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6自然元素矿物大类


Chap.8
自然元素矿物大类

§1 概 述
自然元素矿物 自然元素矿物: 在自然界以单质 单质形式存在的矿物。 单质 已知的自然元素矿物种>50, 自然元素矿物种> 自然元素矿物种 约占地壳总重量 地壳总重量的1‰,分布极不 地壳总重量 均匀。其中有些可显著富集,甚至 显著富集 形成矿床。 矿床

一、化学组成化

学组成
1.金属元素: 主要包括: (1)部分铜族元素 铜族元素:Cu、Ag、Au 铜族元素 (2)铂族元素 铂族元素:Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt 铂族元素 2.半金属元素: As、Sb、Bi 3.非金属元素: C、S

晶体化学特点、形态及物理性质 二、晶体化学特点 形态及物理性质 晶体化学特点

据键性,大致分 3 种 晶格类型: 键性
1 1.金属晶格

典型金属键 金属键 大多数矿物的原子 最紧密堆积 , 原子呈最紧密堆积 原子 结构型较简单,对称性较高。

(1) 多数呈立方最紧密堆积, 立方最紧密堆积 立方最紧密

具立方面心格子 铜型结构,如 立方面心格子的铜型结构 立方面心格子
自然铜、自然金、自然铂、自然钯……

(2) 少数呈六方最紧密 堆积 , 六方最紧密堆积 六方最紧密

具六方格子,如自然锇 。 六方格子 自然锇等 自然锇

形态:
晶体呈等轴粒状 六方板状 晶体 等轴粒状或六方板状, 等轴粒状 集合体为树枝状 块状等 集合体 树枝状、片状、块状 。

物理性质: 具典型 金属特性: 典型的金属特性 典型
金属色,金属光泽 不透明 金属色 金属光泽,不透明 金属光泽 不透明。 硬度低(Os、Ir 例外),解理不发育 解理不发育, 硬度低 解理不发育 强延展性。比重大 比重大。电 热 良导体 强延展性 比重大 电和热的良导体。

2.原子晶格 原子晶格

晶格中质点以共价键 共价键联结, 共价键 如金刚石金刚石( C ) 。 金刚石 物理性质: 硬度高 光泽强 硬度高,光泽强,具脆性, 脆性 不导电。

3.分子晶格 1)如石墨石墨( C ): 石墨

层内具共价键 层状结构,层内 共价键— 金属键,层间 分子键,表现在 层间为分子键

物理性质上具明显的异向性, 异向性 具{ 0001 } 极完全解理,硬度低, 极完全解理 硬度低 金属光泽 金属光泽,电的良导体。 良

2)如自然硫自然硫( α-S ):

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

三、成因 成因
不同的矿物各有其特点: 1)ΣPt :产于与超基性岩 基性岩 超基性岩、基性岩 超基性岩 有关的岩浆矿床 岩浆矿床中。 岩浆矿床 2)Au:多为热液成因 热液成因。 热液成因 3)Cu、Ag : 除热液成因 热液成因外, 、 热液成因 更多见于 硫化物矿床 氧化带 硫化物矿床的氧化带 氧化带中。

4)金刚石 岩浆作用 金刚石:岩浆作用 金刚石 岩浆作用的产物, 与 超基性岩 超基性岩有关。 5)石墨 自然硫 石墨、自然硫 成因类型多样 多样。 石墨 自然硫: 成因 多样

四、分类
据 元素 类别,主要矿物 分: 元素的类别 1)自然金属 类: 自然金属 主要是 铜族 自然金 铜族: 铂族 2)自然非金属 类: 自然非金属 3)自然半金属 类: 很少见。 自然半金属

§2 主要矿物
一、自然铜族 自然铜族
包括自然铜、自然银、自然金 自然铜 等矿物。

自然金: Au 化学组成: 纯金极少见,常有一定 一定
数量的类质同像混入物 数量 类质同像混入物 Ag 。 自然金—自然银完全类质同像系列 自然金 自然银完全类质同像系列
Ag含量 含量
(%)

0~5

5~15

15~50

50~85

85~95 95~100

矿物名称

含银 含金 自然金 银金矿 金银矿 自然银 自然金 自然银

此外,尚可含少量 Cu、Pd、Bi、Pt、 少量 Te、Ir等。含Cu20%者称铜金矿;含 铜金矿 Pd5~11%者称钯金矿;含Bi4%者称 ~ 钯金矿 铋金矿。

