第二講-晶體化學(xué)式計(jì)算

1、第二講第二講 礦物晶體化學(xué)式計(jì)算礦物晶體化學(xué)式計(jì)算 成巖成礦礦物學(xué)成巖成礦礦物學(xué) 一、幾個(gè)基本問(wèn)題一、幾個(gè)基本問(wèn)題 二、礦物化學(xué)式的計(jì)算方法二、礦物化學(xué)式的計(jì)算方法 三、礦物端員組分計(jì)算三、礦物端員組分計(jì)算 四、礦物晶體化學(xué)式在研究中的應(yīng)用四、礦物晶體化學(xué)式在研究中的應(yīng)用 1. 1. 化學(xué)通式與晶體化學(xué)式化學(xué)通式與晶體化學(xué)式 2. 2. 礦物中的水礦物中的水 3. 3. 定比原理定比原理 4. 4. 礦物化學(xué)式的書(shū)寫(xiě)礦物化學(xué)式的書(shū)寫(xiě) 一、幾個(gè)基本問(wèn)題一、幾個(gè)基本問(wèn)題 1. 1. 化學(xué)通式與晶體化學(xué)式化學(xué)通式與晶體化學(xué)式 化學(xué)通式化學(xué)通式(chemical formula)(chemical f

2、ormula)是指簡(jiǎn)單意義上的、是指簡(jiǎn)單意義上的、 用以表達(dá)礦物化學(xué)成分的分子式，又可簡(jiǎn)單地稱用以表達(dá)礦物化學(xué)成分的分子式，又可簡(jiǎn)單地稱 為礦物化學(xué)式、礦物分子式。為礦物化學(xué)式、礦物分子式。 鉀長(zhǎng)石的化學(xué)通式為：鉀長(zhǎng)石的化學(xué)通式為： KAlSiKAlSi3 3O O8 8 或 或 K K2 2O O AlAl2 2O O3 3 6SiO6SiO2 2 晶體化學(xué)式晶體化學(xué)式(crystal-chemical formula)(crystal-chemical formula)： 能夠反映礦物中各元素結(jié)構(gòu)位置的化學(xué)分子能夠反映礦物中各元素結(jié)構(gòu)位置的化學(xué)分子 式，即能反映礦物的晶體化學(xué)特征式，即能反

3、映礦物的晶體化學(xué)特征 鎂橄欖石鎂橄欖石MgMg2 2SiOSiO4 4 鎂橄欖石鎂橄欖石MgMg2 2SiOSiO4 4 ： 2 2個(gè)八面體位置個(gè)八面體位置 1 1個(gè)四面體位置個(gè)四面體位置 FeFe2+ 2+可以任一比例占據(jù)八面體位置，形成介于鎂橄欖 可以任一比例占據(jù)八面體位置，形成介于鎂橄欖 石和鐵橄欖石之間的橄欖石成分石和鐵橄欖石之間的橄欖石成分 如果具體比例不確定，則晶體化學(xué)式：如果具體比例不確定，則晶體化學(xué)式：(Mg,Fe)(Mg,Fe)2 2SiOSiO4 4 若確定，則晶體化學(xué)式：若確定，則晶體化學(xué)式：(Mg(Mg1.5 1.5,Fe ,Fe0.5 0.5)SiO )SiO4 4

4、CaCa可以占據(jù)一個(gè)八面體位置可以占據(jù)一個(gè)八面體位置(M2)(M2)，形成鈣鎂橄欖石，形成鈣鎂橄欖石 Monticellite (CaMg)SiOMonticellite (CaMg)SiO4 4 萊河礦萊河礦 laihunite (Felaihunite (Fe2+ 2+Fe Fe3+ 3+2 2)SiO )SiO4 4 2 2 晶體化學(xué)式為：晶體化學(xué)式為：KAlSiKAlSi3 3O O8 8 AlAl、SiSi占據(jù)四面體位置占據(jù)四面體位置 鉀長(zhǎng)石鉀長(zhǎng)石 黑云母黑云母 鈉長(zhǎng)石鈉長(zhǎng)石 NaAlSiNaAlSi3 3O O8 8 鈣長(zhǎng)石鈣長(zhǎng)石 CaAlCaAl2 2SiSi2 2O O8 8

