置于变形NaCl结构的Cl(和Na(的位置上,并使平面三角状的[CO3](均垂直三次轴排列,即成为方解石的晶体结构。方解石多呈白色或无色,有时被铁、锰等杂质元素染成浅黄、浅红、褐黑等各种颜色。无色透明的方解石称为冰洲石,其双折射性十分显著,透过晶体可以明显看到一个物体有两个像。玻璃光泽。具平行菱面体的完全解理。摩斯硬度3。比重2.6~2.9。遇冷稀盐酸即放出二氧化碳气体而剧烈起泡。方解石是分布最广的矿物之一。在海相沉积条件下能形成大量的堆积,构成巨厚的石灰岩层,或从矿泉中沉积形成石灰华。在岩浆、热液等内生作用过程中也是很常见的矿物。在风化过程中易被溶解形成重碳酸钙进入溶液,在适宜的环境下,随着二氧化碳的逸出而产生方解石的沉淀,形成千姿百态的钟乳石、石笋、石幔、石柱、边石等自然景观。方解石是组成石灰岩、白云质灰岩和大理岩的主要矿物成分。

黄铁矿(pyrite)

铁的硫化物(FeS2)矿物,地壳中分布最广的硫化物矿物。含铁46.67%、含硫53.33%,工业上称硫铁矿。是提取硫黄和制造硫酸的主要矿物原料。等轴晶系,常以立方体、八面体或五角十二面体晶形和块状、浸染状集合体见于多种成因的矿石和岩石中,而煤层中的黄铁矿往往成结核状。晶面上有条纹。淡黄色,条痕墨绿色。金属光泽。莫氏硬度6~6.5,比重5.0。具弱导电性。常产于硫化物矿床。地表易风化成针铁矿或褐铁矿。规模巨大,成层分布的黄铁矿可见于含黄铜矿矿床中。西班牙的里奥廷托是世界最著名的产地,其黄铁矿储量达10亿吨以上,且有很大数量的黄铜矿。甘肃的白银厂、广东的云浮、安徽新桥等为中国的著名产地。

磁黄铁矿(pyrrhotite)

有不同的类型,分别属于六方或单斜晶系的硫化物矿物。化学式中的值通常为0.1~0.2;如值为0,即与陨硫铁(FeS)相同。磁黄铁矿呈带红色色调的暗青铜黄色,金属光泽。摩斯硬度4,比重4.6~4.7。具强磁性。通常呈致密块状产于多种金属矿床中,但主要富集于铜镍硫化物矿床中,与镍黄铁矿、黄铜矿共生。磁黄铁矿在地表易风化成褐铁矿。其成分中含硫量为39~40%,可用于制作硫酸。当成分中含镍高时,可作为镍矿石利用。

中国甘肃金川、吉林盘石等铜镍硫化物矿床中均富产磁黄铁矿,世界上最著名的产地是加拿大安大略的萨德伯里。

黄铜矿(chalcopyrite)

化学成分为CuFeS2、晶体属四方晶系的硫化物矿物。含铜34.56%。是分布最广的铜矿物,是炼铜的最主要矿物原料。黄铜矿呈黄铜色,金属光泽;粉末呈绿黑色。摩斯硬度3.5~4,比重4.1~4.3。常呈致密块状或分散粒状产于多种类型铜矿床中。黄铜矿在地表易风化成孔雀石和蓝铜矿。中国的主要产地集中在长江中下游地区、川滇地区、山西南部中条山地区、甘肃的河西走廊以及西藏高原等。其中以江西德兴、西藏玉龙等铜矿最著名。世界其他主要产地有西班牙的里奥廷托,美国亚利桑那州的克拉马祖、犹他州的宾厄姆、蒙大那州的比尤特,墨西哥的卡纳内阿,智利的丘基卡马塔等。

蓝铜矿(azurite)

化学组成为Cu3[CO3)]

S(2(OH)2、晶体属单斜晶系的碳酸盐矿物。在中国古称石青。晶体呈柱状或厚板状,通常呈粒状、钟乳状、皮壳状、土状集合体。深蓝色,玻璃光泽,土状块体为浅蓝色,光泽暗淡。解理完全或中等,贝壳状断口。摩斯硬度3.5~4,比重3.7~3.9。与孔雀石紧密共生,产于铜矿床氧化带中,是含铜硫化物氧化的次生产物。蓝铜矿易转变成孔雀石,所以蓝铜矿分布没有孔雀石广泛。大量产出时可作为铜矿石利用;质纯色美的可用于制作工艺品的材料;粉末用于制作天然蓝色颜料。此外,还可作为寻找原生铜矿的标志。

