治金行业及矿物管理知识学.pptx

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。 ; 表示： ① 质量百分数（weight percent） —— 质量克拉克值 ② 原子百分数（atom percent） —— 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 —— 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; 3）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(aggregated element)： 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(dispersed element)： 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合 而成的矿物。如自然元素矿物。 ; 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 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 = 0～0.125， 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