结晶学籍矿物学11.ppt

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1、第二十二章含氧盐大类（二）一、一般特点碳酸盐（carbonates）矿物：金属阳离子与[CO3]2-结合形成的含氧盐矿物。已知种数近百种。地壳中（特别是地表）分布很广，约占地壳总重量的1.7%。1碳酸盐类1）分布最广的是Ca、Mg的碳酸盐，常形成巨大的海相或湖相沉积地层（石灰岩、白云岩）。2）碳酸盐类矿物及岩石是重要的非金属原料。3）为提取Fe、Mg、Mn、Zn、Cu等金属元素及放射性元素Th、U和稀土元素的重要矿物原料。（一）化学组成络阴离子：[CO3]2-阳离子：20余种。惰性气体型离子Ca、Mg、Sr、Ba、Na、K、Al；过渡型离子Mn、Fe、Co、Ni；铜型离子

2、Cu、Zn、Cd、Pb、Bi、Te；稀土元素Y、La、Ce和放射性元素Th、U等的离子。其中最主要的是Ca2+、Mg2+；其次是Fe2+、Mn2+、Na+，以及Ba2+、Sr2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、TR3+等。附加阴离子：主要为(OH)-；其次有F-、Cl-、O2-、[SO4]2-、[PO4]3-等。一些矿物尚有结晶水。阳离子类质同像替代普遍而复杂（∵R2+半径相近），仅Ca2+、Mg2+半径（分别为0.106nm、0.078nm）相差较大，不能形成类质同像，而形成复盐CaMg[CO3]2。（二）晶体化学特征络阴离子[CO3]2-呈平面等边三角形，C4+位于其

3、中心，C—O间以共价键联系。[CO3]2-很稳定，半径(0.255nm)较一般阴离子为大，比其他络阴离子小些。[CO3]2-与络阴离子团外的阳离子以离子键联结。晶体化学特征（1）与[CO3]2-结合的多为半径较大或中等、电价不太高的R2+：主要为Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Ba2+、Sr2+、Pb2+、Zn2+等，形成较稳定的无水碳酸盐。（2）对半径不大、极化能力强的二价铜型离子：Cu2+、Zn2+，常形成含(OH)-的碱式碳酸盐。如孔雀石Cu2[CO3](OH)2，蓝铜矿Cu3[CO3]2(OH)2，水锌矿Zn5[CO3]2(OH)6（3）对一价阳离子，主要

4、为Na+，往往形成易溶于水的含结晶水碳酸盐。如苏打Na2[CO3]·10H2O，水碱Na2[CO3]·H2O。有时尚有H+，如天然碱Na3H[CO3]2·2H2O。（4）对三价金属阳离子，主要是TR3+，往往形成含附加阴离子F-的无水碳酸盐，如氟碳铈矿(Ce,La)[CO3]F。（三）形态晶体可呈柱状、针状、粒状等完好晶形，取决于晶体结构和形成条件。集合体呈块状、粒状、放射状、晶簇状、土状等。（四）物理、化学性质[CO3]2-内主要为共价键结合，[CO3]2-与金属阳离子间主要为离子键，故本类矿物总体表现出离子晶格及部分原子晶格的特性。大多为无色或白色—灰白色。若含过渡型

5、离子（色素离子Cu、Mn、Fe、Co、U、TR），则常呈鲜艳透明的彩色：含Cu呈翠绿色或鲜蓝色；含Mn呈玫瑰红色；含Fe或TR呈褐色或浅黄色；含Co呈淡红色；含U呈黄色。玻璃光泽或金刚光泽。双折率很高，双折射现象明显。双折射硬度不大（3～5），一般3±；最大的是稀土碳酸盐矿物H≯4.5。大多矿物发育多组完全解理：属方解石型结构者均具{}的三组完全解理。比重一般不大，仅Pb、Sr、Ba的碳酸盐较大。所有矿物遇HCl或HNO3或多或少均会起泡，反应的难易程度是区分某些碳酸盐矿物的重要标志。与酸反应的速度因离子不同而异：离子电位（电价/半径）越高的阳离子与[CO3]2-的结合越

6、强，矿物遇酸时越难分解；仅Ba、Pb、Sr、Ca的碳酸盐遇冷稀HCl（5%）时迅速分解而放出CO2，起泡剧烈。（五）鉴别方法除一般的方法外，常采用染色法，配合热分析法（包括差热分析和热重分析），可有效地鉴别颗粒细小的无水碳酸盐矿物。（六）成因产状主要有内生和外生成因。但外生成因的矿物分布远为广泛，如Ca[CO3]、Fe[CO3]、CaMg[CO3]2、Mn[CO3]等可形成大面积分布及厚度很大的海相沉积地层。内生成因者多出现于热液作用中。也见于接触变质带和火山岩气孔中。（七）分类据晶体结构、阳离子的种类，主要有以下各族：（1）方解石族：**方解石Ca[CO3]、菱镁矿Mg

7、[CO3]、菱铁矿Fe[CO3]、菱锰矿Mn[CO3]、菱锌矿Zn[CO3]（2）白云石族：*白云石CaMg[CO3]2（3）文石族：文石Ca[CO3]、白铅矿Pb[CO3]（4）孔雀石族：*孔雀石Cu2[CO3](OH)2、蓝铜矿Cu3[CO3]2(OH)2（5）氟碳铈矿族：氟碳铈矿(Ce,La)[CO3]F（6）天然碱族：天然碱Na3H[CO3]2·2H2O二、主要矿物方解石（calcite）：Ca[CO3]晶体结构：三方晶系，对称型m。方解石型结构：可视为NaCl型结构之衍生结构。NaCl结构中的Na+和Cl-分别为Ca