矿石学基础简答论述题.docx

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矿石学基础简答论述题

矿石学基础

第一节岩矿石基本概念

•什么是成岩和成矿作用？

成岩作用就是在一定的自然条件下，形成岩石的地质作用。

如果形成岩石的过程中，伴随有矿产的形成，则称为成矿作用。

可见，成岩作用和成矿作用是统一地质作用中的两个方面，即岩石和矿石是统一地质作用的两种产物。

成岩作用是非常普遍的地质现象，而成矿作用是比较特殊的地质现象。

在地球的演化过程中，只有当分散在地壳上和地幔中的元素在迁移过程中发生富集，才有可能形成矿石。

•什么是岩石？

岩石是在各种不同的地质作用下，由造岩矿物形成的集合体。

例如花岗岩就是由长石、石英和云母等矿物组成的岩石。

根据其形成作用分为三大类：

沉积岩、岩浆岩和变质岩。

•什么是沉积岩？

沉积岩是在地表形成的一种地质体，是在常温常压下由风化作用、生物作用和火山作用形成的物质经过沉积与风化等作用而成的岩石。

最常见的沉积岩有：

砾岩和角砾岩、砂岩和粉砂岩、页岩和泥岩、石灰岩和白云岩。

•什么是岩浆岩？

岩浆岩是由岩浆冷凝结晶而成的岩石，也称为火成岩。

最常见的岩浆岩有：

花岗岩和流纹岩、闪长岩和安山岩、辉长岩和玄武岩、橄榄岩。

•什么是变质岩？

变质岩是在地壳发展过程中，原先已存在的各种岩石在特定的地质和物理化学条件下所形成的具有新的矿物组合和结构构造的岩石。

最常见的变质岩有：

板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、石英岩、大理岩。

•什么是矿石、有用矿物和脉石矿物？

所谓矿石就是在现在的技术及经济条件下可以被开采、加工和利用的岩石。

例如磁铁石英岩当含铁量超过20%时，目前就可作为铁矿石。

矿石是由有用矿物和脉石矿物所组成，有用矿物是人们要利用的矿物，也就是选矿的目的矿物；脉石矿物就是目前尚不能利用的矿物，也就是选矿过程中成为尾矿的矿物。

•矿石的性质主要包括哪些方面？

矿石性质主要包括矿石的化学成分、矿物组成、结构和构造、有用及有害元素的赋存状态、矿石物理性质和化学性质等。

矿石的化学成分，除选矿的目的成分（如铁矿石中的铁）外，往往还伴生一些其他的有益或有害成分（如铜矿石伴生有益成分金、银金矿石中伴生有害成分砷），因此查清矿石的化学成分及其含量，对确定哪些成分应该回收、哪些成分应该去除是十分必要的。

矿石的矿物组成是指矿石中具体的矿物种类和名称，如铁矿石中常见的矿物有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、石英、云母、长石等。

查清所含矿石及其含量，就可大体确定选矿原则流程。

有用及有害元素的赋存状态，指的是有用和有害成分以何种形式存在于矿石中，以独立矿物形式出现时则可用物理选矿方法处理，以类质同象形式存在时则不能用物理方法处理。

矿石的物理性质和化学性质包括矿石的颜色、密度、硬度、磁性、电性、氧化程度、酸碱度等。

这些性质往往是选矿方法的依据，也是非常重要的性质。

•什么是矿石的结构和构造？

矿石的构造指的是矿石中各种矿物集合体的形状、大小和空间分布关系，常见的矿石结构有：

粒状结构、交代结构、固溶体分离结构、动力压力结构等。

矿石的结构指的是矿物颗粒的形状、大小和相互关系（如某铁矿石、磁铁矿与脉石条带相间，呈条状结构；磁铁矿成粒状结构，颗粒大小在0.2~0.04mm），常见的矿石构造有：

