k09-氧化物和氢氧化物矿物课件.ppt

第20章 氧化物和氢氧化物矿物 概述 简单氧化物矿物 复杂氧化物矿物 氢氧化物矿物 §1 概述 氧化物和氢氧化物矿物 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： 许多矿物为重要的造岩矿物； 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。 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。 1.1 化学组成 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。 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。 变价元素Fe、Mn、U等在氧化物中往往呈高价态。 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。 1.2 晶体化学特点 1.2.1 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。 1.2.2 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。 1.3 形态 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。 1.4 物理、化学性质 1.4.1 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。 1.4.2 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。 1.5 成因产状 1.5.1 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