矿物纯净物、固体.ppt

矿物,主要内容：,地壳中的元素（简述）,组成地壳的矿物（概念）,矿物的主要物理性质（形状、光学、力学性质）,常见矿物（17种矿物的鉴定特征）,第一节 地壳中的元素,一、基本概念,1、元素是构成地球的最基本物质,由同种原子所组成.目前已知的化学元素有108种，天然存在的为92种，其中绝大多数元素都在地壳中有所分布。地壳正是由这些化学元素自然形成矿物并组合成的岩石所构成的。,2、同位素:是中子数不同（原子量不同）的同种元素的变种。,放射性同位素主要用来测定岩浆岩石的绝对年龄；稳定同位素主要用来确定岩石的物质环境与来源。如地壳,地幔,水圈,大气圈,生物圈,月球,陨石等,放射性同位素:主要有 U238,U235,U234,Th232,Rb87,K40等稳定同位素：主要有O16,O17,O18,C12,C13,S32,S33,S36,H1,同位素研究是当代倍受重视的国际前沿,地化专业主攻.,3、半衰期：放射性元素蜕变到其原来数量的一半所需时间.如:Rb87-Sr87:500亿年,Th232-Pb208:139亿年,U238-Pb206：45亿年,K40-Ar40:15亿年,U235-Pb207:7.13亿年,C14-N14:5692年,克拉克值（地壳元素丰度）地壳中化学元素平均含量百分比。,地壳主要元素的克拉克值,二、地壳中的元素与克拉克值,地壳中的化学元素绝大部分是以矿物的形式存在的，再由矿物有规律地组合而成各种岩石。地质学就是通过对矿物岩石的分析、鉴定来认识地壳的物质组成。,第二节 组成地壳的矿物,一、概念,矿物由天然产出且具有特定的化学成分和内部结构构造的均匀固体.,水,石油,天然气是矿物吗？,玻璃是矿物吗？,煤是矿物吗？,花岗岩是矿物吗？,金刚石是矿物吗？,提问：,为什么要关心矿物?,饮料罐:窗玻璃:电线:爽身粉:首饰:计算机芯片:固井:,我们所使用的产品几乎 都源于矿物,铝,石英,铜,滑石,金、银,重金石,硅,二、矿物分类,（1）单质矿物是由单独一种自然元素组成的矿物。如：石墨（C）、金（Au）。,1、根据化学成分分为单质和化合物,（2）化合物是由几种元素化合而成的矿物。如：黄铁矿（FeS2）方解石（CaCO3）石英（SiO2）,2、组成矿物的原子/离子的空间排列型式分为 晶（体）质和非晶质体,晶体（大多数）内部质点（原子、离子、分子）呈有规律的排列，在适宜的条件下可形成规则的几何外形。,非晶质体（少数）内部质点没有规律，不是有规则的几何外形。,晶体和非晶体的矿物分别被称为结晶质矿物和非晶质矿物。,（1）矿物的各种特征，不仅与其化学成分有关，更受其晶体结构的控制,石盐（NaCl)的晶体结构,石盐晶体,氯离子,钠离子,晶体特征,同质多像:化学成分相同、但质点的排列方式不同（结构不同）的现象。将形成不同的矿物。如：C 金刚石（高压）-石墨（常压）,类质同像:矿物晶体构造中部分质点被其它性质相似的质点替换，晶体构造不被破坏的现象。如：菱镁矿MgCO3中的Mg2+被Fe2+部分或完全取代形成菱铁矿FeCO3,金刚石（C）的晶体结构,石墨（C）的晶体结构,（2）同一矿物、同一晶体结构可以有不同的晶体外 部形态,石英(SiO2)晶体,黄铁矿(FeS2)晶体,（立方体）,（五角十二面体）,第三节 矿物的主要物理性质,肉眼鉴定矿物的主要依据,晶体形态（Crystal shape）光学性质 力学性质 其它性质,1.