孔雀石(malachite)

化学组成为Cu2[CO3](OH)2、晶体属单斜晶系的碳酸盐矿物。颜色似蓝孔雀羽毛的颜色,故名。晶体呈柱状、针状或纤维状;通常呈肾状、葡萄状、钟乳状、皮壳状、土状等集合体。呈绿色,玻璃光泽,解理完全。摩斯硬度3.5~4,比重4.0~4.5。产于铜矿床氧化带中,是含铜硫化物氧化的次生产物,常与蓝铜矿、赤铜矿、褐铁矿等共生。孔雀石还可用作天然绿色颜料,在中国古称石绿。此外,可作为寻找原生铜矿的标志。俄罗斯乌拉尔、中国海南石碌等地都盛产孔雀石。

赤铜矿(cuprite)

化学成分为Cu2O、晶体属等轴晶系的氧化物矿物。含铜量高达88.82%,但其分布少,只作为次要的铜矿石利用。赤铜矿呈立方体或八面体晶形,或呈菱形十二面体形成聚形。生长时若沿立方体棱的方向延伸,则形成毛发状或交织成毛绒状形态,称为毛赤铜矿。集合体呈致密块状、粒状或土状。新鲜面呈洋红色,金刚或半金属光泽,暴露空气中时间稍长即呈暗红色而光泽暗淡,条痕仍现棕红色。摩斯硬度3.5~4.0,比重5.9~6.0。赤铜矿通常与自然铜、孔雀石、蓝铜矿、褐铁矿等共生,产于铜矿床氧化带中。

自然铜(nativecopper)

化学成分为Cu、晶体属等轴晶系的自然元素矿物。往往含有微量的铁、银、金等元素。很少见到完整晶形。常见片状、板状、块状及不规则的树枝状集合体,新鲜面呈铜红色,金属光泽,表面常氧化成棕黑色或绿色。摩斯硬度2.5~3,比重8.9。断口呈锯齿状。有良好的导电性和导热性,延展性好,熔点℃。自然铜大量聚集时可作为铜矿开采。它普遍产于硫化物矿床的氧化带中,与赤铜矿、孔雀石、褐铁矿等共生;还以砂砾岩的胶结物及基性熔岩中裂隙和气孔的充填物产出,形成很大的自然铜矿床。也产于结晶片岩及粘土岩中。

世界著名的自然铜产地有美国密执安州的苏必利尔湖南岸(年这里发现重达吨的自然铜块)、俄罗斯的图林斯克和意大利的蒙特卡蒂尼等地。中国湖北、云南、甘肃、长江中下游等地铜矿床氧化带中皆有产出。

橄榄石(olivine)

晶体呈短柱状,常成粒状集合体。富镁的色浅,常带黄色色调,富铁的则色深,玻璃光泽,断口油脂光泽。摩斯硬度6~7,比重随铁含量的增加而增大,为3.3~4.4。橄榄石是组成上地幔的主要矿物,也是陨石和月岩的主要矿物成分。它作为主要造岩矿物常见于基性和超基性火成岩中。镁橄榄石还产于镁夕卡岩中。橄榄石受热液作用蚀变变成蛇纹石。透明而色泽鲜艳、无瑕疵的橄榄石晶体可作为宝石。古埃及人在公元前就饰用橄榄石。德国科隆市古教堂中,镶嵌有优质的橄榄石宝石。优质橄榄石的世界著名产地有红海中埃及圣约翰岛,意大利的维苏威火山,挪威的斯纳鲁姆,德国的艾费尔地区,美国的亚利桑那州和新墨西哥州等。中国河北张家口汉诺坝玄武岩包体中,发现了宝石级橄榄石。

蛇纹石(serpentine)

化学组成为Mg6[Si4O10](OH)8的一族层状结构硅酸盐矿物的总称。有成同质多象的叶蛇纹石(单斜晶系)、利蛇纹石(三方和六方晶系)和纤蛇纹石(三斜、单斜或正交晶系)等矿物种蛇纹石晶体的结构单元层由1:1的硅氧四面体片和水镁石八面体片构成,但两种片的晶格尺寸不同,为使二者能相匹配,蛇纹石的结构层常发生卷曲,使晶体呈纤维状(纤蛇纹石),或呈波状弯曲的叶片状(叶蛇纹石)。不同种属蛇纹石的卷曲方向不同,卷曲的程度还与化学成分有关。若组成中含杂质元素,有利于结构层少受弯曲,晶体则呈二向延伸的片状或板状。纤维状蛇纹石称为蛇纹石石棉或温石棉。凝胶状蛇纹石称胶蛇纹石,它是胶体成因的纤蛇纹石或利蛇纹石,或是两者的混合物。蛇纹石一般呈绿色,但色调变化较大,常具有青绿相间的蛇皮状斑纹,故名。块状蛇纹石呈油脂光泽或蜡状光泽;纤维状蛇纹石呈丝绢光泽。摩斯硬度2.5~3.5,比重约2.5左右。除纤蛇纹石外,具完全的底面解理。蛇纹石主要通过超基性岩或镁质碳酸岩中富镁矿物经热液交代变质而成。

