求“石”廊

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含氧盐矿物-硫酸盐

作者: 发布者:颜世永 责任编辑: 发布时间:2021-06-28 浏览次数:1100

硫酸盐矿物是金属阳离子与硫酸根[SO4]2-相化合而成的含氧盐矿物。目前已知的硫酸盐矿物种数有301种。其中的石膏、硬石膏、重晶石、天青石、芒硝、明矾石等均能富集成具有工业意义的矿床。

化学组成

在硫酸盐矿物中,可以与硫酸根化合的金属阳离子中最主要的是Ca2+Mg2+K+Na+Ba2+Sr2+Pb3+Fe3+Al3+Cu2+。阴离子部分除[SO4]2-外,有时还有附加阴离子,其中以(OH)-为最主要。此外,许多硫酸盐矿物中存在结晶水。

晶体化学特征

硫酸盐矿物晶体结构中存在的[SO4]2-络阴离子,它较一般的阴离子为大,与大半径的二价阳离子Ba2+Sr2+Pb2+结合成无水化合物,如重晶石Ba[SO4];而与离子半径较小的二价阳离子,如Mg2+Cu2+等,则结合成含结晶水的硫酸盐,如泻利盐Mg[SO4]·7H2O;当离子半径介于上述大小之间者,如Ca2+,既可形成无水硫酸盐硬石膏Ca[SO4],又可形成含水硫酸盐石膏Ca[SO4]·2H2O。一价碱金属阳离子虽然能与[SO4]2-结合成无水或含水硫酸盐,如无水芒硝Na2[SO4]或芒硝Na2[SO4]·10H2O,但更主要的是与二价或三价阳离子(Al3+Fe3+)一起与[SO4]2-结合成含附加阴离子(OH)-或含结晶水的复杂硫酸盐,如明矾石KAl[SO4]2(OH)6

物理性质

本类矿物的特征是硬度低,通常在2~3.5之间。密度一般不大,在2~4g/cm3左右,含钡和铅的硫酸盐矿物则可高至4以上,甚至可达6~7。颜色-般呈白色或无色,含铁者呈黄褐或蓝绿色,含铜者呈蓝绿色,含锰或钴者呈红色。硫酸盐矿物有内生成因和外生成因,形成于氧浓度大和温度低的条件下,因此地壳浅部和地表部分是形成硫酸盐矿物最适宜的地方。

主要矿物描述

重晶石(barite)-天青石( celestite) Ba[SO4]—Sr[SO4]

[化学组成]其中Ba[SO4]—Sr[SO4]为完全类质同像,成分中还可以有PbCaRa等。

由于络阴离子[SO4]2-四面体半径很大,为0.295 nm,因此只有与大半径的+2价阳离子Ba2+Sr2+Pb2+结合才能形成稳定矿物。

[晶体结构]斜方晶系;;重晶石晶胞参数:a0=0.888nmb0=0.545nmc0=0.715nmZ=41149℃以上转变为高温六方变体。天青石晶胞参数:a0=0.836 nmb0=0.535nmc0=0.687nmZ=41152℃以上转变为高温六方变体。在硫酸盐矿物的晶体结构中,阳离子的配位数一般都较高,BaSrPb的配位数为12

[形态] 晶体常沿{001}发育成板块,有时呈柱状,少数为三向等长。

[物理性质] 重晶石特点为:纯净的晶体无色透明,一般呈白色,灰白色,浅黄色,淡褐色;玻璃光泽;解理面呈珍珠光泽。解理{001}完全,{210}中等(近完全)。解理夹角{001}{210}=90°(210)(20)>90°。硬度3~3.5。相对密度4.3~4.5

天青石特点为:天蓝色,故名天青石,相对密度3.9~4。其他同重晶石。

[成因及产状]重晶石要产于低温热液矿脉中,也可产于沉积岩中,呈结核状出现。天青石以沉积型为主。在华南栖霞组中的沉积泥灰岩中,天青石以放射状产出,俗称菊花石,作为工艺品开采已有上百年历史。重晶石和天青石都以沉积成因为主,这是因为[SO4]2-中的硫为+6价,是硫的最高价,要求地表氧化态。

[鉴定特征]板状晶形,3组中等至完全解理,解理块体在(100)面上呈菱形,而{001}{210}=90°。与HCI不起作用,可与碳酸盐矿物相区别,以HCI浸湿后,重晶石染火焰成黄绿色(Ba2+的焰色)可与天青石的深紫红色(Sr2+的焰色)区别。硬度小,相对密度大,可与长石相区别。

[主要用途]重晶石为提取Ba的原料。磨成细粉可作钻探泥浆的加重剂。亦可用于化学试剂和医药上。可作白色颜料,并为伦琴射线实验室墙壁喷漆的主要原料。另外可作充填剂用于橡胶、造纸业以增加其质量及光滑程度。

石膏( gypsum ) Ca[ SO4]·2H2O .

