砷酸盐矿物

二、砷酸盐矿物

（一）化学组成

组成砷酸盐矿物的元素多达26种，形成的矿物种多达120种以上。元素在周期表中的分布规律如表17－5－3。

表17－5－3　形成砷酸盐矿物的元素分布特征

从上表中可看出：组成砷酸盐矿物的络阴离子团为［AsO₄］^3－及以附加阴离子出现的［PO₄］^3－、［SO₄］^2－、（OH）^－、Cl^－、O^2－及结晶水H₂O；阳离子元素主要为惰性气体型离子元素中的K、Na、Be、Ca、Mg、Sr、Ba、Al；铜型离子元素中的Cu、Zn、Pb、Bi等；过渡型离子元素中的Y、Ti、Fe、Mn、Co、Ni、U等。

砷酸盐矿物主要在外生环境下形成，离子之间发生的类质同象替换十分有限。

（二）晶体化学

在砷酸盐矿物中，As是以As⁵⁺的形式出现，与O^2－结合形成［AsO₄］^3－四面体，［AsO₄］^3－四面体在晶体结构中呈岛状存在。所以造成砷酸盐矿物易形成与磷酸盐、硫酸盐、硅酸盐矿物的等结构。

砷酸盐矿物中，具有链状、架状、层状结构的矿物少见，主要为［AsO₄］^3－四面体与其他阳离子配位多面体直接联结。

离子团之间可以有［AsO₄］^3－被［VO₄］^3－、［PO₄］^3－、［SO₄］^2－进行有限替换。水在砷酸盐矿物结构中起着较大的作用，既可以结晶水存在，也可以（OH）^－出现。

（三）形态与物理性质

砷酸盐矿物主要形成于地表氧化带中，晶形一般不好，常呈胶体状形态。

砷酸盐矿物颜色取决于成分中所含阳离子元素的种类：含惰性气体型离子的矿物一般呈无色或灰白色，条痕浅或无色；含过渡型、铜型离子时，呈艳色；含U时，矿物呈鲜艳的绿色。矿物光泽大多数呈金刚光泽。多数矿物呈半透明到透明。砷酸盐矿物硬度低。矿物的密度与其成分中所含阳离子元素的种类及元素的原子量有关，一般含Mg、Na、K者，矿物的密度低；含Fe、Cu者，矿物密度增大；含Pb者，密度最大。

（四）成因产状

砷酸盐矿物主要为表生成因，常出现于矿床氧化带上；也可在沉积环境下形成；内生成因为少数。

（五）主要矿物

砷酸盐矿物在自然界常见的矿物种属主要有砷铅矿、臭葱石、镍华、钴华、翠砷铜铀矿、变翠砷铜铀矿，这些矿物的主要特征见表17－5－4、表17－5－5。其他特征如下：

1.化学成分

砷铅矿：成分中有As与P呈有限类质同象替换；Ca、Ba与Pb，V与As呈部分类质同象关系进入晶体。

臭葱石：成分中Fe可被Al替换，当Fe＜Al时被称为铝臭葱石。As也可被P替换。

镍华：成分中常有Ca、Zn、Mg、Fe替换Ni；而Co与Ni呈完全类质同象替换关系。富Mg者可形成亚种——镁镍华。

钴华：成分中常有Ca、Zn、Mg、Fe替换Co。同时Co与Ni也呈完全类质同象替换关系。

翠砷铜铀矿：成分中与Cu呈类质同象关系的元素有Ca、Fe、Al。P、Si与As呈替换关系出现于晶体中。成分中水含量与空气湿度有密切关系，当加热到110℃时水会失去1/2。

变翠砷铜铀矿：成分中水的含量与外界温度有关，加热到60～70℃会失去大量水；加热250℃会失去全部水。

表17－5－4　砷铅矿、臭葱石、镍华的主要特征

表17－5－5　钴华、翠砷铜铀矿、变翠砷铜铀矿的主要特征

2.晶体结构

砷铅矿：晶体结构为磷灰石型，即磷灰石结构中的P被As取代，Ca被Pb代替。

臭葱石：晶体结构为［FeO₄（H₂O）₂］八面体与［FeO₂（H₂O）₄］八面体与空间取向不同的［AsO₄］四面体通过共角顶O联结形成架状结构。

镍华：晶体结构为蓝铁矿型，［Ni（O，H₂O）₆］八面体与［AsO₄］四面体以共角顶联结成平行（010）的层，简单成对的八面体在层内相间排列，层间分布有与Ni配位的H₂O，层与层间以氢氧键联结。

钴华：晶体结构为蓝铁矿型，即镍华结构中Ni位置被Co替换。

翠砷铜铀矿：晶体结构为层型，结构特点为［UO₂AsO₄］多面体与［AsO₄］四面体形成平行于（001）的四方［UO₂（AsO₄）］_n^n－层，层间分布着Cu与H₂O，层间化学键为氢氧键。这使得晶体发育｛001｝完全解理。

变翠砷铜铀矿：晶体结构为层型，结构特点为［UO₂（AsO₄）］_nⁿ－层间的H₂O排列成四方形，1/2四方形的中心被与UO₂中O配位的Cu充填，层间化学键为氢氧键，使晶体具有｛001｝完全解理。

3.成因产状与矿物共生组合

砷铅矿主要形成于铅矿床的氧化带中，为原生铅矿物的次生产物，常与白铅矿、铅矾等矿物共生。我国南方铅锌矿床氧化带中常有产出。

臭葱石系外生成因的矿物，为毒砂、斜方砷铁矿等含砷原生矿物的次生产物，常形成于富砷的硫化物矿床氧化带中。

镍华系含镍硫化物矿床氧化带的次生矿物，常与钴华、砷铁矿、镍矾、孔雀石、水砷铁矿、臭葱石等矿物共生。

钴华系次生成因矿物，常产于含钴硫化物矿床氧化带中，为砷钴矿、辉砷钴矿氧化的产物。

翠砷铜铀矿产于铀矿床氧化带比较深的部位，与其他一些次生铀矿物共生。

变翠砷铜铀矿产于铀矿床氧化带中，在弱碱及中性环境中形成，常与原生铀矿物的次生产物及孔雀石、蓝铜矿等矿物共生。

4.鉴定特征

砷铅矿：具有橙黄色，松脂光泽，密度特大。

臭葱石：具有鲜蓝绿色，一组完全解理，硬度较低。

镍华：具有苹果绿－翠绿色，硬度低，皮壳状形态。

钴华：具有紫红－桃红色，硬度低，土状形态。

翠砷铜铀矿：具有祖母绿色，硬度低，四方板状形态。

变翠砷铜铀矿：具有鲜祖母绿色，硬度低，底面完全解理。

5.用途

砷铅矿常作为寻找原生铅矿床的标志矿物，也可与其他含铅矿物一起作为提取铅的矿石原料。

臭葱石可作为寻找原生砷矿的标志矿物。

镍华可作为寻找原生镍矿的标志矿物。

钴华可作为寻找原生钴矿的标志矿物。

翠砷铜铀矿常为寻找原生铀矿床的标志矿物，也可与其他含铀矿物一起作为提取铀的矿石原料。

变翠砷铜铀矿常为寻找原生铀矿床的标志矿物，也可与其他含铀矿物一起作为提取铀的矿石原料。