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1）自然金属类：

主要是铜族：

自然金铂族

2）自然非金属类：

3）自然半金属类：

很少见。

§

2主要矿物

一、自然铜族包括自然铜、自然银、自然金等矿物。

自然金：

Au

化学组成：

纯金极少见，常有一定数量的类质同像混入物Ag。

自然金—自然银完全类质同像系列

Ag含量

（%）

0~5

5~15

15~50

50~85

85~95

95~100

矿物名称

自然金

含银

银金矿

金银矿

含金

自然银

此外，尚可含少量Cu、Pd、Bi、Pt、Te、Ir等。

含Cu20%者称铜金矿；

含Pd5～11%者称钯金矿；

含Bi4%者称铋金矿。

晶体结构：

等轴晶系，Fm3m。

Au原子呈立方最紧密堆积，具立方面心格子的铜型结构。

一般呈分散粒状、不规则粒状或树枝状等集合体。

鉴定特征鉴定特征：

金黄色颜色及条痕，强金属光泽。

硬度低（2～3），无解理，强延展性。

比重大（15.6～19.3）。

熔点高（1062℃）。

化学性质稳定，在空气中不氧化，只溶于王水。

成因产状：

主要产于高、中温热液型含金石英脉中；

蚀变岩中；

火山岩系与火山热液作用有关的中、低温热液矿床中；

砂矿床中。

二、碳族

金刚石：

C

化学组成：

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

N

B

I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

等轴晶系，对称型m3m，具立方面心格子。

C原子位于立方晶胞的8个角顶和6个面中心，以及相间地分布于半数的1/8小立方晶胞的中心。

CN=4。

多呈{111}、{110}，常呈浑圆粒状。

浑圆粒状。

金刚光泽。

极高的硬度（H=10），解理{111}中等。

日光曝晒后，在暗处发淡青蓝色磷光。

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。

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。

石墨：

C.

