礦物的化學成分
『壹』 礦石的化學成分
為了解和掌握薩瓦亞爾頓金礦床中礦石的化學組成，我們對含礦岩石、各類型礦石和重要礦物等進行了較全面的化學分析，從而獲得了一系列有關基本化學組成的信息。
一、礦石的主要化學成分
為較全面和精確地測定礦石中的化學組成，特採用中子活化分析法進行分析，獲得了大量岩石、礦石和金屬礦物中所含多達30餘種化學元素基本含量的數據。茲將主要金屬含量分別列於表5.19、表5.20和表5.21中。
從表5.19、表5.20中可見，薩瓦亞爾頓礦床中礦石的主要金屬成分為Au、Ag、As和Sb。由於礦石中主要的金礦物為銀金礦，因而雖然迄今尚未發現獨立的銀礦物，但金礦石的銀含量仍然很高，絕大部分樣品接近達到邊界品位，其中不少樣品可達工業品位的含量。在一些礦化破碎帶中尚可以圈定出獨立的銀礦體。
金礦石中還普遍含As、Sb，且含量極高，Au與As、Sb之間存在明顯的正相關關系，即一般As、Sb含量高的礦石，金含量亦高。因而在薩瓦亞爾頓礦區完全可以利用As、Sb的含量變化來尋找金的富礦體。我們應用X熒光測量方法亦得到了類似的結論。
表5.19主要礦物中的主要金屬含量（wB/10-6）
測試單位：成都理工學院核工系中子活化實驗室，1998；
測試方法：中子活化法
就礦石中主要組成礦物的化學成分來看（表5.19），毒砂和黃鐵礦中普遍含Au和Ag。但毒砂中的Au、Ag含量較黃鐵礦中的Au、Ag含量高出數倍至數十倍。由此看來，毒砂顯然是最重要的載金礦物。
圖5.10、圖5.11和圖5.12示原生礦石、礦石中的主要礦物和容礦圍岩中的Au、Ag、Sb、As含量變化情況。就Au含量與Ag含量的關系來看，無論金礦石、單礦物和容礦圍岩中，兩者均有很強的相關性。Au含量與Ag含量這種穩定的相關關系，顯然與Au以銀金礦形式產出有關。
表5.20各種類型礦石的主要金屬含量（wB/10-6）
測試單位：成都理工學院核工系中子活化實驗室，1998；
測試方法：中子活化法
表5.21各種容礦岩石中主要金屬含量（wB/10-6）
測試單位：成都理工學院核工系中子活化實驗室，1998；
分析方法：中子活化法
圖5.10各類礦石中Au與Ag、As、Sb相關圖
圖5.11主要礦物中Au與Ag、As、Sb相關圖
在上述三種賦礦介質中，以單礦物中w（Au）與w（As）的相關性最好。雖然礦石的個別樣品中As含量較低，如SⅣ－97-22樣為銻－金型礦石，Sb含量在礦石中所佔比重很大，但因As的含量較低，因而Au的含量也相對降低，不過也顯示存在一定的相關關系。
w（Sb）與w（Au）、w（Ag）之間的關系，顯然與w（As）有很大的區別。在各類礦石中w（Sb）與w（Au）、w（Ag）的關系為負相關，盡管Sb在某些金礦石中的含量可能很高。Sb含量與Au含量、Ag含量的這一關系，至少說明兩個問題。第一，Sb礦物不是載金礦物；第二銻與金不是同一成礦階段的產物。只有當兩者疊加時，才可能出現Au與Sb含量同時增長的情況。
圖5.12容礦圍岩中Au與Ag、As、Sb相關圖
採用最小二乘法回歸線性方程，求得Au含量與As含量、Sb含量、Ag含量的相關關系如下：
（1）原生礦石
w（Au）與w（As）的相關性（單位：10-6，下同）
w（Au）=7.68306+1.91008×10-5w（As）r=0.13513
w（Au）與w（Sb）的相關性
w（Au）=9.29871-2.83223×10-5w（Sb）r=-0.27094
w（Au）與w（Ag）的相關性
w（Au）=1.25049+0.10432w（Ag）r=0.72615
（2）原生金屬礦物
w（Au）與w（As）的相關性
w（Au）=0.34846+2.82565×10-5w（As）r=0.704467
w（Au）與w（Sb）的相關性
w（Au）=1.846859+3.4043×10-3w（Sb）r=0.22768
w（Au）與w（Ag）的相關性
w（Au）=-0.35389+0.063115w（Ag）r=0.85917
（3）氧化礦石
w（Au）與w（As）的相關性
w（Au）=-2.39022+5.0175×10-5w（As）r=0.93688
w（Au）與w（Sb）的相關性
w（Au）=8.86520+6.34402×10-6w（Sb）r=0.03371
w（Au）與w（Ag）的相關性
w（Au）=11.55632-0.018134w（Ag）r=-0.04339
（4）容礦圍岩
w（Au）與w（As）的相關性
w（Au）=0.078392-5.678725×10-4w（As）r=-0.31667
w（Au）與w（Sb）的相關性
w（Au）=0.073521-6.491300×10-4w（Sb）r=-0.29714