浸染状构造、块状构造、条带状构造、脉状构造、角砾状构造、胶状构造。

矿石的结构和构造决定矿石选别的难易程度。

•什么是矿体、围岩和矿床？

矿体是由矿石组成的具有一定形状、规模和产状的地质体。

矿体是采矿的对象，是矿床的主要组成部分。

一个矿床通常包括数个甚至上百个矿体。

围岩是矿体周围包围矿体的各种岩石，它与矿体之间的界限有时明显，有时过渡不清，一般用品位来确定矿体。

矿床是指有地壳中由地质作用形成的，由有用矿产资源和相关地质要素构成的地质体，其中有用矿产资源必须在一定的经济技术条件下，在质和量两方面都具有开采利用价值。

第二节矿物基本概念

•什么是矿物？

矿物是在地壳中由于自然的物理化学作用与生物作用，所形成的具有固定化学组成和物理化学性质的自然元素或天然化合物。

如金、石墨、硫磺为自然元素矿物，而磁铁矿、黄铜矿和石英为天然化合物，也都是矿物。

•矿物是如何分类的？

矿物的分类方法有很多种，目前常用的分类法有工业分类、成因分类和晶体化学分类三种。

根据矿物的不同性质和用途，对矿物进行工业分类，分为金属矿物类和非金属矿物类。

根据矿物的成因，将矿物分为内生成因矿物、外生成因矿物和变质成因矿物三类。

根据矿物的化学成分和晶体结构，将矿物分为五大类，即自然元素大类、硫化物及其类似物大类、氧化物和氢氧化物大类、含氧盐大类、卤化物大类。

•矿物是如何命名的？

矿物的命名有各种不同的依据，但归纳起来主要有：

（1）以化学成分命名的，如自然金；

（2）以物理性质命名的，如孔雀石；（3）以晶体形态命名的，如石榴石；（4）以成分及物理性质命名的，如铜矿；（5）以晶体形态及物理性质命名的，如绿柱石；（6）以地名命名的，如高岭石；（7）以人名命名的，如章氏硼镁石。

