1、選 礦 學第一篇,礦石學基礎(chǔ) 貴州大學礦業(yè)學院礦物加工教研室,選 礦 學第一篇,礦石學基礎(chǔ) 主講人：張 杰教授,1 晶體1.1晶體及其基本性質(zhì) 古代，無論中外都把具有規(guī)則多面體形態(tài)的水晶稱為晶體。后來擴展為用晶體稱呼那些天然就具有規(guī)則多面體形態(tài)的固體,如食鹽、水晶，方解石、黃鐵礦、綠柱石等。 晶體：是內(nèi)部質(zhì)點在三維空間呈周期性重復排列的固體。或者說晶體是具有格子構(gòu)造的固體。,1-1 晶體結(jié)晶學與晶體化學基礎(chǔ),1.2 非晶體 與晶體相對應的是非晶體。其特點是內(nèi)部結(jié)構(gòu)不具有格子構(gòu)造。廣義上包括氣體、液體和一部分固體物質(zhì)，如玻璃、琥珀、松香、樹脂、瀝青、大部分塑料等。 內(nèi)部質(zhì)點不作規(guī)則排列，不具格子

2、構(gòu)造的物質(zhì)，稱為非晶質(zhì)或非晶質(zhì)體。 1.3 空間格子的幾何要素1.3.1 結(jié)點 結(jié)點是空間格子中的點，它們代表晶體結(jié)構(gòu)中的相當點。實際晶體中在結(jié)點的位置上可為同種質(zhì)點所占據(jù)。,1.3.2 行列 結(jié)點在直線上的排列即構(gòu)成行列(圖I-1-6)。空間格子中任意兩個結(jié)點聯(lián)結(jié)起來就是一條行列的方向。 行列中相鄰結(jié)點間的距離稱為該行列的結(jié)點間距(如圖I-1-6中的a)。,1.3.3 面網(wǎng) 結(jié)點在平面上的分布即構(gòu)成面網(wǎng)?？臻g格子中不在同一行列上的任意三個結(jié)點就可以決定一個面網(wǎng)的方向，或者說任意兩個相交的行列就可決定一個面網(wǎng)。 面網(wǎng)上單位面積內(nèi)結(jié)點的密度稱為面網(wǎng)密度。,1.3.4 平行六面體,從三維空間來看，

3、空間格子可以劃出一個最小重復單 位，那就是平行六面體。,1.4 建立坐標系格子常數(shù) 對于一個單位平行六面體，以交于一點、不在一個平面上的三個棱作為三個坐標軸，棱長a、b、c為坐標刻度，彼此的夾角為、。即可表示出它的形狀。a、b、c及、合稱為格子常數(shù)，對于實際晶體則稱之為晶胞參數(shù)。1.5 晶體的基本性質(zhì)1.5.1自限性 自限性是指晶體在適當條件下可以自發(fā)地形成幾何多面體的性質(zhì)。由圖1-5-1中可以看出晶體為平的晶面所包圍，晶面相交成直的晶棱，晶棱會聚成尖的角頂。,圖1-5-1 晶面、晶棱、角頂與 圖1-5-2 藍晶石晶體的硬度 面網(wǎng)、行列、結(jié)點的關(guān)系示意圖 A A- B B方向硬度不同1.5.2

4、 均一性因為晶體是具有格子構(gòu)造的固體，在同一晶體的各個不同部分，質(zhì)點的分布是一樣的，所以晶體的各個部分的物理性質(zhì)與化學性質(zhì)也是相同的，這就是晶體的均一性。,1.5.3 異向性 晶體結(jié)構(gòu)中不同方向上的質(zhì)點種類和排列方式不同，導致晶體的各種物理和化學性質(zhì)隨方向不同而異，這就是晶體的異向性。例如：藍晶石的硬度，石墨的導電性等隨方向的差異很大。1.5.4 對稱性 晶體具異向性，但這并不排斥在某些特定的方向上具有“相同的性質(zhì)”。在晶體的外形上，也常有相等的晶面、晶棱和角頂重復出現(xiàn)。 1.5.5 最小內(nèi)能 在相同的熱力學條件下，晶體與同種物質(zhì)的非晶質(zhì)體、液體、氣體相比較，其內(nèi)能最小。1.5.6 穩(wěn)定性 晶

5、體具有最小內(nèi)能，因而結(jié)晶態(tài)是一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。這種穩(wěn)定性可由質(zhì)點的運動狀態(tài)來說明：,1-2 晶體生長的基本規(guī)律與 布拉維法則,1. 1結(jié)晶作用方式 晶體是在物相轉(zhuǎn)變的情況下形成的。1.2由液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?.3.1從熔體中結(jié)晶 當溫度低于熔點時，晶體開始析出，即只有當熔體過冷卻時晶體才能發(fā)生。如水低于0時結(jié)晶成冰；金屬熔體冷卻到熔點以下結(jié)晶成金屬晶體。1.3.2從溶液中結(jié)晶 溶液達到過飽和時析出晶體。1)溫度降低，如巖漿期后熱液隨著遠離巖漿源，漸次析出礦物晶體；2)水分蒸發(fā)，如天然鹽湖鹽類結(jié)晶；3)化學反應，生成難溶物質(zhì)。,1.4由氣相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?條件：有足夠低的蒸氣壓。火山口附近常直接生成硫

6、、碘或氯化鈉的晶體；雪花由水蒸氣冷卻直接結(jié)晶而成。1.5由固相再結(jié)晶為固相1.5.1同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變 指某種晶體在熱力學條件改變時，轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N在新條件下穩(wěn)定的晶體，而轉(zhuǎn)變前后的成分相同，但晶體結(jié)構(gòu)不同。 如SiO2，溫度達573以上由低溫石英轉(zhuǎn)變?yōu)榫w結(jié)構(gòu)不同的高溫石英。1.5.2原礦物晶粒逐漸變大,1.5.3 固溶體分解 在一定溫度下固溶體可以分離成為幾種獨立礦物。例如一定比例的閃鋅礦(ZnS)和黃銅礦(CuFeS2)在高溫時組成均一相固溶體，而在低溫時就分離成為兩種獨立礦物。1.5.4 變 晶 礦物在定向壓力下溶解，在垂直于壓力方向上再結(jié)晶，形成一向或二向延伸的變質(zhì)礦物，稱為“變晶”。如角閃

7、石、云母等。在變質(zhì)巖中發(fā)育成斑狀晶體稱為“變斑晶”。1.5.5 由固態(tài)非晶質(zhì)結(jié)晶 火山熔巖迅速冷凝固結(jié)為非晶質(zhì)的火山玻璃，經(jīng)過千百年演變可逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶質(zhì)。,1.6.1晶體的形成 晶體(crystal)生成的一般過程：先生成晶核，再逐漸長大。 從液相或氣相中生長有三個階段：介質(zhì)達到過飽和、過冷卻階段；成核階段；生長階段。1.6.2晶核的形成 若介質(zhì)體系的質(zhì)點同時進入不穩(wěn)定狀態(tài)形成新相，稱為均勻成核作用。即各處的成核幾率相等，這要克服相當大的表面能位壘，即需要相當大的過冷卻度才能成核。,在單位時間內(nèi)，單位體積中所形成的核的數(shù)目稱成核速度。它決定于物質(zhì)的過飽和度或過冷卻度。過飽和度和過冷卻度越高，