w（Au）與w（Ag）的相關性
w（Au）=0.078308-0.015129w（Ag）r=-0.47420
由以上相關系數可以看出，Au含量與Ag含量在原生礦石和礦物中的相關性頗佳。這一相關性如前所述是與Au與Ag結合形成以銀金礦形式產出有關。但在氧化礦石中Au含量與Ag含相關，這是因為銀金礦在氧化帶中遭受強烈氧化和淋濾，使銀金礦中的Ag淋失，即Au與Ag發生分離使然。
Au含量與As含量的關系，在原生礦石，原生金屬礦物和氧化礦石中都有很好的相關性這顯然與毒砂和自然砷是金的伴生礦物，而且系載金礦物有關。特別是在氧化礦石中，Au含量與As含量的相關性最強，因而可以利用As的高含量來尋找金的富集部位或金礦體。
Au含量與Sb含量的關系，兩者相關性較差，特別是在原生礦石中兩者呈負相關。這表明，銻礦物不是載金礦物，而且不是同一階段的產物。
在容礦圍岩中，Au含量與As含量、Sb含量、Ag含量均呈負相關關系，這可能說明，礦區內的容礦圍岩並非礦質的主要提供者，成礦作用攜帶的礦質主體是由熱液活動，通過不同階段的熱液分別由深部帶入的（詳見第六章）。
必須指出，雖然Au含量與As含量、Sb含量、Ag含量之間存在某種特殊關系，但由於成礦條件的復雜性和多階段性，因而它們之間在空間上往往出現許多變化。就金而言，在礦體中的分布相當不均勻。這種不均勻性，與礦石的礦物組合類型和載金礦物的分布不均勻密切相關。在原生礦石中金含量以富含毒砂的礦石中最高，而以黃鐵礦為主體的礦石中，金含量明顯低於前者。在毒砂為主礦石中，又以細粒毒砂為主的礦石含金最高。在黃鐵礦為主的礦石，則以含細粒黃鐵礦為主的礦石含Au較好。從表5.19可知，細粒毒砂比粗粒毒砂含金高得多，而細粒黃鐵礦比粗粒黃鐵礦的含金性為佳。由此不難看出，載金礦物的種類、含量及分布情況直接控制著礦體中金的聚集狀況，這是薩瓦亞爾頓金礦床中礦石物質組成與金富集規律的一大特色。
還應指出的是，許多礦石（包括原生礦石和氧化礦石）中Ag含量可以達到邊界品位，特別是原生礦石中，凡是Au含量較高的礦石，Ag含量也高。這一相關關系從Au與Ag結合形成的銀金礦和兩者的相關系數很好地顯示出來。應該指出，Ag是礦床中不容忽視的、重要的、可以綜合利用的組分之一。
此外，礦石中Sb的含量普遍較高，在一些類型礦石中，Sb含量可以達到工業品位，甚至可圈定出一定規模的獨立銻礦體。薩瓦亞爾頓金礦床中，Sb是另一個重要的可綜合開發利用的組分。
二、礦石的稀土元素含量及其特徵
將各類礦石及石英脈、石英－碳酸鹽脈、深部原生礦石等的稀土元素含量經過球粒隕石標准化後的數值，分別列於表5.22、表5.23和表5.24中。
表5.22各類礦石的稀土元素含量（wB/10-6）
表5.23各類熱液脈的稀土元素含量（wB/10-6）
表5.24深300m附近礦石的稀土元素含量（wB/10-6）
將表5.22、表5.23和表5.24中的數值，分別製成圖5.13、圖5.14和圖5.15。
根據以上表（表5.22～5.24）和圖（圖5.13～5.15）所顯示出的稀土配分特徵，可獲得如下信息。
圖5.13各類礦石稀土配分模式
（樣號同表5.22）
（1）薩瓦亞爾頓金礦床的稀土元素組成，從稀土配分模式圖可看出，曲線總體顯示較平緩，斜率不大。這表明礦床中輕稀土元素豐度和重稀土元素豐度比較接近。
（2）原生礦石與氧化礦石中Eu（銪）有明顯的虧損，但石英脈和石英－碳酸鹽脈卻不存在Eu虧損現象，其中若含黃鐵礦時（A-80樣號），則又顯現Eu虧損現象。這可能說明，礦床中金屬礦物與非金屬礦物的物源是不相一致的。
（3）在原生礦石中，大多數礦石類型的稀土配分曲線與容礦層的砂岩類和千枚岩（板岩）類岩石的稀土配分曲線頗相類似，但有少數樣品（如Ⅳ97-23-3,SⅣ－97-23-1樣）與大多數樣品顯著不同，表現出明顯的Ce虧損。這一特徵與礦區內輝綠岩脈的Ce虧損特徵完全相似。由此看來，礦石中的成礦物質雖然大部分來自沉積地層，但不排除小部分礦質可能來自岩漿岩。
圖5.14各類熱液脈體稀土配分模式
（樣號同表5.23）
圖5.15深300m附近礦石稀土配分模式
（樣號同表5.24）
（4）從圖5.14中表現出的石英脈和石英－碳酸鹽脈的稀土配分曲線中不難看出兩者的差異。石英脈中的稀土元素由La至Lu，曲線向右斜傾，且較陡；石英－碳酸鹽脈的曲線幾乎呈一平行底邊的水平線；而含黃鐵礦的熱液脈曲線變化則介於兩者之間。這說明石英脈和石英－碳酸鹽脈（尤其碳酸鹽礦物），不僅是不同成礦階段的產物，而且其物源也可能是不一致的。
『貳』 常見的那些礦石的化學成分是什麼
石英的化學成分為SiO2，晶體屬三方晶系的氧化物礦物，即低溫石英（a-石英），是石英族礦物中分布最廣的一個礦物種。廣義的石英還包括高溫石英（b-石英）。