碱性长石(alkalifeldspar)

钠铝硅酸盐(NaAlSi3O8)(代号Ab)和钾铝硅酸盐(KAlSi3O8)(代号Or)类质同象系列的长石矿物的总称。此系列在常温下为一不完全系列,随温度的增高混溶度增大,至大约℃以上形成完全系列。包括透长石、正长石、微斜长石、钠长石和歪长石。前三者是钾铝硅酸盐的同质多象变体,统称为钾长石。透长石会有较多的Ab分子,是在岩浆中,并随岩浆喷至地表或地壳浅处,经历了快速冷却过程结晶而成。正长石和微斜长石往往含少量的Ab分子,并有少縁e3+以类质同象代替Al3+的形式存在。歪长石是Ab组分90~63摩尔%和Or组分的固溶体混晶,可含少量CaAl2Si2O8(代号An)组分,其量随Ab的增高而增加。钠长石是钠铝硅酸盐的端员矿物,Ab>90摩尔%。碱性长石是岩石的重要组分,在碱性和酸性火成岩中(特别是正长岩、花岗岩和花岗闪长岩)以及伟晶岩、片麻岩中广泛分布,而量亦多。碱性长石常以各种颜色的玻璃状晶体出现。反条纹长石则相反。其中条纹凭肉眼可以分辨的,称为显纹长石;要借显微镜才能见到的称为微纹长石;只能用X射线方法才能分辨的则为隐纹长石。条纹细密,在特定切面上呈柔和浅蓝色调乳光的隐纹长石,特称为月长石,可作宝石。微斜长石含铷、呈鲜绿色的变种称为天河石,也是宝石材料。结晶温度较低、晶体纯净透明的正长石或微斜长石称为冰长石,特征性地常呈双楔状晶形

白云母(Muscovite)

白云母是分有很广的造岩矿物之一,在三大岩类中均有产出。泥质岩石在低级区域变质过程中可以形成绢云母,变质程度稍高时,成为白云母。酸性岩浆结晶晚期以及伟晶作用阶段,均有大量白云母生成。由高温至中低温的蚀变作用过程中,也能生成。所谓云英岩化是高温蚀变作用之一,能形成大量白云母。所谓绢云母化作用是中低温蚀变作用之一,能形成大量绢云母。白云母风化破碎成极细的鳞片,既可以成为碎屑沉积物中的碎屑,也可以是泥质岩的矿物成分之一。白云母斜方柱晶类,通常呈板状或片状,外形成假六方形或菱形。柱面有明显的横条纹。双晶常见,多依云母律生成接触双晶或穿插三连晶。白云母片岩主要出现于酸性岩浆岩;此外,还常出现于云英岩、变质片岩和片麻岩中。产于花岗岩中的白云母,常形成具有工业价值较大的晶体;伟晶岩中白云母的形成是多阶段的;热液金属矿床和热液变质岩中,绢云母华作用很普遍,形成绢云母;在变质岩中白云母分布很广,它是粘土质岩石在较高温度和钾的参与作用下形成。

白云石(dolomite)

化学组成为CaMg[CO3]2晶体属三方晶系的碳酸盐矿物。为纪念法国矿物学家D.deG.de多洛米厄(Dolomieu)而得名。白云石常有铁、锰等类质多象代替镁,铁或锰的原子数超过镁的,分别称为铁白云石和锰白云石。白云石的晶体结构与方解石的类似,不同在于白云石结构中的Ca和Mg沿着三次轴规则地交替排列,晶体结构的对称性降低;在含镁的方解石中,钙和镁的排列则是无序的。白云石常呈菱面体晶形,而且晶面常弯曲呈马鞍状。聚片双晶常见。纯白云石为白色,含铁时呈灰色,风化后呈褐色。玻璃光泽。菱面体解理完全,摩斯硬度3.5~4,比重2.85~3.2,遇冷稀盐酸时缓慢起泡。有的白云石在阴极射线照射下发橘红色光。白云石是组成白云岩和白云质灰岩的主要矿物成分。海相沉积成因的白云岩,常与菱铁矿层、石灰岩层成互层产出。在湖相沉积物中,白云石与石膏、硬石膏、石盐、钾石盐等共生。热液成因的白云石除可从热液中直接结晶形成外,也可由含镁的热水溶液交代石灰岩或白云质灰岩而形成。