鉴定特征：

鳞片状、致密块状、土状。

铁黑色—钢灰色，条痕亮黑色，半金属光泽。

{0001}极完全解理，硬度小（1-2）。

比重小，性软，有滑感，易污手，可书写。

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。

硫化物及其类似化合物矿物大类

硫化物及其类似化合物矿物：

一系列金属元素与S、Se、Te、As、Sb、Bi等化合而成的化合物。

已发现的矿物种达370种左右，约占矿物总数的1/10，其中硫化物占2/3以上。

为有色金属矿床的主要矿物。

一、化学组成

1．阴离子：

主要为S，少量为Se、Te、As、Sb、Bi等。

2．阳离子：

主要有：

铜型离子：

Cu、Pb、Zn、Ag、Hg、Cd、Au……

靠近铜型离子的过渡型离子过渡型离子：

Fe、Co、Ni、Mo、Mn、Pt……

类质同像替代极广泛，矿物成分复杂，Ga、Ge、In、Re等稀有分散元素呈类质同像混入物存在，具重要经济价值。

二、晶体结构

本大类矿物的阴离子的半径较大、电负性较低，易被极化；

阳离子的半径小、电价较高，极化能力强。

常可看作S2-等作最紧密堆积，阳离子充填四面体或八面体空隙。

矿物的化学键由离子键向共价键或金属键过渡。

同质多像现象普遍，主要取决于形成温度及成矿溶液的酸碱度等。

三、形态

简单硫化物，组分简单，对称程度一般较高，多为等轴或六方晶系，少数属斜方或单斜晶系，组分复杂的硫盐主要为单斜或斜方晶系。

大多数硫化物的晶形较好，特别是复硫化物更常见完好晶形；

硫盐主要呈粒状或块状集合体。

四、物理性质物理性质

取决于矿物的成分、结构及键力特征。

1）具明显金属键的硫化物（方铅矿、黄铜矿……）：

金属色，条痕深色，金属光泽，不透明，强导电性和导热性。

具明显共价键的矿物（闪锌矿、辰砂……）：

鲜艳彩色，条痕为浅色或彩色，金刚光泽，半透明。

电和热的不良导体。

2）简单硫化物解理发育，复硫化物解理不完全或无解理。

3）简单硫化物的硬度较低，一般在2～4，层状结构者（辉钼矿、雌黄……）为1～2；

但复硫化物具较高的硬度，一般5～6.5，个别达7～8。

4）本大类矿物比重一般＞4。

熔点低。

五、成因产状

绝大多数系热液作用的产物，也有属岩浆成因、接触交代成因、沉积成因。

六、分类

据阴离子特点分三类：

1）简单硫化物：

S2-与铜型或过渡型离子（Cu、Pb、Zn、Ag、Hg、Fe、Co、Ni…）结合而成，如方铅矿（PbS）、闪锌矿（ZnS）、黄铜矿（CuFeS2）等。

2）复硫化物：

哑铃状对硫[S2]2-、对砷[AS2]2-及[AsS]2-、[SbS]2-等与Fe、Co、Ni等过渡型离子结合而成。

如黄铁矿（FeS2）、毒砂（FeAsS）等。

3）硫盐：

S与半金属元素As、Sb、Bi结合组成络阴离子[AsS3]3-、[SbS3]3-等，与铜型离子Cu、Pb、Ag结合成较复杂的化合物。

如黝铜矿—砷黝铜矿（Cu12Sb4S13—Cu12As4S13）等。

方铅矿：

PbS

晶体结构晶体结构：

NaCl型结构：

S2-作立方最紧密堆积，Pb2+充填于全部八面体空隙中，CN=6。

化学键为离子键—金属键的过渡类型。

铅灰色，条痕黑色，强金属光泽。

{100}三组完全解理，硬度低（2～3）。

比重大（7.4～7.6）。

加KI及KHSO4与矿物一起研磨后显黄色。

主要产于中温热液多金属硫化物矿床中。

提炼Pb最主要的矿石，含Ag多时可综合利用Ag；

作红外探测器及检波器的材料。

闪锌矿：

ZnS或-ZnS

常有Fe2+替代Zn进入晶格，其他尚有Mn、Cd、In、Ga、Ge、Tl等类质同像混入物。

等轴晶系，F3m。

S2-作立方最紧密堆积，Zn2+充填于半数的四面体空隙，CN=4。

化学键具共价键性质。

粒状晶形。

颜色变化大，由无色到浅黄、棕褐～黑色，随含Fe量的增加而变深。

条痕白色～褐色，金刚光泽。

{110}六组完全解理，H3～4。

与方铅矿共生。

为最重要的锌矿石矿物，综合利用Cd、In、Ga、Ge等稀有金属；

结晶良好的单晶体是最佳的红外窗口材料和发光材料。

闪锌矿的标型特征

高温热液

中低温热液

杂质成分

Fe、Mn含量高，

含In、Se、Sn

含Fe少，

含Ga、Ge、Cd、Tl

a0

0.545nm（含Fe26.2%）

0.540nm（纯ZnS）

颜色

棕褐～铁黑色

无色、白色～黄色

条痕

黄褐～褐色

无色、白色～黄白色

光泽

半金属光泽

金刚光泽，

断面树脂光泽

透明度

半透明～不透明

透明～半透明

硬度

4

3.5

比重

黑褐色者4.03（含Fe10%）；

铁黑色者3.90

无色透明的纯ZnS4.10

黄铁矿：

FeS2

常有Co、Ni替代Fe；

As、Se、Te替代S。

常含Au、Ag、Cu、Pb、Zn等细分散机械混入物。

等轴晶系，对称型m3。

为NaCl型结构之衍生结构：

哑铃状对硫[S2]2-近似于立方最紧密堆积，[S2]2-之中心相当于Cl-的位置，Fe2+位于Na+的位置。

对硫[S2]2-的轴向与相当于晶胞1/8的小立方体的对角线方向相同，但彼此并不相交。

哑铃状[S2]2-的伸长方向在结构中犬牙交错配置，使各方向键力相近，故解理极不完全，而硬度大。

常见完好的{100}、{hk0}及其聚形，晶面上常具三组互相垂直的聚形条纹。

浅铜黄色，表面有黄褐色锖色，条痕绿黑或黑色，强金属光泽。

参差状断口，硬度6～6.5，性脆，无磁性。

为提取S、制造H2SO4的主要原料，广泛应用于化工、橡胶、造纸、农药、化肥、染料等方面；

可综合利用Au、Co、Ni、As、Cu、Ag等；

副产品“黄铁矿渣”部分用于铸炼生铁；

黄铁矿晶体可入中药；

黄铁矿的成分、形态、热电性等具标型意义，可指导找矿勘探。

黄铜矿：

CuFeS2

常含少量Ag、Au、Zn等机械混入物。

四方晶系，对称型2m为闪锌矿型结构之衍生结构：

S2-作立方最紧密堆积，Cu2+和Fe2+充填半数的四面体空隙，均位于Zn2+的位置，其单位晶胞宛若2个闪锌矿晶胞叠置而成，且Cu2+和Fe2+沿c轴相间排列，每个Cu2+或Fe2+为4个S2-围绕，每个S2-为2个Cu2+和2个Fe2+围绕，CN=4。

