半导体。
2、氢氧化物的晶体大多属层状,在层内为离子键,层与层之间为分子键。只有少数矿物如水锰矿、水铝石等具链状构造。
氢氧化物一般具如下物理性质:
晶体呈板状,片状或鳞片状,具完全底面解理,硬度较氧化物低,颜色决定于组分中阳离子类型。阳离子为惰性气体型离子(如Mg2+、Al3+等),颜色较浅,常呈无色或灰白色。含过渡型离子(如Fe2+、Fe3+、Mn2+等),颜色深暗,常呈褐或黑褐色,Mn2+的氢氧化物呈黑色。具链状构造的氢氧化物往往呈柱状或针状晶形,硬度也大大提高。
(三)成因和产状 氧化物可形成内生、外生和变质作用过程中,但成分不同形成的条件亦不同,
2+3+2+
如变价元素的低价氧化物(如Fe、Cr、Mn等)多形成内生作用,而高价
+++
氧化物(如Mn4、W6、Sb5等)则多为外生作用产物;不变价元素所形成的氧化物有多种成因(在岩浆、伟晶、热液或变质作用中都可形成),因氧化物化学性质稳定,还可以形成砂矿。
氢氧化物主要集中于岩石风化壳部分,分布于金属矿床的氧化带或湖泊、水盆地中。
二、主要矿物描述
(一)简单氧化物类
赤铜矿 Cu2O
[化学组成] Cu 88.8% ,O 11.2% 。常含自然铜、Fe2O3、SiO2、H2O等混入物。 [形态] 等轴晶系,晶体呈八面体,晶体通常很小。集合体通常呈致密粒状,有时为土状。
[物理性质] 赤红色至暗红色,表面有时呈铅灰色。条痕棕红或褐色。半金属光泽到金属光泽。薄片半透明。硬度3.5-4。性脆。比重5.85-6.15。
[成以及产状] 赤铜矿主要形成于外生条件下铜矿床的氧化带,由辉铜矿、斑铜矿等矿物经不完全氧化而成,与自然铜伴生。
[鉴定特征] 以颜色、条痕、光泽、共生矿物为特征。与辰砂以条痕区别之。 易溶于硝酸,溶液呈绿色,加氨水变蓝色。在条痕上滴HCl产生白色的氯化铜沉淀。有铜的颜色反应。
刚玉 Al2O3
[化学组成] Al 52.9% ,O 47.1% 。又是含微量Fe、Ti、Cr、Mn等类质同象混入物。
[形态] 三方晶系,晶体常呈完好的桶状或短柱状。常依菱面体成聚片双晶,依底轴面成聚片双晶的较少,以致在柱面、双锥面及{0001}板面上常有聚片双晶形成的斜条纹或横纹。集合体呈致密粒状、块状。
[物理性质] 常呈蓝灰色或黄灰色,由于含杂质不同可呈现各种颜色。如含Cr时呈红色,含Ti时呈蓝色,含Fe3+和Mn时呈玫瑰红色,含Fe2+和Fe3+的
16
混合物时呈黑色。半透明至透明。少数透明彩色异种可作宝石,如红宝石、蓝宝石等。玻璃光泽。硬度9。无解理。但经常由聚片双晶或氢氧化物夹层造成沿板面{0001}和菱面体{1011}的裂开。比重3.95-4.1。 [成以及产状] 主要产于高温富铝贫硅的条件下:
(1)区域变质型:产于结晶片麻岩和云母片岩中,与夕线石、磁铁矿、白云母等共生。
(2)接触交代型:产于火成岩与石灰岩的接触带中,与方解石、磁铁矿、绿帘石等共生。
(3)岩浆型:产于粗粒橄榄苏长岩、正常伟晶岩、正长岩、斜长岩中,与尖晶石、磁铁矿、长石等共生。
[鉴定特征] 以桶状和短柱状晶形、晶面条纹及硬度9及裂开为特征。
赤铁矿 Fe2O3
[化学组成] Fe 70% ,O 30%。有时含Ti、Mg等类质同象混入物及微量水,隐晶质致密块体内含Al2O3 ,Si02等机械混入物。
[形态] 三方晶系,晶体呈片状,板状、菱面体状。由于依菱面体{1011}形成聚片双晶,故在{0001}面上可见三角形双纹。常呈各种集合体产出;如致密块状,呈片状具金属光泽者称镜铁矿,细小鳞片状者称云母赤铁矿,红色粉末状者称铁赭石,还有鲕状、肾状、豆状集合体。
[物理性质] 晶体呈钢灰至铁黑色,隐晶或粉末状者为赭红色。条痕樱红色。金属光泽至半金属光泽。晶体硬度5.5-6,隐晶或粉末者硬度小,性脆。无解理。比重5-5.3。无磁性。
[成因及产状] 赤铁矿是一种分布广泛的矿物。其成因复杂,可出现在不同成因类型的矿床和岩石中。一般在氧化和温度不高的条件下形成。主要有下列几种类型:(1)化学沉积:由胶体溶液沉积而成,呈鲕状、肾状、豆状。