硬石膏(anhydrite)

化学组成为Ca[SO4]、晶体属正交(斜方)晶系的硫酸盐矿物。晶体呈柱状或厚板状,集合体呈块状或纤维状产出。无色、白色,或因含杂质而呈浅灰色、浅蓝色或浅红色,玻璃光泽,具3组相互垂直的解理,可裂成长方体形解理块。摩斯硬度3~3.5,比重2.98。主要为化学沉积产物,大量形成于湖和内陆盐湖中,常与石膏、石盐和钾石盐等伴生。暴露在地表时易水化而成石膏。世界著名产地有波兰的维利奇卡、奥地利的布莱贝格、德国的施塔斯富特、瑞士的贝城、美国的洛克波特、中国南京的周村等。

石膏(gypsum)

化学组成为Ca[SO4]·2H2O、晶体属单斜晶系的含水硫酸盐矿物。晶体呈板状,少数呈柱状,常见燕尾形双晶。白色至灰色,因含杂质可呈浅黄色、浅褐色等,玻璃光泽,解理完全,解理面上显珍珠光泽。薄片具挠性,摩斯硬度1.5~2,比重2.3。石膏呈多种形态产出:无色透明的晶体称透石膏;雪白色、半透明的细粒块体称雪花石膏;纤维状集合体并具绢丝光泽的称纤维石膏;光泽暗淡的疏松土状集合体称土石膏。石膏主要由化学沉积作用形成。湖盆地中沉积的石膏层,规模巨大,常与硬石膏、石盐和钾石盐等共生。内陆盐湖盆地由蒸发而沉积的石膏矿床存在于红色砂岩和页岩中。原生沉积的硬石膏层接近地表部分,因外部压力减低和受地表水的作用,可以水化成石膏。中国的石膏矿储量在世界上名列前茅,以湖北应城最为著名。

石盐(halite)

化学成分为NaCl、晶体属等轴晶系的卤化物矿物。也称岩盐,但此名称常用以表示由石盐组成的岩石。石盐的晶体结构是AX型化合物的典型结构之一。阴离子位于立方晶胞的角顶和面中心,成立方最紧密堆积,阳离子则充填全部八面体空隙。两者的配位数均为6。

纯净的石盐无色透明或白色,含杂质时则可染成灰、黄、红、黑等色。新鲜面呈玻璃光泽,潮解后表面呈油脂光泽。具完全的立方体解理。摩斯硬度2.5,比重2.17。易溶于水,味咸。晶形呈立方体,在立方体晶面上常有阶梯状凹陷。中国青海现代盐湖中有些石盐呈球珠状,特称珍珠盐。集合体呈块状、粒状、钟乳状或盐华状。石盐是典型的化学沉积成因的矿物。在干热气候条件下常沉积于各个地质年代的盐湖和海滨浅水湖中,与钾盐、石膏等共生,广泛分布于世界各地。中国以柴达木盆地最为著名,四川、湖北、江西、江苏也都有大规模的石盐矿床。世界上大型石盐矿床还见于美国东北部的萨莱纳盆地、中部的二叠纪盆地和墨西哥湾沿海地区,中亚费尔干纳盆地,德国的萨克森-安哈尔特等。

钾石盐(sylvite)

化学成分为KCl、晶体属等轴晶系的卤化物矿物。也称钾盐。英文名sylvite来自荷兰医学化学家F.西尔维乌斯(FranciscusSylviusdelaBoe)的姓。纯净的钾石盐无色透明或白色,含杂质时可染成红、黄、蓝等色。透热辐射性能良好。具完全的立方体解理。摩斯硬度2,比重1.99。易溶于水,味苦涩。钾石盐通常成致密粒状产出,分布远较石盐稀少。它通常与石膏等一起产于含盐沉积岩层和现代沉积盆地中。少量钾石盐作为火山喷气产物见于火山口附近。世界主要产地有俄罗斯的乌拉尔和白俄罗斯,加拿大的萨斯喀彻温省,德国的马格德堡和汉诺威,美国新墨西哥州的特拉华盆地等。中国云南亦有产出。

闪锌矿(sphalerite)

