无水硫酸盐矿物

二、无水硫酸盐矿物

无水硫酸盐矿物包括的矿物种主要有重晶石、天青石、铅矾、硬石膏，这四种矿物的主要特征见表17－2－2。其他特征如下：

表17－2－2　重晶石、天青石、铅矾、硬石膏主要特征

（一）化学成分

重晶石：成分中Ba与Sr可形成完全类质同象系列，当Ba＞Sr时被称为重晶石；当Ba＜Sr时被称为天青石。成分中也可含少量的Ca、Pb。当Pb含量较大时（＞10％）时被称为铅重晶石，曾被命名为北投石。成分中也含有呈混入物形式进入的Fe₂O₃、SiO₂及粘土等。

天青石：成分中可含呈类质同象关系替代Sr的Ba、Ca，含Ba者被称为钡天青石。

铅矾：成分比较纯净，个别情况下有Ba混入。

硬石膏：成分中含有少量的Sr和Ba代替Ca，呈机械混入物形式进入的有MgO、Al₂O₃、SiO₂等。此外，有时含有石膏成分。

（二）晶体结构

重晶石：晶体结构为重晶石型。如图17－2－1所示，结构中Ba与S分别排列在b轴1/ 4与3/4高度上。［SO₄］^2－方位为2个O呈水平排列，另2个O与它们垂直，Ba与7个［SO₄］^2－联结，配位数为12。

天青石：晶体结构为重晶石型。结构中Sr代替了Ba的位置。

铅矾：晶体结构为重晶石型。如图17－2－2所示，结构中Pb代替了Ba的位置。

硬石膏：晶体结构为似锆石型。如图17－2－3所示，结构中［SO₄］^2－与6个歪曲的［CaO₈］配位多面体相联结。其中与4个共角顶，与2个共棱联结。O与1个S和2个Ca联结。晶胞中a₀与b₀值相近，呈假四方特征。结构中S与Ca平坦地分布在（100）与（010）面内，而在（001）面分布不平坦，这决定了｛100｝、｛010｝解理完全，｛001｝解理中等。Ca与［SO₄］^2－沿c轴方向联结成似链状，决定了硬石膏有时结晶成纤维状。

图17－2－1　重晶石晶体结构（左为立体图，右为俯视图）

图17－2－2　铅矾晶体结构（左为立体图，右为前视图）

图17－2－3　硬石膏晶体结构（左为立体图，右为俯视图）

（三）成因产状与矿物共生组合

重晶石主要形成于低温热液脉中，包括石英－重晶石脉、萤石－重晶石脉，常与方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辰砂等矿物共生。我国的湖南、广西、江西、青海等地常有重晶石脉产出。

重晶石也可产于沉积环境中，常以透镜状和结核状产于沉积的锰矿、铁矿和浅海相的沉积物中。在风化残积矿床中，也可见到呈结核状、块状的重晶石。

天青石主要形成于沉积环境中，常产于白云岩、石灰岩、泥灰岩中，在地层中呈一定的沉积顺序，从下到上为碳酸盐－天青石－石膏。

天青石也可形成于热液脉中。

铅矾主要产于铅锌硫化物矿床氧化带中，为方铅矿氧化而成，常与白铅矿、自然硫、石膏、黄钾铁矾、方铅矿等伴生。

硬石膏主要为化学沉积产物，大量形成在盐湖中，常与石膏伴生。在热液脉和火山熔岩孔洞中也有产生。一些硫化物矿床氧化带中可出现。在地表吸水可变成石膏。

（四）鉴定特征

重晶石：具有厚板状晶形，密度特大，假立方体解理。

天青石：具有蓝灰色色调的颜色，密度小于重晶石。

铅矾：密度特大，金刚光泽，具有方铅矿晶体假象。

硬石膏：具有假立方体解理，硬度低，密度小。

（五）用途

重晶石为提取钡的主要矿物原料。其粉末可作为钻探泥浆的加重剂。也可用于化学试剂及医药中。也可作为白色颜料，用于X射线实验室墙壁喷漆的主要原料。也可作为填充剂用于橡胶、造纸工业中以增加重量和光滑度。

天青石为提取锶的主要矿物原料。

铅矾量大时可作为提取铅的矿石。

硬石膏可以作为胶凝材料，将其磨成粉末，加入活性剂（硫酸盐）则具有与水凝结并慢慢硬化的性能。它的体积稳定性好，有很好的硬度，可用于铺筑路面，砌筑安全墙、防火防爆墙等。也可用于塑像、医疗、造纸等工业中。