5、晶體化學(xué)式為：晶體化學(xué)式為： K(Mg,Fe)K(Mg,Fe)3 3AlSiAlSi3 3O O10 10(OH) (OH)2 2 黑云母為三八面體黑云母為三八面體 層狀硅酸鹽礦物層狀硅酸鹽礦物 黑云母黑云母 具具AlAl2 2SiOSiO5 5化學(xué)式的三種同質(zhì)多像礦物：化學(xué)式的三種同質(zhì)多像礦物： 紅柱石、藍(lán)晶石和夕線石具有不同的晶體化紅柱石、藍(lán)晶石和夕線石具有不同的晶體化 學(xué)式：學(xué)式： 紅柱石：紅柱石：AlAlV VAlAlVI VIOSiO OSiO4 4 藍(lán)晶石：藍(lán)晶石：AlAl2 2VI VIOSiO OSiO4 4 矽線石：矽線石：AlAlVI VISiAl SiAlIV IVO O

6、5 5 金紅石的金紅石的Z=2Z=2，其晶體化學(xué)式應(yīng)為：，其晶體化學(xué)式應(yīng)為：TiTi2 2O O4 4 銳鈦礦的銳鈦礦的Z=4Z=4，其晶體化學(xué)式為：，其晶體化學(xué)式為：TiTi4 4O O8 8 板鈦礦的板鈦礦的Z=8Z=8，其晶體化學(xué)式為：，其晶體化學(xué)式為：TiTi8 8O O16 16 Z Z值值：?jiǎn)挝痪О肿訑?shù)：?jiǎn)挝痪О肿訑?shù) 狹義的晶體化學(xué)式是最簡(jiǎn)化學(xué)式的狹義的晶體化學(xué)式是最簡(jiǎn)化學(xué)式的Z Z倍倍 結(jié)晶水結(jié)晶水：結(jié)晶是成中性水分子參加礦物晶格：結(jié)晶是成中性水分子參加礦物晶格 并占據(jù)一定構(gòu)造位置。常作為配位體圍繞某一離子并占據(jù)一定構(gòu)造位置。常作為配位體圍繞某一離子 形成絡(luò)陰離子。結(jié)晶水寫(xiě)入

7、礦物分子式。石膏：形成絡(luò)陰離子。結(jié)晶水寫(xiě)入礦物分子式。石膏： CaSOCaSO4 4 2H2H2 2O O 吸附水吸附水：吸附水以機(jī)械吸附方式呈中性水分：吸附水以機(jī)械吸附方式呈中性水分 子狀態(tài)存在于礦物表面或其內(nèi)部。吸附水不參加礦子狀態(tài)存在于礦物表面或其內(nèi)部。吸附水不參加礦 物晶格，吸附水不寫(xiě)入礦物分子式。物晶格，吸附水不寫(xiě)入礦物分子式。 2. 2. 礦物中的水礦物中的水 綠柱石中常含有一定量的隧道綠柱石中常含有一定量的隧道HH2 2O, OHO, OH- - 綠柱石的晶體化學(xué)式中通常不寫(xiě)入：微量綠柱石的晶體化學(xué)式中通常不寫(xiě)入：微量 BeBe3 3AlAl2 2(Si(Si6 6O O18 1

8、8) ) 結(jié)構(gòu)水結(jié)構(gòu)水( (或稱化合水或稱化合水) )：常以：常以HH2 2O O+ +表示，結(jié)構(gòu)表示，結(jié)構(gòu) 水呈水呈HH+ +、OHOH- -、HH3 3O O+ +等離子形式參加礦物晶格。等離子形式參加礦物晶格。 占據(jù)一定構(gòu)造位置，具有一定比例。通常以占據(jù)一定構(gòu)造位置，具有一定比例。通常以O(shè)HOH- - 最常見(jiàn)。結(jié)構(gòu)水寫(xiě)入礦物分子式。最常見(jiàn)。結(jié)構(gòu)水寫(xiě)入礦物分子式。 普通角閃石普通角閃石 (hornblende)(hornblende) (CaNa)(CaNa)2 2(Mg,Fe,Al)(Mg,Fe,Al)5 5(Si,Al)(Si,Al)8 8O O22 22(OH,F,Cl) (OH,F

9、,Cl)2 2 Zoned hornblende 定比是指組成礦物化學(xué)成分中的原子、離子、分子定比是指組成礦物化學(xué)成分中的原子、離子、分子 之間的重量百分比是整數(shù)比，即恒定值。之間的重量百分比是整數(shù)比，即恒定值。 磁鐵礦含磁鐵礦含F(xiàn)eO=31.25%FeO=31.25%，F(xiàn)eFe2 2O O3 3=68.75%=68.75%（其（其 分子量分別為：分子量分別為：71.8571.85和和159.70159.70），其分子比為），其分子比為 FeO:FeFeO:Fe2 2O O3 3=(31.25/71.85):68.75/159.70)=1.01:1=(31.25/71.85):68.75/15

