2矿产资源综合利用的矿产地质基础 2.1矿产资源利用的矿物岩石学基础 矿物岩石学是地球科学的分支,研究对象是自然界矿物和岩石。矿物和岩石是地壳中各 种地质作用的产物。矿物是矿石和岩石的基本组成单位,有一定的化学成分,固态的结晶矿 物有一定的内部结构、外部形态和物理性质。不同矿物组合成不同的岩石,如花岗岩是由 定量的石英、长石和云母组成,石灰岩主要是由方解石组成。组成地壳的岩石按成因可分为 三大类,即岩浆岩、沉积岩和变质岩,它们的形成条件各不相同。大多数岩浆岩是在高温 高压条件下,由岩浆直接冷凝而成的,部分是交代作用形成的,沉积岩是在表生带由风化、 搬运、沉积、成岩等作用形成的。三大类岩石的分布极不平衡,就整个岩石圈而言,岩浆岩 和变质岩占总体积的95%,沉积岩仅占5%,地壳表层出露最多的是沉积岩,陆地表面积的 75%是沉积岩,其余25%是岩浆岩和变质岩。已探明的海底、洋底几乎全部由沉积岩组成。 矿物岩石学是地质科学中一门重要的学科,是地质其它学科的基础,也是是进行矿产资 源综合利用的基础。因此,与地质科学的其它学科和其它自然科学都有密切的关系。 211结晶学基础知识 1矿物和晶体的基本概念 (1)矿物的概念 矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用中形成的可以独立区分出来的自然物体,大多 数是自然结晶的单质和化合物,其中以自然化合物为主。 在地壳中矿物分布是很广泛的。如河、湖中的水和冰,海水经蒸发而成的盐;沙中淘出 的金,花岗岩中的石英、长石和云母以及作为矿石通过冶炼提取Fe、Cu、Pb、Zn的磁铁矿、 黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等4都是矿物。它们是岩石和矿石的组成部分,岩石和矿石则是它 们的集合体。 在地壳中,由各种地质作用形成的矿物是多种多样的。其中绝大多数呈固态(如长石、 石英、磁铁矿、食盐等),少数呈液态(如水、自然汞)、气态(如火山喷气中的CO2、SO 等)和胶态(如蛋白石等)。 般说来,矿物都具一定的化学成分和内部结构(特别是结晶物质),从而具有一定的形 态、物理性质和化学性质。但是任何一种矿物都只是一定的地质条件下才相对稳定的,当外 界条件改变至一定程度时,原有的矿物就要发生变化,同时生成新矿物。铁矿FeS2,在缺氧 的还原条件下,可以保持稳定,如果暴露于地表,在与空气和水接触的氧化条件下,逐渐破 坏分解,生成褐铁矿(Fe2O3·nH2O)
2 矿产资源综合利用的矿产地质基础 2.1 矿产资源利用的矿物岩石学基础 矿物岩石学是地球科学的分支，研究对象是自然界矿物和岩石。矿物和岩石是地壳中各 种地质作用的产物。矿物是矿石和岩石的基本组成单位，有一定的化学成分，固态的结晶矿 物有一定的内部结构、外部形态和物理性质。不同矿物组合成不同的岩石，如花岗岩是由一 定量的石英、长石和云母组成，石灰岩主要是由方解石组成。组成地壳的岩石按成因可分为 三大类，即岩浆岩、沉积岩和变质岩，它们的形成条件各不相同。大多数岩浆岩是在高温、 高压条件下，由岩浆直接冷凝而成的，部分是交代作用形成的，沉积岩是在表生带由风化、 搬运、沉积、成岩等作用形成的。三大类岩石的分布极不平衡，就整个岩石圈而言，岩浆岩 和变质岩占总体积的 95%，沉积岩仅占 5%，地壳表层出露最多的是沉积岩，陆地表面积的 75%是沉积岩，其余 25%是岩浆岩和变质岩。已探明的海底、洋底几乎全部由沉积岩组成。 矿物岩石学是地质科学中一门重要的学科，是地质其它学科的基础，也是是进行矿产资 源综合利用的基础。因此，与地质科学的其它学科和其它自然科学都有密切的关系。 2.1.1 结晶学基础知识 1.矿物和晶体的基本概念 （1）矿物的概念 矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用中形成的可以独立区分出来的自然物体，大多 数是自然结晶的单质和化合物，其中以自然化合物为主。 在地壳中矿物分布是很广泛的。如河、湖中的水和冰，海水经蒸发而成的盐；沙中淘出 的金，花岗岩中的石英、长石和云母以及作为矿石通过冶炼提取 Fe、Cu、Pb、Zn 的磁铁矿、 黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等 4 都是矿物。它们是岩石和矿石的组成部分，岩石和矿石则是它 们的集合体。 在地壳中，由各种地质作用形成的矿物是多种多样的。其中绝大多数呈固态（如长石、 石英、磁铁矿、食盐等），少数呈液态（如水、自然汞）、气态（如火山喷气中的 CO2、SO2 等）和胶态（如蛋白石等）。 一般说来，矿物都具一定的化学成分和内部结构（特别是结晶物质），从而具有一定的形 态、物理性质和化学性质。但是任何一种矿物都只是一定的地质条件下才相对稳定的，当外 界条件改变至一定程度时，原有的矿物就要发生变化，同时生成新矿物。铁矿 FeS2，在缺氧 的还原条件下，可以保持稳定，如果暴露于地表，在与空气和水接触的氧化条件下，逐渐破 坏分解，生成褐铁矿（Fe2O3·nH2O）