低溫石英常呈帶尖頂的六方柱狀晶體產出，柱面有橫紋，類似於六方雙錐狀的尖頂實際上是由兩個菱面體單形所形成的。石英集合體通常呈粒狀、塊狀或晶簇、晶腺等。純凈的石英無色透明，玻璃光澤，貝殼狀斷口上具油脂光澤，無解理，摩氏硬度7，比重2.65。受壓或受熱能產生電效應。
石英因粒度、顏色、包裹體等的不同而有許多變種。無色透明的石英稱為水晶，紫色水晶俗稱紫晶，煙黃色、煙褐色至近黑色的俗稱茶晶、煙晶或墨晶，玫瑰紅色的俗稱芙蓉石；呈腎狀、鍾乳狀的隱晶質石英稱石髓，具不同顏色同心條帶構造的晶腺叫瑪瑙，瑪瑙晶腺內部有明顯可見的液態包裹體的俗稱瑪瑙水膽，細粒微晶組成的灰色至黑色隱晶質石英稱燧石，俗稱火石。
石英的用途很廣。無裂隙、無缺陷的水晶單晶用作壓電材料，來製造石英諧振器和濾波器。一般石英可以作為玻璃原料，紫色、粉色的石英和瑪瑙還可作雕刻工藝美術的原料。
石英是最重要的造岩礦物之一，在火成岩、沉積岩、變質岩中均有廣泛分布。巴西是世界著名的水晶出產國，曾發現直徑2.5米、高5米、重達40餘噸的水晶晶體。
雲母簡介(Mica)
雲母族礦物分為兩個亞族,共有九種礦物。白雲母亞族,有鈉雲母、白雲母、釩雲母、海綠石;金雲母-黑雲母亞族,有金雲母-黑雲母、鋅三層雲母、鐵鋰雲母、錳鋰雲母、銅鈾雲母和鋰雲母。
雲母是含鋰、鈉、鉀、鎂、鋁、鋅、鐵、釩等金屬元素並具有層狀結構的含水鋁硅酸鹽族礦物的總稱。主要包括白雲母、黑雲母、金雲母、鋰雲母等。工業上應用的雲母礦物原料是白雲母和金雲母中的片雲母和碎雲母及絹雲母，使用較多的是白雲母，其次為金雲母。由於雲母具有較高的電絕緣性、較好的透明度、極好的可剝分性、較高的化學穩定性、較好的還原性以及在高溫狀態下能保持上述優良的物理化學性能，因而它主要作為一種非常重要的絕緣材料廣泛用於電子、電機、電訊、電器、航空、交通、儀表、冶金、建材、輕工等工業部門，以及國防和尖端工業領域。 70 年代以來，由於在電容器、電動機的絕緣支撐材料及電介質材料中，使用的片雲母已被由碎雲母為原料製成的雲母紙所代替，通訊電子管的絕大部分已被半導體集成電路所取代，引起消費結構發生根本變化，因此使片雲母的需求量大幅度下降，而碎雲母的需求量日漸增長。隨著科學技術的發展，近年來雲母礦物在建材、地質勘探、潤滑、油漆、食品、化妝品等方面的應用不斷擴展，碎雲母和絹雲母礦物原料將具有廣闊的應用前景。
化學成分 ： 白雲母化學式為 KAl2(AlSi3O10)(OH)2 ；鎂硅白雲母化學式為 (Fe2+ 、 M g)(Fe3+,Al3+)(AlSi7O20)(OH)4 ；絹雲母化學式為 KAl2(Si,Al)4O10(OH,F) 2 ；金雲母化學式為KMg3(AlSi3O10)(F,OH)2 雲母這種鋁硅酸鹽礦物，具有連續層狀硅氧四面體構造，具極完全之解理，可剝離為具彈性之薄片，質柔可彎曲，透明無色，厚塊半透明帶有灰、棕、淡綠、玫瑰紅色，具玻璃至絹絲或珍珠光澤，硬度 2.5~3 ，比重 2.75~3.0 ，耐酸性。
白雲母（Muscovite）
白雲母化學組成： KAl2[Si3AlO10](OH,F)2,理想的組份是八面體片含 Al ，也可少量地被 Fe 3+ 、 Mg 、 Fe 2+ 甚至 Mn 、 Cr 、 V 等所置換。白雲母具有高度完全的底解理、顏色淡白。薄片富彈性的特點。
白雲母是分有很廣的造岩礦物之一，在三大岩類中均有產出。 泥質岩石在低級區域變質過程中可以形成絹雲母，變質程度稍高時，成為白雲母。 酸性岩漿結晶晚期以及偉晶作用階段，均有大量白雲母生成。由高溫至中低溫的蝕變作用過程中，也能生成。所謂雲英岩化是高溫蝕變作用之一，能形成大量白雲母。所謂絹雲母化作用是中低溫蝕變作用之一，能形成大量絹雲母。 白雲母風化破碎成極細的鱗片，既可以成為碎屑沉積物中的碎屑，也可以是泥質岩的礦物成分之一。
白雲母斜方柱晶類，通常呈板狀或片狀，外形成假六方形或菱形。柱面有明顯的橫條紋。雙晶常見，多依雲母律生成接觸雙晶或穿插三連晶。
金雲母(Phlogopite)
金雲母的化學式為KMg3[AlSi3O10][F,OH]2 。因為和白雲母物理化學性能有所不同，故有很多特殊功能，應用於很多重要領域。 工業上主要利用其很高的電絕緣性和耐熱性，以及強抗酸、抗鹼、抗壓和剝分性能，用作電氣設備和電工器材的絕緣材料。金雲母通常呈黃色、暗棕色或黑色，玻璃光澤，解理面呈珍珠或半金屬光澤，金雲母能被濃硫酸所腐蝕，可在濃硫酸中分解，同時產生一種乳狀的溶液，化學成份中替代鉀的有鈉、鈣、鋇；替代鎂的有鈦、Fe、錳、鉻；氟替代OH，金雲母的變種有錳雲母、鈦雲母、鉻金雲母、氟金雲母等。 特色的性能產生了特色的用途。
黑雲母 Biotite
