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Chap.2 矿物的化学成分 ;
研究意义:
① 矿物的化学成分是区别不同矿物
的重要依据;
② 矿物化学成分的变化特点常作为
反映矿物形成条件的标志;
③ 矿物化学成分是人类利用矿物
资源的一个重要方面。 ; 一、元素克拉克值
克拉克值(clarke):
各种化学元素在地壳中的平均含量(即元素在地壳中的丰度(abundance))
之百分数。 ; 表示:
① 质量百分数(weight percent)
—— 质量克拉克值
② 原子百分数(atom percent)
—— 原子克拉克值 ;
二、地壳中化学元素的分布特征
1)元素分布的极不均匀性
丰度最大者: O —— 46.6%
丰度最小者: Rn —— 7×10-16 %
2)地壳的主要化学组成为O、Si、
Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H、Ti
等十种。;
前8种元素丰度最高,占地壳总重量
的99%以上,是地壳中各类岩石的
基本成分。含氧盐和氧化物矿物分布
最广,其中硅酸盐矿物占矿物总种数
的24%,占地壳总重量的3/4;氧化物
矿物占矿物种总数的14%,占地壳
总重量的17%。;
地壳中分布最广泛的八种元素; 3)聚集元素和分散元素
矿物的形成,取决于:
① 元素的丰度;
② 元素的地球化学性质; 聚集元素(aggregated element):
丰度很低,但趋于集中,形成
独立的矿物种,甚至富集成矿床。
如Sb、Bi、Hg、Ag、Au等。 ; 分散元素(dispersed element):
丰度远比聚集元素为高,但趋于
分散,很少能形成独立的矿物种,
而常常作为微量的类质同像混入物
赋存于主要由其他元素所组成的
矿物中。如Rb、Cs、Ga、In、Sc等。 ;
一、矿物的化学成分类型
1.单质:
由同一种元素的原子自相结合
而成的矿物。如自然元素矿物。 ;
2.化合物:
由两种或两种以上元素组成的
矿物。如含氧盐、氧化物和氢氧化物、
卤化物、硫化物及其类似化合物
矿物。;
二、矿物的化学计量性与非化学计量性
1.概念
1)矿物的化学计量性(stoichiometry)
少数矿物的化学成分相当固定,
其化学组成遵守物理化学分配定律
——定比定律和倍比定律,各组分间
具严格的化合比,其化学组成可由理想
化学式表示。如 水晶(SiO2)。; 天然矿物并非理想化学纯的物质。
由于环境的复杂性,大多数矿物
因类质同像替代致使其化学组成在
一定范围内变化,但各晶格位置上
成类质同像关系的各组分数量总和
之间仍遵循定比定律。如 橄榄石
(Mg,Fe)2[SiO4]等。;化学计量矿物:
在各晶格位置上的组分之间
遵守定比定律、具严格化合比
的矿物。 ;2)矿物的非化学计量性
非化学计量矿物:
某些含变价元素的矿物,因形成过程中 常处于不同的氧化还原条件下,其价态会发生变化。由于受化合物电中性的制约,其内部必然存在某种晶格缺陷,致使其化学组成偏离理想化合比,不再遵循定比定律。;
注意:
某些矿物,特别是在高温条件下,
相对地容许存在大量空位。如FeS
化合物,可以高温下通过暴露在真空
或高硫蒸气压下,极易改变其化学
计量性,而变为磁黄铁矿的成分(
Fe1-xS),高温下x = 0~0.125,
其阳离子空位随机分布(Putnis, A.,
1992)。;
2.研究意义
矿物总是以成分非化学计量性
显示其标型特征。如含金硫化物的
偏离化学计量的元素比即具标型性。 ;
二、矿物化学成分变化的原因
1.主要原因
1)类质同像替代
2
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