8、成核速度越大。另外，介質(zhì)粘度大會阻礙物質(zhì)的擴散，降低成核速度。1.6.3 布拉維法則 早在1855年，法國結(jié)晶學家布拉維(ABravis)從晶體具有空間格子構(gòu)造的幾何概念出發(fā)，論述了實際晶面與空間格子構(gòu)造中面網(wǎng)之間的關(guān)系:即實際晶體的晶面常常平行網(wǎng)面結(jié)點密度最大的面網(wǎng)，這就是布拉維法則。 所謂晶面生長速度是指單位時間內(nèi)晶面在其垂直方向上增長的厚度。,1.6.4 面角恒等定律 面角恒等定律是指同種物質(zhì)（成分構(gòu)造相同）的所有晶體，其對應晶面間的夾角恒等。晶面夾角是指晶面法線間的夾角。1.6.5影響晶體生長的外部因素 在不同生長條件下形成的同種晶體，形態(tài)上可能有所差別。 【1】溫度 在不同的溫度下，

9、同種物質(zhì)的晶體，其不同晶面的相對生長速度有所改變，影響晶體形態(tài)，如方解石(CaCO3)在較高溫度下生成的晶體呈扁平狀，而在地表水溶液中形成的晶體則往往是細長的。石英和錫石礦物晶體亦有類似的情況。,【2】 雜質(zhì) 溶液中雜質(zhì)的存在可以改變晶體上不同面網(wǎng)的表面能，所以其相對生長速度也隨之變化而影響晶體形態(tài)。例如，在純凈水中結(jié)晶的石鹽是立方體，而在溶液中有少量硼酸存在時則出現(xiàn)立方體與八面體的聚形?！?】粘度 溶液的粘度也影響晶體的生長。粘度的加大，將妨礙渦流 的產(chǎn)生，溶質(zhì)的供給只有以擴散的方式來進行，晶體在物質(zhì)供給十分困難的條件下生成。由于晶體的棱角部分比較容易接受溶質(zhì)，生長得較快，晶面的中心生長得慢

10、，甚至完全不長，從而形成骸晶。,【4】 結(jié)晶速度 結(jié)晶速度大，則結(jié)晶中心增多，晶體長的細小，且往往長成針狀、樹枝狀。反之，結(jié)晶速度小，則晶體長得粗大。如巖漿在地下緩慢結(jié)晶，則生長成粗粒晶體組成的深成巖，如花崗巖；但在地表快速結(jié)晶則生成由細粒晶體甚至于隱晶。 1.7晶體的溶解與再生 1.7.1晶體的溶解 晶面溶解時，將首先在一些薄弱地方溶解出小凹坑，稱為蝕像。 1.7.2晶體的再生 破壞了的和溶解了的晶體處于合適的環(huán)境又可恢復多面體形態(tài)，稱為晶體的再生，如斑巖中石英顆粒的再生。,1-3晶體的對稱、對稱組合和晶體分類,1.1對稱的概念 對稱就是物體相同部分有規(guī)律的重復。 晶體對稱性(symmetr

11、y)最直觀的表現(xiàn)在外形上,相同的晶面(plane)、晶棱(arris)和角頂(corner angle)作有規(guī)律的重復 1.2晶體對稱的特點 1)所有的晶體都具有對稱性。 2)晶體的對稱是有限的。 3)晶體的對稱既是外形上的對稱，同時也是物理性質(zhì)上的對稱。 由于以上特點，晶體的對稱可以作為晶體分類(classify crystal)的最好依據(jù)。,1.3晶體外形對稱要素 1.4 對稱面(P) 是一個假想的平面；相應的對稱操作為對于此平面的反映。它將圖形平分為互為鏡像的兩個相等部分。 晶體中對稱面與晶面、晶棱可能有如下關(guān)系 : 1)垂直并平分晶面； 2)垂直晶棱并通過它的中心； 3)包含晶棱。,1

12、.5 對稱軸(Ln) 是一根假想的直線。相應的對稱操作是圍繞此直線的旋轉(zhuǎn)。當圖形圍繞此直線旋轉(zhuǎn)可使相等部分重復。 旋轉(zhuǎn)一周重復的次數(shù)稱為軸次(n)。重復時所旋轉(zhuǎn)的最小角度稱基轉(zhuǎn)角，360n。 對稱軸可能出露的位置：晶面的中心、晶棱的中點或角頂。 蝴蝶的對稱 對稱的花冠,1.6對稱中心(C) 是一個假想的點；相應的對稱操作是對此點的反伸(或稱倒反)。 如果通過此點作任意直線，則在此直線上距對稱中心等距離的兩端，必定可以找到對應點。 1.7旋轉(zhuǎn)反伸軸(Lin) 是一根假想的直線；相應的對稱操作是圖形圍繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度后再對此直線上的一個點進行反伸，可使相等部分重復。 Lin的軸次也可為1、2、

13、3、4、6次。,因此，結(jié)晶多面體中可能存在的對稱要素只有9種，分別是： 對稱軸L1、L2、L3、L4、L6 對稱面 P 對稱中心 C 旋轉(zhuǎn)反伸軸Li4，Li6 單個晶體中全部對稱要素的組合稱為該晶體的對稱型。 晶體中全部對稱要素相交于一點(晶體中心)，在進行對稱操作時至少有一點不移動，因此對稱型也稱為點群。對稱要素的組合必須滿足組合定理，即符合空間格子構(gòu)造規(guī)律，因此對稱型是有限的。,按照晶體對稱特點進行的分類，分類依據(jù)如下： 1) 把屬于同一對稱型的晶體歸為一個晶類。晶體中存在32種對稱型，亦即有32個晶類。 2) 根據(jù)是否有高次軸以及有幾個高次軸，把32個對稱型歸納為低級、中級、高級三個晶族

14、。 低級晶族 無高次軸 中級晶族 有一個高次軸 高級晶族 有多于一個的高次軸 3) 在各晶族中，再根據(jù)對稱特點劃分晶系，共有七個晶系。,1-4晶體的理想形態(tài)、晶體定向及晶面符號,1.1單形 理想形態(tài)指的是晶體由理想晶面構(gòu)成。即晶體上同種性質(zhì)的面網(wǎng)能得到同等發(fā)育，形成同形等大的晶面。分為單形和聚形兩種。 單形的概念由對稱要素聯(lián)系起來的一組晶面的總合。即藉對稱型中全部對稱要素的作用可以相互重復的一組晶面。,單形上所有晶面不能封閉空間而占有一定體積者稱為開形。開形不能獨立存在，必需與其他單形聚合才能形成封閉的幾何形態(tài)。 閉形：單形上所有晶面能封閉空間而占有一定體積者。閉形能單獨存在，也可以與其他單形

15、相聚。 1.2 四十七種幾何單形 受對稱要素的約束，47種單形在7個晶系中的分布有一定規(guī)律性。,1.2.1 低級晶族 （7種）,1.2.2 中級晶族（25種） 1)柱類：由若干晶面圍成柱體，晶面平行于高次軸(z軸)，橫切面的形狀如圖。注意：復三方、復四方和復六方不等于六方、八方和十二方，因為復柱晶面的交角是相間地相等。,2)單錐類：屬于本類的單形系由若干晶面相交于高次軸上的一點而形成的單錐體。與柱的情況 相似，按其橫切面的形狀，可分為屬于四方晶系的四方單錐、復四方單錐，屬于三、六方 晶系的三方單錐、復三方單錐、六方單錐、復六方單錐等六種單形。,3)雙錐類 4)四方四面體和復四方偏三角面體 5)

