第二十章 含氧盐矿物大类(二)

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1 第 二 十 章 含 氧 盐 矿 物 大 类 ( 二 ) SALT WITH OXYGEN (2) 本 大 类 ( 二 ) 简 称 杂 盐, 以 碳 酸 盐 硫 酸 盐 为 最 重 要, 其 次 为 磷 酸 盐 钨 酸 盐 硼 酸 盐 及 硝 酸 盐 其 他 含 氧 盐 矿 物 还 有 砷 酸 盐 钒 酸 盐 钼 酸 盐 和 铬 酸 盐 第 一 节 碳 酸 盐 矿 物 类 金 属 阳 离 子 与 碳 酸 根 [CO 3 ] 2- 结 合 而 成 的 含 氧 盐 矿 物 便 是 碳 酸 盐 矿 物 碳 酸 盐 矿 物 的 阳 离 子 组 成 : 其 金 属 阳 离 子 约 20 余 种, 以 Ca 2+ Mg 2+ Fe 2+ Mn 2+ Na + 为 主, 其 次 为 Cu 2+ Zn 2+ Pb 2+ Sr 2+ Ba 2+ TR 3+ 等, 有 的 还 含 有 H + 碳 酸 盐 矿 物 的 晶 格 类 型 : 碳 酸 盐 矿 物 的 基 本 结 构 单 元 为 [CO 3 ] 配 位 三 角 形 多 数 碳 酸 盐 矿 物 为 单 斜 或 斜 方 晶 系, 次 为 三 方 或 六 方 晶 系 ; 极 少 为 四 方 等 轴 和 三 斜 晶 系 碳 酸 盐 矿 物 的 主 要 化 学 性 质 : 一 些 碱 金 属 的 碳 酸 盐 矿 物 可 溶 于 水, 而 所 有 碳 酸 盐 矿 物 均 能 溶 于 盐 酸, 但 程 度 不 同, 是 鉴 定 碳 酸 盐 矿 物 的 一 项 重 要 依 据 碳 酸 盐 矿 物 的 主 要 物 理 性 质 : 本 类 矿 物 为 离 子 晶 格, 大 多 无 色 或 呈 白 色, 非 金 属 光 泽 ; 但 含 铜 者 呈 鲜 绿 或 鲜 蓝 色, 含 锰 者 呈 玫 瑰 红 色, 含 稀 土 或 铁 者 呈 褐 色, 含 钴 者 为 淡 红 色, 含 铀 者 呈 黄 色 其 硬 度 一 般 约 为 3, 稀 土 碳 酸 盐 矿 物 可 达 4.5 碳 酸 盐 矿 物 的 主 要 成 因 : 内 生 外 生 和 生 物 ; 其 中 外 生 成 因 者 分 布 最 为 广 泛 碳 酸 盐 矿 物 的 分 类 : 根 据 结 构 中 强 健 的 分 布, 碳 酸 盐 类 矿 物 可 分 为 岛 状 和 等 亚 类 碳 酸 盐 矿 物 的 亚 类 划 分 及 其 主 要 矿 物 种 属 岛 状 方 解 石 Ca [CO 3 ] 族 白 云 石 CaMg[CO 3 ] 2 族 文 石 Ca [CO 3 ] 族 钡 解 石 族 CaBa[CO 3 ] 2 孔 雀 石 Cu 2 [CO 3 ] (OH) 2 蓝 铜 矿 Cu 3 [CO 3 ] 2 (OH) 2 重 碳 钠 盐 Na[HCO 3 ] 碳 铵 石 NH 4 [HCO 3 ] 碳 钠 铝 石 NaAl[CO 3 ] (OH) 2 泡 铋 矿 Bi 2 [CO 3 ]O 2 水 白 铅 矿 Pb3[CO 3 ] 2 (OH) 2 斜 方 碳 铀 矿 UO 2 [CO 3 ] 天 然 碱 Na 3 H[CO 3 ]2 2H 2 O 主 要 碳 酸 盐 矿 物 的 鉴 定 特 征 : 方 解 石 为 菱 面 体 解 理 硬 度 3 加 盐 酸 急 剧 起 泡 聚 片 双 晶 纹 可 平 行 菱 形 解 理 面 的 棱 ( 白 云 石 的 双 晶 纹 只 平 行 菱 形 解 理 面 的 对 角 线 ) 菱 镁 矿 与 方 解 石 相 似, 区 别 在 于 粉 末 加 冷 HCl 不 起 泡 或 作 用 极 慢, 加 热 HCl 则 剧 烈 起 泡