常呈致密块状或分散粒状。

铜黄色，表面常有蓝、紫红、褐等色的斑状锖色，条痕绿黑色，金属光泽。

硬度3～4。

性脆。

为提炼Cu的重要矿石矿物。

磁黄铁矿：

Fe1-xS

非化学计量性“缺席构造”

高温下x=0～0.125

＞320℃时：

六方晶系变体，成分相当于FeS～Fe7S8之间的固溶体。

＜320℃时：

单斜晶系变体，成分为Fe7S8。

通常呈致密块状。

暗古铜色，表面常具黑褐色锖色，条痕亮灰黑色，金属光泽。

硬度4。

具磁性。

主要用于提取S、制作H2SO4；

综合利用Ni、Cu。

辰砂、雄黄、雌黄之对比

矿物

辰砂

雄黄

雌黄

成分

HgS

As4S4或AsS

As2S3

晶系

三方

单斜

对称型

32

2/m

形态

分散粒状

柱状、致密粒状、土状块体

短柱状、板状、

片状、土状

红色，有铅灰色锖色

桔红色

柠檬黄色

红色

浅桔红色

鲜黄色

金刚光泽

金刚光泽，断面树脂光泽

金刚光泽，

断面油脂光泽

解理

{}完全

{010}完全

{010}极完全，

薄片具挠性

2～2.5

1.5～2

8.0～8.2

3.56

3.5

用途

提炼Hg；

单晶可作激光调制晶体；

中药（丹砂）。

提取As、制砷化物；

中药材；

用于农药、颜料、玻璃等工业。

提炼As、

制砷化物；

中药

成因

低温热液矿床的典型矿物

氧化物和氢氧化物矿物大类

氧化物和氧化物矿物：

金属阳离子和某些非金属阳离子（如Si等）与O2-或（OH）-化合而成的矿物。

地壳中分布广泛，仅次于含氧盐矿物大类。

已知的矿物超过200种，占地壳总重量的17%±

：

石英族矿物分布最广，占12.6%，最常见的石英是主要的造岩矿物；

Fe的氧化物和氢氧化物占3.9%；

次有Al、Mn、Ti、Cr的氧化物和氢氧化物。

意义：

1）许多矿物为重要的造岩矿物；

2）许多为提取黑色金属和有色金属（Fe、Mn、Cr、Al、Sn等）、稀有金属（Ti、Nb、Ta等）、放射性金属（U、Th、Y、TR等）及非金属的矿物原料以及耐火材料等。