化学成分为ZnS晶体属等轴晶系的硫化物矿物。成分相同而属于六方晶系的则称纤锌矿闪锌矿含锌67.1%;通常含铁,铁含量最高可达30%,含铁量大于10%的称为铁闪锌矿;此外常含锰、镉、铟、铊、镓、锗等稀有元素。因此闪锌矿不仅是提炼锌的最重要矿物原料,还是提取上述稀有元素的原料。纯闪锌矿近于无色,但通常因含铁而呈浅黄、黄褐、棕甚至黑色,随含铁量的增加而变深;透明度相应地由透明、半透明至不透明;光泽则由金刚光泽、树脂光泽变至半金属光泽。摩斯硬度3.5~4.0,比重3.9~4.2,随铁含量的增高,硬度增大而比重降低。具完全的菱形十二面体解理。晶体形态呈四面体或菱形十二面体,通常成粒状集合体产出。闪锌矿是分布最广的锌矿物,主要为热液成因,几乎总是与方铅矿共生。闪锌矿在地表易风化成菱锌矿。中国铅锌矿产地以云南金顶、广东凡口、青海锡铁山等最著名,世界上著名产地有澳大利亚的布罗肯希尔、美国密西西比河谷地区等。

方铅矿(galena)

化学成分为PbS、晶体属等轴晶系的硫化物矿物。含铅量86.6%,是分布最广的铅矿物,提炼铅的最重要矿物原料。中国古称草节铅,早在商代甚至更早就能从铅矿石中炼出较纯净的铅。方铅矿中常含银,中国自古就从含银方铅矿中提炼银。方铅矿具氯化钠型晶体结构。呈铅灰色,强金属光泽,摩斯硬度2.5,比重达7.5,具完全的立方体解理。晶体呈立方体,有时为八面体与立方体的聚形;集合体常成粒状和致密块状。主要是热液成因的矿物,几乎总是与闪锌矿共生。方铅矿在地表易风化成铅矾和白铅矿。中国铅锌矿的产地以云南金顶、广东凡口、青海锡铁山等地最著名。最大产地是美国的新密苏里,仅铅的储量就达0万吨。此外,英国的康沃尔、德国的弗赖贝格、澳大利亚的布罗肯希尔等也很著名。

石英(quartz)

化学成分为SiO2、晶体属三方晶系的氧化物矿物,即低温石英。是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。广义的石英还包括高温石英(β-石英)。低温石英是SiO2的所有同质多象中唯一在常温常压下稳定的变体。晶体有左形和右形之别,较常呈带尖顶的六方柱状晶体产出,柱面上有横纹,而其类似于六方双锥状的尖顶实际上系由两个菱面体单形所组成。纯净的石英无色透明,但大多因含微量色素离子或细分散包裹体,或因具有色心而呈各种颜色,并使透明度降低。玻璃光泽,断口常显油脂光泽。摩斯硬度7。解理仅薄片中偶尔可见,断口贝壳状至次贝壳状。比重2.。石英因粒度、颜色、包裹体等的不同而分为许多变种。显晶质变种主要有:水晶,无色透明。紫水晶,紫色,俗称紫晶。烟水晶,烟黄、烟褐至近于黑色,俗称茶晶、烟晶或墨晶。黄水晶,浅黄色透明。蔷薇石英,玫瑰红色,俗称芙蓉石。乳石英,乳白色。砂金石,因含赤铁矿或云母等细鳞片状包裹体而显斑点状闪光,俗称金星玛瑙或东陵石。此外,石英晶体常可含有金红石、电气石或阳起石等的针状、发状包裹体,如晶体本身透明时,则俗称为鬃晶。隐晶质变种可分为两类。一类由纤维状微晶组成,包括:石髓(玉髓),半透明,蜡状光泽,因颜色不同还可细分,如光石髓、绿石髓、血石髓等。玛瑙,为胶体成因的细致密状石髓,常由不同颜色的条带或花纹相间分布而构成,亦有单色的,多呈青灰色,俗称胆青玛瑙;杂色玛瑙随颜色或花纹不同还可分为缟玛瑙(截子玛瑙)、缠丝玛瑙、苔纹玛瑙等。玛瑙都呈晶腺产出,中心常为显晶质的石英或空腔,若空腔中含有明显可见之液态包裹体的,俗称玛瑙水胆。虎眼石,俗称木变石,褐黄色,由石英交代纤维状的青石棉而成,当垂直纤维方向微微转动观察时,显现丝绢般闪光之移动光带的所谓活光,状似虎眼。另一类隐晶质变种由粒状微晶组成,常含其他矿物的混入物,不透明,具贝壳状至次贝壳状断口,主要有:燧石,灰至黑色,俗称火石。碧玉(碧石)因含氧化铁杂质而呈暗红色或绿黄、青绿等色。石英是最重要的造岩矿物之一,在火成岩、变质岩及沉积岩中均有广泛分布,是花岗岩类岩石、片麻岩、片岩、砂岩、某些砾岩及砂的主要矿物成分,著名的南京雨花石即是雨花台砾石层中的玛瑙砾石和碧玉砾石。此外,石英也是大多数热液脉的主要脉石矿物。有些石英变种往往有特定的产状。如蔷薇石英几乎总是呈块状产于伟晶岩中;燧石通常呈结核或层状产于白垩层或灰岩、白云岩中;玛瑙为低温热液的胶体成因产物,主要产于基性喷出岩的孔洞中。巴西是世界最著名的水晶出产国,曾产出一直径2.5米、高5米、重达40余吨的水晶晶体。