黑雲母化學組成： K(Mg,Fe2+)3(Al,Fe3+)Si3O10(OH,F)2,類質同象代替廣泛，所以不同岩石中產出的黑雲母,其化學組成成分差距很大。一般酸性和鹼性岩漿岩中的黑雲母，FeO高， MgO低；基性和超基性岩中的黑雲母，MgO高，FeO低；在鹼性偉晶岩中的黑雲母，MgO低，而Fe2O3相對要高一些。
黑雲母的晶體形態與金雲母相同。顏色為黑色、深褐色，有時帶淺紅、淺綠或其它色調。含鈦高的呈淺紅褐色，富含高價鐵則呈綠色。透明至不透明。玻璃光澤，黑色則呈半金屬光澤。硬度2－3，比重3.02－3.12。黑雲母受熱水溶液的作用可以蝕變為綠泥石、白雲母和絹雲母等其他礦物。黑雲母因為含鐵高，絕緣性能差，遠不如白雲母。黑雲母細片常用作建築材料填充物。 粒徑較大的黑雲母，極容易根據其片狀形態，較深的顏色以及彈性，具有雲母的完全解理，和受熱以後，可略帶磁性的特點等加以鑒別 在深成岩和淺成岩鍾，特別是酸性或偏鹼性的岩石中，大都含有黑雲母。
絹雲母（Sericite）
絹雲母（Sericite）是一種天然細粒白雲母，屬白雲母的亞種，是層狀結構的硅酸鹽，結構由兩層硅氧四面體夾著一層鋁氧八面體構成的復式硅氧層。{001}解理完全，可劈成極薄的片狀，片厚可達1u以下（理論上可削成0.001u），徑厚比大；與白雲母相比：具有天然粒徑小，易加工超細的特點。絹雲母晶體化學式為： K 0.5-1 ( Al,Fe,Mg ) 2 ( SiAl ) 4 O 10 (OH) 2 ? nH 2 O ,一般化學成分： SiO 2 43.13~49.04%,Al 2 O 3 27.93~37.44%,K 2 O+Na 2 O9~11%，H 2 O 4.13~6.12%。]
絹雲母屬於單斜晶體，晶體為鱗片狀，具絲絹光澤（白雲母呈玻璃光澤），純塊呈灰色、紫玫瑰色、白色等，徑厚比>80，比重2.6~2.7，硬度2~3，富彈性，可彎曲，抗磨性和耐磨性好；耐熱絕緣，難溶於酸鹼溶液，化學性質穩定。測試數據：彈性模量為1505~2134MPa，耐熱度500~600oC，導熱率0.419~0.670W.(m.K)-1，電絕緣性200kv/mm，抗放射性5×1014熱中子/cm2對照度。
另外絹雲母的化學組成、結構、構造與高嶺土相近，又具有粘土礦物的某些特性，即在水介質及有機溶劑中分散懸浮性好，色白粒細，有粘性等。因此，絹雲母兼具雲母類礦物和粘土類礦物的多種特點。
鈉雲母(Paragonite)
鈉雲母是一種含水的鈉鋁硅酸鹽，是一種雲母，常和白雲母共生，並與它可以其物理性質相區別，兩種雲母的區別在於它們的化學成份。在鈉雲母中鈉離子占據著白雲母中鉀的構造位置。
鋰雲母(鱗雲母)( 淡紫色晶體 ) Lepidolite,Lilac, crystalline
鋰雲母化學組成K(Li,Al) 2.5-3 [Si 3.5-3 Al 0.5-1 O 10 ](OH,F) 2 , 鱗雲母是 Al — Li 和 Fe － Li 兩個類質同象系列中富 Li 一端的成員，其 Al — Li 系列為不完全類質同象，而 Fe － Li 系列則為完全類質同象。分析資料證明，凡是含 Li 的雲母，均含一定數量的 F － 。含 Li 越高， F 的含量辦越高。
鋰雲母具有雲母一般的解理和紫到粉紅的顏色。熔化時，可以發泡，並產生深紅色的鋰焰。不溶於酸，但在熔化之後，亦可受酸類的作用。
鋰雲母又稱鱗雲母，一般是片狀或鱗片狀集合體。我國河南蘆氏縣產有球狀的鋰雲母，是一種特殊形態。它呈玫瑰色，淺紫色，有時為白色，風化後成暗褐色。透明。玻璃光澤，解理面顯珍珠光澤。硬度2－3。比重2.8－2.9。薄片具彈性。它是提取稀有金屬鋰的主要原料之一。鋰雲母中常含有銣和銫，也是提取這些稀有金屬的重要原料。
雲母族礦物能在各種地質條件下形成。黑雲母是火成岩的主要造岩礦物之一，在大多深成和淺成岩中都有分布。白雲母也是分布很廣的一種造岩礦物，在火成岩、沉積岩、變質岩中都有產出。金雲母則主要產於超基性岩和鎂質大理岩中。許多有工業價值的雲母主要產於偉晶岩和變質岩中。變質岩中大片金雲母是由富含揮發組分的岩漿岩對圍岩交代作用的產物。細粒白雲母、鈉雲母又稱絹雲母，一般與熱液蝕變作用有關。鋰雲母幾乎只產於花崗偉晶岩和與花崗岩有關的高溫氣成熱液礦床中。變質成因的雲母種類與原岩成分及變質程度有關，富鎂碳酸鹽岩變質易成金雲母；富鋁岩石變質易成白雲母和黑雲母。
釩雲母（產在砂岩中） Roscoelite in Sandstone
釩雲母化學組成： K(V,Al,Mg)2AlSi3O10(OH)2 ,Y組離子以釩和鋁為主，類質同象混入物有鎂，Fe3+，Fe2+、鉻等。化學分析資料； SiO2 48.05%, Al2O3 15.00%, V2O3 14.62%, P2O5 0.13%, MgO 4.32%，CaO 0.34%,Fe2O3 0.56%，TiO2 0.38%，K2O 6.19%，BaO 1.28%，Na2O 0.13%，Cr2O3 1.56%，F 0.05%，H2O+ 5.44%,H2O- 0.28%，總計98.33(中國湖北產)。