3）为仪表轴承或研磨材料、无线电工业原料、工艺美术原料及宝石的重要来源。

阴离子：

主要为O2-、（OH）-

阳离子：

40种左右。

主要为惰性气体型（Si、Al、Mg、U等）和过渡型（Fe、Mn、Ti、Cr、V、Nb、Ta等）离子；

铜型离子极少见（Sn、Cu、Pb、Zn、Sb、Bi等）。

少数氧化物中附加阴离子（F-、Cl-）和水分子。

1）铜型离子往往见于由硫化物氧化而成的次生矿物中，且含量很少。

2）变价元素Fe、Mn、U等在氧化物中往往呈高价态。

3）氧化物中类质同像（尤其是异价类质同像）替代较硫化物广泛，完全类质同像替代在成分复杂的氧化物中较常见。

氢氧化物中类质同像替代少见，而吸附作用使其化学组成复杂化。

二、晶体化学特点

1．氧化物氧化物

氧化物中O2-常作立方或六方最紧密堆积或近似最紧密堆积，阳离子充填四面体或八面体空隙。

键性以离子键为主，且以低价惰性气体型离子的氧化物中为最强，如方镁石MgO。

由于阳离子具不同程度的极化性质，刚玉（Al2O3）、石英（SiO2）等的键性趋于向共价键过渡；

而磁铁矿（FeFe2O4）、软锰矿（MnO2）等则有向金属键过渡的趋势。

1）阳离子电价增高，其共价键的成分趋于增多，如：

Na+→Mg2+→Al3+→Si4+

离子键→→共价键

2）键性因阳离子的类型而异：

惰性气体型→过渡型→铜型离子，共价键性趋于增强，CN趋向减小。

2．氢氧化物

（OH）-或（OH）-和O2-共同形成紧密堆积，后者中（OH）-与O2-通常成互层分布。

多数矿物为层状结构，层内为离子键，层间以分子键或氢键联结；

部分矿物为链状结构，链内为离子键，沿链的方向联结力较强，链间为氢键。

氧化物常具完好的晶形。

集合体常成粒状和致密块状。

氢氧化物多属三方、六方、斜方或单斜晶系。

具层状结构者常呈板状、片状、鳞片状；

具链状结构者多呈柱状、针状、纤维状。

但更常见成细分散胶态混合物，呈鲕状、豆状、肾状、葡萄状、钟乳状多孔状、土状、致密块状等。

四、物理、化学性质

1．光学性质

主要取决于阳离子类型

（1）惰性气体型离子（Mg、Al、Si等）的氧化物和氢氧化物：

通常为无色、白色或浅色的颜色及条痕，玻璃光泽为主，透明～半透明。

（2）过渡型离子（Fe、Mn、Cr、Ti等）和铜型离子（Sn、Cu等）的氧化物和氢氧化物：

深色或暗色，常呈各种彩色或钢灰色～铁黑色，条痕深色（黄、褐、黑色），半金属或金刚光泽，半透明～不透明。

2．力学性质及其他性质

决定于其晶体结构

1）氧化物

大部分矿物为离子键向共价键过渡，结构的紧密程度高。

通常具较高的硬度（一般＞5.5，最高达9）；

较大的比重（多数＞4.0，仅架状结构的石英族较低，为2.65）；

解理不发育；

含铁矿物具强弱不等的磁性；

含放射性元素者具放射性；

熔点高；

溶解度低。

2）氢氧化物

层状结构者的硬度和比重均较相应的氧化物稍低或低得多，常具一组极完全～完全解理；

链状结构者的硬度和比重皆相对稍大些，其解理中等。

氢氧化物因产于地表，常为胶态或隐晶质，解理的意义不大。

1）氧化物：

广泛形成于内生、外生和变质作用中。

（1）对变价元素：

低价态（Fe2+、Mn2+、V3+、Cr3+等）的氧化物多形成于内生（主要是热液、岩浆作用，次为伟晶作用）或变质作用较为还原的环境中；

而高价态（Fe3+、Mn4+、Sb5+、W6+等）的氧化物则主要形成于外生（表生作用，如岩石或矿床的风化壳）或内生作用的较氧化的环境中。

（2）Fe在不同的氧化—还原条件下，易于相互转变为不同价态的氧化物矿物。

（3）非变价元素的氧化物，绝大部分在岩浆、伟晶、热液或变质作用均可形成，也常见于砂矿中。

（4）少数氧化物具单成因性，如铬铁矿属典型岩浆成因，只产于超基性、基性岩浆岩中。

2）氢氧化物：

往往为低温表生作用的产物，主要产于地表或近地表，由风化作用及化学沉积而形成：

多见于金属矿床的氧化带和水化带或岩石风化壳；

在湖沼盆地中可形成规模巨大的沉积矿床，其中尤以Fe、Mn、Al的氢氧化物最为典型，为风化作用和沉积作用过程中的胶体溶液凝聚形成的。

少数氢氧化物可产于热液矿脉。

七、鉴定方法

鉴定氧化物，主要依据晶形、条痕、解理，以及其他物理性质（如磁性等），必要时可作简易化学实验（如锡镜反应或试Ti、试Mn、试U等）。