由上述可知,地壳中的矿物,是指在各种地质作用中发生和发展的、在一定的地质和物 理化学条件下处于相对稳定的化学元素和它们的化合物;它们是岩石和矿石的组成单位,是 成分、结构比较均一,具有一定的形态、物理性质和化学性质,并呈各种物态的自然物体。 随着科学技术的发展和对矿物原料新的需求,人们开拓了矿物学研究的新领域。人工合 成与自然矿物性质相同或相似的“合成矿物”,或称为“人造矿物”,如人造金刚石、人造水 晶等,还研究来自其它天体的陨石和月岩等,将其中的矿物称为“陨石矿物”,“月岩矿物”, 或统称为“宇宙矿物”,以此与地壳中形成的矿物相区别。 (2)晶体与非晶质体 自然界中,广泛存在着各种矿物晶体,它们都表现为面平、棱直和顶尖的几何多面体。 这些完整美观的外形都是天然生成的。因此,人们最初将具有规则的几何多面体外形的固体 都成为晶体。 但是,具有多面体外形的矿物晶体在自然界相当少见,大量还是虽不规则外形。如石英, 既可以在晶洞中以多面体形态产出,又可以呈极不规则的形态颗粒生成于岩石之中。实验证 明,将不具多面体外形的纯净石英颗粒,放入含有石英成分过饱和的母液中,在一定温度和 压力下,石英颗粒就可生长成具有多面体外形的水晶。这说明,矿物晶体本身具有自发形成 规则多面体外形的能力。所以,仅仅从物体外形来分辨是不是晶体,是不全面的,因为,它 只注意到外表现象而忽视了晶体的本质。 什么是晶体的本质?人们进行了长期的探索。直到1912年,把X射线用于晶体内部结 构的研究后,证实一切晶体,无论有无多面体的外形,它的内部质点(分子、质子或离子等) 在三维空间上总是作完全有规律的排列,从而构成所谓格子构造。所以,晶体应定义为具有 格子构造的固体。 晶体内部的格子构造,通常称为晶格,是一切晶体所共有的基本特征。其特点是晶体中 相同的质点(离子、原子或分子)在空间的各个方向上周期性地重复出现。为了研究晶格的 构成方式及其类型,需选取其中的相当点(即质点种类及同围环境皆相同的点,或称等效点), 并将其抽象为纯粹的集合点(结点),用结点组成的格子来进行分析。这种自相当点在三维空 间规则排列而形成的格子,称为空间格子。空间格子是从晶体结构中拍抽象出来的,表示其 规律性的几何图形,而不是晶体的具体结构。空间格子的组成要素有:结点和行列、面网和 平行六面体。按结点分布情况,空间格子可分为原始格子、底心格子、体心格子和面心格子 种 与晶体的定义相对应,把具有格子构造的的固态物质称为结晶质,简称晶质。晶体即是 由晶质构成的物体
由上述可知，地壳中的矿物，是指在各种地质作用中发生和发展的、在一定的地质和物 理化学条件下处于相对稳定的化学元素和它们的化合物；它们是岩石和矿石的组成单位，是 成分、结构比较均一，具有一定的形态、物理性质和化学性质，并呈各种物态的自然物体。 随着科学技术的发展和对矿物原料新的需求，人们开拓了矿物学研究的新领域。人工合 成与自然矿物性质相同或相似的“合成矿物”，或称为“人造矿物”，如人造金刚石、人造水 晶等，还研究来自其它天体的陨石和月岩等，将其中的矿物称为“陨石矿物”，“月岩矿物”， 或统称为“宇宙矿物”，以此与地壳中形成的矿物相区别。 （2）晶体与非晶质体 自然界中，广泛存在着各种矿物晶体，它们都表现为面平、棱直和顶尖的几何多面体。 这些完整美观的外形都是天然生成的。因此，人们最初将具有规则的几何多面体外形的固体 都成为晶体。 但是，具有多面体外形的矿物晶体在自然界相当少见，大量还是虽不规则外形。如石英， 既可以在晶洞中以多面体形态产出，又可以呈极不规则的形态颗粒生成于岩石之中。实验证 明，将不具多面体外形的纯净石英颗粒，放入含有石英成分过饱和的母液中，在一定温度和 压力下，石英颗粒就可生长成具有多面体外形的水晶。这说明，矿物晶体本身具有自发形成 规则多面体外形的能力。所以，仅仅从物体外形来分辨是不是晶体，是不全面的，因为，它 只注意到外表现象而忽视了晶体的本质。 什么是晶体的本质？人们进行了长期的探索。直到 1912 年，把 X 射线用于晶体内部结 构的研究后，证实一切晶体，无论有无多面体的外形，它的内部质点（分子、质子或离子等） 在三维空间上总是作完全有规律的排列，从而构成所谓格子构造。所以，晶体应定义为具有 格子构造的固体。 晶体内部的格子构造，通常称为晶格，是一切晶体所共有的基本特征。其特点是晶体中 相同的质点（离子、原子或分子）在空间的各个方向上周期性地重复出现。为了研究晶格的 构成方式及其类型，需选取其中的相当点（即质点种类及同围环境皆相同的点，或称等效点）， 并将其抽象为纯粹的集合点（结点），用结点组成的格子来进行分析。这种自相当点在三维空 间规则排列而形成的格子，称为空间格子。空间格子是从晶体结构中拍抽象出来的，表示其 规律性的几何图形，而不是晶体的具体结构。空间格子的组成要素有：结点和行列、面网和 平行六面体。按结点分布情况，空间格子可分为原始格子、底心格子、体心格子和面心格子 4 种。 与晶体的定义相对应，把具有格子构造的的固态物质称为结晶质，简称晶质。晶体即是 由晶质构成的物体
2晶体的基本性质 晶体内部质点具格子状的规律排列,与这一本质相联系的,是晶体具有的基本性质: ·自限性 指晶体在适当的外部条件下,能自发形成封闭的几何多面体的性质。这是由于晶体在发 生和成长的过程中,所有的质点都是严格按照空间格子规律进行排列和堆砌的结果。几何多 面体的平面,称为晶面,晶面相当于空间格子最外面的一层面网,而且是密度较大的面网 晶面相交所组成的直线称为晶棱,晶棱相当于空间格子中质点间距较小的行列;晶棱会聚的 顶称为晶顶(或称角顶),相当于空间格子的结点)。 晶体生长时,虽然质点面网一层接一层地不断向外平行推移,但由于复杂外界条件的影 响,使同种晶体的晶面发育成形状、大小不相同偏离理想状态的形状,形成了形态和大小不 同的“歪晶”,但它们对应晶面网面及网面的夹角是固定不变的。这一规律称为面角恒等定律 均一性 由于晶体的任何一个部分在结构上都是一样的,所以晶体各个部分的物理性质和化学性 质都是相同的,这就是晶体的均一性 异向性 晶体结构中不同不同方向上质点的种类和排列一般是不相同的,从而反映在晶体的各种 性质上,也会因方向而异,这就是晶体的异向性。 ·最小内能和稳定性 晶体的内能主要是指晶体内部质点在平衡点周围作无规则振动的动能和质点相对位置所 决定的势能的总和。在相同的热力学条件下,晶体与其同种物质的气体、液体和非晶质体相 比较,其内能最少。气、液体和非晶质体转变为晶体时,都有热能的排出,晶体破坏时有吸 热反映,这都反映了晶体内能最小。 由于晶体的内能最小,如果在没有外加能量的情况下,晶体是不会向其它物态转变,这 就是晶体的稳定性。而非晶质体的火山玻璃等,往往有自发转变为晶体的趋势,说明非晶质 体是相对不稳定或准稳定的 对称性 晶体内质点排列的周期重复本身就是一种对称,这是一种微观对称。虽然,晶体内质点 排列的周期重复因方向而异,但质点在某些特定方向上出现相同的排列情况,导致晶体在形 态(即晶面、晶棱和晶顶)及各项物理性质上相同部分的规律重复,这就是晶体在宏观上的 对称性。 内部质点不作格子状排列的物质叫做非晶质,由非晶质构成的物体,称为非晶质体。它