釩雲母其顏色、形態和透射光下為綠色，有多色性為鑒定特徵。釩雲母賦存於含有機炭質較高的炭質板岩中，與鉻釩水雲母、鉻釩白雲母、鋇釩水雲母等共生。釩雲母大部分晶體呈亮綠色細纖維狀，少數成片狀。
鉻雲母（白雲母變種、單斜晶系）（Muscovite var. Fuchsite Monoclinic）
鉻雲母化學組成：KAl2[Si3AlO10](OH,F)2,理想的組份是八面體片含 Al ，也可少量地被 Fe 3+ 、Mg 、Fe 2+ 甚至 Mn、Cr、V等所置換。鉻雲母具有高度完全的底解理、顏色淡白。薄片富彈性的特點。
鉻雲母是分布很廣的造岩礦物之一，在三大類岩
正長石的化學組成是KAlSi3O8，晶體屬單斜晶系的架狀結構硅酸鹽礦物。正長石是鉀長石的亞穩相變體，鉀長石和鈉長石不完全類質同象系列。肉紅或淺黃、淺黃白色，玻璃光澤，解理面珍珠光澤，半透明。900℃以上生成的無色透明長石稱透長石。正長石是陶瓷業和玻璃業的主要原料，也可用於製取鉀肥
『叄』 礦物成分
1.礦物組合
礦石礦物（表5-5）主要有：孔雀石、藍銅礦、黃鐵礦等，次要礦物有黃銅礦、自然銅、輝銅礦、褐鐵礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦等；微量礦物有斑銅礦、銅藍、藍輝銅礦、自然銀、鉑鈀礦物等。
2.鉑族元素礦物特徵
雖然大岩子鉑礦床經過勘查證明具有較高品位的鉑族元素礦化，但由於研究程度較低，未發現可供認可的含鉑礦物，也缺乏相應的礦物學研究資料。為了確定礦床中鉑族元素的賦存狀態，本次研究重點在含鉑礦物的物質組分方面做了較多工作，並由攀西地質隊找到了含鉑礦物。
表5-5 會理大岩子鉑銅鎳礦區礦物特徵表
樣品採集除了用於岩礦鑒定的光薄片外，還依據不同礦石類型，在大規格斷面上採集了兩件人工重砂樣，對人工重砂樣所挑選出來的金屬礦物進行了鑒別，並通過電子探針分析發現了含鉑礦物；同時還對分離出來的礦物進行了分析，以確定其含礦性。通過人工重砂樣處理後配合薄片、砂光片、光薄片岩礦鑒定及現代化分析手段研究，結果（表5-6，表5-7）顯示，礦區內有鉑、鈀元素礦物存在。該礦物鉑、鈀元素與銅、金、銀、鎳等組成化合物相——可暫時命名為鉑鈀質銅金礦，可能是大岩子礦床的主要含鉑礦物。
鉑鈀質銅金礦（暫名）：在實體顯微鏡下觀察為灰色－銀白色，少數呈錫白色，個別為淺黃色，金屬光澤，具延長性，形態呈圓球形－次圓球形，片狀－板狀，尖角粒狀，柱狀、棍狀，彎曲狀等，其中又以圓球－次圓球形為主。反射光下觀察鉑鈀質銅金礦為亮白色，白色帶不同色調的淺黃色或銅黃色，抗劃硬度中等，均質性，有少量細小包體。在兩個礦石類型中，鉑鈀金屬互化物在化學成分上及化學分子式方面基本相同。依據化學分子式（Cu,Pd,Pb）（Au,Ag），均可暫時命名為鉑鈀質銅金礦。由於成分含量變化及成分的不同可以出現不同的變種：（Cu,Pd,Pb）（Au,Ag）3、（Cu,Pd,Pt）5（Au,Ag）2、（Cu,Pd,Pt）（Au,Ag）2、（Ni,Cu,Pt,Pd）（Au,Ag）、（Cu,Ni,Pt,Pd）（Au,Ag）2、（Cu,Pd,Pt）4（Au,Ag）3等。由於缺乏進一步研究，在此均統稱為鉑鈀質銅金礦；至於是否為不同的礦物或為同一礦物的共生系列還有待於進一步研究。
表5-6 含孔雀石、藍銅礦碎裂白雲岩型礦石人工重砂（Rz1）鉑鈀質銅金礦電子探針分析結果（wB/%）
表5-7 蝕變橄欖輝石岩型礦石人工重砂（Rz2）鉑鈀質銅金礦的電子探針分析結果（wB/%）
經電子探析分析，結果顯示在蝕變橄欖輝石岩型礦石中，1號樣的測點2、5、7及4號樣中的鉑鈀質銅金礦內有黃銅礦、輝銅礦或斑銅礦的小包體存在。這說明鉑鈀質銅金礦不是單晶，難以進行x光鑒定（包括甘多芬法作粉晶和結構精測），但從蝕變橄欖輝石岩型礦石中樣品（4號）簡化式（Cu,Pd,Pt）4（Au,Ag）3可以看出可能為新礦物。主要依據是：簡化式中Cu、Pd、Pt置於同一結構位置，Au、Ag同理，似可表示為Cu4Au3。查閱相關金銅（鉑族元素）系列礦物資料：鉑銅金礦首次在我國金川銅鎳硫化物礦床中出現，國外尚未報道；近期資料中名為鉑銅金礦，其原子比為1:1，相當於（Cu,Pd,Pt,Rh）Au；本礦區鉑鈀質銅金礦的礦物原子比約為4:3，其結構大致相同，也可能為同一系列礦物的不同亞種。建議今後爭取獲得鉑鈀質銅金礦的單晶，以進一步展開研究。
『肆』 所有礦物的化學成分
鐵白雲石 Ca(Mg﹐Fe﹐Mn)[CO3]2，海波-----Na2S2O3·5H2O