自然金的 纯度以成色 成色来表示, 自然金 纯度 成色 用千分数 千分数示之。 千分数
A u ×1000 金成色= A + A + 其他金属组分 u g

内生成因自然金的成色标型 内生成因自然金的成色标型 自然金
成色 形成深度 >850 深 850~750 ~ 中等 750~660 ~ 浅

晶体结构: 等轴晶系,Fm3m 。
Au 原子 立方最紧密堆积, 原子呈立方最紧密堆积 具立方面心格子 铜型结构。 立方面心格子的铜型结构 立方面心格子

形态:

一般呈分散粒状、 分散粒状 分散 不规则粒状或树枝状 集合体。 不规则粒状 树枝状等集合体 树枝状

鉴定特征鉴定特征:
金黄色颜色 条痕 强金属光泽 金黄色颜色及条痕,强金属光泽。 颜色 硬度低 ~ 硬度低(2~3),无解理,强延展性。 比重大 比重大(15.6~19.3)。熔点高(1062℃)。 ℃ 化学性质稳定 化学性质稳定, 在空气中不氧化, 不氧化 只溶于王水。

成因产状:
主要产于高、中温热液型 高 中温热液 热液型 含金石英脉 石英脉中 含金石英脉 ; 蚀变岩中; 蚀变岩 火山岩系与火山热液作用 火山岩系 火山热液作用有关 火山热液作用 的中、低温热液矿床 ; 矿床中 中 低温热液矿床 砂矿床中 砂矿床 。

二、碳族
金刚石: C 化学组成:
带色和不透明 带色 不透明者常含 Si、Al、Ca、 不透明 Mg、B、N、Fe、Ti 等杂质 石墨、 杂质及石墨 杂质 金红石等包裹体 橄榄石、磁铁矿、金红石 包裹体。

杂质N 和 B 的含量 存在形式, 含量和存在形式 含量 直接影响着金刚石 光、电、热等 金刚石的 金刚石 金刚石分类 物理性能,成为金刚石分类 基本 金刚石分类的基本 依据。

金 刚 石 分 类
类 型
Ia 型

杂 质 元 素

N
含量>0.1% , 以聚集体形式, 呈极细小片状 含量 较低, 主要以 分散的 顺磁性 N 形式

B

物理 性能
导 电、 导热性 较差机械 强度 高 导热性 较差

备 注
在天然金刚石 中 占 98%
在天然金刚石中 约 占 1% ;绝大多数 合成金刚石为Ib型 在金刚石矿床中的 含量一般<2 ~ 3%

I型 型
Ib 型

Ⅱa型 型

不含 N
或 含 N< 0.001% 在同一颗粒中 N的分布不均匀

不含 B

良好的 导热性 天蓝色, 具半导体 性能

Ⅱ型
Ⅱb型 型

含B

罕见

混合型

晶体结构: 等轴晶系,对称型 m3m,
具立方面心格子。C原子 立方面心格子 原子位于立方 原子 立方 晶胞的8个角顶 个面中心,以及 晶胞 个角顶和6个面中心 个角顶

相间地分布于半数 半数的1/8小立方 相间地 半数 小立方 晶胞的中心 晶胞 中心。CN = 4 。

形态形态:
多呈{111}、{110},常呈浑圆粒状。 浑圆粒状

鉴定特征鉴定特征: 浑圆粒状。金刚光泽。极高 极高的 硬度(H=10),解理 {111} 中等。 日光曝晒后 日光曝晒 ,在暗处发淡青蓝色磷光。 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 尖端技术材料等 精密仪器 零件、钻头、尖端技术材料 。

成因产状:
产于金伯利岩、橄榄岩、钾镁煌斑岩 金伯利岩 和榴辉岩 。 榴辉岩中 榴辉岩 主要产地有澳大利亚 主要产地 澳大利亚、南非、俄罗斯、 美国及我国山东、辽宁、 扎伊尔、巴西、美国 山东 贵州、江苏、湖南等。

石墨: C石墨: C 石墨
鉴定特征:
鳞片状 致密块状 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。 条痕亮黑色 半金属光泽 {0001} 极完全解理 硬度小(1-2)。 极完全解理 硬度小 解理,硬度 比重小 性软 有滑感,易污手 性软,有滑感 易污手, 比重小,性软 有滑感 易污手 可书写。 可书写

用途:
冶金工业: 作高温坩埚铸件 冶金 高温坩埚铸件 机械工业: 润滑剂 机械 电池工业: 电极 电池 原子能工业: 中子减速剂 原子能 用于制造铅笔芯、涂料、染料等。 铅笔芯 石墨-3R可作合成金刚石 原料。 合成金刚石的原料 石墨 合成金刚石

本 章 结 束

请同学们课下认真复习

化学组成

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金刚石( C )

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石墨结构

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自然硫

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矿物鉴定特征

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金刚石晶体形态

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金刚石鉴定特征

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石墨鉴定特征

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