2.晶体的基本性质 晶体内部质点具格子状的规律排列，与这一本质相联系的，是晶体具有的基本性质： •自限性 指晶体在适当的外部条件下，能自发形成封闭的几何多面体的性质。这是由于晶体在发 生和成长的过程中，所有的质点都是严格按照空间格子规律进行排列和堆砌的结果。几何多 面体的平面，称为晶面，晶面相当于空间格子最外面的一层面网，而且是密度较大的面网； 晶面相交所组成的直线称为晶棱，晶棱相当于空间格子中质点间距较小的行列；晶棱会聚的 顶称为晶顶（或称角顶），相当于空间格子的结点)。 晶体生长时，虽然质点面网一层接一层地不断向外平行推移，但由于复杂外界条件的影 响，使同种晶体的晶面发育成形状、大小不相同偏离理想状态的形状，形成了形态和大小不 同的“歪晶”，但它们对应晶面网面及网面的夹角是固定不变的。这一规律称为面角恒等定律。 •均一性 由于晶体的任何一个部分在结构上都是一样的，所以晶体各个部分的物理性质和化学性 质都是相同的，这就是晶体的均一性。 •异向性 晶体结构中不同不同方向上质点的种类和排列一般是不相同的，从而反映在晶体的各种 性质上，也会因方向而异，这就是晶体的异向性。 •最小内能和稳定性 晶体的内能主要是指晶体内部质点在平衡点周围作无规则振动的动能和质点相对位置所 决定的势能的总和。在相同的热力学条件下，晶体与其同种物质的气体、液体和非晶质体相 比较，其内能最少。气、液体和非晶质体转变为晶体时，都有热能的排出，晶体破坏时有吸 热反映，这都反映了晶体内能最小。 由于晶体的内能最小，如果在没有外加能量的情况下，晶体是不会向其它物态转变，这 就是晶体的稳定性。而非晶质体的火山玻璃等，往往有自发转变为晶体的趋势，说明非晶质 体是相对不稳定或准稳定的。 •对称性 晶体内质点排列的周期重复本身就是一种对称，这是一种微观对称。虽然，晶体内质点 排列的周期重复因方向而异，但质点在某些特定方向上出现相同的排列情况，导致晶体在形 态（即晶面、晶棱和晶顶）及各项物理性质上相同部分的规律重复，这就是晶体在宏观上的 对称性。 内部质点不作格子状排列的物质叫做非晶质，由非晶质构成的物体，称为非晶质体。它
们除气体和液体外,那些看起来是固体,而内部质点不作格子状排列的玻璃、松香等物质, 也是非晶质体,也有人称为过冷的液体。它们不能形成规则几何多面体外形。 晶体和非晶质体在一定条件下可以转化。如晶体矿物锆石等,因放射性蜕变而成非晶质 锆石:非晶质火山玻璃,在漫长的地质年代中,可部分或全部变为晶质体。前一种现象称为 非晶化,后一种现象称为晶化或脱玻璃化 212矿物的晶体化学和化学成分 1矿物的晶体化学 晶体的化学组成及其内部结构是决定晶体各种性质最基本的因素,前者是组成矿物晶体 的物质内容,内部结构则是使该矿物在一定条件下得以稳定存在的形式。两者相互依存,互 相制约。晶体化学就是要阐明矿物晶体的化学组成和内部结构之间的相互关系。 矿物晶体结构存在的具体形式,主要取决于以下因素。 (1)元素的离子类型 组成矿物晶体结构基本单元的是元素和离子。其晶体结构的具体形式,主要是由组成它 的原子或离子的化学性质所决定的。其中起主导作用的因素是原子或离子的最外电子层的构 型 天然矿物,除少数为单质外,绝大多数属离子化合物,组成它们的阴离子主要是氧和硫, 而阳离子的种类则多种多样。因此通常都是根据最外电子层的构型,将阳离子分为三种基本 类型 ·惰性气体型离子 这类离子最外层电子数为8(ns2np°)或2(1s32),其构型与惰性气体原子外电子层构型 相似。主要包括碱金属、碱土金属和一些非金属。由于离子半径较大,极化力小,电离势低, 易与电负性髙的氧和卤族元素结合成含氧盐和氧化物,特别是硅酸盐和卤化物等化合物,构 成地壳中大部分造岩矿物。常称为亲氧元素或“造岩元素”。 铜型离子 这类离子最外层电子数有18个(ns2npnd0)或18+2个电子,具有Cut的电子层构型。 包括周期表长周期右半部的金属元素或半金属元素。其特点是离子半径小,外层电子多,极 化力强,电离势较大。易与电负性低、半径大、易于极化的S2结合成硫化物、含硫盐及类似 化合物,其多为共价键结合,形成主要的金属硫化物矿床中的矿石矿物。故称为“亲硫元素” “亲铜元素”或“造矿元素”。 ·过渡型离子 这类离子最外层电子数介8-18之间个电子( nsnp1-),处于前两者之间的过渡位置
们除气体和液体外，那些看起来是固体，而内部质点不作格子状排列的玻璃、松香等物质， 也是非晶质体，也有人称为过冷的液体。它们不能形成规则几何多面体外形。 晶体和非晶质体在一定条件下可以转化。如晶体矿物锆石等，因放射性蜕变而成非晶质 锆石；非晶质火山玻璃，在漫长的地质年代中，可部分或全部变为晶质体。前一种现象称为 非晶化，后一种现象称为晶化或脱玻璃化。 2.1.2 矿物的晶体化学和化学成分 1.矿物的晶体化学 晶体的化学组成及其内部结构是决定晶体各种性质最基本的因素，前者是组成矿物晶体 的物质内容，内部结构则是使该矿物在一定条件下得以稳定存在的形式。两者相互依存，互 相制约。晶体化学就是要阐明矿物晶体的化学组成和内部结构之间的相互关系。 矿物晶体结构存在的具体形式，主要取决于以下因素。 （1）元素的离子类型 组成矿物晶体结构基本单元的是元素和离子。其晶体结构的具体形式，主要是由组成它 的原子或离子的化学性质所决定的。