磁鐵礦－－Fe3O4
赤鐵礦------Fe2O3
焦炭---C
鐵礦石---磁鐵礦+赤鐵礦
金紅石TiO2
電石CaC2
重晶石BaSO4
芒硝NaSO4 10H2O
石膏CaSO4 2H2O
綠礬FeSO4 7H2O
膽礬CuSO4 5H2O
明礬KAl(SO4)2 12H2O
硝銨NH4NO3
食鹽NaCl
保險粉連二硫酸鈉
CoCl2光氣
CHCl3氯仿
CH3OH木精
丙三醇，甘油
苯酚，石炭酸
酚醛樹脂，電木
35%--40%甲醛溶液，福爾馬林
CuCO3·Cu（OH）2------孔雀石
CuCO3·2Cu（OH）2----石青
Be3Al2[Si6O18]——祖母綠
BeAl2O4——貓眼石
NaAl[Si2O6]——翡翠
AsS——雄黃 As2S3——雌黃
Mg3[Si4O10](OH)2——滑石
Al2O3——剛玉
FeAsS——毒砂
KAlSi3O8——長石
大蘇打，海波：Na2S2O3
蘇打：Na2CO3
小蘇打：NaHCO3
芒硝：Na2SO4·10H2O
鹽鹵：MgCl2·5H2O
黃鐵礦：FeS
燒鹼——Na0H
重晶石----BASO4
石英 SiO2
CaSO4·2H2O----生石膏
2CaSO4·2H2O----熟石膏
ZnSO4·7H2O---皓礬
CuSO4·5H2O---膽礬或藍礬
FeSO4·7H2O---綠礬
KAl（SO4）2·12H2O---明礬
Na2SO4·10H2O---芒硝
CCl2F2----氟里昂
[Ca5（OH）（PO4）3]----（牙齒的主要成分）羥磷灰石（也叫鹼式磷酸鈣）
[CaF2·Ca（PO4）2]-----氟磷酸灰石
砒霜 AS2O3
Mg3(Si4O10)(OH)2 滑石
CaMg3(SiO3)4 石棉
KAlSi3O8 正長石
俗名 主要成分化學名稱 化學式
水銀 汞 Hg
白金 鉑 Pt
硫磺 硫 S
金剛石、石墨、木炭 碳 C
白磷、紅磷、黃磷 磷 P
鹽酸、鹽鏹水 氫氯酸 HCl
硝鏹水 硝酸 HNO3
硫鏹水 硫酸 H2SO4
王水 濃硝酸、濃鹽酸（1：3） HNO3,HCl
雙氧水 過氧化氫 H2O2
鉛丹、紅丹、紅鉛 四氧化三鉛 Pb3O4
砒霜、信石、白砒、砷華 三氧化二砷 As2O3
升汞、高汞 氯化汞 HgCl2
硃砂、辰砂、丹砂、銀朱 硫化汞 HgS
燒鹼、火鹼、苛性鈉 氫氧化鈉 NaOH
苛性鉀 氫氧化鉀 KOH
消石灰、熟石灰 氫氧化鈣 Ca(OH)2
鹼石灰、鈉鹼石灰 氫氧化鈉、氧化鈣混合 NaOH,CaO
碳銨 碳酸氫銨 NH4HCO3
鹽腦、電氣葯粉 氯化銨 NH4Cl
硫銨 硫酸銨 (NH4)2SO4
碳酸氣、乾冰 二氧化碳 CO2
笑氣 氧化二氮 N2O
硅石、石英、水晶、瑪瑙
砂子 二氧化硅 SiO2
礬土、剛玉 氧化鋁 Al2O3
生石灰、煅燒石灰 氧化鈣 CaO
鋅白、鋅氧粉 氧化鋅 ZnO
苫土、燒苫土 氧化鎂 MgO
蘇打、純鹼 碳酸銨 Na2SO4
小蘇打、重鹼 碳酸氫鈉 NaHCO3
大蘇打、海波 硫代硫酸鈉 Na2S2O3．5H2O
褐鐵礦 2Fe2O3．3H2O
芒硝、皮硝、馬牙硝 結晶硫酸鈉 Na2SO4．10H2O
瀉鹽、苦鹽 硫酸鎂 MgSO4．7H2O
口鹼 結晶碳酸鈉 NaCO3．10H2O
明礬 硫酸鋁鉀 KAl(SO4)2．12H2O
皓礬 硫酸鋅 ZnSO4．7H2O
膽礬 硫酸銅 CuSO4．5H2O
紅礬 重鉻酸鉀 K2Cr2O7
無水芒硝、元明粉 硫酸鈉 Na2SO4
水玻璃、泡花鹼 硅酸鈉 NaSiO3
硫化鹼、臭鹼 硫化鈉 Na2S
鉀鹼、草鹼、草木灰 碳酸鉀 K2CO3
硝石、火硝、土硝 硝酸鉀 KNO3
灰錳氧、PP粉 高錳酸鉀 KMnO4
冰晶石 氟鋁酸鈉 Na3AlF6
大理石、方解石、石灰石
白堊 碳酸鈣 CaCO3
螢石、氟石 氟化鈣 CaF2
鈣硝石、挪威硝石 硝酸鈣 Ca(NO3)2
電石 碳化鈣 CaC2
銅綠、孔雀石 鹼式碳酸銅 CU2(OH)2CO3
重晶石、鋇白 硫酸鋇 BaSO4
鈉硝石、智利硝石 硝酸鈉 NaNO3
生石膏、石膏 硫酸鈣 CaSO4．2H2O
熟石膏、燒石膏 硫酸鈣 2CaSO4．H2O
普鈣、過磷酸鈣 磷酸二氫鈣、硫酸鈣 Ca(H2PO4)2,CaSO4
重鈣 磷酸二氫鈣 Ca(H2PO4)2
漂白粉 次氯酸鈣 Ca(ClO)2
氯仿、綠仿 三氯甲烷 CHCl3
木精 甲醇 CH3OH
甘油 丙三醇 C2H5(OH)3
石炭酸 苯酚 C6H5OH
蟻酸 甲酸 HCOOH
草酸 乙二酸 HOOC-COOH
福爾馬林 甲醛溶液（30%~40%) HCHO
尿素 碳醯胺 CO(NH2)