•什么是矿物的磁性？

矿物的磁性是指矿物能被永久磁铁或电磁铁吸引，或矿物本身能吸引铁质物件的性质。

根据矿物的磁性，将矿物分为磁性矿物、电磁性矿物和逆磁性矿物三种。

•什么是矿物的硬度？

矿物的硬度是矿物抵抗外来刻划，压入或研磨等机械作用的能力。

是鉴定矿物的重要特征之一。

矿物硬度以H表示。

•什么是矿物的条痕？

矿物的条痕是指矿物粉末的颜色。

是鉴定矿物常用的鉴定手段之一。

•什么是矿物的光泽？

矿物的光泽是指矿物表面对光的反射能力。

光泽的强弱用反射率来表示。

根据反射率的大小，光泽分为四级：

金属光泽、半金属光泽、金刚光泽和玻璃光泽。

•什么是矿物的光学性质？

矿物的光学性质主要是指矿物对光线的吸收、反射和折射时所表现的各种性质，以及由矿物引起的光线干涉和散射等现象。

如矿物的颜色、条痕、光泽和透明度等。

•常见的自然元素矿物有哪些？

常见的自然元素矿物有：

自然铜、自然金、自然铂、自然铋、自然硫、金刚石、石墨等。

其鉴定特征如下：

表1常见的自然元素矿物及鉴定特征

自然元素矿物

鉴定特征

自然铜

铜红色，表面常有黑色氧化膜，相对密度大（8.4～8.94），延展性强。

溶于稀HNO3，加氨水后溶液呈天蓝色

自然金

金黄色，强金属光泽，相对密度大（15.6～18.3），硬度低（2～3），富延展性，只溶于王水

自然铂

锡白色，相对密度大（21.5），在空气中不氧化，普通酸中不溶解

自然铋

银白色，一组完全解理，硬度2～2.5，相对密度9.7～9.83

自然硫

硫黄色，金刚光泽，硬度低（1～2），性脆，易燃，易溶，有硫臭味

金刚石

金刚光泽，硬度极高（10），晶形浑圆，显磷光

石墨

铁黑色至钢灰色，亮黑色条痕，一组极完全解理，硬度1～2，污手

•常见的硫化物及其类似化合物矿物有哪些？

常见的硫化物及其类似化合物矿物及它们的鉴定特征如下：

表2常见的硫化物及其类似化合物矿物及鉴定特征

常见的硫化物及其类似化合物矿物

鉴定特征

辉铜矿

新鲜面铅灰色，硬度2.5～3，弱延展性，小刀刻划可留下光亮划痕，常与其他铜矿物共生或伴生。

溶于HNO3呈绿色

方铅矿

铅灰色，金属光泽，立方体完全解理，硬度小2～3，相对密度大7.4～7.6。

溶于HNO3，并有PbSO4白色沉淀

闪锌矿

松脂光泽至半金属光泽，解理平行{110}完全，硬度小3.5～4，经常与方铅矿共生

辰砂

鲜红色，条痕红色，硬度低2～2.5，相对密度大8～8.2

黄铜矿

黄铜黄色，硬度3～4，性脆

斑铜矿

新鲜面暗铜红色，风化面呈锖色，硬度低3

黝锡矿

微带橄榄绿色调的钢灰色

磁黄铁矿

暗青铜黄色，硬度小3.5～4.5，具弱磁性至强磁性

辉锑矿

铅灰色，柱面上为纵纹，解理面上有横纹

辉铋矿

锡白色，较强的金属光泽，解理面上无横纹

铜蓝

靛蓝色，低硬度1.5～2

雌黄

柠檬黄色，鲜黄色条痕，一组完全解理

雄黄

桔红色，条痕色为浅桔红色

辉钼矿

铅灰色，条痕为带绿的灰黑色，一组极完全解理

黄铁矿

浅黄铜色，硬度6～6.5

毒砂

锡白色至钢灰色，硬度大5.5～6。

捶击之有蒜臭味

黝铜矿

钢灰色至铁黑色，条痕钢灰至铁黑色，具有明显的脆性

•常见的氧化物和氢氧化物矿物有哪些？

常见的氧化物和氢氧化物矿物及它们的鉴定特征如下：

表3常见的氧化物和氢氧化物矿物及鉴定特征

常见的氧化物和氢氧化物矿物

鉴定特征

刚玉

具晶面条纹，高硬度9

赤铁矿

樱红色条痕，无磁性

钛铁矿

条痕钢灰或黑色，弱磁性

尖晶石

八面体晶形，尖晶石律双晶，高硬度8

磁铁矿

黑色条痕，具强磁性

铬铁矿