其中起主导作用的因素是原子或离子的最外电子层的构 型。 天然矿物，除少数为单质外，绝大多数属离子化合物，组成它们的阴离子主要是氧和硫， 而阳离子的种类则多种多样。因此通常都是根据最外电子层的构型，将阳离子分为三种基本 类型。 •惰性气体型离子 这类离子最外层电子数为 8（ns2np6）或 2（1s2），其构型与惰性气体原子外电子层构型 相似。主要包括碱金属、碱土金属和一些非金属。由于离子半径较大，极化力小，电离势低， 易与电负性高的氧和卤族元素结合成含氧盐和氧化物，特别是硅酸盐和卤化物等化合物，构 成地壳中大部分造岩矿物。常称为亲氧元素或“造岩元素”。 •铜型离子 这类离子最外层电子数有 18 个（ns2np6nd10）或 18+2 个电子，具有 Cu+的电子层构型。 包括周期表长周期右半部的金属元素或半金属元素。其特点是离子半径小，外层电子多，极 化力强，电离势较大。易与电负性低、半径大、易于极化的 S 2-结合成硫化物、含硫盐及类似 化合物，其多为共价键结合，形成主要的金属硫化物矿床中的矿石矿物。故称为“亲硫元素”、 “亲铜元素”或“造矿元素”。 •过渡型离子 这类离子最外层电子数介 8~18 之间个电子（ns2npnd1-9），处于前两者之间的过渡位置
主要包括周期表中Ⅲ一Ⅷ族的副族元素,其特点是具有未满的d(或f)电子亚层,结构不稳 定,易于变价,其性质介于前两类离子之间。外电子层电子数愈接近8者,亲氧性愈强,易 与氧结合,愈接近18者,亲硫性愈强,易与硫结合。电子数居中者,如Fe、M等,则依所 处的介质条件不同,既可形成氧化物,也可形成硫化物。这一类元素,在地质作用中经常与 铁共生,故也称之为“亲铁元素”。 (2)原子和离子半径 晶体结构中的原子或离子中心之间,常保持一定的距离,表明结构中的每个原子或离子 各自都有一个确定的电磁场作用范围,这个作用范围常看成是球形的,它的半径作为原子或 离子的有效半径 原子半径包括两类,一类是金属晶体中两相邻原子中心间距之半,称为金属原子半径, 另一类是共价化合物晶体两相邻原子中心间距之半,称为原子共价半径。各元素的离子半径、 共价半径和金属原子半径的变化规律为 ·同一周期的元素,原子和阳离子半径随原子序数的增大而减小。这是由于核电荷的增大 使其半径缩小。 同族元素的原子和离子半径自上而下逐渐增大。这是由于电子层数增加的结果 ·在周期表左上方到右下方的对角线方向上,原子和阳离子半径彼此近于相等。 在镧系和锕系元素中,元素的阳离子半径随原子序数增加而略有减小,即所谓镧系收缩 和锕系收缩。因受调系收缩的影响,钢系以后的诸元素与同族中的上面一个元素相比,半径 差很小,以至相等。 ·同种元素的原子半径,其共价半径总是小于金属原75半径。同种元素的离子半径,且 正价愈高,半径愈小,而阴离子的半径总是大于该元素的原子半径,且负价愈高,半径愈大。 般说来,阳离子半径常介于001~02nm之间,而阴离子半径则在0.12022nm之间。而原 子和离子半径的大小,特别是相对大小对晶体结构中质点排列方式的影响很大, (3)质点的最紧密堆积 在矿物晶体结构中,可以把质点的有效半径近似地看作是一些圆球。质点的结合,可以 看作是这些圆球的排列堆积。为了保持最小的内能,使晶体处于最稳定状态,质点的排列方 式必须是最紧密的 (4)配位数和配位多面体 晶体结构中,1个原子或离子周围所接触的原子数或异号离子的数目成为该原子或离子 的配位数。晶体中,围绕阳离子(或原子)的阴离子(或原子)中心联线所构成的多面体, 称为配位多面体。配位数和配位多面体都可用来表示晶体结构中质点相互配置的状况。晶体
主要包括周期表中Ⅲ—Ⅷ族的副族元素，其特点是具有未满的 d（或 f）电子亚层，结构不稳 定，易于变价，其性质介于前两类离子之间。外电子层电子数愈接近 8 者，亲氧性愈强，易 与氧结合，愈接近 18 者，亲硫性愈强，易与硫结合。电子数居中者，如 Fe、Mn 等，则依所 处的介质条件不同，既可形成氧化物，也可形成硫化物。这一类元素，在地质作用中经常与 铁共生，故也称之为“亲铁元素”。 （2）原子和离子半径 晶体结构中的原子或离子中心之间，常保持一定的距离，表明结构中的每个原子或离子 各自都有一个确定的电磁场作用范围，这个作用范围常看成是球形的，它的半径作为原子或 离子的有效半径。 原子半径包括两类，一类是金属晶体中两相邻原子中心间距之半，称为金属原子半径， 另一类是共价化合物晶体两相邻原子中心间距之半，称为原子共价半径。各元素的离子半径、 共价半径和金属原子半径的变化规律为： •同一周期的元素，原子和阳离子半径随原子序数的增大而减小。这是由于核电荷的增大 使其半径缩小。 •同族元素的原子和离子半径自上而下逐渐增大。这是由于电子层数增加的结果。 •在周期表左上方到右下方的对角线方向上，原子和阳离子半径彼此近于相等。 •在镧系和锕系元素中，元素的阳离子半径随原子序数增加而略有减小，即所谓镧系收缩 和锕系收缩。因受调系收缩的影响，钢系以后的诸元素与同族中的上面一个元素相比，半径 差很小，以至相等。 •同种元素的原子半径，其共价半径总是小于金属原 75 半径。同种元素的离子半径，且 正价愈高，半径愈小，而阴离子的半径总是大于该元素的原子半径，且负价愈高，半径愈大。 一般说来，阳离子半径常介于 0.01~0.2nm 之间，而阴离子半径则在 0.12~0.22nm 之间。而原 子和离子半径的大小，特别是相对大小对晶体结构中质点排列方式的影响很大。 （3）质点的最紧密堆积 在矿物晶体结构中，可以把质点的有效半径近似地看作是一些圆球。质点的结合，可以 看作是这些圆球的排列堆积。为了保持最小的内能，使晶体处于最稳定状态，质点的排列方 式必须是最紧密的。 （4）配位数和配位多面体 晶体结构中，1 个原子或离子周围所接触的原子数或异号离子的数目成为该原子或离子 的配位数。晶体中，围绕阳离子（或原子）的阴离子（或原子）中心联线所构成的多面体， 称为配位多面体。配位数和配位多面体都可用来表示晶体结构中质点相互配置的状况。晶体