16、菱面體與復三方偏三角面體 6)偏方面體組 1.2.3 高級晶族 1)四面體組 5種 2)八面體組 5種 3)立方體組 5種,兩個以上的單形的聚合稱為聚形。 單形的聚合不是任意的，必須是屬于同一對稱型的單形才能相聚；換句話說，也就是聚形也必屬于一定的對稱型，因此，聚形中的每一單形的對稱型當然都與該聚形的對稱型一致。,1.2.4 聚形,1.2.5晶體定向,【1】 晶體定向的概念 晶體定向就是在晶體中確定坐標系統(tǒng)。 目的：晶面和晶棱的空間方位可用一定的指數(shù)予 以表征。 1) 晶軸 2) 軸角 3) 軸長與軸率 4) 晶體常數(shù),【2 】晶軸選擇 晶軸的選擇應遵循下列原則： 1)符合晶體所固有的對稱性。

17、因此，晶軸應與對稱軸或?qū)ΨQ面的法線重合；若無對稱軸和對稱面，則晶軸可平行晶棱選取。 2)在上述前提下，應盡可能使晶軸垂直或近于垂直，并使軸長趨于或近于相等，即盡可能使之趨向于=90，a=b=c。 3)使軸率盡可能為1：1：1，即軸單位盡可能相等。,【3】 晶軸安置 1) 三軸定向 Z軸（c）-直立、正端朝上 Y軸（b）-左右方向，正端朝右 X軸（a）-前后方向，正端朝前 2）四軸定向（只適用于三方和六方晶系） X、Y、U軸均與Z軸垂直，且正端互成120度夾角，Y-左右、X-左前，偏左30度、U-右前，正端朝后偏左30度,【4 】各晶系的晶體定向 各晶系的對稱特點不同，因而各有其具體選擇晶軸的方

18、法。其晶體常數(shù)特點也不一樣。 1）等軸晶系 2）四方晶系 3）三方及六方晶系 4）斜方晶系 5）單斜晶系 6）三斜晶系,【5】晶面符號,表征晶面空間方位的符號，稱為晶面符號。通常采用米氏符號，系英國人米勒爾(W. H.Mi11er)于1839所創(chuàng)。 晶面符號的確定方法如下： 1）取晶面在各晶軸上的截距系數(shù)的倒數(shù)比1/p：1/q：1/r； 2）乘以分母的最小公倍數(shù)，化成最簡單的整數(shù)比h：k：l=1/p：1/q：1/r，h、k、l為整數(shù)； 3）去掉比例號，加上圓括號即為米氏符號，(hkl)，讀作h,k,l。,【6】整數(shù)定律 整數(shù)定律晶面在晶軸上截距系數(shù)之比為簡單整數(shù)比。 【7】單形符號 單形符號是

19、指在單形中選擇一個代表面，把該晶面的晶面指數(shù)用“ ”括起來，用以表征組成該單形的一組晶面。 習慣上，選擇代表晶面定形號時，一般是選擇正指數(shù)最多的晶面，同時還遵循先前(即X軸上指數(shù)最大)、次右(即Y軸上的指數(shù)次大)、后上(即Z軸上的指數(shù)最小)的原則,1-5晶體化學,晶體化學的首要任務就是闡明晶體的化學組成與晶體結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系，指出互為因果的具體形式。 1.1元素的離子類型 天然礦物，除少數(shù)為單質(zhì)外，絕大多數(shù)屬于離子化合物。在離子化合物中，陰陽離子間的結(jié)合，主要取決于由它們的外層電子構(gòu)型所決定的化學性質(zhì)。一般離子類型可以分為： 1）惰性氣體型離子 2）銅型離子 3）過渡型離子,1.2原子和離子半徑

20、 在晶體結(jié)構(gòu)中，原子和離子的大小，特別是相對大小具有重要的幾何意義。一般有以下規(guī)律： 1）一般陽離子半徑都小于陰離子半徑。 2）同種元素的氧化態(tài)相同時，離子半徑隨配位數(shù)的增高而增大。 3）同種元素的原子半徑，其共價半徑總是小于金屬原子半徑。,1.3球體的最緊密堆積 在晶體結(jié)構(gòu)中，質(zhì)點之間趨于盡可能地相互靠近，形成最緊密堆積，以達到內(nèi)能最小，而使晶體處于最穩(wěn)定狀態(tài)。 1.4配位數(shù)和配位多面體 晶體結(jié)構(gòu)中，原子或離子總是按一定的方式與周圍的原子與離子相接觸的。每個原子或離子周圍最鄰近的原子或異號離子的數(shù)目稱為該原子或離子的配位數(shù)。以一個原子或離子為中心，將其周圍與之成配位關(guān)系的原子或離子的中心連接

21、起來所獲得的多面體稱為配位多面體。,1.5礦物中的鍵型與晶體類型 在晶體結(jié)構(gòu)中，質(zhì)點之間的相互維系力，稱為化學鍵?；瘜W鍵的形成，主要是由于相互作用的原子，他們的價電子在原子核之間進行重新分配，以達到穩(wěn)定的電子構(gòu)型的結(jié)果。 典型的化學鍵有四種，即分子鍵、離子鍵、共價鍵和金屬鍵。,1.6類質(zhì)同象 晶體結(jié)構(gòu)中某種質(zhì)點為其他種類似質(zhì)點所代替，僅使晶格常數(shù)發(fā)生不大的變化，而結(jié)構(gòu)形式并不改變，這種現(xiàn)象稱為類質(zhì)同象。 他是引起化學成分變化的一個主要原因。地殼中有許多元素本身很少或根本不形成獨立礦物，而主要是以類質(zhì)同象混入物的形式賦存于與之性質(zhì)相似的常量元素所組成的礦物晶格中。 1.7同質(zhì)多象 同種化學成分的

22、物質(zhì)，在不同的物理化學條件下，形成不同結(jié)構(gòu)的晶體的現(xiàn)象，稱為同質(zhì)多象。,第二章 礦物的化學成分,金 Au,鎂 Mg,鈣 Ca,硅 Si,銅 Cu,銀 Ag,礦物的化學成分是組成礦物的物質(zhì)基礎(chǔ)，是決 定礦物各項性質(zhì)的最基本因素之一。 對于許多有用礦物來說，人們就是利用其中的某些化學成分。例如從黃銅礦CuFeS2中提煉銅，從辰砂HgS中提煉汞等等。,辰砂,汞, 2-1 前言, 2-2礦物的化學成分類型,1.單質(zhì) 由同種元素的原子自相結(jié)合組成的礦物，稱為單質(zhì)礦物，即自然元素礦物，如自然金Au、自然銅Cu、金剛石C等。,2.化合物 由兩種或兩種以上不同元素的離子或絡陰離子等組成的礦物，稱為化合物礦物，

23、化合物按其組成特點又分為：,(1)簡單化合物 由一種陽離子和一種陰離子化合而成，如方鉛礦PbS、食鹽NaCl、磁鐵礦Fe3O4等。 (2)絡合物 由一種陽離子和一種絡陰離子(酸根)組成的化合物。這種類型的礦物最多。各種含氧鹽一般都是絡合物，如方解石CaCO3、鈉長石NaAlSi3O8等。 (3)復化合物 由兩種或兩種以上的陽離子與陰離子或絡陰離子組成的化合物。如黃銅礦CuFeS2等。,水膠凝體是由水膠溶體凝結(jié)而成，其分散媒是水，分散相是固態(tài)的微粒，如蛋白石(SiO2nH2O)、褐鐵礦(Fe2O3nH2O)和許多粘土礦物；這是礦物學中通常所說的膠體礦物。 結(jié)晶膠溶體又稱結(jié)晶膠體，它的分散媒為固態(tài)

