二、矿物的化学成分

（一）矿物的化学组成类型

每种矿物都有一定的化学成分。大致可分为以下几种类型：

  1. 单质矿物 基本上是由一种自然元素组成的，如金、石墨、金刚石等。在自然界里这样的矿物数量不多。

  2. 化合物 自然界的矿物绝大多数都是化合物，但化合物是多种多样的，按组成情况又可分为：（1）成分相对固定的化合物这种矿物的化学组成是固定的，但其中往往含有或多或少的杂质或混入物，因此又带有一定的相对性。可分为以下几种：

简单化合物——由一种阳离子和一种阴离子化合而成，成分比较简单， 例如，岩盐 NaCl、方铅矿 PbS、石英 SiO2 以及刚玉 Al2O3 等。

络合物——由一种阳离子和一种络阴离子组合而成，为数最多，常形成各种含氧盐矿物，如方解石 CaCO3、硬石膏 CaSO4 等等。

复化物——大多数复化物是由两种以上的阳离子和一种阴离子或络阴离子构成，如铬铁矿 FeCr2O4 和白云石 CaMg（CO3）2。也有些阳离子是共同

的，而阴离子是双重的，如孔雀石 CuCO3·Cu（OH）2。还有阳离子和阴离子都是双重的，但比较少见。

（2）成分可变的化合物 这种化合物成分不是固定的，而是在一定范

围内或以任一比例发生变化。这种化合物主要是由类质同像引起的。所谓类质同像是指在结晶格架中，性质相近的离子可以互相顶替的现象。互相顶替的条件是：离子半径相差不大，离子电荷符号相同，电价相同。例如镁橄榄石 Mg2［SiO4］，由于 Mg2+和 Fe2+都是二价阳离子，

o o

半径分别是0.78A 和0.83A （即大小近似），

因此其中的 Mg2+经常可以被 Fe2+所置换，但并不破坏其结晶格架。这样，就使在纯 Mg2［SiO4］和纯 Fe2［SiO4］之间，出现含 Fe2[SiO4]百分比不同的过渡类型。

二、矿物的化学成分 - 图1类质同像中离子置换又有两种情况：一是互相置换的离子电价相等，如Mg2+，Fe2+，Ni2+，Zn2+，Mn2+等或者 Fe3+，Cr3+，Al3+等，称为等价类质同像。一是几种离子同时置换，置换的离子电价各异，但置换后的总电价必须相等。如斜长石是钠长石 NaAlSi3O8 和钙长石 CaAl2Si2O8 的类质同像系列，其置换方式是一面 Na+和 Ca2+互相置换，一面 Si4+和 Al3+互相置换，置换结果

有的组分是在一定限度内进行离子置换，称为不完全类质同像。如闪锌矿 ZnS 中的 Zn2+可以被 Fe2+所置换，但一般不超过 20％。有的没有一定限制， 即两种组分可以以任何比例进行离子置换，形成一个连续的类质同像系列， 称为完全类质同像。如 NaAlSi3O8 和 CaAl2Si2O8 即可形成完全类质同像系列。这种系列，一般是根据两种组分的百分比而划分出不同的矿物亚种。

类质同像是矿物中一个非常普遍的现象，是形成矿物中杂质的主要原因之一，也是许多稀散元素在矿物中存在的主要形式。

具有类质同像的矿物分子式，一般将类质同像互相置换的元素用括号括在一起，中间用逗号分开，把含量高的放在前边。络阴离子团用方括号括起来。如橄榄石是（Mg，Fe）2［SiO4］，黑钨矿是（Fe，Mn）［WO4］，有时不加括号，写成一般化学式。

  1. 含水化合物 一般指含有 H2O 和 OH-、H+、H3O+离子的化合物而言。又可分为吸附水和结构水两类。

吸附水是渗入到矿物或矿物集合体中的普通水，呈 H2O 分子状态，含量

不固定，不参加晶格构造。这种水可以是气态的，形成气泡水；也可以是液态的，或者包围矿物的颗粒形成薄膜水，或者填充在矿物裂隙及矿物粉末孔隙中形成毛细管水，或者以微弱的联结力依附在胶体粒子表面上，形成胶体水，如蛋白石即为一种含不固定胶体水的矿物，化学式为 SiO2·nH2O。在常压下，当温度达到 100—110℃或更高一点时，吸附水就可从矿物中全部逸出。

结构水是参加矿物晶格构造的水，其中一类叫结晶水，这种水以 H2O 分子形式并按一定比例和其他成分组成矿物晶格，如石膏（CaSO4·2H2O）含 2 个结晶水。结晶水在一定热力条件下可以脱水，脱水后矿物晶格结构也破坏了，随之矿物的物理性质也改变了。如石膏加热至 100—120℃水分开始逸出，变为性质不同的熟石膏。不同的含结晶水矿物，其失水温度是一定的， 这种特性有助于了解矿物的形成温度。结晶水逸出温度多为 100—200℃，一般不超过 600℃。另一类是介于结晶水和吸附水之间过渡性质的水，如粘土矿物之一胶岭石 Mg3（OH）4［Si4O8（O-H）2］·nH2O，是具有层状格架的矿物，水分可以进入层间，使层状格架间距加大；又可排出水分，使格架间距缩小，因此胶岭石具有吸水体积膨胀的特性。这种水就是层间水。还有一类是狭义的结构水，这种水是以 OH-、H+、H3O+离子形式参予矿物晶格，如高岭石 Al4［Si4O10］（OH）8、天然碱 Na3H［CO3］2·2H2O、水云母（K，H3O）Al2

［AlSi3O10］（OH）2 等。这种水与结构联系紧密，需要在较高温下，大约在600—1000℃，才能使晶格破坏，使水分逸出。在一种矿物中可以同时存在几种形式的水。

（二）矿物的同质多像

同一化学成分的物质，在不同的外界条件（温度、压力、介质）下，可以结晶成两种或两种以上的不同构造的晶体，构成结晶形态和物理性质不同的矿物，这种现象称同质多像。在矿物中，同质多像相当普遍，例如碳（C） 在不同的条件下所形成的石墨和金刚石，二者成分相同，但结晶形态和物理性质相差悬殊（表 2-1）：