石英是人类最早认识和利用的矿物。在生活于距今约80万至60多万年间的蓝田猿人和北京猿人的化石层中,即发现有大量用乳石英、燧石及水晶等制作的石器。高温石英,石英的高温变体。晶体通常呈六方双锥状,柱面不发育或缺失。接触双晶常见。主要作为斑晶产于酸性火山岩中。常温常压下均已转变为低温石英,但可保留高温石英的晶形。

蛋白石(opal)

化学成分为SiO2·nH2O的非晶质或超显微隐晶质矿物。水含量变化很大,通常为3~9%,最高达20%以上,属吸附水性质;但也有少量以(OH)(形式存在。按结构状态分3种。C型蛋白石是呈超显微晶质的完全有序的低温方石英,但常夹有少量低温鳞石英的结构层,主要产于与熔岩共生的沉积物中,少见;CT型蛋白石是由低温方石英与低温鳞石英两种结构畴成一维堆垛无序所构成的超显微结晶质,其形成常与火山物的分解有关;A型蛋白石为高度无序、近于非晶质的物质,一般为生物成因。在扫描电子显微镜下有些蛋白石表现出是由直径在~nm范围内的等大球体所组成,而球体本身又是由放射状排列的一些最小可达1nm的刃状晶体所构成,各等大球体在三维空间成规则的最紧密堆积,水则充填于空隙中。蛋白石通常成肉冻状块体或葡萄状、钟乳状皮壳产出。玻璃光泽,但多少带树脂光泽,有的还呈柔和的淡蓝色调的所谓蛋白光。贝壳状断口。摩斯硬度5~6,比重1.99~2.25。硬度、比重以及折射率均随水含量的减少而增高。蛋白石颜色多样,并因而构成不同的变种。普通蛋白石无色或白色,含杂质时可呈浅的灰、黄、蓝、棕、红等色。其中呈乳白色的称为乳蛋白石;密黄色而具树脂光泽的称为脂光蛋白石;具深灰或蓝至黑色体色的黑蛋白石罕见,是珍贵的宝石。作为宝石的其他主要变种有:火蛋白石,具强烈的橙、红等反射色;贵蛋白石呈红、橙、绿、蓝等晶亮闪烁的变彩,已可由人工方法合成。此外,木蛋白石是被蛋白石所石化的树木化石,即具有木质纤维假象的蛋白石。色泽鲜艳的蛋白石自古以来即被用作宝石和装饰品。中国曲阜西夏新石器时代遗址出土过嫩绿色蛋白石手镯。宝石业中,按色泽分为闪山石(闪山云)、欧白、勒子石、玉滴石等。蛋白石形成于地表或近地表富水的地质条件下,存在于各类岩石空洞和裂隙中,尤以火山岩中和热泉活动地区常见。蛋白石在第三纪及近代的海洋沉积物中也常见。蛋白石暴露于干热的大气中时,可逐渐脱水而失去光泽,并最终变为石髓,其间不经过任何成分一定的水合物阶段。宝石级蛋白石的重要产地有:澳大利亚的昆士兰和新南威尔士、墨西哥、洪都拉斯、匈牙利、日本、新西兰、美国的内华达和爱达荷等。

榍石(shpene)

岛状结构硅酸盐矿物。成分为CaTi[SIO4]O。常含钇和铈。单斜晶系,晶形多以单晶体出现,呈扁平的楔形(信封状),横断面为菱形,底面特别发育时,呈板状。蜜黄、褐、绿、黑、玫瑰等颜色。金刚光泽。柱面解理清楚。莫氏硬度5。比重3.45~3.55。常作为副矿物产于岩浆岩中,在碱性伟晶岩中常见粗大的晶体。常形成砂矿。富集时可作为炼钛的矿物原料。俄罗斯科拉半岛是有名产地。

锆石(zircon)