24、晶質(zhì)，分散相為氣體、液體或固體，如乳石英(含氣體分散相)、紅色方解石(含F(xiàn)e2O3分散相)等，實際上是含有機械混入物的晶體。,膠體是一種物質(zhì)的微粒(粒徑100-l0000nm)分散于另一種物質(zhì)之中所形成的均勻的細分散系。前種物質(zhì)稱為分散相(或分散質(zhì))，后種物質(zhì)稱為分散媒(或分散介質(zhì))。, 2-3膠體礦物,膠核與膠粒,多數(shù)膠體的分散相質(zhì)點都是晶質(zhì)的，因此，它們的表面電性不飽和，稱這個微粒為膠核。 膠核優(yōu)先吸附存在于介質(zhì)中的與自己組成相同(或相似)的離子，在膠核外面形成一個吸附層，構(gòu)成帶一定電荷的膠粒，為了平衡吸附層的電荷，帶電的膠粒還要吸附介質(zhì)中的其他異性離子，這種離子在介質(zhì)中有一定的自由移動能

25、力，因而形成一個擴散層。 膠粒就是膠核和吸附層的合稱。,膠體的選擇吸附性,根據(jù)膠粒所帶正負電荷的不同，可將膠體分為正膠體和負膠體。地殼中常見的正膠體有：Zr、Ti、Th、Ce、Cd、Cr、Al、Fe3+的氫氧化物；負膠體有As、Sb、Cu、Pb的硫化物，以及高嶺石等粘土質(zhì)點和腐植質(zhì)等；有時氫氧化鐵也帶有負電荷。在自然界中負膠體比正膠體分布廣泛。 膠體的選擇吸附，是指膠粒在不同溶液中僅能吸附某些與膠粒電荷相反的離子，而對其他物質(zhì)吸附很少或完全不吸附。負膠體吸附介質(zhì)中的陽離子，如MnO2負膠體可以吸附Cu+、Pb2+、Zn2+、Co2+、Ni2+、K+、Li+等40余種陽離子；正膠體吸附介質(zhì)中的陰

26、離子，如Fe(OH)3正膠體能吸附V、P、As、Cr等元素的絡陰離子。,膠體對離子吸附的選擇性，還表現(xiàn)在對一些離子吸附的難易程度不同，進而表現(xiàn)為被吸附離子之間的交換。最常見的是粘土礦物的離子交換現(xiàn)象。一般情況下，陽離子電價愈高，置換能力愈強，一旦被粘土吸附，就難被置換。在電價相等時，置換能力隨離子半徑增大而增強，因為離子半徑愈大，水化能力減小，使水化半徑減小，與膠核中O2-的結(jié)合鍵能增加。金屬陽離子置換能力按下列順序遞減(其中H+是例外的)：,H+Al3+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+Li+ 此順序稱為霍夫曼斯特順序。,3-1 膠體溶液,出離地表的礦物或礦物集合體，在物理風

27、化作用中，由于機械破碎或磨蝕而形成膠粒大小的質(zhì)點，當它們分散于水中即成為膠體溶液(水膠溶體)；或因化學風化作用，使原生礦物分解成離子或分子狀態(tài)，然后進一步飽和聚集而成。膠體溶液是形成膠體礦物的物質(zhì)基礎(chǔ)。,3-2膠體溶液的凝聚,己經(jīng)形成的膠體礦物，隨著時間的推移或熱力學因素的改變，進一步發(fā)生脫水作用，顆粒逐漸增大而成為隱晶質(zhì)。最終可轉(zhuǎn)變?yōu)轱@晶質(zhì)礦物。由膠體晶化而形成的晶質(zhì)礦物特稱為變膠體礦物，如蛋白石變?yōu)槭?、石英SiO2等。這種轉(zhuǎn)化過程，稱之為膠體的老化或陳化。 膠體溶液在遷移過程中或匯聚于水盆地后，或因與帶有相反電荷的質(zhì)點發(fā)生電性中和而沉淀，或因水分蒸發(fā)而凝聚，從而形成各種膠體礦物。,3-3

28、礦物中的水,吸附水以中性水分子(H2O)存在，不參與組成礦物的晶體結(jié)構(gòu)，而是被機械地吸附于礦物顆粒表面或縫隙中。吸附水不屬于礦物的化學成分，不寫入化學式。它們在礦物中的含量不定，隨溫度、濕度而變；常壓下，當溫度達到100-110時，吸附水就全部從礦物中溢出而不破壞晶格。 含在水膠凝體中的膠體水，作為分散媒被微弱的聯(lián)結(jié)力附著在膠體的分散相的表面，這是吸附水的一種特殊類型。膠體水是膠體礦物本身固有的特征，應當作為一種組分列人礦物的化學成分，但其含量變化很大，如蛋白石SiO2nH2O(n表示水分子含量不固定)。,吸附水,結(jié)晶水,結(jié)晶水以中性水分子存在于礦物中，參與組成礦物的晶格，有固定的配位位置，是

29、礦物化學組成的一部分。結(jié)晶水分子的數(shù)量與礦物中其他組分的含量成簡單的比例關(guān)系。結(jié)晶水往往存在于具有大半徑絡陰離子的含氧鹽礦物中。如石膏CaSO42H2O、膽礬CuSO45H2O等。某些礦物中的結(jié)晶水以一定的配位形式圍繞著陽離子(有時也圍繞陰離子)形成所謂的結(jié)晶水化物。 結(jié)晶水由于受到晶格的束縛，結(jié)合較牢固。因此，要使它從晶格中釋放出來，就需要有較高的溫度，但一般不超過600，通常為100-200。,結(jié)構(gòu)水,結(jié)構(gòu)水也稱化合水。是以(OH)-、H+或(H3O)+離子的形式參加礦物晶格的水，其中尤以(OH)-最為常見。如滑石(Mg3Si4O10(OH)2)、高嶺石(Al4Si4O10(OH)3)等中

30、的水，就屬于這種類型。 結(jié)構(gòu)水在晶格中占有固定的位置，在組成上具有確定的含量比。由于與其他離子的聯(lián)結(jié)相當牢固，因此，需要較高的溫度(大約在600-1000之間)才能溢出，如高嶺石的失水溫度為580，滑石則為950。由于結(jié)構(gòu)水是占有晶格位置的，所以失水后，晶格完全被破壞。,沸石水,沸石水是存在于沸石族礦物中的中性水分子。沸石的結(jié)構(gòu)水有大小不等的空洞及孔道，水就占據(jù)在這些空洞和孔道中，位置不十分固定。水的含量隨溫度和濕度而變化。由于沸石結(jié)構(gòu)中，其空洞和孔道的數(shù)量及位置都是一定的，所以含水量有一個確定的上限值。此數(shù)值與礦物其他組分的含量成簡單的比例關(guān)系。 沸石族礦物，當加熱至80-400范圍內(nèi)，水即

