基本介紹
- 中文名：自然元素礦物
- 外文名：Natural mineral elements
- 類別：金屬化合物礦物
- 含量：約占地殼總質量的0.1%
- 主要元素：釕(Ru)、鋨(Os)、銠(Rh)、銥(Ir)
- 晶格：金屬晶格、原子晶格、分子晶格
簡介,種類,組成成分,晶體構造和物理性質,成因和產狀,主要礦物描述,
簡介
組成元素主要有兩類：d 型元素釕(Ru)、鋨(Os)、銠(Rh)、銥(Ir)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)等；sp 型元素砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)、硫(S)、碳(C)等及其之間鋅(Zn)、汞(Hg)、銦(In)等。
由d 型元素構成的礦物，具典型金屬鍵，原子呈最緊密堆積，呈等軸粒狀和六方板狀晶形，具典型的金屬特性，不透明、金屬光澤、硬度低、密度大、延展性強，為熱和電的良導體。由sp 型元素構成的礦物，主要是共價鍵和分子鍵，具有明顯的非金屬性，除金剛石外，具有低硬度、低熔點、導電性和導熱性差的特點。本類礦物成因具多樣化，內生和表生皆有。有些可富集成重要工業礦床。
種類
目前已知大約有40種元素以自然狀態存在於岩石中，這些元素以最還原的狀態存在，不與氧，硫等陰離子結合，因此我們稱之為“自然元素”。與其他礦物相比，自然元素礦物非常稀少，約占地殼質量的0.1%，但是它們非常重要，主要是由於它們在工業上的用途，可作為某些貴金屬（金，銀）和寶石的主要來源。根據元素的金屬鍵性質，將自然元素分為：自然金屬、 自然半金屬、自然非金屬。
本大類礦物按元素的化學性質可分為：
自然金屬元素礦物：自然鉑、自然金、自然銀、自然銅等。
自然半金屬元素礦物：自然鉍等。
自然非金屬元素礦物：自然硫、金剛石、石墨。
其中
組成成分
自然元素在元素周期表中包括了惰性氣體型元素、鉑族元素、銅族元素部分非金屬元素等。這些元素其所以能形成單質礦物，有一些是由於其本身的化學上的惰性，如Au、Pt等，另一些化學性質比較活潑的元素如Cu、Ag等，則是由於它們在一定的條件下易於從化合物中被還原出來的結果。
晶體構造和物理性質
本大類礦物的晶體構造分屬三種晶格：金屬晶格、原子晶格、分子晶格、由於晶體構造不同，所以礦物的形態，物理性質也不同。
1、金屬晶格的礦物（如自然金、自然銅、自然鉑等），其內部質點等大，多呈立方或六方最緊密排列，故礦物對稱程度高，為等軸晶系。晶格中質點之間以金屬鍵聯合，金屬陽離子之間瀰漫著自由運動的電子，故自然金屬元素礦物具有金屬特性：強金屬光澤、金屬色（如金黃、銅紅、銀白等）不透明，硬度低，具延展性，強的導電性和導熱性。由於質點聯合力無方向性，所以礦物的解理不發育。又由於元素原子量大，質點排列緊密，所以礦物比重大。化學性質穩定（銅、銀）除外，故多見於砂礦中。
2、原子晶格的礦物（如金剛石）晶格質點之間以共價鍵相聯合，因此表現為金屬光則，無色透明（不含雜質），硬度高，熔點高，不導電。
3、分子晶格的礦物（如自然硫），晶格中原子間以共價鍵相聯結成分子，分子之間以分子鍵相聯接。它們在光學、電學性質取決於分子內的鍵力，而力學性質取決於分子間的鍵力。所以自然硫導電性弱，硬度小，熔點低。
成因和產狀
自然元素礦物在成因上很不相同。鉑族自然元素礦物常見於基性、超基性岩漿有關的岩漿礦床。金常見於熱液礦床。銀、銅常見於熱液礦床或硫化物礦床氧化帶的下部。金剛石見於超基性金伯利岩中，石墨、硫成因則較多。
主要礦物描述
自然鉑（白金）Pt