矿物单体的形状,矿物单体的形状是指矿物单个晶体的形状.,矿物的形状是指矿物的外貌特征，是矿物成分、晶体构造和生成环境等综合影响的结果。,一、矿物的形状,金刚石,（2）二向延展型晶体：板状、片 状等。如：云母、重晶石等。,云母,（1）一向延伸型晶体：柱状、针状、纤维状等。如：石英、绿柱石、电气石、石棉等。,（3）三向等长型晶体：粒状。如：石榴子石、黄铁矿等。,黄铁矿,金刚石,2.矿物集合体的形状,自然界中绝大多数矿物是以集合体的形态出现，指的是同种矿物的不规则连生体。,（1）显晶质集合体,石英,石墨,（2）隐晶和胶态集合体：肉眼无法看出颗粒,二、矿物的光学性质,矿物的光学性质是指矿物对自然光的反射、折射和吸收等所呈现的光学现象。,颜色条痕光泽透明度,1、颜色在矿物的新鲜面上直接观察到的颜色。,除少数无色透明者外，矿物一般 都有自己的颜色 含有杂质时本来的颜色会被改变 少数矿物易以其特征的颜色产出,橄榄石,方铅矿,正长石,颜色描述方法：（1）标准色谱法：用标准色谱红、橙、黄、绿、青、蓝、紫及白、灰、黑来描述。当颜色有深浅差别时可加上深、浅，如浅灰色。当矿物颜色介于标准色谱两种颜色之间时，将次要颜色写在主要颜色之前，如黄绿色。（2）类比法：用生活中常见的实物颜色来描述，如赤铁矿的猪肝色，橄榄石的橄榄绿色。,2、条痕是矿物在较硬的白色瓷板上刻划后所留下的粉末颜色。只有硬度比白瓷板软的矿物才能刻划出条痕。,条痕色与矿物颜色可以一致也可以不一致。可消除杂质等因素的干扰，比颜色更为可靠的鉴定标志。是鉴定矿物的重要依据之一。,赤铁矿,3、光泽是指矿物表面对可见光的反射能力。,分为：金属光泽 半金属光泽 非金属光泽：油脂光泽、珍珠光泽、丝绢光泽、蜡状光泽、土状光泽、金刚光泽、玻璃光泽,金属光泽：方铅矿、黄铁矿,黄铁矿,半金属光泽：磁铁矿、黑钨矿,非金属光泽：油脂光泽、珍珠光泽（云母）、丝绢光泽（石棉）、蜡状光泽（叶腊石）、土状光泽（高岭石）、金刚光泽：金刚石、锌闪矿、玻璃光泽：石英、长石、方解石,石 绵,高岭石,金刚石,石 英,4、透明度指矿物透过可见光的程度。以0.03mm厚度为标准，通常在矿物碎片边缘观察。,透明：水晶、冰洲石一般分为三级 半透明：闪锌矿、辰砂 不透明：黄铁矿、磷铁矿,黄铁矿,白水晶,冰洲石,一般，呈金属色的矿物，其条痕一般为深色、具金属或半金属光泽、不透明；反之，呈非金属色的矿物，其条痕一般为浅色、具非金属光泽，透明度较高。,黄铁矿,石 英,三、矿物的力学性质,指矿物抵抗外力作用（刻划、打击、压拉等）所表现出来的性质。包括矿物的硬度、解理、断口。,1、硬度指矿物抵抗摩擦或刻划的强度，是鉴定矿物的重要依据之一。,矿物学上的硬度一般指的是相对硬度摩式硬度。1824年由奥地利矿物学家摩氏（Mohs）设立的，故又称为摩氏硬度计。,摩氏硬度计以选出的10种硬度不同的矿物，按硬度小到硬度大排序，作为测定比较其他矿物硬度的标准：,经切割的钻石（金刚石，硬度10）,经切割的黄玉（硬度8）,红宝石（刚玉，硬度9）,提问：将欲测定的矿物能刻划萤石，但不能刻划磷灰石，相反却为磷灰石所刻划，其硬度为多少？,则其硬度应在45之间，因此可定为4.5。,2、解理矿物受外力作用后，沿一定方向裂开的性质。裂开的光滑平面叫解理面。分为五级：,云母片状,角闪石,石英,萤石,方解石偏菱面体,方铅矿,3、断口矿物受外力作用后，沿任意方向裂成凹凸不平的破裂面。常见的有：,a.贝壳状断口：石英 b.锯齿状断口：自然铜c.