结晶学与矿物学chap2.ppt

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1、Chap.2矿物的化学成分研究意义：①矿物的化学成分是区别不同矿物的重要依据；②矿物化学成分的变化特点常作为反映矿物形成条件的标志；③矿物化学成分是人类利用矿物资源的一个重要方面。一、元素克拉克值克拉克值（clarke）：各种化学元素在地壳中的平均含量(即元素在地壳中的丰度(abundance))之百分数。§1地壳中化学元素的丰度表示：①质量百分数（weightpercent）——质量克拉克值②原子百分数（atompercent）——原子克拉克值二、地壳中化学元素的分布特征1）元素分布的极不均匀性丰度最大者：O——46.6%丰度最小者：Rn——

2、7×10-16%2）地壳的主要化学组成为O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H、Ti等十种。前8种元素丰度最高，占地壳总重量的99%以上，是地壳中各类岩石的基本成分。含氧盐和氧化物矿物分布最广，其中硅酸盐矿物占矿物总种数的24%，占地壳总重量的3/4；氧化物矿物占矿物种总数的14%，占地壳总重量的17%。地壳中分布最广泛的八种元素元素质量克拉克值（%）原子克拉克值（%）体积百分比（%）O46.6062.5593.77Si27.7221.220.86Al8.136.470.47Fe5.001.920.43Ca3.631.941.03Na2

3、.832.641.32K2.591.421.83Mg2.091.840.293）聚集元素和分散元素矿物的形成，取决于：①元素的丰度；②元素的地球化学性质聚集元素(aggregatedelement)：丰度很低，但趋于集中，形成独立的矿物种，甚至富集成矿床。如Sb、Bi、Hg、Ag、Au等。分散元素(dispersedelement)：丰度远比聚集元素为高，但趋于分散，很少能形成独立的矿物种，而常常作为微量的类质同像混入物赋存于主要由其他元素所组成的矿物中。如Rb、Cs、Ga、In、Sc等。一、矿物的化学成分类型1．单质：由同一种元素的原子自相结

4、合而成的矿物。如自然元素矿物。§2矿物的化学成分2．化合物：由两种或两种以上元素组成的矿物。如含氧盐、氧化物和氢氧化物、卤化物、硫化物及其类似化合物矿物。二、矿物的化学计量性与非化学计量性1．概念1）矿物的化学计量性（stoichiometry）少数矿物的化学成分相当固定，其化学组成遵守物理化学分配定律——定比定律和倍比定律，各组分间具严格的化合比，其化学组成可由理想化学式表示。如水晶（SiO2）。天然矿物并非理想化学纯的物质。由于环境的复杂性，大多数矿物因类质同像替代致使其化学组成在一定范围内变化，但各晶格位置上成类质同像关系的各组分数量总和

5、之间仍遵循定比定律。如橄榄石(Mg,Fe)2[SiO4]等。化学计量矿物：在各晶格位置上的组分之间遵守定比定律、具严格化合比的矿物。2）矿物的非化学计量性非化学计量矿物：某些含变价元素的矿物，因形成过程中常处于不同的氧化还原条件下，其价态会发生变化。由于受化合物电中性的制约，其内部必然存在某种晶格缺陷，致使其化学组成偏离理想化合比，不再遵循定比定律。注意：某些矿物，特别是在高温条件下，相对地容许存在大量空位。如FeS化合物，可以高温下通过暴露在真空或高硫蒸气压下，极易改变其化学计量性，而变为磁黄铁矿的成分（Fe1-xS），高温下x=0～0.12

6、5，其阳离子空位随机分布（Putnis,A.,1992）。2．研究意义矿物总是以成分非化学计量性显示其标型特征。如含金硫化物的偏离化学计量的元素比即具标型性。二、矿物化学成分变化的原因1．主要原因1）类质同像替代2）非化学计量性2．其他因素1）阳离子的可交换性2）胶体的吸附作用3）矿物中含水量的变化（含沸石水或层间水）4）以显微包裹体形式存在的机械混入物等一、胶体矿物的概念1．胶体一种或多种物质的微粒（粒径一般1～100nm）分散在另一种物质之中而形成的不均匀的细分散系。前者称分散相(分散质)，后者称分散媒(分散剂)。§3胶体矿物及其化学成分特

7、点注意：1）胶体系两相或多相物质的混合物。2）分散相和分散媒均可是固体、液体或气体。3）胶体：①胶溶体：分散媒远多于分散相②胶凝体：分散媒远少于分散相胶体微粒的性质：①分散相与分散媒的量比不固定；②具极大的比表面积和很高的表面能；③表面的电荷未达到饱和，故具极强的吸附性。（能吸附与其电荷相反的其他离子）2．胶体矿物由以水为分散媒、以固相为分散相的水胶凝体而形成的非晶质或超显微的隐晶质矿物。严格地说，它只是含吸附水的准矿物。如蛋白石（SiO2·nH2O）、大多数粘土矿物。胶体矿物的特点：①多形成于表生作用中，少数为热液或火山成因。②主要形成Fe、

8、Mn、Al、Si、P质等矿物。③为隐晶质或非晶质体，故呈现鲕状、肾状、钟乳状和葡萄状等特殊形态。④由于形成时胶体的吸附作用，故成分变化大。⑤胶体矿物的