10、9.70)=1.01:1 根據(jù)定比原理，磁鐵礦的化學(xué)式可寫(xiě)為根據(jù)定比原理，磁鐵礦的化學(xué)式可寫(xiě)為 FeOFeO FeFe2 2O O3 3或或FeFe3 3O O4 4。 3. 3. 定比原理定比原理 (1)(1) 單質(zhì)元素的化學(xué)式只寫(xiě)元素符號(hào)；如石墨：?jiǎn)钨|(zhì)元素的化學(xué)式只寫(xiě)元素符號(hào)；如石墨：C C (2)(2) 金屬互化物的化學(xué)式按元素的電負(fù)性遞增順序從金屬互化物的化學(xué)式按元素的電負(fù)性遞增順序從 左到右。呈類質(zhì)同像替代的元素用圓括號(hào)包括，左到右。呈類質(zhì)同像替代的元素用圓括號(hào)包括， 按數(shù)量多少先后排列。按數(shù)量多少先后排列。 楚碲鉍礦：楚碲鉍礦：BiTeBiTe 4. 4. 礦物晶體式的書(shū)寫(xiě)礦物晶體

11、式的書(shū)寫(xiě) (3)(3) 離子化合物的化學(xué)式的書(shū)寫(xiě)順序?yàn)椋弘x子化合物的化學(xué)式的書(shū)寫(xiě)順序?yàn)椋?正離子排左，負(fù)離子排右，正離子電價(jià)由低到高；正離子排左，負(fù)離子排右，正離子電價(jià)由低到高； 附加的負(fù)陰離子放在主要的陰離子后面；附加的負(fù)陰離子放在主要的陰離子后面； 礦物中的結(jié)晶水分子寫(xiě)在化學(xué)式的最后。礦物中的結(jié)晶水分子寫(xiě)在化學(xué)式的最后。 1. 1. 原子原子 分子計(jì)算法分子計(jì)算法 2. 2. 氧原子計(jì)算法氧原子計(jì)算法 二、礦物化學(xué)式的計(jì)算方法二、礦物化學(xué)式的計(jì)算方法 直接把元素的重量百分含量換算直接把元素的重量百分含量換算 成原子或分子比，在計(jì)算硫化物、鹵成原子或分子比，在計(jì)算硫化物、鹵 素化合物或金屬互

12、化物時(shí)經(jīng)常采用這素化合物或金屬互化物時(shí)經(jīng)常采用這 種方法。種方法。 1. 1. 原子分子計(jì)算法原子分子計(jì)算法 例例1 1：黃銅礦：黃銅礦 黃銅礦的礦物化學(xué)式：黃銅礦的礦物化學(xué)式：CuFeS2 Al(wt%)A2原子量原子量 Cu34.6463.54 Fe30.4255.85 S34.9132.07 Al(wt%)A2原子量原子量A3=A1/A2 Cu34.6463.540.545 Fe30.4255.850.545 S34.9132.071.090 Al(wt%)A2原子量原子量A3=A1/A2A4=A3/0.545 Cu34.6463.540.5451 Fe30.4255.850.5451

13、S34.9132.071.0902 例例2 2： 鈣鐵輝鈣鐵輝 石石 鈣鐵輝石的近似礦物化學(xué)式：鈣鐵輝石的近似礦物化學(xué)式：CaO FeO 2SiO2 Al(wt%)A2分子量分子量 CaO22.256.08 FeO29.471.80 SiO248.460.09 Al(wt%)A2分子量分子量A3=A1/A2 CaO22.256.080.396 FeO29.471.800.409 SiO248.460.090.805 Al(wt%)A2分子量分子量A3=A1/A2A4=A3/0.396 CaO22.256.080.3961 FeO29.471.800.4091.03 SiO248.460.090

14、.8052.03 (1) (1) 已知氧原子數(shù)的一般計(jì)算法已知氧原子數(shù)的一般計(jì)算法 (2) (2) 含含(OH)(OH) 礦物化學(xué)式的計(jì)算法 礦物化學(xué)式的計(jì)算法 (3) (3) 含含F(xiàn) F、ClCl礦物化學(xué)式的計(jì)算法礦物化學(xué)式的計(jì)算法 (4) (4) 含水礦物的計(jì)算法含水礦物的計(jì)算法 (5) (5) 陽(yáng)離子總數(shù)固定計(jì)算法陽(yáng)離子總數(shù)固定計(jì)算法 (6) (6) 理想化學(xué)配比計(jì)算法理想化學(xué)配比計(jì)算法 2. 2. 氧原子計(jì)算法氧原子計(jì)算法 (1) (1) 已知氧原子數(shù)的一般計(jì)算法已知氧原子數(shù)的一般計(jì)算法 以固定的氧原子數(shù)為計(jì)算基礎(chǔ)以固定的氧原子數(shù)為計(jì)算基礎(chǔ) (based on fixed atoms