结构可以看作是由配位多面体以各种方式联结而成的。 自然金属矿物(如Au、Ag、Cu)的晶体结构中,原子配位数为12,因为在等大球体的 最紧密堆积中,每个球的周围总有12个球与之相接触。 在纯离子化合物的晶体中,阳离子的配位数主要取决于阳离子半径与阴离子半径之比值。 共价键要求配位原子有一定的方向性和数量性,一般配位数偏低;离子极化引起离子间 距缩短,使配位数降低(如闪辞矿中,Zn的配位数为4而不为6);外界温度增髙使配位数降 低,而压力增大可使配位数增高等 (5)质点间的联结力一一化学键 晶体结构中,质点间的相互维系力(结合力),称为化学键。化学键的形成,主要是由于 相互作用的原子,它们的价电子在原子核之间进行重新分配,以达到稳定的电子构型的结果。 不同的原子,由于它们得失电子的能力(电负性)不同,因而在相互作用时,可以形成不同 的化学键。典型的化学键有3种,即离子键、共价键和金属键。加上存在于分子之间的、较 弱的相互吸引力——分子键,共有4种基本键型。 具有不同化学键的晶体,在晶体结构、物理性质和化学性质上都有很大的差异。因此, 通常根据晶体中占主导地位化学键的类型,将晶体结构划分为不同的晶格类型。 (6)同质多象、多型和有序一一无序结构 、同质多象 (一)同质多象概念 相同化学成分的物质,在不同物理化学条件(温度、压力、介质)下,形成不同晶体结 构现象,称为同质多象。这些不同结构的晶体,称为该成分的同质多象变体 同质多象的每个变体都有自己的内部结构、形态、物理性质以及热稳定范围,所以把同 质多象每一个变体都看作一个独立的矿物种,给予不同的矿物名称,如碳(C)的两个同质 多象变体金刚石和石墨。或者根据它们的形成温度从低至高,在其名称或化学式之前,冠以 a-、β-、γ-等希腊字母,以资区别,如α-石英、β-石英:αZnS(纤锌矿)和β-ZnsS (闪锌矿)等 (二)同质多象转变 由于同质多象各变体都有自己的热力学稳定范围,因此,当外界条件变化到一定程度时, 各变体之间就可能在结构上发生转变。通常,结构差异较小的两个变体之间的转变比较容易 也很迅速,且它们之间的转变是可逆的,573℃时,如α-石英◇β-石英,而结构差异大的 两个变体之间的转变是较困难的,转变过程迟缓,只在升温过程中发生,在降温过程中并不 发生相应的可逆转变。尽管变体的结构和物理性质不同,但在晶体形态上继承下来的现象称
结构可以看作是由配位多面体以各种方式联结而成的。 自然金属矿物（如 Au、Ag、Cu）的晶体结构中，原子配位数为 12，因为在等大球体的 最紧密堆积中，每个球的周围总有 12 个球与之相接触。 在纯离子化合物的晶体中，阳离子的配位数主要取决于阳离子半径与阴离子半径之比值。 共价键要求配位原子有一定的方向性和数量性，一般配位数偏低；离子极化引起离子间 距缩短，使配位数降低（如闪辞矿中，Zn 的配位数为 4 而不为 6）；外界温度增高使配位数降 低，而压力增大可使配位数增高等。 （5）质点间的联结力——化学键 晶体结构中，质点间的相互维系力（结合力），称为化学键。化学键的形成，主要是由于 相互作用的原子，它们的价电子在原子核之间进行重新分配，以达到稳定的电子构型的结果。 不同的原子，由于它们得失电子的能力（电负性）不同，因而在相互作用时，可以形成不同 的化学键。典型的化学键有 3 种，即离子键、共价键和金属键。加上存在于分子之间的、较 弱的相互吸引力——分子键，共有 4 种基本键型。 具有不同化学键的晶体，在晶体结构、物理性质和化学性质上都有很大的差异。因此， 通常根据晶体中占主导地位化学键的类型，将晶体结构划分为不同的晶格类型。 （6）同质多象、多型和有序——无序结构 一、同质多象 （一）同质多象概念 相同化学成分的物质，在不同物理化学条件（温度、压力、介质）下，形成不同晶体结 构现象，称为同质多象。这些不同结构的晶体，称为该成分的同质多象变体。 同质多象的每个变体都有自己的内部结构、形态、物理性质以及热稳定范围，所以把同 质多象每一个变体都看作一个独立的矿物种，给予不同的矿物名称，如碳（C）的两个同质 多象变体金刚石和石墨。或者根据它们的形成温度从低至高，在其名称或化学式之前，冠以 α-、β-、γ-等希腊字母，以资区别，如α-石英、β-石英；α-ZnS（纤锌矿）和β-ZnS （闪锌矿）等。 （二）同质多象转变 由于同质多象各变体都有自己的热力学稳定范围，因此，当外界条件变化到一定程度时， 各变体之间就可能在结构上发生转变。通常，结构差异较小的两个变体之间的转变比较容易， 也很迅速，且它们之间的转变是可逆的，573℃时，如α-石英 β-石英，而结构差异大的 两个变体之间的转变是较困难的，转变过程迟缓，只在升温过程中发生，在降温过程中并不 发生相应的可逆转变。尽管变体的结构和物理性质不同，但在晶体形态上继承下来的现象称