化学组成为Zr[SiO4]、晶体属四方晶系的岛状结构硅酸盐矿物。旧称锆英石和风信子石。经常有铪类质同象置换锆,HfO2最高可达22~24%。还常含有微量的Th、U、Nb、Ta等和稀土元素。由于成分中存在放射性元素,因而可以发生非晶质化。在此过程中还可发生水化,形成水锆石。晶体呈短柱状,通常为四方柱、四方双锥或复四方双锥的聚形。由于形成条件的不同,晶体形态不同。如碱性火成岩中的锆石四方双锥发育呈双锥状;酸性火成岩中的锆石柱面和锥面均发育,呈柱状;中性火成岩中的锆石柱面发育,并有复四方双锥出现,故锆石的晶形可作标型特征。锆石的颜色多样,有紫红、黄褐、淡黄、淡红、绿、灰、无色等,金刚光泽。摩斯硬度7.5~8,比重4.4~4.8。色泽美丽而透明的锆石可作宝石。锆石在各种火成岩中作为副矿物产出,其中在酸性岩和碱性岩中分布广泛。在碱性岩和碱性伟晶岩中有时可富集。挪威南部霞石正长岩和俄罗斯乌拉尔的正长伟晶岩中产有大量锆石。由于锆石的物理化学性质稳定,常富集于砂矿中。世界上重要的宝石级锆石,产于老挝、柬埔寨、泰国、缅甸等。中国宝石级锆石产于华东、华南、华北等地的碱性玄武岩中。锆石熔点高达0℃以上,可作航天器高温绝热瓦的材料。

磷灰石(apatite)

化学通式为X5[ZO4]3(F,Cl,OH)的磷酸盐矿物的总称。式中X代表Ca,Sr,Ba,Pb,Na,Ce,Y等;Z主要为P,还可为As,V,Si等。最常见的矿物种是氟磷灰石Ca5[PO4]3F,其次有氯磷灰石Ca5[PO4]3Cl、羟磷灰石Ca5[PO4]3(OH)、氧硅磷灰石Ca5[(Si,P,S)O4]3(O,OH,F)、锶磷灰石Sr5[PO4]3F等。磷灰石晶体常见,属六方晶系,一般呈带锥面的六方柱;集合体呈粒状、致密块状、结核状;呈胶体形态的变种称为胶磷灰石,其矿石称为胶磷矿。磷灰石呈浅绿、黄绿、褐红等色,玻璃光泽,具不完全解理,断口不平坦,莫氏硬度5,比重3.18~3.21。加热后常可出现磷光。

规模巨大的磷灰石矿床主要为浅海成因,或由它们再经变质作用形成的沉积变质矿床,以胶磷矿为主。如中国湖北襄阳、云南昆阳、贵州开阳磷矿。由生物化学作用形成的海岛鸟粪层磷矿,主要成分为羟磷灰石,规模也很大。

电气石(tourmaline)

化学通式为NaR3Al6〔Si6O18〕〔BO3〕3(OH,F)4的一族环状结构硅酸盐矿物的总称。式中R代表金属阳离子,当为Mg2+、Fe2+或(Li++Al3+)时,分别构成镁电气石、黑电气石和锂电气石三个端员矿物种。各端员间类质同象替代广泛。成分中含〔BO3〕3-也是电气石的一个特征。三方晶系,晶体呈柱状,两端晶形不同,柱面上常出现纵纹,横断面呈弧线三角形。集合体呈棒状、放射状或致密块状。颜色随阳离子成分不同而异,富铁的黑电气石呈黑色;富锂、锰、铯的呈玫瑰色或深蓝色;富镁呈褐、黄色;富铬呈深绿色。电气石还常沿柱体,或垂直柱体的横断面上形成不同颜色的色带。玻璃光泽;莫氏硬度7~7.5;比重3.03~3.25,随成分中铁、锰含量的增加而增大。电气石成分中富含挥发组分硼及水,成因多与气成作用有关。一般产于花岗伟晶岩中,也可作为变质矿物产于电气石变粒岩中。在镁矽卡岩中也可见。

菱镁矿(magnesite)

镁的碳酸盐矿物,成分为Mg[CO3]。常有铁、锰替代镁。晶体属三方晶系,通常呈显晶粒状或隐晶质致密块状,后者称瓷状菱镁矿。白或灰白色,含铁的呈黄至褐色。玻璃光泽,具完全的菱面体解理。瓷状菱镁矿具贝壳状断口。莫氏硬度3.5~4.5,比重2.9~3.1。可在热液作用、沉积作用和风化作用条件下形成;超基性岩经强烈风化可形成瓷状菱镁矿。中国辽宁的菱镁矿床,由热液交代作用形成,以其质量高、规模大而闻名于世。