15、of oxygen)(based on fixed atoms of oxygen) Y=Y Y=Y X (Y X (Y為單位晶胞中的陽(yáng)離子數(shù)；為單位晶胞中的陽(yáng)離子數(shù)；YY為陽(yáng)離子為陽(yáng)離子 系數(shù)；系數(shù)；X X氧原子系數(shù)氧原子系數(shù)) ) 以以Y Yn nO Om m為例， 為例， Y=nY=n 氧化物重量百分比氧化物重量百分比/ /氧化物分子量；氧化物分子量； X=X=已知通式中的氧原子數(shù)已知通式中的氧原子數(shù)/ / (m(m 氧化物重量百分比氧化物重量百分比/ / 氧化物分子量氧化物分子量) ) 尖晶石的晶體化學(xué)式尖晶石的晶體化學(xué)式 (Mg0.751Fe2+0.201)0.952(Al1.782

16、Cr3+0.200)1.982O4 AlA2 Wt%分子量分子量 Al2O357.89101.96 Cr2O39.72152 FeO12.5671.80 MgO19.3240.31 Total99.46 AlA2A3 Wt%分子量分子量A1/A2 Al2O357.89101.960.568 Cr2O39.721520.064 FeO12.5671.800.175 MgO19.3240.310.479 Total99.46 AlA2A3A4 Wt%分子量分子量A1/A2陽(yáng)離子陽(yáng)離子 系數(shù)系數(shù) Al2O357.89101.960.5681.136 Cr2O39.721520.0640.128 Fe

17、O12.5671.800.1750.175 MgO19.3240.310.4790.479 Total99.46 AlA2A3A4 Wt%分子量分子量A1/A2陽(yáng)離子陽(yáng)離子 系數(shù)系數(shù) 氧原子氧原子 系數(shù)系數(shù) Al2O357.89101.960.5681.1361.704 Cr2O39.721520.0640.1280.192 FeO12.5671.800.1750.1750.175 MgO19.3240.310.4790.4790.479 Total99.46 2.55 X=4/ =1.569 AlA2A3A4 Wt%分子量分子量A1/A2陽(yáng)離子陽(yáng)離子 系數(shù)系數(shù) 氧原子氧原子 系數(shù)系數(shù) 陽(yáng)離子

18、陽(yáng)離子 數(shù)數(shù) Al2O357.89101.960.5681.1361.704Al3+1.782 Cr2O39.721520.0640.1280.192Cr3+0.200 FeO12.5671.800.1750.1750.175Fe2+0.201 MgO19.3240.310.4790.4790.479Mg2+0.751 Total99.46 2.55 X=4/ =1.569 尖晶石尖晶石 鈉長(zhǎng)石的晶體化學(xué)式鈉長(zhǎng)石的晶體化學(xué)式 (Na0.967K0.005Ca0.005)0.977(Al1.003Si3.002)4.005O8 AlA2A3 Wt%分子量分子量A1/A2 SiO268.7160.

19、091.143 Al2O319.50101.960.191 Na2O11.4061.980.184 K2O0.1294.200.001 CaO0.0956.080.002 Total99.82 AlA2A3A4 Wt%分子量分子量A1/A2陽(yáng)離子陽(yáng)離子 系數(shù)系數(shù) SiO268.7160.091.1431.143 Al2O319.50101.960.1910.382 Na2O11.4061.980.1840.368 K2O0.1294.200.0010.002 CaO0.0956.080.0020.002 Total99.82 AlA2A3A4 Wt%分子量分子量A1/A2陽(yáng)離子陽(yáng)離子 系數(shù)系數(shù)

20、 氧原子氧原子 系數(shù)系數(shù) SiO268.7160.091.1431.1432.286 Al2O319.50101.960.1910.3820.573 Na2O11.4061.980.1840.3680.184 K2O0.1294.200.0010.0020.001 CaO0.0956.080.0020.0020.22 Total99.82 3.046 X=8/ =2.626 AlA2A3A4 Wt%分子量分子量A1/A2陽(yáng)離子陽(yáng)離子 系數(shù)系數(shù) 氧原子氧原子 系數(shù)系數(shù) 陽(yáng)離子陽(yáng)離子 數(shù)數(shù) SiO268.7160.091.1431.1432.286Si4+3.002 Al2O319.50101.9