[化學組成]成份中常含Fe,當含Fe量達9－11%時成為粗鉑礦（Pt、Fe），實際上一般所謂自然鉑，大多數是粗鉑礦。此外，還常含Pd、Rh、Ir、Ru、Os等類質同象混入物。
[形態]等軸晶系，晶體極少見。通常呈不規則細小顆粒狀。有時也成較大塊體。
[物理性質]顏色由銀白到鋼灰色，（隨含Fe量增加而顏色變深）。條痕為光亮的鋼灰色，金屬光澤，硬度4－4.5。比重15－19（純鉑21.5）。不透明。富延展性。微具磁性（含Fe多的，磁性顯著）。良導體。熔點高。
[成因及產狀]產於基性、超基性岩有關鉑礦床的原生礦及砂礦中。亦產於矽卡岩含金黃鐵礦礦床及含鉑石英脈中。與鉑族其它礦物、銅鎳硫化物礦物、鉻鐵礦共生。
[鑑定特徵]以銀白－鋼灰的顏色，富延展性，熔點高（1755ºC）以及普通酸不熔為其特徵。
自然金Au
[化學組成]自然界中純金很少見。成份中常含Ag、Cu、Rh、Bi、Fe等元素，當含銀量達15－50%時，稱銀金礦。
[形態]晶體呈八面體，但極少見，常呈分散的顆粒狀和樹枝狀集合體。
[物理性質]金黃色，含銀、銅時顏色變淺，條痕為光亮的金黃色，強金屬光澤，硬度2.5－3，無解理，斷口鋸齒狀。比重15.6－18.3（純金19.3）。具延展性，可以錘成金箔。有高度的傳熱性和導電性。化學性質很穩定，不溶於酸，只溶於王水。
[成因及產狀]可分原生礦和砂礦兩種。原生礦常產於中、酸性火成岩有關的的高、中、低溫熱液石英脈和熱液蝕變帶中，常於黃鐵礦、毒砂、黃銅礦等共生。砂金礦為次生搬運沉積而成。
[鑑定特徵]以金黃的顏色、強金屬光澤、硬度低、富延展性、比重大為其特徵。
自然銀Ag
[化學組成]常含少量的Au、Cu、Sb等混入物。
[形態]晶體極少見，常呈樹枝狀、不規則細粒狀。也有成較大塊體。
[物理性質]銀白色，表面常有灰黑色的色。條痕為光亮的銀白色。金屬光澤。硬度2.5－3。無解理，鋸齒狀斷口。比重10.1－11.1。為電和熱的良導體。
[成因及產狀]（1）熱液成因的自然銀產於中、低溫石英、方解石、重晶石礦脈中。
（2）外生成因的自然銀見於含銀的硫化礦床氧化帶下部。
[鑑定特徵]以銀白色、富延展性、比重大為特徵。
自然銅Cu
[化學組成]次生自然銅的成份較純淨，但原生自然銅則常含有Fe、Ag、Au等混入物。當含金達2－3%時，稱為金銅。
[形態]晶體少見，偶見立方體或四六面體。常呈不規則狀、樹枝狀、薄片狀、粒狀等。
[物理性質]銅紅色，條痕為光亮的銅紅色，金屬光澤。硬度2.5－3，無解理，斷口鋸齒狀。比重8.5－8.9。富延展性。為電和熱的良導體，化學性質中等，在氧化條件下，表面常氧化成一層黑色氧化銅（CuO）薄膜。
[成因及產狀]自然銅主要產於含銅硫化礦床氧化帶內，是由銅的硫化物轉變為氧化物的過渡產物：
CuFeS2→Cu→Cu2→CuCO3·Cu(OH)2
此外，熱液蝕變的基性火成岩和火山岩中也有產出。有時自然銅呈交代砂礫岩膠結物出現在含銅砂岩中。
[鑑定特徵]以銅紅色，表面呈黑色氧化膜，或者具有孔雀石的綠色薄膜，金屬光澤，富延展性，比重大，易溶稀硝酸，經常於藍銅礦、孔雀石等共生為特徵。
自然硫S
[化學組成]常混雜有泥質或有機質，亦有Se、Te等類質同象混入物。
[形態]晶形少見，偶見雙錐狀或厚板狀。集合體常呈緻密塊狀、土狀、被膜狀、瘤狀、鐘乳狀等。
[物理性質]純硫呈黃色，含有機質呈黃灰、褐黑等色。條痕為白至微黃色，晶面為金剛光澤，斷口微油脂光澤。晶體透明至半透明。硬度1－2。性極脆，無解理。比重2.05－2.08。熔點低（119ºC），燃點低（270ºC）燃燒時產生SO2臭氣。為熱和電的絕緣體。摩擦產生負電。用手握之，至於耳旁，可以聽見輕微的炸裂聲。
[成因及產狀]（1）火山噴髮型：由硫蒸汽直接結晶或由H2S氧化而成。
