天然元素矿物是指某些元素以单质形式存在于自然界中的矿物。已知的天然元素矿物有近百种,约占地壳总重量的0.1%。包括铂族元素(钌、铑、钯、锇、铱、铂),部分铜族元素(铜、银、金),半金属元素(砷、锑、铋),非金属元素(碳、硫)。
根据元素的化学性质,这类矿物可分为:
金属矿物:自然铂、自然金、自然银、自然铜等。
天然半金属矿物:天然铋等。
天然非金属矿物:天然硫磺、金刚石、石墨。
一.组成
自然元素包括元素周期表中的惰性气体元素、铂族元素、铜族元素和一些非金属元素。这些元素中的一些可以形成简单的矿物,因为它们的化学惰性,如金和铂,而其他具有活性化学性质的元素,如铜和银,是因为它们在特定条件下容易从化合物中还原。
二。晶体结构和物理性质
这类矿物的晶体结构属于三种晶格:金属晶格、原子晶格和分子晶格。由于晶体结构的不同,矿物的形貌和物理性质也不同。
1.金属晶格的矿物(如自然金、自然铜、自然铂等。)具有相同的内部颗粒尺寸,并且在最接近的排列中大多数是立方或六方的。因此,矿物具有高度的对称性,并且是等轴晶体。晶格中的粒子通过金属键连接,自由移动的电子填充在金属阳离子之间。因此,天然金属元素矿物具有金属特征:强烈的金属光泽,不透明的金属色(如金黄色、铜红色、银白色等。)、低硬度、延展性以及强导电性和导热性。因为颗粒的合力是无方向的,所以矿物的解理并不发展。因为元素原子量大,颗粒排列紧密,所以矿物比例显著。化学稳定性(铜银除外),所以常见于砂矿。
2.矿物(如金刚石)在原子晶格中的晶格粒子是通过共价键连接的,所以是金属的,无色透明(无杂质),硬度高,熔点高,不导电。
3.分子晶格中的矿物(如天然硫),晶格中的原子通过共价键连接形成分子,分子之间通过分子键连接。它们的光学和电学性质取决于分子间的键合力,而它们的力学性质取决于分子间的键合力。因此,天然硫磺导电性弱,硬度低,熔点低。
三。原因和发生
自然元素矿物在成因上很不相同。铂族自然元素矿物常见于基性、超基性岩浆有关的岩浆矿床。金常见于热液矿床。银、铜常见于热液矿床或硫化物矿床氧化带的下部。金刚石见于超基性金伯利岩中,石墨、硫成因则较多。