21、60.1910.3820.573Al3+1.003 Na2O11.4061.980.1840.3680.184Na+0.967 K2O0.1294.200.0010.0020.001K+0.005 CaO0.0956.080.0020.0020.22Ca2+0.005 Total99.82 3.046 X=8/ =2.626 鈉長(zhǎng)石鈉長(zhǎng)石 (2) (2) 含含(OH)(OH) 礦物化學(xué)式的計(jì)算法 礦物化學(xué)式的計(jì)算法 如果礦物結(jié)構(gòu)中含有氫氧根，則根據(jù)下列如果礦物結(jié)構(gòu)中含有氫氧根，則根據(jù)下列 關(guān)系式換算：關(guān)系式換算： 2(OH)2(OH) = H = H2 2O + OO + O2- 2- 亦即每

22、兩個(gè)氫氧根相當(dāng)于一個(gè)氧化物分子亦即每?jī)蓚€(gè)氫氧根相當(dāng)于一個(gè)氧化物分子 和一個(gè)氧原子。和一個(gè)氧原子。 AlA2 白云母白云母Wt%分子量分子量 SiO238.3260.09 TiO22.8979.9 Al2O315.21101.96 Fe2O31.49159.7 FeO15.5871.8 MnO0.2270.9 MgO13.1740.31 CaO0.7456.08 Na2O0.2061.98 K2O8.0194.20 H2O+4.0418 Total99.82 AlA2A3 白云母白云母Wt%分子量分子量A1/A2 SiO238.3260.090.638 TiO22.8979.90.036 Al2

23、O315.21101.960.149 Fe2O31.49159.70.009 FeO15.5871.80.217 MnO0.2270.90.003 MgO13.1740.310.327 CaO0.7456.080.013 Na2O0.2061.980.003 K2O8.0194.200.085 H2O+4.04180.224 Total99.82 AlA2A3A4 白云母白云母Wt%分子量分子量A1/A2陽(yáng)離子陽(yáng)離子 系數(shù)系數(shù) SiO238.3260.090.6380.638 TiO22.8979.90.0360.036 Al2O315.21101.960.1490.258 Fe2O31.49

24、159.70.0090.018 FeO15.5871.80.2170.217 MnO0.2270.90.0030.003 MgO13.1740.310.3270.327 CaO0.7456.080.0130.013 Na2O0.2061.980.0030.006 K2O8.0194.200.0850.17 H2O+4.04180.2240.448 Total99.82 AlA2A3A4 白云母白云母Wt%分子量分子量A1/A2陽(yáng)離子陽(yáng)離子 系數(shù)系數(shù) 氧原子氧原子 系數(shù)系數(shù) SiO238.3260.090.6380.6381.276 TiO22.8979.90.0360.0360.072 Al2

25、O315.21101.960.1490.2580.447 Fe2O31.49159.70.0090.0180.027 FeO15.5871.80.2170.2170.217 MnO0.2270.90.0030.0030.003 MgO13.1740.310.3270.3270.327 CaO0.7456.080.0130.0130.013 Na2O0.2061.980.0030.0060.003 K2O8.0194.200.0850.170.085 H2O+4.04180.2240.4480.224 Total99.82 2.694 X=24/ =8.909 AlA2A3A4 白云母白云母Wt

26、%分子量分子量A1/A2陽(yáng)離子陽(yáng)離子 系數(shù)系數(shù) 氧原子氧原子 系數(shù)系數(shù) 陽(yáng)離子陽(yáng)離子 數(shù)數(shù) SiO238.3260.090.6380.6381.276Si4+5.684 TiO22.8979.90.0360.0360.072Ti4+0.321 Al2O315.21101.960.1490.2580.447Al3+2.298 Fe2O31.49159.70.0090.0180.027Fe3+0.160 FeO15.5871.80.2170.2170.217Fe2+1.933 MnO0.2270.90.0030.0030.003Mn2+0.027 MgO13.1740.310.3270.3270.

