含水硫酸盐矿物

三、含水硫酸盐矿物

含水硫酸盐矿物包括的矿物种主要有石膏、芒硝、泻利盐、胆矾、水绿矾、明矾石、黄钾铁矾。这七种矿物的主要特征见表17－2－3、17－2－4。其他特征如下：

表17－2－3　石膏、芒硝、泻利盐的主要特征

表17－2－4　胆矾、水绿矾、明矾石、黄钾铁矾主要特征

（一）化学成分

石膏：成分比较纯净，有时含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、NaCl、CO₂、粘土及有机物等杂质呈混入物形式进入石膏中。

芒硝：成分中有少量的K₂O、MgO、CaO、Cl、H₂O等以杂质形式进入芒硝中。

泻利盐：成分中常有Ni、Mn、Fe、Zn、Co呈类质同象形式替换Mg。

胆矾：成分中常含有Fe²⁺、Zn、Co、Mn、Mg等混入的元素。

水绿矾：成分中常有Cu、Mg、Zn、Mn元素呈类质同象关系替代Fe，形成亚种：铜水绿矾、镁水绿矾等。

明矾石：成分中有Na替代K；Fe³⁺替代Al。当Na＞K时被称为钠明矾石。

黄钾铁矾：成分中Fe³⁺可被Al代替；K可被Na、NH₄、Ag、Pb、H₂O等代替。当Na＞K时被称为钠黄钾铁矾。

（二）晶体结构

石膏：晶体结构为石膏型。如图17－2－4所示，结构中Ca²⁺与［SO₄］^2－联结形成平行（010）的双结构层。双层间以H₂O联结。Ca²⁺的配位数为8，即与周围4个［SO₄］^2－中6个O及2个H₂O的O相联结，每个H₂O联结着一双层中的一个Ca²⁺和一个O，同时又联结另一双层中的一个O。由于双结构层平行（010），所以导致石膏具有平行（010）的厚板状形态和发育｛010｝极完全解理。

芒硝：晶体结构为链型，结构中Na与6H₂O形成［Na（H₂O）₆］八面体形式的“水化阳离子”。［Na（H₂O）₆］八面体之间形成沿a轴延伸的锯齿状链，链间为［SO₄］^2－与两个H₂O以氢氧键相联结。这样结构导致晶体具有柱状形态和发育｛100｝完全解理。

泻利盐：晶体结构为泻利盐型，结构中Mg与6H₂O形成［Na（H₂O）₆］八面体形式的“水化阳离子”外，还有一个H₂O以氢氧键方式联结［Na（H₂O）₆］八面体的3个H₂O和［SO₄］^2－的O。

图17－2－4　石膏晶体结构（左为俯视图，右为前视图）

胆矾：晶体结构为胆矾型，结构中Cu与4H₂O及［SO₄］^2－的2个O形成［Cu（H₂O）₄O₂］八面体形式的半“水化阳离子”；另一个H₂O以氢键形式与［Cu（H₂O）₄O₂］八面体中的2个H₂O和［SO₄］^2－的2个O联结形成四面体状，在结构中起缓冲作用。

水绿矾：晶体结构为似泻利盐型，结构中Fe与6H₂O形成［Fe（H₂O）₆］八面体形式的“水化阳离子”外，还有一个H₂O以氢氧键方式联结［Fe（H₂O）₆］八面体的3个H₂O和［SO₄］^2－的O。

明矾石：晶体结构为明矾石型，结构中K位于菱面体晶胞的角顶，配位数为12，即被3个［SO₄］^2－的6个O与6个（OH）所包围。Al呈［Al（OH）₄O₂］八面体配位，分布于两个K中间。两个［SO₄］^2－分布在平行c轴方向上的两个K之间的1/3和2/3位置上。这两个［SO₄］^2－的角顶相对，其底面则分别指向上下的K。（OH）平行（0001）成层分布于［SO₄］^2－层与Al层之间。其结构决定了晶体具有菱面体形态。