31、大量溢出，失水后原礦物的晶格不發(fā)生變化，只是它的某些物理性質(zhì)如：透明度、折射率和比重等隨失水量的增加而降低。失水后的沸石仍能重新吸水，恢復原有的物理性質(zhì)。可見沸石水具有一定的吸附水的性質(zhì)，但是含水量的這種變化是有一定范圍限制的，當超過這一范圍時，晶格將有所變化，脫水后就不能再吸水復原。,層間水,層間水是存在于某些層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽的結(jié)構(gòu)層之間的中性水分子。它參與礦物晶格的構(gòu)成，但數(shù)量可在相當大的范圍內(nèi)變動。這是因為某些層狀硅酸鹽礦物如蒙脫石等，其結(jié)構(gòu)層本身，電價并未達到平衡，在結(jié)構(gòu)層的表面還有過剩的負電荷，這部分過剩的負電荷還要吸附其他金屬陽離子，而后者又再吸附水分子，從而在相鄰的結(jié)構(gòu)層之間形成水

32、分子層，即層間水。水的含量多少與吸附陽離子的種類有關(guān)。如在蒙脫石中，當吸附陽離子為Na+時，在結(jié)構(gòu)層之間常形成一個水分子層；若為Ca2+時，則經(jīng)常形成兩個水分子厚的水層。此外，它的含量還隨外界溫度、濕度的變化而變化，常壓下當加熱至110時，水大量溢出，結(jié)構(gòu)層間距相應縮小，晶胞軸長C0值減小，礦物的比重和折射率都增高；在潮濕的環(huán)境中又可重新吸水。礦物中含有各種不同形式的水，,3-5礦物的化學式,將礦物的化學成分用元素符號按一定原則表示出來，就構(gòu)成了礦物的化學式。它是以單礦物的化學全分析所得各組分的相對石分含量為基礎(chǔ)計算出來的。其表示方法有兩種，即實驗式和結(jié)構(gòu)式(晶體化學式)。,實驗式,化學式的計

33、算,結(jié)構(gòu)式（或晶體化學式）,結(jié)構(gòu)式的書寫方法如下： (1)對于由單質(zhì)元素構(gòu)成的礦物，用元素符號表示，如自然金Au，金剛石C。若有類質(zhì)同象代替，則按數(shù)量多少排列，用圓括號括起來，并用逗號分開，如銀金礦一(Au，Ag)。 (2)對于金屬互化物，按金屬性遞減的順序從左至右排列，如砷鉑礦一PtAs。 (3)對于離子化合物，書寫的基本原則是陽離子在前，陰離子在后。具體的書寫方法和意義如下：,陽離子寫在化學式的最前面。當存在兩種以上的陽離子時，要按堿性由強到弱的順序排列，如白云石CaMgCO32；當陽離子為同一元素而具不同價態(tài)時，則按電價由低至高排列，如磁鐵礦FeFe2O4(即Fe2+Fe23+O4)。

34、陰離子或絡陰離子寫在陽離子的后面，絡陰離子要用方括號將它括起來，如方解石CaCO3，透輝石CaMgSi2O6。 若有附加陰離子時，通常將它寫在主要陰離子或絡陰離子的后面，如磷灰石Ca5PO4(F，Cl)。 互為類質(zhì)同象代替的離子，用圓括號()括起來，它們中間用逗號，分開，含量多的元素寫在前面，少者在后。如鐵閃鋅礦(Zn，F(xiàn)e)S。,礦物中水的書寫方式,結(jié)構(gòu)水，寫在化學式的最后，如高嶺石Al4Si4O10(OH)8。 結(jié)晶水，用圓括號括起來，寫在與之相聯(lián)系的陽離子后面，如Ni(H2O)6SO4。 沸石水，寫在化學式的最后，用圓點分開，其含量以其上限為準，如鈉沸石Na2Al2Si3O102H2O。

35、 層間水，用圓括號括起來，寫在可交換的陽離子后面，如鈉蒙脫石Na0.33(H2O)4(Al1.67Mg0.33)Si4O10(OH)2。 吸附水，在化學式中不予表示。膠體水應表示出來。因為含量不定，故以nH2O或aq表示，寫在化學式最后，也用圓點分開，如蛋白石SiO2nH2O或SiO2aq。,結(jié)構(gòu)式的計算,一、礦物的概念,礦物是地殼中的化學元素在各種地質(zhì)作用下形成的自然產(chǎn)物，是巖石的組成單位。 形成巖石的礦物稱為造巖礦物。礦物可以是單一元素所組成的，也可以是幾種元素組成的化合物。礦物的化學成分和內(nèi)部構(gòu)造都是比較均一的，因而具有一定的物理和化學性質(zhì)，并以各種形態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）存在于自然界中

36、。自然界的礦物絕大多數(shù)是固態(tài)，少數(shù)為液態(tài)或膠體狀態(tài)。,第三章 礦物的物理性質(zhì),（一）原生礦物和次生礦物,礦物按成因可分為原生礦物和次生礦物 1原生礦物 由地殼深處熔融狀態(tài)的巖漿冷凝固結(jié)而形成的礦物稱原生礦物。如石英、長石、云母、輝石、角閃石等。 2次生礦物 原生礦物經(jīng)物理、化學風化作用，組成和性質(zhì)發(fā)生化學變化，形成的新礦物稱次生礦物。如方解石、高嶺石等。,（二）結(jié)晶礦物和非結(jié)晶礦物,固體礦物按其內(nèi)部構(gòu)造不同，分為結(jié)晶質(zhì)和非結(jié)晶質(zhì)兩種。 1結(jié)晶礦物 結(jié)晶礦物指各種原子在三維空間有序地重復排列的礦物。絕大多數(shù)礦物是結(jié)晶礦物。 2非結(jié)晶礦物 非結(jié)晶礦物又稱無定形礦物。原子作無序或短程有序排列，無法用

37、X射線或電子衍射檢測其晶體結(jié)構(gòu)的礦物或其他固態(tài)物質(zhì)。如蛋白石等。,二、礦物的物理性質(zhì),礦物的物理性質(zhì)是多方面的，其中最具有鑒定意義的有：顏色、條痕、光澤、解理、斷口、硬度等，此外，尚有透明度、彈性、比重等。 （一）顏色 根據(jù)礦物呈色的原因，分為自色、他色和假色三種。,自色 是礦物本身所固有的顏色，它與礦物的成分和構(gòu)造有關(guān)，如磁鐵礦的鐵黑色，孔雀石的翠綠色等。 他色 是由于外來的帶色雜質(zhì)、氣泡等色體所引起的，與礦物本身的化學成分及構(gòu)造無關(guān)，易變化而不穩(wěn)定，如無色透明的水晶可被染成紫色、玫瑰色、黑色等便是很好的例子。 假色 是由于礦物內(nèi)部解理面、表面氧化膜等所引起的光線干涉作用的呈色現(xiàn)象，如方解石

38、內(nèi)部微細解理面所呈之暈色，斑銅礦表面的藍、紫色就是氧化薄膜造成的。,（二）條痕,條痕就是礦物粉末的顏色，將礦物在未上釉的瓷板上進行刻劃，其留下的粉末痕跡就是條痕，條痕色可以消去假色，減弱他色，保存自色，所以條痕比礦物本身呈現(xiàn)的顏色更為固定，因而更具有鑒定意義。 鑒定條痕，只限于硬度比瓷板小的礦物，因硬度比瓷板大的礦物，刻劃后所得之粉末則是瓷板的粉末了,（三）光澤,光澤是礦物表面對光線反射所呈現(xiàn)的光亮。礦物的光澤可分為金屬光澤、半金屬光澤和非金屬光澤 金屬光澤是具有金屬的光亮，如黃鐵礦、黃銅礦等。一般具金屬光澤的礦物，條痕為黑色或深色，不透明的礦物常具金屬光澤。 透明和半透明的淺色礦物，通常不具