氢氧化物粒细，多为细分散胶态混合物，肉眼难以准确鉴别。

因常含（OH）-、H+、H2O，一般需利用差热分析、红外吸收光谱分析，并配合X射线分析、化学分析及电子显微镜等方法方能奏效。

也可试Mn或试Al。

一、氧化物矿物

刚玉：

Al2O3

一般含微量Cr3+、Fe2+、Ti4+、Mn2+、V5+、Ga3+等，常见赤铁矿、钛铁矿、金红石、尖晶石、石榴子石等包裹体。

三方晶系，对称型m

刚玉型结构刚玉型结构：

O2-呈六方最紧密堆积构成氧离子层，Al3+在两层O2-之间，充填2/3的八面体空隙。

=4，=6。

晶体常呈完好的腰鼓状、桶状或短柱状。

常依（10-11）呈聚片双晶。

晶面上常见相交的几组条纹。

通常呈蓝灰、黄灰色，含杂质可呈各种颜色：

红宝石：

含Cr，红色；

蓝宝石：

含Ti和Fe2+，蓝色；

黑星石：

含Fe2+、Fe3+，黑色、透明；

白宝石：

纯净无色透明的晶体；

含Co、V、Ni呈绿色；

含Ni呈黄色；

含Fe3+、Mn2+呈玫瑰红色。

玻璃光泽～金刚光泽。

透明～半透明。

在某些红（蓝）宝石的{0001}面上可见因含有定向分布的针状金红石包裹体而呈现的六射星光，称为星光红（蓝）宝石星光红（蓝）宝石。

H9。

无解理；

常因聚片双晶或微细包裹体而产生{0001}或{}的裂开。

各种成因。

多形成于高温、富Al贫Si的条件下。

有岩浆结晶作用形成；

产于碱性伟晶岩中；

形成于岩浆岩与石灰岩的接触带；

可产于粘土质岩经区域变质而成的结晶片岩中；

也见于砂岩中。

作研磨材料及精密仪器、仪表和钟表的轴承；

色泽美丽透明的晶体可作宝石；

合成红宝石单晶可作激光材料。

赤铁矿：

Fe2O3

常含Ti、Al、Mn、Fe2+、Mg、Ca和少量的Ga、Co等类质同像混入物，以及金红石、钛铁矿等显微包裹体。

致密块体常含SiO2、Al2O3、粘土等机械混入物。

三方晶系，对称型m刚玉型结构刚玉型结构。

常成各种集合体形态：

镜铁矿镜铁矿：

具金属光泽的片状集合体；

云母赤铁矿云母赤铁矿：

具金属光泽的细小鳞片状集合体；

铁赭石：

红色土状（粉末状）集合体；

鲕状、豆状、肾状赤铁矿鲕状、豆状、肾状赤铁矿：

鲕状、豆状、肾状的集合体。

尚有致密块状集合体。

显晶质者呈钢灰～铁黑色；

隐晶质及胶态者呈暗红色、红褐色。

条痕樱红色或红棕色，金属～半金属光泽，或土状光泽。

H5.5～6，土状者显著降低。

无解理。

无磁性，性脆。

注意：

镜铁矿常因含磁铁矿微细包裹体而具较强的磁性。

形成于各种地质作用。

主要有热液成因、沉积成因（著名产地有河北宣化、湖南宁乡等）和沉积变质成因（著名产地如辽宁鞍山等）。

赤铁矿（Fe2O3）和磁铁矿（FeFe2O4）易相互转变：

在自然条件下，当氧的浓度增大，磁铁矿可氧化成赤铁矿，并保留其晶形，称假像赤铁矿；

当氧浓度减小，赤铁矿可还原为磁铁矿，若原晶形不变，称穆磁铁矿。

提炼铁的矿物原料之一；

纯净的粉末状赤铁矿是天然的矿物颜料；

可综合利用成分中的Ti、Ga、Co等。

金红石：

TiO2

常含Fe2+、Fe3+、Nb5+、Ta5+、Cr3+、Sn4+等类质同像混入物。

金红石具成分标型性：

碱性岩中富Nb；

基性岩和岩浆成因的碳酸岩中的含V；

伟晶岩及热液矿床中者往往富Sn；

月岩中的金红石富Nb和Cr。

四方晶系，对称型4/mmm。

金红石型结构：

O2-近似成六方最紧密堆积，Ti4+位于变形八面体空隙中，

=6。

O2-位于以Ti4+为角顶所组成的平面三角形之中心，=3。

[TiO6]彼此上、下共棱联结成∥c轴的链，链间由[TiO6]共角顶相连。

晶体呈短柱状、长柱状或针状，柱面有纵纹。

双晶依（101）成膝状双晶、三连晶或环状双晶。

致密块状集合体。

通常为褐红、暗红或褐色，富Fe者黑色；

条痕浅褐色～黄褐色；

金刚光泽；

微透明。

{110}完全解理；

H6～6.5。

G4.2～4.3。

试Ti反应：

粉末溶于热H3PO4，冷却，稀释后，加H2O2或Na2O2，溶液呈黄褐色。

高温成因。

主要产于伟晶岩和区域变质岩系的含金红石石英脉中以及砂矿床中。

提炼Ti的主要原料：

Ti具密度小、强度高、耐腐蚀、抗高温等优良