2 白 云 石 为 马 鞍 状 晶 形 平 行 解 理 面 对 角 线 的 双 晶 纹 遇 冷 盐 酸 不 剧 烈 起 泡 文 石 又 称 霰 石, 为 方 解 石 的 同 质 二 象 变 体 以 其 不 具 菱 面 体 解 理 晶 形 呈 柱 状 或 矛 状 相 对 密 度 和 硬 度 稍 大 区 别 于 方 解 石 在 硝 酸 钴 溶 液 中 煮 沸, 方 解 石 粉 末 只 微 带 青 色, 文 石 则 呈 浓 红 色 及 紫 色 孔 雀 石 呈 孔 雀 绿 色, 肾 状 或 葡 萄 状 形 态, 硬 度 小 于 小 刀, 遇 盐 酸 剧 烈 起 泡 蓝 铜 矿 呈 蓝 色, 与 孔 雀 石 共 生 ( 以 此 区 别 于 铜 蓝 ), 硬 度 小 于 小 刀, 遇 盐 酸 剧 烈 起 泡 天 然 碱 板 状, 有 咸 味, 硬 度 小 于 小 刀, 一 组 完 全 解 理, 易 溶 于 水, 遇 盐 酸 剧 烈 起 泡 第 二 节 硫 酸 盐 矿 物 类 (Sulfates) 硫 酸 盐 矿 物 是 金 属 阳 离 子 与 硫 酸 根 [SO 4 ] 2- 结 合 而 成 的 含 氧 盐 类 硫 酸 盐 矿 物 的 阳 离 子 组 成 : 硫 酸 盐 矿 物 中 与 硫 酸 根 化 合 的 金 属 阳 离 子 约 20 余 种, 以 Ca 2+ Mg 2+ Ba 2+ Sr 2+ Pb 2+ K + Na + Fe 3+ Al 3+ Cu 2+ 为 主 硫 酸 盐 矿 物 的 晶 格 类 型 : 硫 酸 盐 矿 物 的 基 本 结 构 单 元 为 [SO 4 ] 配 位 四 面 体 大 多 数 常 见 硫 酸 盐 矿 物 中 的 [SO 4 ] 配 位 四 面 体 都 呈 孤 立 岛 状 与 其 他 阳 离 子 结 合, 但 由 于 其 结 合 的 方 式 在 不 同 方 向 上 存 在 差 异, 这 些 方 向 的 键 强 也 有 区 别, 因 而 可 呈 现 环 状 和 等 结 构 类 型 其 结 构 对 称 性 较 差 : 约 1/3 以 上 属 单 斜 晶 系, 约 1/6 属 斜 方 晶 系, 少 数 为 三 斜 三 方 或 六 方 晶 系 ; 极 少 为 四 方 和 等 轴 晶 系 硫 酸 盐 矿 物 的 主 要 物 理 性 质 : 一 般 无 色 或 呈 白 色, 非 金 属 光 泽 ; 含 铜 者 呈 蓝 绿 色, 含 铁 者 呈 黄 褐 或 蓝 绿 色, 含 锰 或 钴 者 呈 红 色 其 硬 度 一 般 在 2~3.5 之 间, 不 少 仅 1.5, 硫 酸 盐 的 相 对 密 度 一 般 为 2~4 左 右 硫 酸 盐 矿 物 的 主 要 成 因 : 内 生 和 外 生, 但 均 为 氧 逸 度 高 而 温 度 低 的 环 境 硫 酸 盐 矿 物 的 分 类 : 根 据 结 构 中 强 健 的 分 布, 