为副象。如β-石英转变为α-石英,仍保留了石英六方双锥晶形,这就是α-石英具有β-石英 的副象 温度和压力是影响同质多象转变的主要因素。一般说来,温度的増髙促使同质多象向配 位数减少、比重降低的方向转变,而压力的作用正好相反。介质的酸碱度、杂质的存在等次 要因素对同质多象变体的形成也会产生影响。如黄铁矿和白铁矿可在同样的温压条件下分别 形成于碱性和酸性介质之中 同质多象在矿物中是较为常见的。由于它们的出现与形成时外界条件有密切的关系,因 此,借助于它们在某些地质体中的存在,可以帮助我们推测有关地质体形成时的物理化学条 件,是较普遍的一类地质温度计。在工业上还可利用同质多象变体的转变规律,改变矿物的 晶体结构,以获得所需要的矿物材料,如利用石墨制造人造金刚石等。 、多型 由同种化学成分组成的晶体,当晶体结构中的结构单位层相同,而结构单位层之间的堆 垛顺序,即重复周期和堆垛方式(平移和旋转)不同时,所形成的不同结构变体,即为多型。 所以,多型是一种特殊的一维同质多象。 与同质多象变体不同的是,在多型的各个变体的结构中,原子配位的情况是相同的,内 能也很相近,它们在形态和物理性质上也极为相似,有时不同多型变体在同一块晶体上共存; 所以,相同化学成分的多型变体被看成是同一个矿物种。 目前已知多种矿物晶体,特别是那些具有层状结构的矿物晶体存在着多型现象,如石墨, 辉铝矿、云母、绿泥石、高岭石等等 三、有序一一无序,结构 当两种原子或离子在晶体结构中占据等同的构造位置时,如果它们占据任何一个等同位 置的几率是相同的,即两种质点相互间的分布没有一定的秩序,这样的晶体结构称为无序结 构,如果它们间的分布是有规律的,即两种质点各自占有特定的位置,则这样的结构称为有 序结构 在完全有序(或称长程有序)和无序结构之间,还存在着过渡情况,即部分有序(或称 短程有序,只在晶体结构的局部区域内质点呈有序分布。结构有序化的程度,称为有序度。 矿物晶体有序度的不同,其晶体结构有所差异,相应的物理性质也会产生某些变化,这 也是一种同质多象现象。但不同有序度变体之间仅局限于某些配位位置中不同质质点的占位 状况有所差异 般说,温度升高可促使晶体结构从有序向无序转变,而温度降低,则有利于无序结构 有序化。所以有序一一无序结构的研究,有助于确定晶体的形成温度,对探索自然界矿物的
为副象。如β-石英转变为α-石英，仍保留了石英六方双锥晶形，这就是α-石英具有β-石英 的副象。 温度和压力是影响同质多象转变的主要因素。一般说来，温度的增高促使同质多象向配 位数减少、比重降低的方向转变，而压力的作用正好相反。介质的酸碱度、杂质的存在等次 要因素对同质多象变体的形成也会产生影响。如黄铁矿和白铁矿可在同样的温压条件下分别 形成于碱性和酸性介质之中。 同质多象在矿物中是较为常见的。由于它们的出现与形成时外界条件有密切的关系，因 此，借助于它们在某些地质体中的存在，可以帮助我们推测有关地质体形成时的物理化学条 件，是较普遍的一类地质温度计。在工业上还可利用同质多象变体的转变规律，改变矿物的 晶体结构，以获得所需要的矿物材料，如利用石墨制造人造金刚石等。 二、多型 由同种化学成分组成的晶体，当晶体结构中的结构单位层相同，而结构单位层之间的堆 垛顺序，即重复周期和堆垛方式（平移和旋转）不同时，所形成的不同结构变体，即为多型。 所以，多型是一种特殊的一维同质多象。 与同质多象变体不同的是，在多型的各个变体的结构中，原子配位的情况是相同的，内 能也很相近，它们在形态和物理性质上也极为相似，有时不同多型变体在同一块晶体上共存； 所以，相同化学成分的多型变体被看成是同一个矿物种。 目前已知多种矿物晶体，特别是那些具有层状结构的矿物晶体存在着多型现象，如石墨， 辉铝矿、云母、绿泥石、高岭石等等。 三、有序——无序，结构 当两种原子或离子在晶体结构中占据等同的构造位置时，如果它们占据任何一个等同位 置的几率是相同的，即两种质点相互间的分布没有一定的秩序，这样的晶体结构称为无序结 构，如果它们间的分布是有规律的，即两种质点各自占有特定的位置，则这样的结构称为有 序结构。 在完全有序（或称长程有序）和无序结构之间，还存在着过渡情况，即部分有序（或称 短程有序，只在晶体结构的局部区域内质点呈有序分布。结构有序化的程度，称为有序度。 矿物晶体有序度的不同，其晶体结构有所差异，相应的物理性质也会产生某些变化，这 也是一种同质多象现象。但不同有序度变体之间仅局限于某些配位位置中不同质质点的占位 状况有所差异。 一般说，温度升高可促使晶体结构从有序向无序转变，而温度降低，则有利于无序结构 有序化。所以有序一一无序结构的研究，有助于确定晶体的形成温度，对探索自然界矿物的
形成条件是很有意义的 2矿物的化学成分 矿物的化学成分是组成矿物的物质基础,是决定矿物结构、性质的最本质的因素,也是 人们利用矿物原料的主要方面。因此,它是矿物学的重要内容 (1)矿物的化学成分 矿物的化学成分可以分为两种基本类型:一类是由同种元素的原子自相结合的单质,如 金刚石(C)、自然金(Au)等。另一类是由元素组成的化合物。由一种金属元素和一种非金 属元素结合所形成的化合物为简单化合物,如方铅矿(PbS)、萤石(CaF2);由阳离子和络阴 离子形成的化合物为络合物,如方解石(CaCO3)、钠长石( NaaISi3Og)等,由两种或两种 以上的阳离子与阴离子或络阴离子相结合形成的化合物为复合化合物,如尖晶石(MgAl2O4)、 白云石(CaMg(CO3)等。有些化合物中,还存在不同形式的水 不论是单质或化合物,其主要组分是相对稳定的,变化范围不大,绝大多数元素的组合 遵守定比定律和倍比定律,可以用化学式加以表示。 但是,由于类质同象的琶换、离子交换、胶体吸附、显微包体的存在及机械杂质的混入, 可引起化学成分在一定范围内变化。 (2)类质同象 、类质同象的概念 类质同象是指矿物结晶时,结构中性质相近的质点(离子、原子或分子)在保持原有晶 体结构的情况下,相互代替(置换)的现象。类质同象极为常见,它是造成晶质矿物化学成 分变化的主要原因。 类质同象的类型 (一)全类质同象和不完全类质同象 完全类质同象和不完全类质同象是根据点代替的程度不同来划分的 完全类质同象,是指组分之间以任意比例进行置换。例如镁橄榄石Mg2SO4中的Mg2, 可以被Fe2以任意比例代替,直到全部Mg2被Fe2代替而成铁橄榄石Fe2SiO4。即 Mg2SiO4(Mg, Fe hSiO4(Fe, MghSiO4---Fe2SIO4 镁橄榄石 铁橄榄石 在镁橄榄石和铁橄榄石之间,构成一个完全类质同象系列。镁橄榄石和铁橄榄石称为端 员矿物;由Mg2+、Fe2置换而形成的一系列混合体(或称混晶),则是它们之间的中间成员。 不完全类质同象,是指组分之间的置换有一定的限度。例如闪锌矿中,Fe2+取代Zn2+只 能局限在30.8%范围以内