(2)热液型:高、中、低温热液矿床均有,与磁铁矿、石英、重晶石、方解石等共生。
(3)区域变质型:沉积铁矿经变质作用生成云母赤铁矿,与磁铁矿。石英等共生。如辽宁鞍山产出。
(4)风化型:在磁铁矿矿床氧化带中赤铁矿常依磁铁矿呈假象。
[鉴定特征] 以条痕、形态、无磁性为特征。以其樱红色条痕很容易与类似它的矿物――磁铁矿、铬铁矿、褐铁矿相区别。
锡石 SnO2
[化学组成] Sn 78.8% ,O 21.2% 。常含Fe、Nb(可达5%),Ta(可达5%)、Mn、In(铟)等类质同象混入物。
[形态] 四方晶系,常呈四方柱状,四方双锥状或二者的聚形,并常依{011}呈膝状双晶。其形态随形成温度、结晶速度、所含杂质不同而异。在伟晶岩中产出的锡石呈双锥状;气化高温热液矿床中产出的锡石呈四方短柱与四方双锥的聚形,并且常具双晶;在锡石硫化物矿床中锡石往往呈长柱状或针状,而且晶体很细小。集合体呈不规则粒状或致密块状。
[物理性质] 褐色,黄棕色至沥青黑色(因含Fe、Nb、Ta、Mn等被染色)无色者少见。条痕淡黄色。金刚光泽,断口为松脂光泽。半透明至不透明。硬度6-
17
7。解理平行{100}不完全,断口为贝壳状。比重6.8-7.0 。
[成因及产状] 锡石在成因上一般与酸性火成岩,特别是与花岗岩有密切关系。属于气成作用的产物。
(1)伟晶型:产于花岗伟晶岩中,与石英、钾微斜长石、钠长石、白云母等共生,有时与锂辉石、黄玉,电气石等共生。如云南箇旧锡矿床。 (2)高温热液型:产于气成高温热液矿床(锡石石英脉),与黑钨矿、黄玉、萤石、绿柱石、白云母等共生。如江西产出。
(3)接触交代型:产于花岗岩与灰岩接触交代的硫化矿床中,与磁黄铁矿、黄铜矿、毒砂、石英等共生。
此外,因锡石化学性质稳定,常形成砂矿。如广西产之。 锡石因成因不同,特征亦不同,可作为标型特征。(见下表)
锡 石 的 标 型 特 征
成因 特点
主要类质同象混入物
晶 形 颜 色
伟晶型 热液型 接触交代型
(350-120℃) Nb、Ta、Mn含量<
0.5%。
长柱状双锥或针状,柱面极发育。 不均匀的浅褐、红褐、
橙黄色。
(600℃左右) (500-350℃) 常含Mn、Fe、且Nb、W含量较高;Nb、TaTa含量高。 含量<1%。 四方双锥发育,四方短柱双晶 柱不发育。 深褐色沥青黑色 不均匀的褐色
[鉴定特征] 以晶形、双晶、颜色、硬度、比重为特征。
锡石与金红石、磷钇矿、锆石相似 、但其比重较后三者为大。如果矿物颗粒小,不能估计比重时,可将矿物颗粒放置锌板上,加HCl一滴,经数分钟后,如果是锡石,则在颗粒表面形成一层淡灰色金属锡膜,而金红石、磷钇矿和锆石均无此反应。
金红石 TiO2
[化学组成] Ti 60% ,O 40% 。常含Fe2+、Fe3+、Sn、Cr及Nb、Ta等类质同象混入物。
[形态] 四方晶系。晶体常呈柱状或针状,柱面常有纵纹,膝状双晶常见。集合体呈粒状,致密块状。
[物理性质] 常呈褐红色,含铁及铌、钽高时呈黑色。条痕浅黄色至浅褐色。金刚光泽。含铁多时呈半金属光泽。硬度6。性脆。解理平行柱面{110}中等至完全。比重4.2―4.3。断口贝壳状至参差状。 [成因及产状] 可形成于各种成矿作用。
(1)伟晶型:与白云母钛铁矿、磁铁矿等共生。
(2)区域变质型:产于片岩、片麻岩中,由含Ti矿物变质而成。此外,亦见于砂矿。
[鉴定特征] 以柱状晶形、膝状双晶及褐红颜色,金刚光泽为特征。与锆石区别:锆石硬度较大(7-8)。与锡石区别:锡石较重(比重6.8-7)。另外,做钛反应试验亦可与锆石、锡石相区别。钛反应试验,将金红石溶于磷酸中,冷却稀释后加入过氧化钠(Na2O2),溶液变成黄褐色,显示钛的反应。
18
锐钛矿 TiO2
[化学组成] 同金红石,与金红石均为TiO2的同质多象变体。