硫 酸 盐 类 矿 物 可 分 为 岛 状 环 状 和 等 亚 类 亚 类 种 属 硫 酸 盐 矿 物 的 亚 类 划 分 及 其 主 要 矿 物 种 属 岛 状 重 晶 石 Ba[SO4] 天 青 石 Sr[SO4] 硬 石 膏 Ca[SO4] 无 水 芒 硝 Na[SO4] 水 胆 矾 Cu4[SO4] 6H2O 明 矾 石 KAl3[SO4]2(OH)6 黄 钾 铁 矾 KFe3[SO4]2(OH)6 环 状 四 水 泻 盐 Mg[SO4] 4H2O 水 钴 矾 Co[SO4] 4H2O 水 铀 矾 K4(UO2)6[SO4]3(OH)10 4H2O 石 膏 Ca[SO4] 2H2O

3 主 要 硫 酸 盐 矿 物 的 鉴 定 特 征 : 重 晶 石 呈 板 状 晶 形, 三 组 中 等 至 完 全 解 理, 解 理 块 体 在 (100) 面 上 呈 菱 形, 而 (001) (210)=90 与 HCl 不 起 作 用 可 与 碳 酸 盐 矿 物 相 区 别, 以 HCl 浸 湿 后, 染 火 焰 成 黄 绿 色 ( 钡 的 焰 色 ) 可 与 天 青 石 的 深 紫 红 色 ( 锶 的 焰 色 ) 区 别 硬 度 小, 相 对 密 度 大 可 与 长 石 相 区 别 硬 石 膏 以 相 对 密 度 小 三 组 解 理 互 相 垂 直 与 重 晶 石 族 矿 物 区 别 ; 以 遇 HCl 不 起 泡 与 碳 酸 盐 相 区 别 ( 在 地 层 中 与 白 云 岩 相 似 ); 以 硬 度 较 大 与 石 膏 区 别 石 膏 以 其 特 征 形 态 低 硬 度 一 组 极 完 全 解 理 作 为 鉴 定 特 征 雪 花 石 膏 以 其 遇 酸 不 起 泡 区 别 于 碳 酸 盐 矿 物 第 三 节 磷 酸 盐 矿 物 类 (Phosphates) 磷 酸 盐 矿 物 是 金 属 阳 离 子 与 磷 酸 根 [PO 4 ] 3- 结 合 而 成 的 含 氧 盐 类 磷 酸 盐 矿 物 的 阳 离 子 组 成 : 碳 磷 酸 盐 矿 物 中 与 磷 酸 根 化 合 的 金 属 阳 离 子 约 30 余 种, 以 Fe 2+ Fe 3+ Al 3+ Ca 2+ Mn 2+ Cu 2+ Pb 2+ TR 3+ 为 主, 常 有 [UO 2 ] 2+ 络 阳 离 子 磷 酸 盐 矿 物 的 晶 格 类 型 : 磷 酸 盐 矿 物 的 基 本 结 构 单 元 为 [PO 4 ] 配 位 四 面 体 磷 酸 盐 矿 物 晶 体 结 构 中 的 [PO 4 ] 配 位 四 面 体 彼 此 不 能 共 角 顶 连 接, 故 半 数 以 上 属 岛 状 结 构 部 分 [PO 4 ] 四 面 体 可 与 铍 四 面 体 铁 八 面 体 共 角 顶 连 成 骨 干, 也 可 与 铍 铝 锌 四 面 体 或 铝 锌 锰 铁 八 面 体 共 角 顶 连 接 成 架, 形 成 和 架 状 磷 酸 盐 ; 还 有 的 [PO 4 ] 四 面 体 与 [UO 2 ] 或 铝 铁 八 面 体 构 成 网 层, 形 成 磷 酸 盐 本 类 矿 物 成 分 复 杂, 其 结 构 对 称 性 较 低 : 约 3/4 以 上 属 斜 方 和 单 斜 晶 系, 其 余 多 为 三 斜 三 方 六 方 或 四 方 晶 系 ; 属 等 