形成条件是很有意义的。 2.矿物的化学成分 矿物的化学成分是组成矿物的物质基础，是决定矿物结构、性质的最本质的因素，也是 人们利用矿物原料的主要方面。因此，它是矿物学的重要内容。 （1）矿物的化学成分 矿物的化学成分可以分为两种基本类型：一类是由同种元素的原子自相结合的单质，如 金刚石（C）、自然金（Au）等。另一类是由元素组成的化合物。由一种金属元素和一种非金 属元素结合所形成的化合物为简单化合物，如方铅矿（PbS）、萤石（CaF2）；由阳离子和络阴 离子形成的化合物为络合物，如方解石（CaCO3）、钠长石（NaAlSi3O8）等，由两种或两种 以上的阳离子与阴离子或络阴离子相结合形成的化合物为复合化合物，如尖晶石（MgAl2O4）、 白云石（CaMg(CO3)2）等。有些化合物中，还存在不同形式的水。 不论是单质或化合物，其主要组分是相对稳定的，变化范围不大，绝大多数元素的组合 遵守定比定律和倍比定律，可以用化学式加以表示。 但是，由于类质同象的琶换、离子交换、胶体吸附、显微包体的存在及机械杂质的混入， 可引起化学成分在一定范围内变化。 （2）类质同象 一、类质同象的概念 类质同象是指矿物结晶时，结构中性质相近的质点（离子、原子或分子）在保持原有晶 体结构的情况下，相互代替（置换）的现象。类质同象极为常见，它是造成晶质矿物化学成 分变化的主要原因。 二、类质同象的类型 （一）全类质同象和不完全类质同象 完全类质同象和不完全类质同象是根据点代替的程度不同来划分的。 完全类质同象，是指组分之间以任意比例进行置换。例如镁橄榄石 Mg2SiO4 中的 Mg2+， 可以被 Fe2+以任意比例代替，直到全部 Mg2+被 Fe2+代替而成铁橄榄石 Fe2SiO4。即： Mg2SiO4 一(Mg，Fe )2SiO4 一(Fe，Mg)2SiO4——Fe2SiO4 镁橄榄石 铁橄榄石 在镁橄榄石和铁橄榄石之间，构成一个完全类质同象系列。镁橄榄石和铁橄榄石称为端 员矿物；由 Mg2+、Fe2+置换而形成的一系列混合体（或称混晶），则是它们之间的中间成员。 不完全类质同象，是指组分之间的置换有一定的限度。例如闪锌矿中，Fe2+取代 Zn2+只 能局限在 30.8%范围以内
(二)等价类质同象和异价类质同象 这是根据代替时离子间的电价是否相等来划分的。 凡是晶格中互相代替的离子间电价相等的称为等价类质同象置换,如前述的Mg2和Fe2+、 Zn2+和Fe2+。 凡是相互代替的质点电价不相等的称为异价类质同象,如硅酸盐矿物中的Si+被A代 替,萤石中的Ca2被Y3所代替等,为了保持代替前后电荷平衡,异价类质同象可以通过下 列方式进行: 不等数代替:3Mg=2A13+(在云母中) Li+cst Be2+(在绿柱石) A13++Na+ Sr4+(在角闪石中) 成对代替:Ca2++A13 Na+Sr+(在斜长石中) Ca2+F(在磷灰石中) (三)类质同象的形成条件 类质同象代替能不能进行,主要取决于离子或原子本身的性质和形成时的物理化学条件。 1)离子(原子)本身的性质 ·原子或离子的半径。 相互代替的离子半径相差越小,则彼此间替换能力越强,替换量越大,反之则越弱、越 小。经验表明,若以r1、n2分别代表较大质点和较小质点的半径,当r1-r2/r230%时,则 很难形成类质同象了。 ·离子的电价。 类质同象代替必须遵守电价平衡的原则,否则会引起晶体结构的破坏。因此,在异价类 质同象代替时,电荷平衡起着主要的作用,而离子半径间的差别却可允许有较大范围。如云 母中Mg2+代替A13+,两者半径之差高达30%仍能形成类质同象 ·离子类型。 般离子类型相同或相似,形成的键性相一致,才能发生类质同象代替。例如Hg2和Ca 电价相同,半径分别为o.llmm和0.104mm,十分相近,但彼此不相互代替,显然是离子类 型不同的缘故。而A8+、Sr4属同型离子,虽然r1-r2/r2=38%,但在硅酸盐矿物的晶格中 A13+代S4+的类质同象代替十分广泛。这是由于A-O与SiO间均以共价键为主,间距相近, 以致二者易发生交换,因此不能单纯从离子半径的差值作出能否发生类质同象的结论。 2)响影类质同象产生的外部条件
（二）等价类质同象和异价类质同象 这是根据代替时离子间的电价是否相等来划分的。 凡是晶格中互相代替的离子间电价相等的称为等价类质同象置换，如前述的 Mg2+和 Fe2+、 Zn2+和 Fe2+。 凡是相互代替的质点电价不相等的称为异价类质同象，如硅酸盐矿物中的 Si4+被 Al3+代 替，萤石中的 Ca2+被 Y3+所代替等，为了保持代替前后电荷平衡，异价类质同象可以通过下 列方式进行： 不等数代替： 3Mg2+ ===== 2A13+（在云母中） Li++Cs+ ===== Be2+（在绿柱石） A13++Na+ ===== Si4+（在角闪石中） 成对代替： Ca2++A13+ ===== Na ++Si4+（在斜长石中） Ce3++O2- ===== Ca2++F-（在磷灰石中） (三)类质同象的形成条件 类质同象代替能不能进行，主要取决于离子或原子本身的性质和形成时的物理化学条件。 1）离子（原子）本身的性质 •原子或离子的半径。 相互代替的离子半径相差越小，则彼此间替换能力越强，替换量越大，反之则越弱、越 小。经验表明，若以 r1、r2 分别代表较大质点和较小质点的半径，当 r1-r2/r230%时，则 很难形成类质同象了。 •离子的电价。 类质同象代替必须遵守电价平衡的原则，否则会引起晶体结构的破坏。因此，在异价类 质同象代替时，电荷平衡起着主要的作用，而离子半径间的差别却可允许有较大范围。如云 母中 Mg2+代替 A13+，两者半径之差高达 30%仍能形成类质同象。 •离子类型。 一般离子类型相同或相似，形成的键性相一致，才能发生类质同象代替。例如 Hg2+和 Ca2+ 电价相同，半径分别为 0.11mm 和 0.104mm，十分相近，但彼此不相互代替，显然是离子类 型不同的缘故。而 A18+、Si4+属同型离子，虽然 r1-r2/r2=38%，但在硅酸盐矿物的晶格中， A13+代 Si4+的类质同象代替十分广泛。这是由于 Al-O 与 Si-O 间均以共价键为主，间距相近， 以致二者易发生交换，因此不能单纯从离子半径的差值作出能否发生类质同象的结论。 2）响影类质同象产生的外部条件