（2）沉積型：由生物化學作用（硫細菌作用）而成。常與石膏、方解石、天青石等伴生。該類型一般較大，具有較大的工業價值。
（3）風化型：由金屬硫化物或硫酸鹽氧化分解而成。
[鑑定特徵]以其黃色、油脂光澤、硬度小、性脆，易燃（燃燒時生成淡藍色火焰，且發出硫臭味），易熔為特徵。
金剛石C
[化學組成]常含石墨包裹體及Si、Al、Mg、Fe、Ti等混入物。
[形態]常呈八面體，晶面常有花紋，有時呈菱形十二面體、立方體、六四面體，晶棱常彎曲，渾圓，自然界中的金剛石大多數呈圓粒狀或碎粒產出。
[物理性質]無色透明，或帶藍、褐、黃、綠、黑等色。強金剛光澤。硬度10，是硬度最大的礦物。（絕對硬度是石英的1000倍，為剛玉的150倍）。在紫外線的照射下，發紫、藍、綠色螢光。熔點高，化學性質極穩定。
[成因及產狀]產於超基性岩的金伯利岩（角礫雲母橄欖岩）中，是在高溫、高壓條件下岩漿分異作用形成的。含礦母岩遭受風化後，可富集成金剛石砂礦。
[鑑定特徵]以其極高的硬度，燦爛的金剛光澤，晶面及晶棱常彎曲成渾圓狀，具發光性為特徵。
石墨C
[化學組成]很少純淨的，常含10－20%的雜質，如Ca、Mg、Cu、P、Si等氧化物以及瀝青、氣體等。
[形態]晶體完整者少見，有時呈六方板狀或片狀，通常呈鱗片狀或片狀集合體。
[物理性質]鐵黑色－鋼灰色。條痕為光亮的黑色。金屬光澤。硬度1。比重2.09－2.23，薄片具撓性。有滑膩感。易污手。電的良導體。耐高溫。化學穩定性強，不溶於酸。
[成因及產狀]石墨是在高溫條件下的還原作用中形成的。
（1）煤層或含瀝青質、碳質的沉積岩經區域變質作用或接觸變質作用形成。
（2）石灰岩與岩漿侵入接觸，石灰岩分解出CO2,還原而成石墨。
[鑑定特徵]以顏色、條痕、比重小、硬度小、具滑感為特徵。
[化學組成]成份中常含Fe,當含Fe量達9－11%時成為粗鉑礦（Pt、Fe），實際上一般所謂自然鉑，大多數是粗鉑礦。此外，還常含Pd、Rh、Ir、Ru、Os等類質同象混入物。
[形態]等軸晶系，晶體極少見。通常呈不規則細小顆粒狀。有時也成較大塊體。
[物理性質]顏色由銀白到鋼灰色，（隨含Fe量增加而顏色變深）。條痕為光亮的鋼灰色，金屬光澤，硬度4－4.5。比重15－19（純鉑21.5）。不透明。富延展性。微具磁性（含Fe多的，磁性顯著）。良導體。熔點高。
[成因及產狀]產於基性、超基性岩有關鉑礦床的原生礦及砂礦中。亦產於矽卡岩含金黃鐵礦礦床及含鉑石英脈中。與鉑族其它礦物、銅鎳硫化物礦物、鉻鐵礦共生。
[鑑定特徵]以銀白－鋼灰的顏色，富延展性，熔點高（1755ºC）以及普通酸不熔為其特徵。
自然金Au
[化學組成]自然界中純金很少見。成份中常含Ag、Cu、Rh、Bi、Fe等元素，當含銀量達15－50%時，稱銀金礦。
[形態]晶體呈八面體，但極少見，常呈分散的顆粒狀和樹枝狀集合體。
[物理性質]金黃色，含銀、銅時顏色變淺，條痕為光亮的金黃色，強金屬光澤，硬度2.5－3，無解理，斷口鋸齒狀。比重15.6－18.3（純金19.3）。具延展性，可以錘成金箔。有高度的傳熱性和導電性。化學性質很穩定，不溶於酸，只溶於王水。
[成因及產狀]可分原生礦和砂礦兩種。原生礦常產於中、酸性火成岩有關的的高、中、低溫熱液石英脈和熱液蝕變帶中，常於黃鐵礦、毒砂、黃銅礦等共生。砂金礦為次生搬運沉積而成。
[鑑定特徵]以金黃的顏色、強金屬光澤、硬度低、富延展性、比重大為其特徵。
自然銀Ag
[化學組成]常含少量的Au、Cu、Sb等混入物。
[形態]晶體極少見，常呈樹枝狀、不規則細粒狀。也有成較大塊體。
[物理性質]銀白色，表面常有灰黑色的色。條痕為光亮的銀白色。金屬光澤。硬度2.5－3。無解理，鋸齒狀斷口。比重10.1－11.1。為電和熱的良導體。