安息香酸 苯甲酸 C6H5COOH
赤銅礦 氧化亞銅 Cu2O
軟錳礦 二氧化錳 MnO2
菱鐵礦 碳酸亞鐵 FeCO3
輝銅礦 硫化亞銅 Cu2S
愚人金 硫化亞鐵 FeS2
鐵丹、鐵紅、赭石、赤鐵礦 三氧化二鐵 Fe2O3
磁鐵礦、鐵黑 四氧化三鐵 Fe3O4
綠礬 七水合硫酸亞鐵 FeSO4．7H2O
保險粉 連二亞硫酸鈉 Na2S2O4
醋酸 乙酸 CH3COOH
俗名 主要成分化學名稱 化學式
水銀 汞 Hg
白金 鉑 Pt
硫磺 硫 S
金剛石、石墨、木炭 碳 C
白磷、紅磷、黃磷 磷 P
鹽酸、鹽鏹水 氫氯酸 HCl
硝鏹水 硝酸 HNO3
硫鏹水 硫酸 H2SO4
王水 濃硝酸、濃鹽酸（1：3） HNO3,HCl
雙氧水 過氧化氫 H2O2
鉛丹、紅丹、紅鉛 四氧化三鉛 Pb3O4
砒霜、信石、白砒、砷華 三氧化二砷 As2O3
升汞、高汞 氯化汞 HgCl2
硃砂、辰砂、丹砂、銀朱 硫化汞 HgS
燒鹼、火鹼、苛性鈉 氫氧化鈉 NaOH
苛性鉀 氫氧化鉀 KOH
消石灰、熟石灰 氫氧化鈣 Ca(OH)2
鹼石灰、鈉鹼石灰 氫氧化鈉、氧化鈣混合 NaOH,CaO
碳銨 碳酸氫銨 NH4HCO3
鹽腦、電氣葯粉 氯化銨 NH4Cl
硫銨 硫酸銨 (NH4)2SO4
碳酸氣、乾冰 二氧化碳 CO2
笑氣 氧化二氮 N2O
硅石、石英、水晶、瑪瑙
砂子 二氧化硅 SiO2
礬土、剛玉 氧化鋁 Al2O3
生石灰、煅燒石灰 氧化鈣 CaO
鋅白、鋅氧粉 氧化鋅 ZnO
苫土、燒苫土 氧化鎂 MgO
蘇打、純鹼 碳酸銨 Na2SO4
小蘇打、重鹼 碳酸氫鈉 NaHCO3
大蘇打、海波 硫代硫酸鈉 Na2S2O3．5H2O
褐鐵礦 2Fe2O3．3H2O
芒硝、皮硝、馬牙硝 結晶硫酸鈉 Na2SO4．10H2O
瀉鹽、苦鹽 硫酸鎂 MgSO4．7H2O
口鹼 結晶碳酸鈉 NaCO3．10H2O
明礬 硫酸鋁鉀 KAl(SO4)2．12H2O
皓礬 硫酸鋅 ZnSO4．7H2O
膽礬 硫酸銅 CuSO4．5H2O
紅礬 重鉻酸鉀 K2Cr2O7
膏Ca[SO4]
『伍』 礦物的化學成分
礦物是地球物質中通過物理手段可分離的最基本組成單元，但並不意味著它是不可再分的。如同其他的宇宙物質一樣，礦物的最基本的組成單元就是化學元素的原子或離子。這些原子或離子按一定的空間結構通過各種化學鍵相互聯結起來，就構成了礦物的晶體。目前，在天然產出的礦物當中，已發現的化學元素有 86 種之多 (表1-1) ，其中只有 8 種元素 (表1-2) 組成了大陸地殼的 98%以上。這 8 種元素基本上構成了幾乎地殼中所有的礦物，一般稱其為造岩元素。
表1-1 元素地球化學分類
(據 G. Faure (1998) 和 V. M. Goldschmidt，T. Barth and W. Zachriasen (1926) 修改)
從上述 8 種元素在地殼中所佔的體積比例來看，整個地殼基本上由氧原子所充填(佔地殼的 93. 77% ) ，而其他元素的原子只是充填於氧原子所留下的孔隙之間。也可以看出這些元素所組成的化合物———礦物，以硅酸鹽和鋁硅酸鹽占絕大多數。
表1-2 大陸地殼中含量最多的 8 種元素
①選自 G. Faure，1998; ②選自 G. R. Thompson and J. Turk，1993; ③選自 B. Mason and C. B. Moore，1982。
除了 8 種主要的元素構成了大陸地殼中的絕大多數礦物外，其他元素要麼以微量元素或者叫分散元素 (1 ×10－ 6級) 進入到主要的地殼組成礦物中去，如 Rb，Sr，In 等; 要麼形成一些地殼中含量較少的獨立礦物 (一般少於地殼組成礦物的 1%) ，如鋯石、獨居石等。俄國人 Mendeleev 在 1834 ～1907 年期間發明了元素周期表，系統地說明了化學元素的原子結構與其各種物理化學性質之間的關系，但對於復雜的地球物質而言，要確切地了解元素的分配狀況，這還遠遠不夠。V. M. Goldschmidt (1926 ～ 1937) 根據構成礦物的離子大小和電荷提出了元素的地球化學分類。親石元素，極易與 O 結合生成氧化物和含氧鹽礦物 (主要為硅酸鹽礦物) ，形成大部分的造岩礦物，這些元素有時也叫造岩元素或者親氧元素。親銅元素，容易與 S 結合形成硫化物礦物，往往形成硫化物金屬礦產資源，這部分元素有時也叫造礦元素或親硫元素。親鐵元素，既可以與 O 結合形成氧化物或者含氧鹽礦物，也可以與 S 結合形成硫化物。親氣元素，具有易揮發性或易形成易揮發化合物，主要集中於大氣圈中。
圖1-2 食鹽 (NaCl) 的晶體結構綠色球為 Cl－; 紅色球為 Na+
『陸』 各種礦石的主要成分(化學).