·温度。 温度增高有利于矿物中类质同象代替,温度下降则类质同象代替较弱,而且可以使形成 的类质同象混晶离解。如何长石中的K+在660℃以上,可以被Nat任意代替,形成完全类质 同象系列;500℃时最多能代替20%,200℃时,代替不超过5%。高温时形成的含Na+高的钾 长石,温度下降,钠长石就会分离出来,在钾长石中呈条片状排列,而形成所谓的条纹长石 压力。压力增大,既能限制类质同象代替的范围,又能促使其分解 ·浓度。矿物形成时,若某一组分浓度不足,则能促使类似的组分来代替,有利于形成类 质同象。如磷灰石Cas(PO4)3(F,C1)形成时,假若溶液或熔体中Ca2+的浓度不足,(PO4 3的浓度过大,介质中与Ca2性质相似的Sr+、Ce等离子就可代替Ca进入晶格,占据Ca2+ 的结构位置。这样形成的类质同象称为补偿类质同象。一些稀有分散元素常可形成类质同象 混入物,往往与此有关。 (3)胶体矿物的化学组成特点 、胶体矿物的概念 胶体是一种由多相物质组成的混合物。它是由一种或多种物质微粒(粒径1~100nm)所 构成的分散相(或分散质),分散于分散媒(或分散介质)之中所形成的一种不均匀的分散系。 分散相和分散媒均可具有各种物态(固态、液态、气态),并可有不同组合。在矿物中,分散 相以固态的晶质微粒为主,分散媒以水为主。分散媒远多于散相的胶体,称为水溶胶(溶胶), 如果分散相远多于分散媒,则称为水胶凝体(水凝胶或凝胶)。水溶胶体可以因脱水而向水胶 凝体转化。所胶体矿物通常是指由水胶凝体形成的矿物。如蛋白石SiO2·nH2O等。而以结 晶物质为分散媒的结晶胶凝体,如含气体分散相的乳石英,含氧化铁分散相的红色重晶石, 含硫化物或有机分散相的黑色方解石等,在矿物学中通常作为结晶提对待,把分散相看成是 包于晶体中的杂质 胶体矿物在外形上多呈钟乳状、葡萄状等形态,其微粒的排列和分布是不规则、不均匀 的。在光学性质上具有非晶质体特点,故通常将胶体矿物看作非晶质矿物。但有许多胶体矿 物的微粒本身是结晶质的,因粒径太小,是一种超显微晶质(如粘土矿物)。 、胶体的基本性质及胶体矿物的化学成分特点 胶体具有吸附性和胶粒带有电荷的性质都是因为胶体质点的微粒性新造成的。由于胶体 质点具有非常小的粒径,比表面积(总表面积与其体积之比)极大,从而具有极大的表面能 为了降低表面能,一种途径是使胶粒合并,形成胶凝体,最终导致胶体矿物的晶质化,另一 种途径是吸附其它物质,在胶核的周围形成包括吸附层和扩散层的双离子层。例如氯化铁水 解而得到的氢氧化铁胶体溶液中,氢氧化铁胶团的结构可示意如下:
•温度。 温度增高有利于矿物中类质同象代替，温度下降则类质同象代替较弱，而且可以使形成 的类质同象混晶离解。如何长石中的 K+在 660℃以上，可以被 Na+任意代替，形成完全类质 同象系列；500℃时最多能代替 20%，200℃时，代替不超过 5%。高温时形成的含 Na+高的钾 长石，温度下降，钠长石就会分离出来，在钾长石中呈条片状排列，而形成所谓的条纹长石。 •压力。压力增大，既能限制类质同象代替的范围，又能促使其分解。 •浓度。矿物形成时，若某一组分浓度不足，则能促使类似的组分来代替，有利于形成类 质同象。如磷灰石 Ca5〔PO4〕3(F，C1)形成时，假若溶液或熔体中 Ca2+的浓度不足，〔PO4〕 3-的浓度过大，介质中与 Ca2+性质相似的 Sr2+、Ce3+等离子就可代替 Ca2+进入晶格，占据 Ca2+ 的结构位置。这样形成的类质同象称为补偿类质同象。一些稀有分散元素常可形成类质同象 混入物，往往与此有关。 （3）胶体矿物的化学组成特点 一、胶体矿物的概念 胶体是一种由多相物质组成的混合物。它是由一种或多种物质微粒（粒径 1~100nm）所 构成的分散相（或分散质），分散于分散媒（或分散介质）之中所形成的一种不均匀的分散系。 分散相和分散媒均可具有各种物态（固态、液态、气态），并可有不同组合。在矿物中，分散 相以固态的晶质微粒为主，分散媒以水为主。分散媒远多于散相的胶体，称为水溶胶（溶胶）， 如果分散相远多于分散媒，则称为水胶凝体（水凝胶或凝胶）。水溶胶体可以因脱水而向水胶 凝体转化。所胶体矿物通常是指由水胶凝体形成的矿物。如蛋白石 SiO2·nH2O 等。而以结 晶物质为分散媒的结晶胶凝体，如含气体分散相的乳石英，含氧化铁分散相的红色重晶石， 含硫化物或有机分散相的黑色方解石等，在矿物学中通常作为结晶提对待，把分散相看成是 包于晶体中的杂质。 胶体矿物在外形上多呈钟乳状、葡萄状等形态，其微粒的排列和分布是不规则、不均匀 的。在光学性质上具有非晶质体特点，故通常将胶体矿物看作非晶质矿物。但有许多胶体矿 物的微粒本身是结晶质的，因粒径太小，是一种超显微晶质（如粘土矿物）。 二、胶体的基本性质及胶体矿物的化学成分特点 胶体具有吸附性和胶粒带有电荷的性质都是因为胶体质点的微粒性新造成的。由于胶体 质点具有非常小的粒径，比表面积（总表面积与其体积之比）极大，从而具有极大的表面能。 为了降低表面能，一种途径是使胶粒合并，形成胶凝体，最终导致胶体矿物的晶质化，另一 种途径是吸附其它物质，在胶核的周围形成包括吸附层和扩散层的双离子层。例如氯化铁水 解而得到的氢氧化铁胶体溶液中，氢氧化铁胶团的结构可示意如下：