铁黑色，条痕褐色，硬度5.5，弱磁性

金红石

常具完好的四方柱状晶形，具双晶，颜色为暗红、褐红色

锐钛矿

双锥状晶形，两组完全解理

板钛矿

板状晶形，不完全解理

锡石

肘状双晶，硬度高（6～7），密度大

软锰矿

黑色颜色和条痕，显晶质硬度6，隐晶质硬度1～2

晶质铀矿

黑色，沥青光泽，相对密度大（一般为10），强放射性

石英族

α－石英

柱状晶形，柱面上有横纹，油脂光泽，无解理，贝壳状断口，硬度7

β－石英

六方双锥晶形，玻璃光泽，硬度7

蛋白石

具变彩，蛋白光泽

铌钽铁矿

黑色至褐黑色，相对密度5.15～8.20

黑稀金矿

风化表面有黄色薄膜，具放射性

烧绿石

常见八面体晶形，有时可见平行{111}中等解理，具放射性

水锰矿

红褐色条痕，柱状晶形

硬锰矿

胶体形态，黑色，硬度4～6

•什么是硅氧四面体？

在硅酸盐结构中，每个Si一般被4个O所包围，构成[SiO4]4-四面体，它是硅酸盐的基本构造单位。

最主要的几种硅氧骨干形式有：

岛状硅氧骨干，环状硅氧骨干，链状硅氧骨干，层状硅氧骨干，架状硅氧骨干。

•岛状结构硅酸盐矿物有哪些？

岛状结构硅酸盐矿物及鉴定特征如下：

表4岛状结构硅酸盐矿物及鉴定特征

岛状结构硅酸盐矿物

鉴定特征

锆石

晶体多呈双锥状，柱状，硬度7.5～8

橄榄石

橄榄绿色，粒状集合体，常具贝壳状断口

石榴石

硬度5.6～7.5，断口呈油脂光泽

红柱石

灰色、玫瑰色、肉红色等多种颜色，具独特的碳质包裹物

蓝晶石

浅蓝色、蓝白色，硬度具异向性

黄玉

柱状晶形，柱面有纵纹，硬度8

绿帘石

黄绿色或各种色调的绿色，柱状晶形，柱面上具纵纹

绿柱石

六方柱状，常呈淡绿色，硬度7.5～8

堇青石

无色，玻璃光泽，断口油脂光泽

电气石

柱状晶形，柱面上有纵纹，横断面呈球面三角形

•链状结构硅酸盐矿物有哪些？

链状结构硅酸盐矿物及鉴定特征如下：

表5链状结构硅酸盐矿及鉴定特征

链状结构硅酸盐矿物

鉴定特征

透辉石

短柱状晶形，白色或灰绿色，完全解理平行{110}，夹角87°

普通辉石

绿黑色，短柱状晶形，解理平行{110}完全，夹角87°

硬玉

致密块状集合体，纯净硬玉为无色或白色，硬度6.5～7，坚韧性，毡状结构

锂辉石

灰白色，柱状晶形

硅灰石

板状晶形，白色或灰白色

透闪石

白色或灰色，解理平行{110}中等，解理夹角56°

阳起石

呈深浅不同的绿色，隐晶质或纤维状集合体

普通角闪石

深绿色至黑绿色，柱状晶形，完全解理平行{110}，解理夹角56°

•层状结构硅酸盐矿物有哪些？

层状结构硅酸盐矿物及签定特征如下：

表6层状结构硅酸盐矿物及签定特征

层状结构硅酸盐矿物

鉴定特征

滑石

硬度1，有滑感，片状形态

叶蜡石

白色、浅黄或浅绿，硬度1～2

白云母

假六方片状、板状或片状，薄片无色透明，一组极完全解理，薄片具弹性

黑云母

黑色或深褐色，一组极完全解理，薄片具弹性

蛭石

土状集合体，灼烧时体积膨胀

高岭石

土状集合体，具可塑性、粘舌、灼烧后与硝酸钴作用呈蓝色

多水高岭石

土状集合体，折射率、硬度、比重低于高岭石

蛇纹石

黄绿色等，油脂或蜡状光泽，致密块状

蒙脱石

加热膨胀，其余需结合X射线等测试分析

坡缕石

吹管下焰烧易熔成淡黄色的有泡沫玻璃，成为硬块

海泡石

吹管焰下加热，表明变黑而后变白，难熔

•架状结构硅酸盐矿物有哪些？

架状结构硅酸盐矿物及其鉴定特征如下：

表7架状结构硅酸盐矿物及鉴定特征

架状结构硅酸盐矿物

鉴定特征

斜长石