39、金屬光澤，稱為非全屬光澤。 界于金屬光澤和非金屬光澤之間的稱為半金屬光澤，如赤鐵礦即具有半金屬光澤。 非金屬光澤又分為金剛光澤、玻璃光澤、脂肪光澤、珍珠光澤和絲絹光澤。,（四）硬度,礦物抵抗外力摩擦或刻劃的能力稱為硬度。一般采用摩氏硬度計來確定礦物的相對硬度。 摩氏硬度計是以十種硬度不同的礦物作標準，用相互比較的方法來確定某種礦物的相對硬度。 表2-1 摩氏硬度表 硬度 1 2 3 4 5 6 7 礦物 滑石 石膏 方解石 螢石 磷灰石 正長石 石英 硬度 8 9 10 礦物 黃玉 剛玉 金剛石,（五）解理和斷口,礦物受外力作用后，沿著一定方向的平行面裂開，這種現(xiàn)象稱為解理，而裂開后形成的光滑

40、平面則稱為解理面。如礦物受外力作用后，不沿一定的方向裂開，而是破裂成不平坦、不規(guī)則的斷面，則稱之為斷口。 解理按其完善程度分為：極完全解理 、完全解理 、中等解理、不完全解理 、極不完全解理 。 斷口可按形狀分為：貝殼狀、鋸齒狀（纖維石膏）、參差狀（黃鐵礦）、土狀（高嶺石）及平坦狀（蛇紋石）斷口。,（六）透明度,礦物的透明度是指礦物可以透過可見光的程度。透明度的大小可以用透射系數(shù)Q表示。若進入礦物的光線強度為I0，當透過1cm厚的礦物時，其透射光的強度為I,則I/I0的比值稱為透射系數(shù)。透射系數(shù)大，礦物透明；反之礦物半透明或不透明。 礦物的透明度決定于礦物的化學成分與內(nèi)部構(gòu)造。礦物的透明與不透

41、明不是絕對的，因此，在研究礦物透明度時，應以同一厚度為準。根據(jù)礦物在巖石薄片（其標準厚度為0.03cm）中透光的程度，可將礦物的透明度分為：透明、半透明和不透明。,（七）彈性,礦物的彈性是指某些片狀或纖維狀的礦物，受外力作用時，能發(fā)生彎曲而不斷裂，當外力解除后又能恢復到原來狀態(tài)的性質(zhì)。例如云母、石棉等礦物均具有彈性。礦物的彈性決定于晶格內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特點。,二、礦物的其他物理性質(zhì),（一）磁性 礦物的磁性是指礦物能被永久磁鐵或電磁鐵吸引。根據(jù)礦物在外磁場作用下所表現(xiàn)的性質(zhì)，可將礦物的磁性分為三類：磁性礦物、電磁性礦物和逆磁性礦物。 1.磁性礦物，是指能被永久磁鐵吸引的礦物。分為強磁性和弱磁性。 2.

42、 電磁性礦物，是指具有弱磁性，無論是顆?；蚍勰┚荒鼙挥谰么盆F吸引，但可被電磁鐵吸引。這類礦物還可進一步分為強電磁性礦物和弱電磁性礦物。 3. 逆磁性礦物，是指具抗磁性被磁鐵所排斥的礦物。,磁性的強弱可用比磁化系數(shù)來表示。比磁化系數(shù)為1cm3的礦物在磁場強度為10e的外磁場中所產(chǎn)生的磁力。比磁化系數(shù)越大，表示礦物越容易被磁化。在選礦中，利用礦物比磁化系數(shù)的差異進行磁選。礦物按比磁化系數(shù)的大小，可分為四類： 1）強磁性礦物比磁化系數(shù)大于 300010-6cm3/g。 2）中磁性礦物比磁化系數(shù)為60010-6cm3/g300010-6cm3/g。 3）弱磁性礦物比磁化系數(shù)為1510-6cm3/g6

43、0010-6cm3/g。 4）非磁性礦物比磁化系數(shù)小于 1510-6cm3/g。,（二）發(fā)光性,發(fā)光性是指礦物受外來能量激發(fā)，能發(fā)出可見光的性質(zhì)。 根據(jù)發(fā)光激發(fā)源的不同，可將發(fā)光分為：光致發(fā)光、陰極射線發(fā)光、輻射發(fā)光、熱致發(fā)光。此外，還有電致發(fā)光，摩擦發(fā)光，化學發(fā)光等。 根據(jù)發(fā)光持續(xù)時間的長短又分為熒光和磷光兩種類型。 礦物的發(fā)光主要與礦物中的晶體缺陷和雜質(zhì)有關(guān)，而多數(shù)組分純凈的礦物是不發(fā)光的。,（三）導電性與荷電性,1、 導電性 礦物對電流的傳導能力稱為導電性。 礦物的導電性在很大程度上依賴于化學鍵的類型。具有金屬鍵的礦物，因在其結(jié)構(gòu)中有自由電子存在，所以導電性強；離子鍵或共價鍵礦物導電性弱

44、或不導電。礦物的導電性根據(jù)電阻系數(shù)（cm）大小，將礦物分成下列三種： 1）良導體礦物。電阻系數(shù)為10210-6cm。 2）半導體礦物。電阻系數(shù)為1031010cm包括較少的富含鐵和錳的硅酸鹽及鐵、錳等元素的氧化物（某些非導體當溫度升高時，便變成半導體）。 3）非導體礦物。在室溫下電阻系數(shù)為10111016cm（或更大）的礦物。,2. 荷電性 礦物在外部能量作用下，能激起礦物晶體表面荷電的性質(zhì)，稱為礦物的荷電性。具有荷電性的礦物，其導電性極弱或不具導電性。荷電性可分為： 1）壓電性。某些礦物晶體，在機械作用的壓力下或張力影響下，因變形而導致的荷電性質(zhì)稱壓電性。 2）熱電性。礦物的熱電性是指某些礦

45、物晶體，當受熱或冷卻時，在晶體的某些結(jié)晶方向產(chǎn)生荷電的性質(zhì)。,第四章 礦床、礦石學基礎(chǔ),一、有關(guān)礦床的基本概念 （一）礦產(chǎn)的種類,礦產(chǎn)的分類有多種方式，如按產(chǎn)出狀態(tài)可分為氣體礦產(chǎn)、液體礦產(chǎn)、固體礦產(chǎn)三種；按礦產(chǎn)的性質(zhì)及其主要工業(yè)用途，又可分為金屬礦產(chǎn)、非金屬礦產(chǎn)、可燃有機礦產(chǎn)和地下水資源四類?？紤]到寶玉石的具體情況，下列主要介紹后一種分類方案。,1、金屬礦產(chǎn)礦物展示,方鉛礦,金礦,鉻鐵礦,金屬礦產(chǎn)是指能從中可提取金屬元素的礦物資源，按工業(yè)用途又分為： （1）黑色金屬：鐵、錳、鉻、釩、鈦等。 （2）有色金屬：銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鎢、錫、鉬、鉍、銻、汞等。 （3）輕金屬：鋁、鎂等。 （4）貴金屬：