参差不齐断口：黄铁矿 d.土状断口：高岭土,一般解理发育的矿物无断口，断口发育的矿物无解理。,1、相对密度指矿物的重量与4时同体积水的重量之比。习惯称为比重。,在肉眼鉴定矿物时，一般凭经验用手掂量大致估计。分为三段：,轻矿物：相对密度小于2.5；如石盐、石膏、高岭石,中等密度矿物：相对密度2.54；如正长石、角闪石,四、矿物的其它性质,2、磁性磁铁矿、磁黄铁矿能被普通磁铁吸引,重密度矿物：相对密度大于4；如重晶石、磁铁矿,一、矿物的类型,按化学成分和主要阴离子/阴离子组合分为5大类,自然元素矿物 卤化物矿物 硫化物矿物 氧化物和氢氧化物矿物 含氧酸盐矿物,第四节 常见矿物,自然元素矿物,金（Au）、金刚石（C）、硫（S）、石墨（C）,金刚石（C）,硫（S）,金（Au）,卤化物矿物,萤石（CaF2）、石盐（NaCl）、钾盐（KCl）,萤石（CaF2）,石盐（NaCl）,硫化物矿物,黄铁矿（FeS2）、黄铜矿（CuFeS2）、方铅矿（PbS2）,黄铁矿（FeS2）,方铅矿（PbS2）,氧化物和氢氧化物矿物,赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、软锰矿（MnO2）、铝土矿（Al2O3nH2O）褐铁矿（Fe2O3 nH2O）,含氧酸盐矿物,硫酸盐矿物：石膏、芒硝、重晶石 碳酸盐矿物:方解石（CaCO3）、白云石 CaMg(CO3)2、菱锰矿(MnCO3)硅酸盐矿物：种类繁多,方解石,白云石,菱锰矿,二、重要的矿物,在目前已知的5000 余种矿物中，只有几十种是常见的。其中最常见的 5 类构成了地壳的90以上，这些矿物都是硅酸盐矿物。,硅酸盐矿物晶体结构的基本单元是硅氧四面体：,1个硅原子和4个氧原子结合构成硅氧四面体，带4个负电荷：,硅氧四面体可与金属阳离子结合，或彼此连接形成多种晶体结构再与金属阳离子结合，或自行结合（形成石英）。,链状,硅酸盐矿物的晶体结构,环状,架状,层状,正长石,微斜长石,斜长石,石英,普通辉石,闪石,黑云母,白云母,一些岩石完全由一种矿物构成石灰岩(方解石),大多数岩石是由一种以上矿物构成花岗岩,一些岩石含有非矿物组分煤(含有机碎屑)黑耀岩(火山玻璃岩-非晶质),三、矿物构成岩石的基本单元,黑耀岩,煤,石灰岩,正长石,斜长石,黑云母,石英,4种硅酸盐矿物组合构成花岗岩,岩石（花岗岩）,1.石英SiO2 具有规则的几何外形的晶体，其中无色透明者通常称为水晶；晶形呈六方柱状，柱面有横纹；颜色很多，常见者为无色、乳白色；石英常呈斑状或块状；硬度7；相对密度2.67；晶面上呈玻璃光泽；无解理，断口呈贝壳状，断口上呈油脂光泽。石英用途很广，可做玻璃原材料，制做石英器皿；颜色鲜艳和纯净无缺陷的水晶可做宝石和光学材料；具压电性的晶体可用做无线电通讯器材。,2.正长石 KAlSi3O8 晶体呈短柱状，通常为粒状或块状；颜色常为肉红；硬度6；相对密度2.5；玻璃光泽；两组解理。可制作瓷釉，并可提制钾肥。,四、常见矿物的特征：,3.斜长石 斜长石是钠长石（NaAlSi3O8）与钙长石（CaAl2Si2O8）混合组成的系列矿物的总称；晶形呈柱状、厚板状，常为粒状或块状；颜色多呈灰白色，有时微带浅棕、浅蓝及浅红色；硬度66.5；相对密度2.612.76；玻璃光泽；两组解理。也可用作陶瓷原料。,4.