又称二水石膏或生石膏。

[化学组成]常有黏土、有机质等机械混入物。

[晶体结构]单斜晶系;;a0=0.568nmb0=1.518nmc0=0.629nmβ=113°50'Z=4。由于Ca2+较小,与[SO4]2-结合时要引进H2O。石膏的晶体结构特点是:由[SO4]2-四面体与Ca2+联结成平行于(010)的双层,双层间通过H2O分子联结,石膏的完全解理即沿此方向发生。Ca2+的配位数为8,与相邻的4[SO4]2-中的6O2-2H2O分子联结。

[形态]晶体常依{010}发育成板状,也有的呈粒状;晶面{110}{010}常具纵纹。双晶常见,一种是依(100)为双晶面的加里双晶或称燕尾双晶,另一种是以(101)为双晶面的巴黎双晶或称箭头双晶。集合体多呈致密块状或纤维状。细晶粒状块体称之为雪花石膏;纤维状的集合体称为纤维石膏。由扁豆状晶体所形成似玫瑰花状集合体较少见。此外,还有土状、片状集合体。

[物理性质]通常为白色及无色,无色透明晶体称为透石膏,有时因含其他杂质而染成灰、浅黄、浅褐等色;条痕白色;透明;玻璃光泽,解理面呈珍珠光泽,纤维状集合体呈丝绢光泽。解理{010}极完全,{100}{011}中等,解理片裂成面夹角为66°114°的菱形体,解理薄片具挠性。硬度1.5-2,不同方向稍有变化。相对密度2.3。性脆。

[成因及产状]主要是化学沉积作用的产物,常形成巨大的矿层或透镜体存在于石灰岩、红色页岩和砂岩、泥灰岩及黏土岩层之间,与硬石膏、石盐等共生。

在硫化矿床氧化带中,原生硫化物被氧化后生成硫酸,再与石灰岩的围岩作用可以生成石膏。

热液成因的石膏较少见,通常存在于低温热液硫化物矿床中。

[鉴定特征]低硬度,具有一组极完全解理及各种特征之形态可以鉴别。成致密块状的石膏,以其低硬度和遇酸

起泡可与碳酸盐矿物相区别。

[主要用途]用途很广,大部分用于生产水泥、熟石膏及其制品,如雕塑、建筑装饰及防火材料。

硬石膏( anhydrite )C a[SO4]

[化学组成]成分变化不大,有时有少量的Sr2+Ba2+代替Ca2+

[晶体结构]斜方晶系;;a0=0.699nmb0=0.700nmc0=0.624nmZ=4

[形态]晶体少见。通常沿a轴或c轴延长呈厚板状晶体,亦有时呈柱状。依(011)成接触双晶或聚片双晶。集合体呈纤维状、致密粒状或块状。

[物理性质]白色,常微带浅蓝.浅灰或浅红色,被铁的氧化物或黏土等染成红色、褐色或灰色;条痕白或浅灰白色;晶体无色透明;玻璃光泽,解理面呈珍珠光泽。解理{010}完全,{100}{001}中等(近完全)({100}{001})。硬度3~3.5。相对密度2.8-3.0

[成因及产状]硬石膏主要为化学沉积的产物,大量形成于盐湖中,常与石膏共生。硬石膏在地表条件下不稳定,转变为石膏。

在热液脉和火山熔岩孔洞内偶有硬石膏出现。在某些硫化矿床的氧化带亦可有少量产出(如我国西北)

[鉴定特征]与重晶石族矿物以其相对密度小解理方向(3组解理互相垂直)和光学常数相区别;与粒状钙镁碳酸盐的区别是滴HCI

起泡;与石膏的区别是硬度较大,指甲刻不动。

[主要用途]与石膏大致相同。


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