化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)是每種礦物的基本特征﹐是決定礦物形態(tài)和物理性質(zhì)以及成因的根本因素﹐也是礦物分類的依據(jù)﹐礦物的利用也與它們密不可分。
�、诺V物與地殼的化學(xué)組成
化學(xué)元素是組成礦物的物質(zhì)基礎(chǔ)。人們對(duì)地殼中產(chǎn)出的礦物研究較為充分。地殼中各種元素的平均含量(克拉克值)不同。氧﹑硅﹑鋁﹑鐵﹑鈣﹑鈉﹑鉀﹑鎂八種元素就占了地殼總重量的97％﹐其中氧約占地殼總重量的一半(49％)﹐硅占地殼總重的1/4以上(26％)。故地殼中上述元素的氧化物和氧鹽(特別是硅酸鹽)礦物分布最廣﹐它們構(gòu)成了地殼中各種巖石的主要組成礦物。其馀元素相對(duì)而言雖微不足道﹐但由于它們的地球化學(xué)性質(zhì)不同﹐有些趨向聚集﹐有的趨向分散。某些元素如銻﹑鉍﹑金﹑銀﹑汞等克拉克值甚低﹐均在千萬(wàn)分之二以下﹐但仍聚集形成獨(dú)立的礦物種﹐有時(shí)并可富集成礦床﹔而某些元素如銣﹑鎵等的克拉克值雖遠(yuǎn)高于上述元素﹐但趨于分散﹐不易形成獨(dú)立礦物種﹐一般僅以混入物形式分散于某些礦物成分之中。
⑵礦物晶體結(jié)構(gòu)中原子的堆積(排列)與配位數(shù)
共價(jià)鍵的礦物(如自然金屬﹑鹵化物及氧化物礦物等)晶體結(jié)構(gòu)中﹐原子常呈最緊密堆積(見(jiàn)晶體)﹐配位數(shù)即原子或離子周圍最鄰近的原子或異號(hào)離子數(shù)﹐取決于陰陽(yáng)離子半徑的比值。當(dāng)共價(jià)鍵為主時(shí)(如硫化物礦物)﹐配位數(shù)和配位型式取決于原子外層電子的構(gòu)型﹐即共價(jià)鍵的方向性和飽和性。對(duì)于同一種元素而言﹐其原子或離子的配位數(shù)還受到礦物形成時(shí)的物理化學(xué)條件的影響。溫度增高﹐配位數(shù)減小﹐壓力增大﹐配位數(shù)增大。礦物晶體結(jié)構(gòu)可以看成是配位多面體(把圍繞中心原子并與之成配位關(guān)系的原子用直線聯(lián)結(jié)起來(lái)獲得的幾何多面體)共角頂﹑共棱或共面聯(lián)結(jié)而成。
�、堑V物成分和晶體結(jié)構(gòu)的變化
一定的化學(xué)成分和一定的晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)礦物種。但化學(xué)成分可在一定范圍內(nèi)變化。礦物成分變化的原因﹐除那些不參加晶格的機(jī)械混入物﹑膠體吸附物質(zhì)的存在外﹐最主要的是晶格中質(zhì)點(diǎn)的替代﹐即類質(zhì)同象替代﹐它是礦物中普遍存在的現(xiàn)象�？上嗷ト〈p在晶體結(jié)構(gòu)中占據(jù)等同位置的兩種質(zhì)點(diǎn)﹐彼此可以呈有序或無(wú)序的分布(見(jiàn)有序－無(wú)序)。
礦物的晶體結(jié)構(gòu)不僅取決于化學(xué)成分﹐還受到外界條件的影響。同種成分的物質(zhì)﹐在不同的物理化學(xué)條件(溫度﹑壓力﹑介質(zhì))下可以形成結(jié)構(gòu)各異的不同礦物種。這一現(xiàn)象稱為同質(zhì)多象。如金剛石和石墨的成分同樣是碳單質(zhì)﹐但晶體結(jié)構(gòu)不同﹐性質(zhì)上也有很大差異。它們被稱為碳的不同的同質(zhì)多象變體。如果化學(xué)成分相同或基本相同﹐結(jié)構(gòu)單元層也相同或基本相同﹐只層的疊置層序有所差異時(shí)﹐則稱它們?yōu)椴煌亩嘈�。如石�?H 多型(兩層一個(gè)重復(fù)周期﹐六方晶系)和3R 多型(三層一個(gè)重復(fù)周期﹐三方晶系)。不同多型仍看作同一個(gè)礦物種。
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