第二章 矿物的化学成分.ppt

第二章第二章 矿物的化学成分矿物的化学成分Chemical Composition of MineralsChemical Composition of Minerals一、一、地壳中元素丰度地壳中元素丰度及其及其矿物学意义矿物学意义二、元素的离子类型二、元素的离子类型三、矿物化学组成的变化及其计量特性三、矿物化学组成的变化及其计量特性四、胶体矿物的化学成分特点四、胶体矿物的化学成分特点五、矿物中水的赋存状态五、矿物中水的赋存状态六、矿物的化学式及其计算六、矿物的化学式及其计算 1 1、丰度丰度及及克拉克值克拉克值 丰度丰度元素的平均含量。元素的平均含量。克拉克值克拉克值化学元素在化学元素在地壳中的地壳中的平均含量的质量百分数。平均含量的质量百分数。O O、SiSi、AlAl、FeFe、CaCa、NaNa、K K、MgMg占地壳总质量的占地壳总质量的98.5998.59。2 2、地壳中元素丰度的矿物学意义、地壳中元素丰度的矿物学意义（1 1）丰度值高的元素，形成的矿物种类较多）丰度值高的元素，形成的矿物种类较多,如上如上；（2 2）聚集元素易形成矿物，如）聚集元素易形成矿物，如SbSb、BiBi、HgHg、AgAg、AuAu等；等；分散元素不易形成矿物，如分散元素不易形成矿物，如CsCs、GaGa、InIn、SeSe等。等。一、地壳元素丰度一、地壳元素丰度(一一一一)惰性气体型离子（惰性气体型离子（惰性气体型离子（惰性气体型离子（inertinertinertinertgas type iongas type iongas type iongas type ion）：最外层具有最外层具有最外层具有最外层具有8 8 8 8个电子（个电子（个电子（个电子（nsnsnsns2 2 2 2npnpnpnp6 6 6 6）或或或或2 2 2 2个电子的离子。个电子的离子。个电子的离子。个电子的离子。+0+0+0+0 结合结合结合结合 氧化物和含氧盐矿物，亲石或亲氧元素。氧化物和含氧盐矿物，亲石或亲氧元素。氧化物和含氧盐矿物，亲石或亲氧元素。氧化物和含氧盐矿物，亲石或亲氧元素。（二）铜型离子（二）铜型离子（二）铜型离子（二）铜型离子（chalcophilechalcophilechalcophilechalcophile type ion type ion type ion type ion）：）：）：）：外层具有外层具有外层具有外层具有18181818个电子（个电子（个电子（个电子（nsnsnsns2 2 2 2npnpnpnp6 6 6 6ndndndnd10101010）或（或（或（或（181818182 2 2 2）个电子（）个电子（）个电子（）个电子（nsnsnsns2 2 2 2npnpnpnp6 6 6 6ndndndnd10101010（n n n n1 1 1 1）s s s s2 2 2 2）的离子。的离子。的离子。的离子。+S S S S 结合结合结合结合金属硫化物矿物，造矿元素、亲硫或亲铜元素。金属硫化物矿物，造矿元素、亲硫或亲铜元素。金属硫化物矿物，造矿元素、亲硫或亲铜元素。金属硫化物矿物，造矿元素、亲硫或亲铜元素。（三）过渡型离子（三）过渡型离子（三）过渡型离子（三）过渡型离子（siderophilesiderophilesiderophilesiderophile type ion type ion type ion type ion）：）：）：）：指外层具有指外层具有指外层具有指外层具有9 9 9 917171717电子（电子（电子（电子（nsnsnsns2 2 2 2npnpnpnp6 6 6 6ndndndnd1 1 1 19 9 9 9 ）的不稳定电子构型的离子。的不稳定电子构型的离子。的不稳定电子构型的离子。的不稳定电子构型的离子。+O,SO,SO,SO,S二、元素的离子类型二、元素的离子类型元素的离子类型元素的离子类型惰性气体型过渡型过渡型铜型（1 1）化学计量矿物）化学计量矿物 在各晶格位置上的组分之间遵守在各晶格位置上的组分之间遵守在各晶格位置上的组分之间遵守在各晶格位置上的组分之间遵守定比定律定比定律定比定律定比定律、具严格化、具严格化、具严格化、具严格化合比的矿物合比的矿物合比的矿物合比的矿物 例：水晶例：水晶例：水晶例：水晶SiO2SiO2SiO2SiO2、铁闪锌矿铁闪锌矿铁闪锌矿铁闪锌矿(Zn,Fe)SZn,Fe)SZn,Fe)SZn,Fe)S、橄榄石橄榄石橄榄石橄榄石(Mg,Fe)Mg,Fe)Mg,Fe)Mg,Fe)2 2 2 2SiOSiOSiOSiO4 4 4 4。（2 2）非化学计量矿物非化学计量矿物 化学组成偏离理想化合比，不再遵循定比定律的矿物化学组成偏离理想化合比，不再遵循定比定律的矿物化学组成偏离理想化合比，不再遵循定比定律的矿物化学组成偏离理想化合比，不再遵循定比定律的矿物。矿物标型矿物标型矿物标型矿物标型 例：磁黄铁矿例：磁黄铁矿例：磁黄铁矿例：磁黄铁矿 FeFeFeFe1-1-1-1-x x x xS S S S （有部分有部分有部分有部分FeFeFeFe3+3+3+3+存在）存在）存在）存在）。