萤石(fluorite)

化学成分为CaF2、晶体属等轴晶系的卤化物矿物。在紫外线或阴极射线照射下常发出蓝绿色荧光,故名。由于氟是其主要成分,故又名氟石。萤石中的钙有时可被钇、铈等稀土元素类质同象置换。当YF3或CeF3含量达10%以上时分别称为钇萤石和铈萤石。

萤石的晶体结构是AX2型化合物的典型结构之一。阳离子位于立方晶胞的角顶和面心,具八次配位;阴离子位于八分之一晶胞的小立方体的中心,具四次配位。萤石常呈立方体晶体,其次为八面体和菱形十二面体,常由两个立方体相互贯穿而形成双晶,集合体呈粒状或致密块状。常呈绿或紫红色,较少呈白色、酒黄色或无色。玻璃光泽,色散低,透红外线、紫外线能力强。具完全的八面体解理。摩斯硬度4,比重3.18。萤石主要产于热液矿脉中。无色透明的光学萤石晶体产于花岗伟晶岩或萤石脉的晶洞中。

中国是世界上萤石矿产最多的国家之一,主要产于浙江、湖南、福建等省。世界其他主要产地有南非、墨西哥、蒙古、前苏联、美国、泰国、西班牙等。

高岭石(kaolinite)

化学组成为Al4[Si4O10](OH)8、晶体属三斜晶系的层状结构的硅酸盐矿物。名称来源于最早发现的著名产地中国江西景德镇的高岭村。属1:1型的结构单元层的二八面体型结构。由于堆叠中结构单元层间的相对位移,便构成了不同的多型。

高岭石是一层重复的多型,两层重复和六层重复的多型分别称为地开石和珍珠石。结晶度良好的高岭石成有序结构,一般呈假六方片状晶体;结晶度差的多是b轴无序的高岭石,外形呈椭圆形或不规则状。高岭石通常呈致密或疏松块状的集合体产出。白色,含杂质时呈米色。底面解理完全。解理面显珍珠光泽,块状的则光泽暗淡。摩斯硬度2~2.5,比重2.60~2.63。高岭石是组成高岭土的主要矿物成分,可以通过风化作用、沉积作用和热液蚀变作用形成。高岭土多呈白色,细粒具分散性、可塑性、高粘结力和高耐火度。

中国高岭石的著名产地有江西景德镇、江苏苏州、河北唐山、湖南醴陵等。世界其他主要产地有英国的康沃尔和德文,法国的伊里埃,美国的佐治亚等。

埃洛石(halloysite)

化学组成为Al4[Si4O10](OH)8·4H2O、晶体属单斜晶系的含水层状结构硅酸盐矿物。晶体结构相似于高岭石,也属1:1型结构单元层的二八面体型结构,但结构单元层之间有层间水存在,故也称多水高岭石。在50~90℃失去大部层间水,成为变埃洛石,与高岭石构成同质多象。埃洛石通常呈致密块状或土状;在电子显微镜下可见晶体呈直的或弯曲的管状形态。一般为白色,蜡状或油脂光泽。贝壳状断口。比重为2:1,失水后可增高到2.6左右。埃洛石是一种主要的粘土矿物,是典型的风化作用产物,在风化壳中常与高岭石、三水铝石和水铝英石等共生。中国四川叙永、贵州习水一带和山西阳泉等地风化壳中均有产出,并因产地而又得名为叙永石。它也产于金属硫化物矿床的氧化带中,有时也少量产于现代沉积物中,与大量高岭石共生。

伊利石(illite)

理想化学组成为K0.75(Al1.75R)[Si3.5Al0.5O10](OH)2、晶体主要属单斜晶系的含水层状结构硅酸盐矿物。式中R(代表二价金属阳离子,主要为Mg(、Fe(等。晶体结构与白云母的基本相同,也属于2:1型结构单元层的二八面体型。晶体有1M、2M、1Md和3T等多型变体。与白云母不同的是,层间K(的数量比白云母少,而且有水分子存在。因此伊利石也称为水白云母。

还有人把它作为水云母的同义词。伊利石常呈极细小的鳞片状晶体,透射电子显微镜下呈不规则的或带棱角的薄片状,有时也呈不完整的六边形和板条状形态,通常呈土状集合体产出。纯的伊利石粘土呈白色,但常因杂质而染成黄、绿、褐等色。底面解理完全。摩斯硬度1~2。比重2.6~2.9。伊利石是常见的一种粘土矿物,常由白云母、钾长石风化而成,并产于泥质岩中,或由其他矿物蚀变形成。它常是形成其他粘土矿物的中间过渡性矿物。

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