27、327Mg2+2.913 CaO0.7456.080.0130.0130.013Ca2+0.116 Na2O0.2061.980.0030.0060.003Na+0.053 K2O8.0194.200.0850.170.085K+1.514 H2O+4.04180.2240.4480.224OH-3.991 Total99.82 2.694 X=24/ =8.909 如果礦物組成中含有如果礦物組成中含有F F、ClCl，這些陰離子替，這些陰離子替 代氧使礦物中的總的氧原子數(shù)實(shí)際過(guò)剩偏高。代氧使礦物中的總的氧原子數(shù)實(shí)際過(guò)剩偏高。 因此，扣除氯的計(jì)算公式為：因此，扣除氯的計(jì)算公式為： O=ClO=

28、Cl 16/(2 16/(2 35.45=0.23 35.45=0.23 Cl Cl 同理，扣除氟的校正系數(shù)為：同理，扣除氟的校正系數(shù)為： O=FO=F 16/(216/(2 19)=0.4219)=0.42 F F (3) (3) 已知已知F F、ClCl礦物化學(xué)式的計(jì)算法礦物化學(xué)式的計(jì)算法 AlA2 磷灰石磷灰石Wt%分子量分子量 P2O542.00141.94 Fe2O30.03159.7 MnO0.0170.9 MgO0.0240.31 CaO55.8856.08 F3.7219 Total101.66 -F=O1.57 Total100.09 AlA2A3A4 磷灰石磷灰石Wt%分子

29、量分子量A1/A2陽(yáng)離子陽(yáng)離子 系數(shù)系數(shù) P2O542.00141.940.2960.592 Fe2O30.03159.70.0000.000 MnO0.0170.90.0000.000 MgO0.0240.310.0000.000 CaO55.8856.080.9960.996 F3.72190.1960.196 Total101.66 -F=O1.57 Total100.09 AlA2A3A4 磷灰石磷灰石Wt%分子量分子量A1/A2陽(yáng)離子陽(yáng)離子 系數(shù)系數(shù) 氧原子氧原子 系數(shù)系數(shù) 陽(yáng)離子陽(yáng)離子 數(shù)數(shù) P2O542.00141.940.2960.5921.48P5+5.945 Fe2O30.

30、03159.70.0000.0000.000Fe3+0.000 MnO0.0170.90.0000.0000.000Mn2+0.000 MgO0.0240.310.0000.0000.000Mg2+0.000 CaO55.8856.080.9960.9960.996Ca2+10.01 F3.72190.1960.1960.196F1.968 Total101.66 2.672 -F=O1.57-0.082 Total100.09 2.589 X=26/ =10.042 AlA2A3A4 螢石螢石Wt%分子量分子量A1/A2陽(yáng)離子陽(yáng)離子 系數(shù)系數(shù) 氧原子氧原子 系數(shù)系數(shù) 陽(yáng)離子陽(yáng)離子 數(shù)數(shù) Ca

31、O71.9356.081.2831.2831.283Ca2+1.004 F48.55192.5552.555F2 Total120.48 -F=O20.49 Total99.99 有些含水礦物，由于無(wú)法測(cè)得精確的化學(xué)有些含水礦物，由于無(wú)法測(cè)得精確的化學(xué) 成分，或由于測(cè)試精度問(wèn)題，因此在計(jì)算晶體成分，或由于測(cè)試精度問(wèn)題，因此在計(jì)算晶體 化學(xué)時(shí)不可能以全氧計(jì)算。為此，在計(jì)算時(shí)不化學(xué)時(shí)不可能以全氧計(jì)算。為此，在計(jì)算時(shí)不 是根據(jù)礦物通式中的全部氧原子數(shù)，而是根據(jù)是根據(jù)礦物通式中的全部氧原子數(shù)，而是根據(jù) 與其他陽(yáng)離子結(jié)合的那部分氧的原子數(shù)計(jì)算。與其他陽(yáng)離子結(jié)合的那部分氧的原子數(shù)計(jì)算。 (4) (4) 含

32、水礦物的計(jì)算法含水礦物的計(jì)算法 X=4/ =2.220 孔雀石：孔雀石：CuCu2 2(CO(CO3 3)(OH)(OH)2 2 2CuO + CO2 AlA2A3A4 孔雀石孔雀石Wt%分子量分子量A1/A2陽(yáng)離子陽(yáng)離子 系數(shù)系數(shù) 氧原子氧原子 系數(shù)系數(shù) 陽(yáng)離子陽(yáng)離子 數(shù)數(shù) CuO71.3179.550.8960.8960.896Cu2+1.989 ZnO0.4581.340.0060.0060.006Zn2+0.013 CO219.78440.4500.4500.900C4+0.999 Total91.54 1.802 在不能分析所有組分的情況下，還可以在不能分析所有組分的情況下，還可以