轴 晶 系 者 极 少 磷 酸 盐 矿 物 的 主 要 物 理 性 质 : 其 形 态 与 物 性 主 要 与 化 学 成 分 和 结 构 型 有 关, 凡 含 色 素 离 子 如 铁 锰 钴 镍 铜 铀 者, 均 出 现 较 鲜 艳 的 颜 色 ; 绝 大 多 数 为 玻 璃 光 泽 ; 硬 度 低 - 中 等, 无 水 者 可 达 5-6.5; 相 对 密 度 变 化 甚 大, 如 水 磷 铍 石 Be 2 [PO 4 ](OH) 4H 2 O 仅 1.81, 而 磷 氯 铅 矿 Pb 5 [PO 4 ] 3 Cl 达 7.14 磷 酸 盐 矿 物 的 主 要 成 因 : 内 生 者 多 形 成 于 岩 浆 作 用 和 伟 晶 作 用, 少 数 形 成 于 接 触 交 代 和 热 液 作 用 ; 外 生 者 或 由 复 杂 的 生 物 化 学 作 用 所 形 成, 或 由 内 生 者 变 化 而 来 外 生 磷 酸 盐 矿 物 种 类 多 于 内 生 磷 酸 盐 矿 物 磷 酸 盐 矿 物 的 分 类 : 根 据 结 构 中 强 健 的 分 布, 可 分 为 岛 状 和 架 状 等 亚 类 亚 类 种 属 磷 酸 盐 矿 物 的 亚 类 划 分 及 其 主 要 矿 物 种 属

4 岛 状 独 居 石 Ce[PO4] 族 磷 钇 矿 Y[PO4] 族 磷 灰 石 Ca5[PO4]3(OH,F,Cl) 族 红 磷 锰 铍 石 Mn{Be[PO4]OH} 族 板 磷 铁 矿 Fe2 (H2O) 2{ Fe(H2O)2[PO4]2} 族 架 状 铜 铀 云 母 Cu(UO2)2[PO4]2 12H2O 族 蓝 铁 矿 Fe3[PO4]2 8H2O 块 磷 铝 矿 Al[PO4] 族 绿 松 石 CuAl6[PO4]4(OH)8 4H2O 族 主 要 磷 酸 盐 矿 物 的 鉴 定 特 征 : 独 居 石 为 黄 褐 色 油 脂 光 泽 紫 外 光 下 发 绿 色 荧 光 放 射 性 磷 灰 石 为 六 方 柱 或 板 状 硬 度 5 以 形 态 硬 度 和 解 理 与 天 河 石 ( 绿 色 含 铷 的 微 斜 长 石 ) 区 别 沉 积 磷 灰 石 与 石 灰 岩 相 似, 但 加 盐 酸 不 起 泡, 有 试 磷 反 应 : 将 钼 酸 铵 粉 末 置 于 磷 灰 石 上, 加 一 滴 硝 酸, 则 生 成 磷 钼 酸 铵 黄 色 沉 淀 ( 含 有 机 质 时 常 见 蓝 色 沉 淀 ) 铜 铀 云 母 为 四 方 板 状 翠 绿 色 极 完 全 解 理 解 理 面 珍 珠 光 泽 放 射 性 绿 松 石 以 其 颜 色 光 泽 硬 度 作 为 鉴 定 特 征, 可 作 为 中 高 档 玉 石 第 四 节 硼 酸 盐 矿 物 类 (Brates) 金 属 阳 离 子 与 硼 酸 根 相 化 合 便 形 成 硼 酸 盐 矿 物 硼 酸 盐 矿 物 的 阳 离 子 组 成 : 形 成 硼 酸 盐 矿 物 的 金 属 元 素 约 20 余 种, 其 中 最 主 要 的 只 有 镁 钙 钠, 次 为 铁 锰 铝 铍 锡 锶 钾 锂 钛 等 硼 酸 盐 矿 物 的 晶 格 类 型 : 硼 酸 盐 矿 物 的 基 本 结 构 单 位 是 [BO 3 ] 3- 三 角 形 和 [BO 4 ] 5- 四 面 体, 