黄钾铁矾：晶体结构为明矾石型，只是明矾石结构中Fe³⁺代替了Al的位置。

（三）成因产状与矿物共生组合

石膏分布广泛，主要形成于化学沉积作用中。常形成巨大的矿层分布于石灰岩、红色页岩、砂岩、泥灰岩及粘土岩中，常与硬石膏、石盐等共生；硬石膏水化也可形成石膏，会由于体积增大而破坏岩层、地层结构。在硫化物矿床氧化带中硫酸水溶液与石灰岩反应可形成石膏，常产于氧化带的下部及原生矿床上部的裂隙中。在干旱地区岩石风化可产生石膏；地下水沿毛细管上升到地面也可形成白色盐花状的石膏。

在低温热液矿床中可形成石膏，常与方解石、石英、重晶石等矿物共生。

我国石膏贮量位于世界前列，以湖北应城为最著名产地。

芒硝为干旱盐湖的化学沉积产物。在含钠和硫酸络阴离子团的过饱和盐湖中，在低于33℃下产出。当溶液中存在其他可溶性盐类时，芒硝的结晶温度可降止18℃以下，与石膏、石盐、无水芒硝、泻利盐等共生。我国产芒硝的地区很多，但以青海柴达木盆地中的大柴旦为最著名产地。

泻利盐主要为富镁盐湖中的化学沉积产物。在沉积顺序上，它是最早沉淀的矿物，随着盐水浓度的增大，它会变成六水泻利盐。

泻利盐有时以盐华状产于沙漠和干旱地区的土壤中。我国青海盐湖中常见有直接从卤水中结晶出的泻利盐晶体。在一些石盐沉积物中或粘土沉积物中也可见到泻利盐晶体。泻利盐也可产于干旱地区的硫化物矿床氧化带中。

胆矾为含铜硫化物氧化分解的产物，常见于干旱地区的铜硫化物矿床氧化带中。在常温下易失去一部分水变成不透明的浅绿色粉末状的一水硫酸铜或无水的铜锭石。

水绿矾为含铁硫化物，如黄铁矿、白铁矿风化的产物，是硫酸亚铁溶液在氧化不充足下结晶的产物，常出现于硫化物矿床氧化带的下部。常与铁明矾、粒铁矾、胆矾等矾类矿物共生。

明矾石为含硫酸的低温热液与中酸性火山岩作用所生成的蚀变产物。蚀变后岩石主要由石英、高岭石及黄铁矿等矿物组成。此外，在砂岩、粘土和铝矾土中有明矾石的结核体出现。

我国的明矾石矿主要产于浙江、安徽、福建等地，为中生代火山岩，主要是凝灰岩、流纹岩经热液蚀变的产物。

黄钾铁矾为硫化物矿床氧化带中分布比较普遍的矿物，主要出现于干旱地区黄铁矿氧化带中，分布于氧化带的上部。

（四）鉴定特征

石膏：具有低的硬度和｛010｝极完全解理，板状形态。

芒硝：具有白色，易溶于水，味凉而苦。

泻利盐：具有白色，易溶于水，味咸而苦。

胆矾：具有蓝色，易溶于水，溶液呈蓝色。

水绿矾：具有浅绿色，易溶于水，溶液呈淡绿色。

明矾石：不溶于酸，溶于水中结晶为八面体形态。

黄钾铁矾：外观像褐铁矿，溶液中加入BaCl易产生白色沉淀物。

（五）用途

石膏可用于水泥、造型、造纸和医药等方面。

芒硝可作为提取钠的矿物原料，医药上用作泻剂。

泻利盐医药上用作泻剂。

胆矾可作为化工原料，也可作为颜料，在农业上可作为杀虫剂。

水绿矾可作为颜料使用。

明矾石主要用于生产明矾和制造钾肥。

黄钾铁矾经煅烧后可作为研磨粉的原料。