33、采用固定陽(yáng)離子總數(shù)的方法計(jì)算礦物化學(xué)式，采用固定陽(yáng)離子總數(shù)的方法計(jì)算礦物化學(xué)式， 可以固定整個(gè)礦物式中的陽(yáng)離子總數(shù)，也可以可以固定整個(gè)礦物式中的陽(yáng)離子總數(shù)，也可以 固定某一結(jié)構(gòu)位置上陽(yáng)離子總數(shù)，但不管如何，固定某一結(jié)構(gòu)位置上陽(yáng)離子總數(shù)，但不管如何， 其理論基礎(chǔ)都必須是陽(yáng)離子在所涉及的結(jié)構(gòu)位其理論基礎(chǔ)都必須是陽(yáng)離子在所涉及的結(jié)構(gòu)位 置總數(shù)是固定。置總數(shù)是固定。 (5) (5) 陽(yáng)離子總數(shù)固定計(jì)算法陽(yáng)離子總數(shù)固定計(jì)算法 B =(Nb+Ta+Ti)； 2/(0.144+0.230+0.051)=4.7059 細(xì)晶石：細(xì)晶石：(Na,Ca)(Nb,Ta,Ti)(Na,Ca)(Nb,Ta,Ti)2 2O

34、 O6 6(O,F,OH)(O,F,OH) 由于現(xiàn)在礦物的化學(xué)成分大都是由電子探針?lè)钟捎诂F(xiàn)在礦物的化學(xué)成分大都是由電子探針?lè)?析得出的，但電子探針?lè)治霾皇侨f(wàn)能的，它也析得出的，但電子探針?lè)治霾皇侨f(wàn)能的，它也 有其明顯的缺陷，并不能完全給出礦物的真正有其明顯的缺陷，并不能完全給出礦物的真正 成分。成分。 (a)(a)電子探針不能分辨元素的價(jià)態(tài)，例如電子探電子探針不能分辨元素的價(jià)態(tài)，例如電子探 針不能測(cè)定磁鐵礦中針不能測(cè)定磁鐵礦中FeFe2+ 2+和 和FeFe3+ 3+的比值。 的比值。 (b) (b) 電子探針除了不能區(qū)別元素的價(jià)態(tài)外，還電子探針除了不能區(qū)別元素的價(jià)態(tài)外，還 不能分析超輕元素不

35、能分析超輕元素( (即原子序數(shù)小于即原子序數(shù)小于5 5的元素的元素) )， 如如LiLi、BeBe、HH。 (6) (6) 理想化學(xué)配比計(jì)算法理想化學(xué)配比計(jì)算法 Ti-FeTi-Fe氧化物礦物的晶體化學(xué)式計(jì)算法氧化物礦物的晶體化學(xué)式計(jì)算法 磁鐵礦：磁鐵礦：FeFe2+ 2+Fe Fe3+ 3+2 2O O4 4 電子探針?lè)治鼋Y(jié)果電子探針?lè)治鼋Y(jié)果 如果以如果以FeFe2+ 2+形式分析，則磁鐵礦的分析結(jié)果 形式分析，則磁鐵礦的分析結(jié)果 為為FeO= 31.03 + 62.07 = 93.10 wt%FeO= 31.03 + 62.07 = 93.10 wt% FeOFeOFeFe2 2O O3

36、3FeO (FeO (* *0.9)0.9) 如果以如果以FeFe3+ 3+形式分析，則磁鐵礦的分析結(jié)果 形式分析，則磁鐵礦的分析結(jié)果 為為FeFe2 2O O3 3= 34.44 + 68.97 = 103.41= 34.44 + 68.97 = 103.41 FeFe2 2O O3 3FeO FeO FeFe2 2O O3 3( (* *1.11)1.11) 基于完全化學(xué)配比方法，根據(jù)電子探針數(shù)基于完全化學(xué)配比方法，根據(jù)電子探針數(shù) 據(jù)計(jì)算磁鐵礦的晶體化學(xué)式方法據(jù)計(jì)算磁鐵礦的晶體化學(xué)式方法 兩個(gè)基本假設(shè)：兩個(gè)基本假設(shè)： (1)(1) 電價(jià)平衡電價(jià)平衡 (2)(2) 陽(yáng)離子總數(shù)陽(yáng)離子總數(shù) 3

37、3 Ti-FeTi-Fe氧化物礦物的晶體化學(xué)式計(jì)算法氧化物礦物的晶體化學(xué)式計(jì)算法 Ti-FeTi-Fe氧化物礦物的晶體化學(xué)式計(jì)算法氧化物礦物的晶體化學(xué)式計(jì)算法 Ti-FeTi-Fe氧化物礦物的晶體化學(xué)式計(jì)算法氧化物礦物的晶體化學(xué)式計(jì)算法 磷鋁鋰石磷鋁鋰石, LiAl(PO, LiAl(PO4 4)(F,OH)(F,OH) M=M/k=0.2306; M=M *14.94=0.2306 *14.94=3.45 N=N/k=0.2555; N”=N *9=0.2555*9=2.30 Fe2+, Mn, Ca, Na占 據(jù)Li的位 置 電氣石，電氣石，XYXY3 3(Al(Al6 6)(Si)(Si