[形态] 四方晶系。晶体常呈近似八面体的四方双锥,少数呈柱状或板状。 [物理性质] 褐色至黑色。条痕无色至浅黄色。金刚光泽。硬度5-6。解理平行{001}和 {011}完全。比重3.82-3.95。
[成因及产状] 产于区域变质岩系的石英脉中或作为副矿物产于火成岩及变质岩中。
[鉴定特征] 以晶形、比重为特征,可与金红石,板钛矿相区别。
板钛矿 TiO2
[化学组成] 同金红石。与金红石、锐钛矿均为TiO2的同质多象变体。 [形态] 斜方晶系。晶体呈平行{100}的板状。晶面有纵纹。
[物理性质] 黄褐、红褐至黑色。条痕为无色至灰黄或褐色。金刚光泽。硬度5-6。解理平行{110}不完全。比重3.9-4.0 。 [成因及产状] 同金红石和锐钛矿。
[鉴定特征] 以其板状晶形可与金红石、锐钛矿相区别。
软锰矿 MnO2
[化学] Mn 63.2% , O 36.8% 。细粒和隐晶质块体中常含Fe2O3,SiO2,H2O等机械混入物。
[形态] 四方晶系。晶体呈细柱状或针状,但很少见。通常呈块状、粉末状和烟灰状集合体。
[物理性质] 黑色,表面常带浅蓝金属锖色,条痕黑色。光泽和硬度视其结晶粗细和形态而异。晶体呈半金属光泽,硬度低1-2,极易污手。比重4.7-5。 [成因及产状] 软锰矿是分布广泛的锰矿物。主要为沉积型和风化型,后者系由低价锰矿物在氧化带中氧化而成稳定的软锰矿。
[鉴定特征] 以颜色、条痕、硬度、解理,呈隐晶质者硬度低,易污手为特征。滴双氧水H2O2剧烈起泡。
软锰矿缓慢溶于盐酸中,放出氯气,并使溶液呈淡绿色。
晶质铀矿 UO2或KUO2·IUO3·mPbO
[化学组成] 含U 55-64% ,成份中常含Th(钍)、Ra(镭)、稀土元素等。 [形态] 等轴晶系,晶体呈立方体、八面体,立方体和八面体或立方体与菱形十二面体的聚形,但不常见。通常呈分散粒状。
[物理性质] 黑色至褐黑色。条痕褐黑色。晶面半金属光泽,断口呈沥青光泽。风化面无光泽。硬度5-6,蜕变成度深的则可降至3。断口贝壳状。比重8-10,UO3、Th、Th、TR含量多时可降至6.5左右。具强放射性。 [成因及产状] 主要为伟晶型、其次为热液型。
(1)伟晶型:产于花岗伟晶岩或正常伟晶岩中 ,与长石、石英、云母、锆石和稀土元素矿物共生。
(2)热液型:与一般硫化物共生,不含Th或含Th极少是其特点。
19
在氧化带晶质铀矿极易分解而形成铀的各种次生矿物,如铜铀云母,钙铀云母等。这些次生矿物颜色鲜艳,为寻找原生铀矿的重要标志。
[鉴定特征] 以黑色、沥青光泽、比重大、强放射性为特征。
沥青铀矿 KUO2·IUO3·mPbO
[化学组成] 成分中常含Fe2O3、Al2O3、SiO2等混入物。 [形态] 等轴晶系。在电子显微镜下可见其晶形为立方体。通常呈隐晶质葡萄状、球状、细脉状、肾状、块状集合体。
[物理性质] 黑色或浅褐、浅黄色。条痕黑色。沥青光泽或无光泽。硬度3-5,断口贝壳状或参差状,比重5-9。蜕变的沥青铀矿,其硬度和比重均显著下降。具强放射性。
[成因及产状] 以热液型和沉积型为主。
(1)热液型:以中、低温热液型为主,与各种热液硫化物共生。
(2)沉积型:产于含有机质的泥岩、砂岩、灰岩中(属还原环境产物),有时产于磷块岩中,可形成大型矿床。
[鉴定特征] 以颜色、光泽、强放射性。
铀黑 KUO2·IUO3·mPbO
[化学组成] 与沥青铀矿相似。
[形态] 非晶质。通常呈粉末状、土状。
[物理性质] 黑色、灰黑色、深灰色。条痕浅黑色。光泽暗淡。硬度1-4。比重4.8以下。具强放射性。
[成因及产状] (1)残余铀黑:是由晶质铀矿、沥青铀矿在原地经过不完全的氧化而成。保存原生铀的形态。
(2)再生铀黑:是UO2被溶解搬运,遇还原环境沉积而成。 [鉴定特征] 以颜色、形态、具强放射性。
石英族
本族矿物包括同一SiO2成分的一系列同质多象变体,其中主要的矿物有α-石英、β-石英、β-鳞石英和β-方石英等。它们形成时的温度和压力的关系见下图:
20