其 中 的 O 2- 常 被 (OH) - 所 代 换 据 [BO 3 ] 3- 和 [BO 4 ] 5- ( 包 含 [B(O,OH) 3 ] 三 角 形 和 [B(O, OH) 4 ] 四 面 体 ) 在 结 构 中 是 否 连 接 及 其 连 接 方 式, 其 络 阴 离 子 骨 干 可 分 为 岛 状 环 状 链 状 和 架 状 等 5 种 基 本 形 式 硼 酸 盐 矿 物 的 主 要 物 理 性 质 : 多 为 无 色 或 白 色, 只 有 含 色 素 离 子 Fe 2+ Mn 2+ Cu 2+ Ti 4+ Ta 5+ Nb 2+ 者 呈 各 种 鲜 明 的 颜 色 该 类 矿 物 硬 度 变 化 很 大, 最 低 者 仅 1.713( 史 硼 钠 石 Na[B 5 O 6 (OH) 4 ] 3H 2 O), 最 高 的 达 7.5( 方 硼 石 ); 一 般 环 状 和 含 水 的 硼 酸 盐 矿 物 硬 度 偏 低 硼 酸 盐 矿 物 中 除 硼 钽 铌 矿 达 7.86 外, 其 它 因 阳 离 子 多 为 轻 金 属 而 在 4.28 以 下, 且 约 半 数 低 于 2.5 硼 酸 盐 矿 物 的 主 要 成 因 : 主 要 形 成 于 盐 湖 的 沉 积 作 用 和 接 触 交 代 变 质 过 程 中 前 者 可 形 成 巨 量 富 集, 硼 的 来 源 往 往 与 火 山 活 动 有 关 硼 酸 盐 矿 物 的 分 类 : 根 据 络 阴 离 子 骨 干 类 型, 可 将 硼 酸 盐 矿 物 分 为 岛 状 环 状 和 架 状 等 5 个 亚 类

5 亚 类 种 属 硼 酸 盐 矿 物 的 亚 类 划 分 及 其 主 要 矿 物 种 属 岛 状 硼 镁 铁 矿 (Mg,Fe)2Fe 3+ [BO3]O2 硼 铍 石 Be3[BO3](OH) 硼 铝 镁 石 MgAl[BO4] 氯 硼 钠 石 Na2[B(OH)4]Cl 硼 镁 石 Mg2[B2O4(OH)](OH) 柱 硼 镁 石 Mg[B2O(OH) 6] 环 状 架 状 硼 砂 Na2[B4O5(OH)4] 8H2O 硬 硼 钙 石 Ca[B3O4(OH)3] H2O 图 硼 锶 石 Sr[B6O9(OH)2] 3H2O 方 硼 石 Mg3[B3B4O12]OCl 主 要 硼 酸 盐 矿 物 的 鉴 定 特 征 : 硼 镁 铁 矿 颜 色 与 条 痕 深, 相 对 密 度 与 硬 度 大 空 气 中 烧 之 变 红 溶 于 浓 H2SO4, 加 几 滴 热 酒 精 后 用 火 点 燃, 见 鲜 艳 的 绿 色 火 焰 (B 的 反 应 ) 硼 镁 石 白 色 纤 维 状 产 于 镁 夕 卡 岩 或 沉 积 硼 矿 第 五 节 钨 酸 盐 钼 酸 盐 和 铬 酸 盐 矿 物 类 (Tungstates,Molybdenates,Chromates) 合 物 等 钨 酸 盐 钼 酸 盐 和 铬 酸 盐 分 别 是 金 属 阳 离 子 与 [WO4] 2- [MoO4] 2- 和 [CrO4] 2- 结 合 而 成 的 化 阳 离 子 组 成 : 此 类 矿 物 的 阳 离 子 主 要 有 Ca 2+ 和 Pb 2+, 次 为 Cu 2+ Zn 2+ Fe 3+ Al 3+ K + 晶 体 化 学 : 基 本 结 构 单 元 [WO 4 ] 2- 和 [MoO 4 ] 2- 为 四 方 四 面 体, 体 积 较 小 ;[CrO 4 ] 2- 为 四 面 体, 体 积 较 大 故 [WO 4 ] 2- 和 [MoO 4 ] 2- 不 与 [CrO 4 ] 2- 发 生 类 质 同 象 代 换, 也 不 能 被 (SO 4 ) 2- (PO 4 ) 3- (SiO 4 ) 4- 等 代 换 ; 而 [CrO 4 ] 2- 能 被 少 量 (PO 4 ) 3- (SiO 4 ) 4- 等 代 换 [WO 4 ] 2- 和 [MoO 4 ] 2- 间 可 完 全 类 质 同 象 置 换 主 要 物 理 性 质 : 多 呈 双 锥 状 板 状 或 柱 状 呈 离 子 晶 格 特 性 : 白 色 或 浅 彩 色 ; 硬 度 小 于 4.5, 含 水 者 降 至 1; 含 铅 者 相 对 密 度 大 而 部 分 铬 酸 盐 较 小 主 要 成 因 : 多 为 氧 化 带 表 生 作 用 的 产 物, 仅 无 水 钨 酸 盐 由 内 生 作 用 形 成 主 要 类 型 包 括 白 钨 矿 族 钼 铅 矿 族 和 铬 铅 矿 族 主 要 矿 物 及 鉴 定 特 征 : 白 钨 矿 为 白 色 油 脂 光 泽 相 对 密 度 大 紫 外 光 照 射 发 天 蓝 色 荧 光 在 水 中 保 持 白 色 与

6 白 色 石 英 区 别 ( 后 者 在 水 中 呈 半 透 明 状 ) 第 六 节 硝 酸 盐 矿 物 类 (Nitrates) 硝 酸 盐 是 金 属 阳 离 子 与 [NO3] - 结 合 而 成 的 化 合 物 硝 酸 盐 矿 物 的 离 子 组 成 : 硝 酸 盐 类 矿 物 的 阳 离 子 主 要 有 Na + K + Mg 2+ Ca 2+ Ba 2+, 次 为 Cu 2+ NH + 4 硝 酸 盐 矿 物 的 晶 体 化 学 : 此 类 矿 物 中, 基 本 结 构 单 元 [NO3] - 为 平 面 三 角 形, 内 部 为 共 价 键, 外 部 为 离 子 键 按 络 阴 离 子 的 分 布, 均 应 为 岛 状 结 构 硝 酸 盐 矿 物 的 主 要 物 理 性 质 : 多 无 色 或 呈 白 色, 含 铜 者 为 绿 色 ; 硬 度 1.5-3; 相 对 密 度 ; 易 溶 于 水, 溶 解 度 大 硝 酸 盐 矿 物 的 主 要 成 因 : 多 见 于 干 旱 沙 漠 地 带, 由 微 生 物 分 解 含 氮 有 机 质 形 成 的 硝 酸 根 与 土 壤 中 碱 质 化 合 而 成 也 见 于 火 山 喷 气 口 硝 酸 盐 矿 物 包 括 钠 硝 石 族 的 矿 物 钠 硝 石 钠 硝 石 以 其 晶 形 解 理 低 硬 度 涩 味 强 潮 解 性 作 为 鉴 定 特 征

3 3 3 1.01 105 74 100 100 = 10 100 90 = 11.1 50 98 x 245 20 100 100 1 1 = = -12 1/ 12 = = 12 1/ 12-26 2.65710 = 11.6610-27 -12 6 6 2N 100% = 2 14 100% CO( NH ) 60 2 2

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