46、金、銀、鉑、鈀、鋨、銥、釕、銠等。,1、金屬礦產(chǎn),（5）放射性金屬：鈾、釷、鐳等。 （6）稀有、稀士和分散金屬，可分為三類。 稀有金屬：鉭、鈮、鋰、鈹、鋯、銫、銣、鍶等。 稀土金屬：包括原子序數(shù)39和57-71的16個元數(shù)。根據(jù)地球化學性質(zhì)又分為： 輕稀土金屬（鈰族元素）：包括鑭、鈰、釹、钷、釤、銪等。 重稀土金屬（釔族元素）：包括釔、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥等。 分散金屬：如鍺、鎵、銦、鉈、鉿、錸、鎘、鈧、硒、碲等。,2、非金屬礦產(chǎn)礦物展示,石膏,沸石,石英,非金屬礦產(chǎn)是從中可提取非金屬元素或可直接利用的礦物資源。按工業(yè)用途又可分為： （1）寶玉石及工業(yè)美術(shù)材料礦產(chǎn)：如鉆石、翡翠、紅寶

47、石、藍寶石等。 （2）建筑及水泥材料：如花崗巖、大理巖、石灰?guī)r、砂巖、珍珠巖、松脂巖等。 （3）陶瓷及玻璃工業(yè)原料：如長石、石英砂、高嶺土、和粘土等。 （4）壓電及光學原料：如壓電石英、光學石英、冰洲石、和粘土等。 （5）工業(yè)制造業(yè)原料：如石墨、金剛石，云母、石棉、重晶石、剛玉等。 （6）化學工業(yè)原料：如磷灰石、磷塊巖、黃鐵礦、鉀鹽、巖鹽、明礬石等。 （7）冶金輔助原料：如螢石、菱鎂礦、耐火粘土等。,2、非金屬礦產(chǎn),3、可燃有機礦產(chǎn),是指可為工業(yè)或民用提供能源的地下資源。按產(chǎn)出狀態(tài)可分為三類： （1）固體的可燃有機礦產(chǎn)：如煤、油頁巖、地蠟、地瀝青等。 （2）液體的可燃有機礦產(chǎn)：如石油。 （3）

48、氣體的可燃有機礦產(chǎn)：如天然氣等。,煤,石油,天然氣,4、地下水資源,包括地下飲用水、技術(shù)用水、礦泉水、地下熱水和鹵水等。,地下河出口瀑布,（二）同生礦床和后生礦床,1、同生礦床 是指礦體與圍巖在同一地質(zhì)作用過程中，同時或近于同時形成的礦床。如由沉積作用形成的沉積礦床，由巖漿結(jié)晶分異作用形成的巖漿礦床等。 2、后生礦床 指礦體的形成明顯晚于圍巖的一類礦床。例如某些熱液礦床，其礦脈切穿圍巖，其形成時間明顯晚于圍巖。,（三）礦體的形狀和產(chǎn)狀,1、礦體的形狀 （1）等軸狀礦體：指三軸在三度空間大致均衡延伸的礦體。按其規(guī)模又有不同各稱，例如直徑數(shù)十米以上的稱礦瘤；直徑只有只米的稱礦巢；直徑更小的稱礦囊或

49、礦華袋等。這種礦體在寶玉石礦床中也較為常見。 （2）板塊礦體：是指主要呈二維延伸的礦體。又有兩種基本類型： 礦層：是指沉積堆積作用形成的板塊礦體。寶玉石礦床中的砂礦、殘坡積礦床可呈這種類種產(chǎn)出。 礦脈：是指產(chǎn)于各種巖石裂隙中的脈狀礦體，屬典型的后成礦床。寶玉石礦床呈這種形式產(chǎn)出和礦體較多。,（3）柱狀礦體：是指一個方面延伸較大、而其它兩個方面延伸較小的礦體類型。金剛石礦體常呈這種形狀產(chǎn)出。 2、礦體的產(chǎn)狀 指礦體產(chǎn)出的空間位置和地質(zhì)環(huán)境，主要包括以下內(nèi)容： （1）礦體的空間位置。包括走向、傾向和傾角。 （2）礦體的埋藏情況。是露出地表（露天礦）或埋于地下（隱伏礦）。 （3）礦體與巖漿巖的關(guān)系。

50、 （4）礦體與圍巖的關(guān)系。 （5）礦體與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系。,1、圍巖 指礦體周圍的巖石。由于礦床成因的復雜性，因而礦體與圍巖的關(guān)系也變化多端。 2、母巖 指在礦床形成過程中，為成礦提供主要成礦物質(zhì)的巖石，與礦體的空間上、時間上、主要在成因上存在密切的聯(lián)系。,（四）圍巖和母巖,1、礦石 是指從礦床中開采出來的，能從中提出有用組份（元素、化合物或礦物）的礦物或礦物集合體。礦體一般由礦石礦物和脈石礦物兩部分組成。礦體礦物是指可被利的金屬和非金屬礦物，也稱有用礦物，如紅寶石礦床中的剛玉；脈石礦物是指不能被利用的礦物，也稱無用礦物，如紅寶石礦床中的石英、云母等。 2、脈石 一般泛指礦體中的無用物質(zhì)，包括圍

51、巖的碎塊、夾石、的脈石礦物。它們通常在礦床開采過程中被廢棄掉。,（五）礦石和脈石,紅寶石與剛玉,（六）礦石的構(gòu)造和結(jié)構(gòu),1、礦石的構(gòu)造： 是指組成礦石的礦物結(jié)合體的特點，即礦物集體的形態(tài)、相對大小及其空間相互的結(jié)合關(guān)系等所反映出來的形態(tài)特征。如瑪瑙的條帶狀構(gòu)造等。礦石的構(gòu)造主要靠肉眼觀察。,柴狀瑪瑙石,是指礦石中礦物顆粒的特點，即礦物顆粒的形態(tài)、相對大小、及其空間相互關(guān)系等所反映出來的形態(tài)特征。如翡翠常的粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)等。礦石的結(jié)構(gòu)主要靠鏡下觀察。,2、結(jié)構(gòu),（七）礦石的品級和品位,1、品位 礦石中有用組分的含量稱為品位。我們還經(jīng)常使用邊界品位和工業(yè)品位兩個名詞。邊界品位是用來劃分礦體與非礦體的

52、最低品位，即超過這個品位是礦體，達不到這個品位值不是礦體。工業(yè)品位是指在當前科學技術(shù)及經(jīng)濟條件下能供開采和利用礦段或礦體的最低平均品位。,2、品級 主要根據(jù)礦石的品位和有益、有害組成的含量來確定。礦石的品位越高，有益組分含量越高，有害組分含量越低，礦石的品級就越高。,（八）決定礦床工業(yè)價值的因素,決定礦床工業(yè)價值的因素很多，但主要因素有下列三個： 1、礦床本身的特征和性質(zhì) 包括礦體的形態(tài)、產(chǎn)狀和儲量，礦石的質(zhì)量（品位、品級），礦石綜合利用價值和礦床開采、選礦、冶煉技術(shù)條件等。對寶玉石等非金屬礦床，則不僅要注意礦床的儲量和品位，而且要注意有用礦物的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、以及工藝技術(shù)特點。 2、國民