白云母 KAl2AlSi3O10(OH，F)2 晶体呈假六方柱状；无色或白色，常带浅绿、浅黄及、浅灰色；硬度23；相对密度2.763.2；片状极完全解理，可顺着解理面剥成很薄的薄片；薄片具弹性；呈鳞片状者叫绢云母。白云母具有良好绝缘性，可用于电器工业中。,5.黑云母 K(Mg，Fe)3AlSi3O10(OH，F)2 晶体呈假六方柱状；黑色、褐色；珍珠光泽，解理面上有珍珠彩晕；其它物理性质与白云母类同。,6.普通角闪石 Ca2Na(Mg,Fe)4(Al,Fe)(Si,Ai)2O6 晶体呈柱状；深绿色或黑色；硬度56；相对密度3.13.3；玻璃光泽；有两组解理，横切面上两组解理的交角为124与56。,7.普通辉石（Ca,Na）（Mg,Fe2+,Al,Fe3+）（Si,Ai)2O6 晶体呈短柱状、粒状；黑色、深黑棕色；硬度56；相对密度3.23.6；玻璃光泽；两组解理，横切面上两组解理的交角为93与87。,8.橄榄石(Mg，Fe)2SiO4 晶体呈粒状；橄榄绿色、浅绿黄色；硬度6.57；相对密度3.33.5；性脆；玻璃光泽。,9.石榴子石 A3B2SiO43 其中A代表Mg2+、Ca2+；B代表Al3+、Fe3+。石榴子石的晶体常为菱形十二面体、四角三八面体；多为粒状或块状集合体；硬度6.77.5；相对密度3.54.3；油脂光泽和玻璃光泽。红色石榴子石可琢磨成宝石。,10.方解石 CaCO3 晶体呈菱面体及复三方复三角面体等；常呈粒状、块状集合体；无色或乳白色；硬度3；相对密度2.62.8；玻璃光泽；性脆；具有菱面体解理。方解石与盐酸作用时，反应激烈（剧烈起泡），放出CO2气体。无色、透明无裂痕的完好方解石叫冰洲石，是重要的光学材料。,11.白云石 CaMgCO32 与稀冷盐酸作用反应较缓慢（起泡不剧烈），可与方解石区别。用作建筑材料；在冶金工业中用作熔剂；还可用作提炼金属镁的原料。,12.高岭石 Al4(Si4O10)(OH)8 晶体呈极细小的片状微粒；常组成致密块状、土状集合体，土状集合体又叫高岭土；硬度1；相对密度2.6；鳞片和薄片无色，致密块状者为白色、浅黄色或浅褐色；土状光泽，潮湿后具可塑性，但无膨胀性。可用作陶瓷原料、耐火材料和造纸工业等；优质高岭土可制金属陶瓷，用于导弹、火箭工业。,13.黄铁矿 FeS2 晶体呈立方体或五角十二面体；常呈块状集合体；浅铜黄色；条痕绿黑色；硬度66.5；相对密度4.95.2；金属光泽。黄铁矿是制造硫酸和硫磺的主要原料。,14.褐铁矿 Fe2O3nH2O 通常为土状、块状、结核状等；颜色为黄褐色；条痕也是黄褐色；硬度5.5；相对密度55.3；半金属或土状光泽。褐铁矿是重要的炼铁原料。,15.赤铁矿 Fe2O3 常见者为致密块状、肾状、土状等；钢灰色、铁黑色、红或褐色；条痕呈樱红色；硬度5.5；相对密度55.3；半金属或土状光泽。赤铁矿是重要的炼铁原料。,16.磁铁矿 Fe3O4 晶体常呈八面体和菱形十二面体，通常为粒状或块状集合体；颜色为铁黑色；条痕亦为铁黑色；硬度6；相对密度5.2；具强磁性；半金属光泽。磁铁矿是重要的炼铁原料。,17.黄铜矿 CuFeS2 常见者为致密块状集合体等；黄铜色；条痕为黑绿色；硬度3-4；相对密度4.14.3；金属光泽。黄铜矿是炼铜的主要原料。,本章学习要求与作业,了解组成地壳的主要物质成分；矿物的概念及特征；初步掌握识别矿物的一般方法。,学习重点：,重点是矿物的形态、主要物理性质及常见矿物的识别。,作业：,1.克拉克值的概念,2.主要造岩矿物有哪几种？,3.预习实验一，并写出预习报告,