板状或板柱状，无色、白色或略带其他色调，一组完全解理，一组中等解理，二者相交约94°或86°，硬度6～6.5

正长石

短柱状或厚板状，常见卡斯巴律双晶或接触双晶，肉红色、褐色或浅黄色，两组完全解理，夹角90°

霞石

断口油脂光泽，两组不完全解理，易风化，遇HCl可溶成胶状体

沸石族

片沸石

三向等长状或板状，常成片状集合体或分泌体状，解理平行{010}完全

方沸石

晶体常呈四角三八面体或立方体与四角三八面体的聚形，集合体多呈粒状，硬度5～5.5

•常见的碳酸盐矿物有哪些？

常见的碳酸盐矿物及鉴定特征如下：

表8常见的碳酸盐矿物及鉴定特征

常见的碳酸盐矿物

鉴定特征

方解石

晶体多呈柱状、板状、菱面体及复三方偏三角面体等，常见聚片双晶和接触双晶，三组完全解理，硬度3，加稀冷盐酸急剧起泡

菱镁矿

致密粒状集合体，解理平行{101}完全，粉末遇热稀盐酸起泡，放出CO2气体。

菱铁矿

晶体呈菱面体状、短柱状或偏三角面体状，解理平行{101}完全，在冷HCl中作用缓慢，加热后作用加剧，冷HCl长时间作用变成黄绿色

菱锌矿

多呈钟乳状、皮壳状、肾状和土状集合体，相对密度4～4.5，硬度4.5～5，粉末遇冷稀盐酸有气泡产生

白铅矿

晶体多呈柱状、板柱状和假六方双锥状，集合体呈致密块状、粒状、钟乳状或土状。

玻璃至金刚光泽，断面呈油脂光泽，粉末遇冷盐酸起泡

白云石

晶面多呈弯曲的马鞍形，解理平行{101}完全，硬度3.5～4

孔雀石

特征的孔雀绿色，形态常呈肾状、葡萄状，内部具放射纤维状及同心层状结构，加冷稀盐酸起泡

蓝铜矿

蓝色，常与孔雀石等铜的氧化物共生。

遇冷稀盐酸起泡。

•其他含氧盐矿物有哪些？

其他含氧盐矿物包括：

硼酸盐、磷酸盐、钨酸盐、硫酸盐矿物。

它们的鉴定特征如下：

表9其他含氧盐矿物及鉴定特征

其他含氧盐矿物

鉴定特征

硼镁铁矿

暗绿色至黑色，条痕浅黑绿色至黑色，相对密度3.6～4.8，硬度5.5～6，在空气中烧之变成红色

独居石

晶体多呈短柱状或板状，砂矿中常呈粒状，黄色、褐红色、黄绿色，油脂光泽，在紫外线中呈鲜绿色荧光

磷灰石

晶体多呈柱状、短柱状、厚板状或板状晶形，集合体呈粒状，致密块状。

无杂质时无色透明，常含杂质而呈不同颜色，玻璃光泽，断口油脂光泽，硬度5

绿松石

以蓝色为基本色调，硬度5～6，蜡状光泽

白钨矿

灰色、黄白色或浅色、浅褐色，油脂光泽，相对密度5.8～6.2

黑钨矿

板状晶形，褐黑至黑色，条痕色较浅些其颜色与条痕均随铁、锰含量的变化而变化，解理平行{010}完全，相对密度7.18～7.51

硬石膏

解理平行{101}完全，平行{100}、{001}中等，硬度3～3.5，相对密度2.8～3.0

石膏

晶体多呈板状，晶面具纵纹，硬度1.5～2，解理平行{101}极完全，平行{100}、{011}中等

重晶石

晶体多呈板状，解理平行{001}完全，平行{210}中等，相对密度4.3～4.5

明矾石

加硝酸钴溶液灼烧时呈蓝色，加盐酸不起泡

芒硝

富含结晶水，是所有易溶含水硫酸盐和氯化物中相对密度最小（1.49），折射率最低的矿物

•常见的卤化物矿物有哪些？

常见的卤化物及鉴定特征如下：

表10常见的卤化物及鉴定特征

常见的卤化物

鉴定特征

萤石

多呈立方体、八面体和菱形十二面体晶形，纯者无色透明，但常呈绿色和紫色，解理平行{111}完全，硬度4

石盐

立方体晶形，硬度2～2.5，解理平行{100}完全，易溶于水，味咸

钾盐

立方体晶形，硬度1.5～2，解理平行{100}完全，易溶于水，味苦咸且涩，烧之火焰呈紫色

光卤石

常与石盐和钾盐共生，在空气中极易潮解，味辛辣、苦咸，无解理，强荧光