53、經(jīng)濟和國防建設(shè)對礦產(chǎn)的要求 主要包括經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)計劃中對各類礦產(chǎn)的需求量，礦床的地理分布，該地區(qū)的發(fā)展遠景計劃等。對寶石礦床則主要考慮市場的需求，所能創(chuàng)造的經(jīng)濟效益等。 3、礦區(qū)的經(jīng)濟因素 如勞力資源、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、交通運輸以及糧食、勞動力供應等。,（九）礦床成因類型和工業(yè)類型,1、礦床成因類型 是指按照礦床的形成作用和成因劃分的礦床類型，如偉晶礦床、熱液礦床、沉積礦床、風化礦床、變質(zhì)礦床等。 2、礦床工業(yè)類型 是在礦床成因類型基礎(chǔ)上，從工業(yè)利用的角度來進行劃分的類型。,二 成礦作用、主要礦床及礦石類型（一）元素的富集和成礦,元素在地殼和上地幔中的含量運動變化的結(jié)果，或?qū)е略胤稚?/p>

54、，或是導致元素集中。元素這種運動變化和遷移的過程，稱為元素的遷移。 可以說，沒有元素的遷移，就沒有成礦作用發(fā)生。即元素必須通過一定的地質(zhì)作用發(fā)生遷移，并富集達到能成為礦床的程度，才能成為礦床。元素遷移富集的程度可用濃度系數(shù)表示。所謂濃度系數(shù)是該元素礦床工業(yè)品位與其在地殼中平均含量的比值。,2、化學作用,2、化學作用 通過化學反應而生成礦石礦物，導致元素集中。主要的作用有： （1）化合作用：化合作用發(fā)生在氣體、液體和固體之間。 （2）膠體化作用：如高嶺土吸收溶液中的銅，形成硅孔雀石等。 （3）生物化學作用：如礁灰?guī)r即就是又各種造礁生物通過生物化學作用而形成。,實際上也是一種化學作用。但它是特指溶

55、液與巖石在接觸過程中，發(fā)生的一些組分代入和另一些組分代出的地球化學作用。這種作用廣泛發(fā)生于巖漿巖與圍巖相接觸的地帶。寶玉石中許多礦床的形成與此相關(guān)，如矽卡巖型紅寶石礦床，石榴石礦床等。,3、交代作用,4、離子交換作用,這種作用在內(nèi)生和外生作用中均廣泛存在，在寶玉石礦床成作中也占顯著地位。,是指礦物中的一種或多種元素被性質(zhì)相同的另一種或多種元素置換，而礦的結(jié)晶學性質(zhì)未發(fā)生變化，僅某些物理性質(zhì)發(fā)生變化的現(xiàn)象。類質(zhì)同象置換作用在寶玉石礦床形成中至關(guān)重要，對大多數(shù)寶玉石礦床而言，沒有類質(zhì)同象置換，就沒有這類礦床的形成。例如紅寶石，其礦物是剛玉，僅其中鋁被鉻類質(zhì)同象置換而使其成為紅寶石。若沒有該作用，則

56、僅為無色剛玉，沒有寶石學價值。,5、類質(zhì)同象置換作用,（二）成礦作用,成礦作用是指在地球的演化過程中，使分散元素地殼和上地幔的化學元素，在一定的地質(zhì)環(huán)境中相對富集形成礦床的作用，它是地質(zhì)作用的一部分。按作用的性質(zhì)和能量來源，可將成礦作用劃分為內(nèi)生成礦作用、外生成礦作用和變質(zhì)成礦作用三大類。,1、內(nèi)生成礦作用,主要是由地球內(nèi)部的能量作用導致形成各種礦床的地質(zhì)作用。地球內(nèi)部能的來源有多種方式，如放射性元素蛻變能、巖漿熱能、在地球重力場中物質(zhì)調(diào)整過程中釋放出的能量等。內(nèi)生成礦作用按其物理化學條件不同，可分為巖漿成礦作用、偉晶成礦作用、接觸交代成礦作用和熱液成礦作用等。,2、外生成礦作用,主要是在太陽

57、能影響下，在巖石圈上部、水圈、氣圈和生物圈的相互作用過程中，導致元素集中，從而形成礦床的作用。外生成礦作用可分為風化成礦作用和沉積成礦作用兩大類。外生成礦作用對寶石礦床而言，意義十分重大。,3、變質(zhì)成礦作用,在內(nèi)生作用和外生作用中形成的巖石或礦床，由于地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化，特別是溫度、壓力的變化，并有其它氣液的參加，造成它們的礦物成分、化學成分、物理性質(zhì)經(jīng)及結(jié)構(gòu)構(gòu)造等都要發(fā)生改變，造成元素集中，形成礦床的過程。許多玉石礦床就是變質(zhì)作用的產(chǎn)物。變質(zhì)成礦作用按其產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境不同，可分為接觸變質(zhì)成礦作用、區(qū)域變質(zhì)成礦作用和混合巖化成礦作用等。,4、疊生成礦作用,這是一種復合的成礦作用，在自然界是常發(fā)生

58、的。即在先形成的礦床或含礦建造基礎(chǔ)上，又有后期成礦作用疊加，從而形成礦床的過程。疊加過程可使礦床成礦或更加富集，同時也可使原礦床貧化。具體依情況而定。,三、巖漿礦床（一）概念和特點,1、概念 巖漿礦床是由各類巖漿在地殼深處，經(jīng)過分異作用和結(jié)晶作用，使分散在巖漿中的成礦物質(zhì)聚集而形成的礦床。 2、特點 （1）成礦作用和成巖作用基本同時進行。 （2）礦體主要產(chǎn)于巖漿巖母巖內(nèi)。 （3）浸染狀礦體與母巖一般呈浙變或迅速過渡關(guān)系；貫入式礦體與母巖的界線清楚。 （4）礦石的礦物組成與母巖基本相同，則有用礦物明顯富集而也。 （5）成礦溫度一般較高。,（二）形成的地質(zhì)條件,1、巖漿條件 是首要條件，巖漿類型決

59、定礦床類型。如金剛石主要與金伯利巖有關(guān)。 2、大地構(gòu)造條件 大地構(gòu)造環(huán)境決定巖漿巖類型，并由此決定礦床類型。 3、巖漿的揮發(fā)份作用 揮發(fā)份也稱礦化劑，對成礦至關(guān)重要，許多礦床是在揮發(fā)份的直接參與下成礦的，便偉晶巖礦床實際上就是在揮發(fā)份的直接參與下形成的。 4、同化作用 巖漿在其形成和向上運移過程中，往往會熔化或溶解一些外來物質(zhì)（如圍巖碎塊），從而使巖漿成分發(fā)生改變的作用，就是同化作用，不完全的同化作用稱混染作用。 5、巖漿的多期多次侵入作用對成礦的控制 巖漿作用往往不是一步到位，而是多期多階段活動。而且從成礦作用看，越是晚期的巖漿，成礦越有利。,（三）巖漿礦床類型,1、巖漿分異作用與巖漿分結(jié)礦床 巖漿中的礦物按順序進行結(jié)晶，并在重力和動力作用影響下分異和聚集的過程，稱為結(jié)晶分異作用。 2、巖漿熔離作用與巖漿熔離礦床 在較高溫下為一種均勻的巖漿熔融體，當溫度和壓力降低時，分離成兩種或兩種以上不混熔的熔融體的作用稱為巖漿熔離作用。 3、巖漿爆發(fā)作用與巖漿爆發(fā)礦床 經(jīng)分異或熔離作用的巖漿，通過爆發(fā)的方式到達地表，稱巖漿爆發(fā)作用，所