38、6 6O O18 18)(BO )(BO3 3) )3 3(OH)(OH)3 3(OH) (OH) SiO2 37.2335.78 TiO2 0.020.05 Al2O3 30.3730.60 FeO*4.895.18 MgO10.1310.52 CaO2.532.45 MnO0.000.00 ZnO0.000.07 Na2O 1.351.53 K2O 0.010.02 H2O* 3.403.66 B2O3* 10.7710.64 Li2O* 0.190.00 F0.670.03 O=F0.280.01 Total101.28100.51 Si6.0105.847 Ti0.0030.007 T

39、Al 0.0000.153 Y+ZAl 5.7785.741 YAl 0.0000.000 Mg2.4362.563 Mn0.0000.000 Fe*0.6600.708 Zn0.0000.008 Li*0.1220.000 B*3.0003.000 Ca0.4370.428 Na0.4240.484 K0.0020.004 0.1370.084 OH*3.6563.986 F0.3440.014 OH=4-F Li = 15 (Si + Al + Mg + Fe + Mn + Zn + Ti) 三、礦物端員組分計(jì)算方法三、礦物端員組分計(jì)算方法 1. 1. 簡(jiǎn)單礦物的端員組分計(jì)算簡(jiǎn)單礦物的端員

40、組分計(jì)算 當(dāng)只有一個(gè)位置上存在離子交換而形成固溶體時(shí)，當(dāng)只有一個(gè)位置上存在離子交換而形成固溶體時(shí)， 礦物端員組分含量是以原子的百分?jǐn)?shù)簡(jiǎn)單計(jì)算。礦物端員組分含量是以原子的百分?jǐn)?shù)簡(jiǎn)單計(jì)算。 如：石榴子石族礦物的化學(xué)通式為如：石榴子石族礦物的化學(xué)通式為X X 3 3Y Y2 2SiO SiO 4 4 3 3，其中 ，其中 X=MgX=Mg、FeFe2+ 2+、 、MnMn、CaCa；Y=AlY=Al、FeFe3+ 3+，如果 ，如果Y Y位置只有位置只有AlAl， 則石榴子石的端員組分含量計(jì)算式為：則石榴子石的端員組分含量計(jì)算式為： 鎂鋁榴石鎂鋁榴石(Prp%)=100(Prp%)=100 Mg/M

41、g+FeMg/Mg+Fe2+ 2+Ca+Mn +Ca+Mn 鐵鋁榴石鐵鋁榴石(Alm%)=100(Alm%)=100 FeFe2+ 2+/Mg+Fe /Mg+Fe2+ 2+Ca+Mn +Ca+Mn 鈣鋁榴石鈣鋁榴石(Grs%)=100(Grs%)=100 Ca/Mg+FeCa/Mg+Fe2+ 2+Ca+Mn +Ca+Mn 錳鋁榴石錳鋁榴石(Sps%)=100(Sps%)=100 Mn/Mg+FeMn/Mg+Fe2+ 2+Ca+Mn +Ca+Mn 2. 2. 復(fù)雜礦物的端員組分計(jì)算復(fù)雜礦物的端員組分計(jì)算 如果礦物的成分復(fù)雜，有多組固溶體系列，此時(shí)一如果礦物的成分復(fù)雜，有多組固溶體系列，此時(shí)一 般采取慣用的方式來(lái)解決。般采取慣用的方式來(lái)解決。 四、晶體化學(xué)式在研究中的應(yīng)用四、晶體化學(xué)式在研究中的應(yīng)用 礦物分類礦物分類 長(zhǎng)石的分類：根據(jù)長(zhǎng)石晶體化學(xué)長(zhǎng)石的分類：根據(jù)長(zhǎng)石晶體化學(xué) 式中式中KNaCaKNaCa相對(duì)含量相對(duì)含量 斜長(zhǎng)石系列斜長(zhǎng)石系列 堿性長(zhǎng)石系列堿性長(zhǎng)石系列 鉀長(zhǎng)石：鉀長(zhǎng)石：KAlSiKAlSi3 3O O8 8 鈉長(zhǎng)石：鈉長(zhǎng)石： NaAlSiNaAlSi3 3O O8 8 鈣長(zhǎng)石：鈣長(zhǎng)石：CaAlCaAl2 2SiSi2 2O O8 8 長(zhǎng)石分類圖解長(zhǎng)石分類圖解 鋰云母的分類鋰云母的分類