三、矿物化学组成的变化及其计量特性三、矿物化学组成的变化及其计量特性含金石英脉中黄铁矿含金石英脉中黄铁矿含金石英脉中黄铁矿含金石英脉中黄铁矿(FeSFeSFeSFeS2 2 2 2)，Fe/(S+As)0.500Fe/(S+As)0.500Fe/(S+As)0.500Fe/(S+As)0.500，形成深度小；形成深度小；形成深度小；形成深度小；Fe/(S+As)0.500Fe/(S+As)0.500Fe/(S+As)0.500Fe/(S+As)0.500，成矿深度大成矿深度大成矿深度大成矿深度大(，等，等，等，等，1980)1980)1980)1980)。判断剥蚀程度。判断剥蚀程度。判断剥蚀程度。判断剥蚀程度。非化学计量非化学计量成分标型：成分标型：1 1 1 1、胶体（、胶体（、胶体（、胶体（colloidcolloidcolloidcolloid）与胶体矿物与胶体矿物与胶体矿物与胶体矿物 一种或多种粒径介于一种或多种粒径介于1 1100100nmnm之间的物质微粒（分散相）分散在另一之间的物质微粒（分散相）分散在另一种物质（分散媒）中形成的不均匀细分散体系，称为种物质（分散媒）中形成的不均匀细分散体系，称为胶体。胶溶体：分散媒多于分散相的胶体。分散媒多于分散相的胶体。胶凝体：反之分散媒反之分散媒少于少于分散相的胶体。分散相的胶体。胶体矿物：胶体矿物：胶体矿物：胶体矿物：一般是以水为分散媒、以固相为分散相的水一般是以水为分散媒、以固相为分散相的水胶凝体，属非晶质或隐晶质矿物。如蛋白石（胶凝体，属非晶质或隐晶质矿物。如蛋白石（SiOSiO2 2.nH.nH2 2O O）。）。2 2、胶体矿物的特殊性质胶体矿物的特殊性质（1 1）分散相和分散媒的量比不固定；分散相和分散媒的量比不固定；（2 2）较大的比表面积和表面能；）较大的比表面积和表面能；（3 3）易吸附其他物质。）易吸附其他物质。四、胶体矿物的化学成分特点四、胶体矿物的化学成分特点胶体水为特殊的吸附水，需写入化学式。胶体水为特殊的吸附水，需写入化学式。五、五、矿物中水的赋存状态矿物中水的赋存状态(一一)矿物化学式的表示方法矿物化学式的表示方法实验式实验式(experimental formula)experimental formula)如如:白云母白云母K K2 2O O3Al3Al2 2O O3 36SiO6SiO2 22H2H2 2O O。结构式结构式(structural formula)-structural formula)-晶体化学式晶体化学式(crystallochemicalcrystallochemical formula)formula)如如:白云母白云母 K KAlAl2 2(Si(Si3 3Al)OAl)O1010(OH)(OH)2 2 六、六、矿物的化学式矿物的化学式(1)(1)(1)(1)阳离子在前，阴离子或络阴离子在后，络阴离子阳离子在前，阴离子或络阴离子在后，络阴离子阳离子在前，阴离子或络阴离子在后，络阴离子阳离子在前，阴离子或络阴离子在后，络阴离子用用用用 括起来。括起来。括起来。括起来。(2)(2)(2)(2)复盐阳离子，按碱性由强至弱、价态从低到高的复盐阳离子，按碱性由强至弱、价态从低到高的复盐阳离子，按碱性由强至弱、价态从低到高的复盐阳离子，按碱性由强至弱、价态从低到高的顺序排列。顺序排列。顺序排列。顺序排列。如白云石如白云石 CaMgCaMgCaMgCaMgCOCO3 32 2、磁铁矿磁铁矿 FeFeFeFeFeFeFeFe2 2O O4 4。(3)(3)(3)(3)附加阴离子通常写在阴离子或络阴离子之后。附加阴离子通常写在阴离子或络阴离子之后。附加阴离子通常写在阴离子或络阴离子之后。附加阴离子通常写在阴离子或络阴离子之后。如白云母如白云母K KAl2Al2(Si3Al)O10(Si3Al)O10(OHOHOHOH)2)2、氟磷灰石氟磷灰石CaCa5 5POPO4 43 3 F F F F。晶体化学式的书写规则晶体化学式的书写规则(4)(4)(4)(4)水分子写在化学式的最末尾，并用圆点将其与水分子写在化学式的最末尾，并用圆点将其与水分子写在化学式的最末尾，并用圆点将其与水分子写在化学式的最末尾，并用圆点将其与其他组分隔开。其他组分隔开。其他组分隔开。其他组分隔开。如石膏如石膏CaSOiCaSOi4 4 2H2H2H2H2 2 2 2O O O O、蛋白石蛋白石SiO2SiO2nHnHnHnH2 2 2 2O O O O (5)(5)(5)(5)类质同像替代的离子，用圆括号括起来，并按类质同像替代的离子，用圆括号括起来，并按类质同像替代的离子，用圆括号括起来，并按类质同像替代的离子，用圆括号括起来，并按含量由多到少的顺序排列。含量由多到少的顺序排列。含量由多到少的顺序排列。含量由多到少的顺序排列。如铁闪锌矿如铁闪锌矿(Zn,FeZn,FeZn,FeZn,Fe)S)S、黄玉黄玉Al2Al2SiO4SiO4(F,OHF,OHF,OHF,OH)2)2。某单斜辉石：某单斜辉石：(CaCa0.9600.960NaNa0.0400.040)1.0001.000(Mg(Mg0.8200.820Fe2+Fe2+0.0600.060Fe3+Fe3+0.0500.050AlAl0.0300.030MnMn0.0200.020TiTi0.0200.020)1.0001.000(Si(Si1.9201.920AlAl0.0800.080)2.0002.000O O6 6晶体化学式的书写规则晶体化学式的书写规则