[成因及產狀]（1）熱液成因的自然銀產於中、低溫石英、方解石、重晶石礦脈中。
（2）外生成因的自然銀見於含銀的硫化礦床氧化帶下部。
[鑑定特徵]以銀白色、富延展性、比重大為特徵。
自然銅Cu
[化學組成]次生自然銅的成份較純淨，但原生自然銅則常含有Fe、Ag、Au等混入物。當含金達2－3%時，稱為金銅。
[形態]晶體少見，偶見立方體或四六面體。常呈不規則狀、樹枝狀、薄片狀、粒狀等。
[物理性質]銅紅色，條痕為光亮的銅紅色，金屬光澤。硬度2.5－3，無解理，斷口鋸齒狀。比重8.5－8.9。富延展性。為電和熱的良導體，化學性質中等，在氧化條件下，表面常氧化成一層黑色氧化銅（CuO）薄膜。
[成因及產狀]自然銅主要產於含銅硫化礦床氧化帶內，是由銅的硫化物轉變為氧化物的過渡產物：
CuFeS2→Cu→Cu2→CuCO3·Cu(OH)2
此外，熱液蝕變的基性火成岩和火山岩中也有產出。有時自然銅呈交代砂礫岩膠結物出現在含銅砂岩中。
[鑑定特徵]以銅紅色，表面呈黑色氧化膜，或者具有孔雀石的綠色薄膜，金屬光澤，富延展性，比重大，易溶稀硝酸，經常於藍銅礦、孔雀石等共生為特徵。
自然硫S
[化學組成]常混雜有泥質或有機質，亦有Se、Te等類質同象混入物。
[形態]晶形少見，偶見雙錐狀或厚板狀。集合體常呈緻密塊狀、土狀、被膜狀、瘤狀、鐘乳狀等。
[物理性質]純硫呈黃色，含有機質呈黃灰、褐黑等色。條痕為白至微黃色，晶面為金剛光澤，斷口微油脂光澤。晶體透明至半透明。硬度1－2。性極脆，無解理。比重2.05－2.08。熔點低（119ºC），燃點低（270ºC）燃燒時產生SO2臭氣。為熱和電的絕緣體。摩擦產生負電。用手握之，至於耳旁，可以聽見輕微的炸裂聲。
[成因及產狀]（1）火山噴髮型：由硫蒸汽直接結晶或由H2S氧化而成。
（2）沉積型：由生物化學作用（硫細菌作用）而成。常與石膏、方解石、天青石等伴生。該類型一般較大，具有較大的工業價值。
（3）風化型：由金屬硫化物或硫酸鹽氧化分解而成。
[鑑定特徵]以其黃色、油脂光澤、硬度小、性脆，易燃（燃燒時生成淡藍色火焰，且發出硫臭味），易熔為特徵。
金剛石C
[化學組成]常含石墨包裹體及Si、Al、Mg、Fe、Ti等混入物。
[形態]常呈八面體，晶面常有花紋，有時呈菱形十二面體、立方體、六四面體，晶棱常彎曲，渾圓，自然界中的金剛石大多數呈圓粒狀或碎粒產出。
[物理性質]無色透明，或帶藍、褐、黃、綠、黑等色。強金剛光澤。硬度10，是硬度最大的礦物。（絕對硬度是石英的1000倍，為剛玉的150倍）。在紫外線的照射下，發紫、藍、綠色螢光。熔點高，化學性質極穩定。
[成因及產狀]產於超基性岩的金伯利岩（角礫雲母橄欖岩）中，是在高溫、高壓條件下岩漿分異作用形成的。含礦母岩遭受風化後，可富集成金剛石砂礦。
[鑑定特徵]以其極高的硬度，燦爛的金剛光澤，晶面及晶棱常彎曲成渾圓狀，具發光性為特徵。
石墨C
[化學組成]很少純淨的，常含10－20%的雜質，如Ca、Mg、Cu、P、Si等氧化物以及瀝青、氣體等。
[形態]晶體完整者少見，有時呈六方板狀或片狀，通常呈鱗片狀或片狀集合體。
[物理性質]鐵黑色－鋼灰色。條痕為光亮的黑色。金屬光澤。硬度1。比重2.09－2.23，薄片具撓性。有滑膩感。易污手。電的良導體。耐高溫。化學穩定性強，不溶於酸。
[成因及產狀]石墨是在高溫條件下的還原作用中形成的。
（1）煤層或含瀝青質、碳質的沉積岩經區域變質作用或接觸變質作用形成。
（2）石灰岩與岩漿侵入接觸，石灰岩分解出CO2,還原而成石墨。
[鑑定特徵]以顏色、條痕、比重小、硬度小、具滑感為特徵。
