第一讲：绪论与矿物化学成分-课件.pptVIP

矿物学 理论讲课：30学时 实验课：14学时 本课程的难点和重点 1、? 基本定义、基本鉴定方法、常见矿物的物理性质 2、? 一些典型矿物的晶体结构 第一章 绪论 1 什么是矿物学：是以矿物为研究对象的一门基础地质学科，它是研究地壳成分的学科之一。它的研究内容对象为：矿物的成分、结构、形态、性质、成因、产状、后期的各种变化、用途、矿物的时空分布及其它们相互的内在关系。它是地质学其它分支的基础，也是材料学等学科的基础。 2 矿物的定义： 是在各种地质作用中形成的天然单质或化合物；具有一定的化学成分和内部结构，从而有一定的形态、物理性质和化学性质；它们在一定的地质和物理化学条件下稳定存在；是岩石和矿石的基本组成单位。 3 理解矿物定义的几个关键： ①是在各种地质作用下形成的而非人工合成或天外来客； ②具有一定的化学成分，这些化学成分是以一定的内部结构规律排列，而非杂乱无章的混合； ③每种矿物的稳定存在都是有一定的物理化学条件范围的，在超过其稳定存在的物理化学条件，则会发生各种物理化学变化。 ④矿物必为晶质固态物，所以非晶质的或液体或天然气等则不是属于矿物的范畴，但通常把像蛋白石、水锆石等极少数天然形成的、具有一定的化学成分的非晶质单质和化合物也列入到矿物的范畴中来，称之为准矿物； ⑤是岩石和矿石的基本组成单元，各种岩石和矿石都是由矿物组成； 4 矿物学发展的几个阶段： 伴随着科学技术的发展而发展，萌芽时期为纯肉眼和借助放大镜观察、测量及描述，后来的每一次大飞跃都是与科技发展密不可分： 偏光显微镜的应用； X射线衍射仪； 物理化学理论和热力学相平衡理论； 60年以来，引入了一系列的现代测试技术的出现、高温超高压实验技术、量热实验及计算机的使用、固体物理、量子化学、结晶化学和物理化学理论。 5 矿物与其它学科的关系 矿物学与其它学科有着千丝万缕的联系。 矿物学的基础学科：物理学、物理化学、计算机科学、数学、物理学、化学、矿物材料学、冶金学、化工学等。 矿物学的并行学科：结晶学 矿物学的应用学科：地学各分支，材料学各分支，测试技术的基础理论方面。 第二章 矿物的化学成分（1学时） 一 地壳的化学成分 1 丰度：地质体中的化学元素含量即为丰度。 2 克拉克值：地壳中化学元素的含量即为克拉克值。 3 地壳中分布最广的八种元素:详见后一页的表格，前八种元素总量占99%，因此可以说地壳主要是由这八种元素所组成。但人们常要开采的重要矿产资源如：铜、铅、锌、金、银、铀、钨等矿产资源都不在此八元素之列。 4 聚集元素：有一些元素虽然丰度值低，但它们趋于集中，易形成独立的矿物，甚至富集成矿床，这些元素即为聚集元素，如：Sb、Bi、Hg、Ag、Au等。 5 分散元素：有一些元素虽然丰度值高，但它们趋于分散，很少形成独立的矿物，常常作为微量的混入物赋存于其它矿物中，这些元素即为分散元素，如：Rb、Cs、GA、In、Sc等。这些元素多为碱金属、碱土金属元素等。 6 小结：地壳中矿物形成不仅与元素的丰度值有关，还与元素的地球化学性质有关。 二 元素的离子类型 0 引言：元素在矿物中的存在形式取决于元素本身的性质、原子和离子的化学行为、矿物所处的地质环境即物理化学条件。由于自然界中产出的矿物多为化合物，都是以阴阳离子形式存在，因此，各种元素的离子类型显得尤为重要。 1 惰性气体型离子： 即外层电子为2或8电子的离子，外层电子构型为1S2或nS2 nP6，与惰性气体原子的外层电子构型相同，故称为惰性气体型离子。主要有碱金属、碱土金属、一些非金属离子。碱金属和碱土金属元素的电离势较低、离子半径大，易与氧及卤素元素以离子键结合，形成含氧盐、氧化物和卤化物。这类元素离子半径大，极化能力低，与氧或卤素元素形成离子键为主的化合物。因此这类元素也被称为造岩元素、亲石元素、亲氧元素。 2 铜型离子： 即外层电子为18个电子或18+2个的离子，外层电子构型为nS2nP6 nd10或nS2nP6 nd10（n+1）S2，与铜离子相似，故称为铜型离子。本类离子的半径小、外层电子多，极化能力很强，易与半径大、又易被极化的S2-结合生成共价键为主的化合物，主要形成金属矿物，因此这类元素也被称为造矿元素、亲硫元素、或亲铜元素。 3 过渡型离子： 即外层电子为9~17的离子，外层电子构型为nS2nP6 nd1~9。各种特性介于前两者之间。 三 矿物化学成分的变化 1 化学计量矿物：在自然界中只有很少的矿物其化学成分是相当固定的，其化学组成遵照定比定律和倍比定律，这一类在各晶格位置上的化学组分遵循定比定律，具有严格化合比的矿物称为化学计量矿物。如水晶，其化学成分为纯SiO2。有的矿物虽然化学成分是变化的但遵循定比定律，如橄榄石（Mg，Fe）2SiO4 2 非化学计量矿