黃鐵礦
FeS
赤鐵礦
Fe2O3
菱鐵礦
FeCO3
方解石
CaCO3
輝銻礦
Sb2S3
金紅石
TiO2
軟錳礦
MnO2
輝銅礦
Cu2S
孔雀石
Cu2(OH)2CO3
輝銀礦
Ag2S
閃鋅礦
ZnS
『柒』 礦石的種類及其主要成分
金屬礦石指含有金屬成分的礦石。根據其所含金屬種類、品位高低及化學成分等不同，金屬礦石可作如下分類： 一、按所含金屬種類不同可分為：黑色金屬礦石，如鐵、錳、鉻等；有色金屬礦石，如銅、鉛、鋅、鋁、錫、鉬、鎳、銻、鎢等；貴重金屬礦石，如金、銀、鉑等；稀有金屬礦石，如鈮、鉭、鈹等。只含一種金屬成分的為單一金屬礦石，含兩種以上金屬成分的為多金屬礦石。 二、按所含金屬品位高低可分為：貧礦和富礦。如以磁鐵礦石為例：含鐵品位＞55%為平爐富礦；含鐵品位＞50%為高爐富礦；含鐵品位30%～50%為貧礦。貧礦石必須經過選礦才能進行冶煉加工。 三、按所含化學成分的組成可分為：自然金屬礦石，該類礦石中金屬成分以單一元素的形式存在，如金、銀、鉑、銅等；氧化礦石，是指所含礦物的化學成分為氧化物、碳酸鹽和硫酸鹽的一類礦石，如磁鐵礦（Fe2O4）、亦鐵礦（Fe2O3）、白鉛礦（PbCO3）、軟錳礦（MnO2）等；硫化礦石，指礦石中所含礦物的化學成分為硫化物，如黃銅礦（CuFeS2）、方鉛礦（PbS）、閃鋅礦（ZnS）、輝鉬礦（MoS2）等；混合礦石，指礦石中含有前三種礦物中的兩種以上的混合物。
『捌』 主要化學成分及標准礦物特徵
藏北新生代高鉀鈣鹼性火山岩岩石化學全分析數據和有關化學參數及計算的CIPW標准礦物分別列於表4-1、表4-2。
由表4-1可以看出，高鉀鈣鹼岩系火山岩的SiO2含量集中分布於55%～65%范圍內，以中性岩類為主；火山岩顯示出富鹼的特徵，全鹼（K2O+Na2O）含量為5.47%～8.84%，K2O含量峰值2.5%～4.0%，高於正常鈣鹼系列玄武岩而與島弧區鈣鹼系列火山岩接近（Morrison，1980），w（K2O）/w（Na2O）比值為0.57～1.62，根據Condie（1976）、Peccerillo（1979）w（SiO2）-w（K2O）圖解（圖4-1、4-2），絕大多數位於高鉀鈣鹼性火山岩區；Al2O3含量較高，且變化不大，介於13.03%～17.77%；Al2O3/CaO比值為1.4～5.5，明顯高於地幔岩和球粒隕石的比值（1.1～1.2），TiO2含量介於0.38%～1.48%之間，平均值0.81%，低於大陸裂谷鹼性玄武岩TiO2平均值（2.2%）和鈣鹼性岩系安山岩平均值（1.16%），略高於島弧區鈣鹼岩性火山岩（0.58%～0.85%）（表4-3）。藏北高原新生代高鉀鈣鹼性火山岩地球化學特徵與弧火山岩具有一些相似之處，但是這套火山岩形成於印度—亞洲板塊碰撞之後，暗示著藏北高原新生代高鉀鈣鹼性火山岩既有板內火山岩的性質，又具有弧火山的一些特徵，這與陸內構造環境的雙重性相符合（鄧晉福等，1996），作者稱之為板內滯後弧型火山岩（interplate delayed arc type volcanic rock）。
圖4-1 新生代高鉀鈣鹼性火山岩w（SiO2）-w（K2O）圖解
表4-1 新生代高鉀鈣鹼性火山岩化學成分（wB/%）和有關化學參數表
續表
續表
表4-2 新生代高鉀鈣鹼性火山岩CIPW標准礦物成分計算結果（wB/%）
續表
圖4-2 新生代高鉀鈣鹼性火山岩w（SiO2）-w（K2O）圖解
表4-3 不同大地構造環境下火山岩TiO2的含量
火山岩中CaO、FeOt與MgO顯示較好的正相關性（圖4-3），表明橄欖石、輝石和角閃石等可能是控制這些岩漿主量元素變化的分離礦物相。隨著岩石化學成分SiO2含量增加，存在CaO、MgO和FeOt遞減而全鹼量遞增的趨勢，顯示了同源岩漿的演化特徵，但K2O、Al2O3含量基本上未發生規律性的變化（圖4-4），在低硅含量的橄欖玄粗岩中仍具有較高的K2O含量，這並不能簡單地歸因於岩漿分餾作用，而更主要的應取決於岩漿體系的源區特徵（Platt et al.，1994）。
新生代高鉀鈣鹼性火山岩CIPW標准礦物組合主要為Qz、Or、Ab、An、Hy，其次為Qz、Or、Ab、Ar、Di、Hy，少量Or、Ab、An、Di、Hy、Ol組合（表4-2），大部分屬於SiO2過飽和的正常岩石類型，極少量屬於SiO2低度不飽和的正常岩石類型。
圖4-3 新生代高鉀鈣鹼性火山岩w（MgO）-主要氧化物含量變異圖
圖4-4 新生代高鉀鈣鹼性火山岩w（SiO2）-主要氧化物含量變異圖
『玖』 礦物的化學成分類型
自然界的礦物，就其化學組成來說，大體可分為兩類:一類是單質，即由同一種元素構成的礦物，如自然金Au、金剛石C等。另一類是化合物，即由多種離子或離子團構成的礦物，其中由一種陽離子和一種陰離子組成的稱作簡單化合物，如石鹽NaCl、方鉛礦PbS、赤鐵礦Fe2O3等;而由一種陽離子與一種絡陰離子(酸根)組成的稱為單鹽化合物，如方解石Ca［CO3］、鋯石Zr［SiO4］、重晶石Ba［SO4］等;若由兩種以上的陽離子與同種陰離子或絡陰離子組成的稱作復化合物，如黃銅礦CuFeS2、磁鐵礦FeFe2O4等;其中含絡陰離子的復化合物稱為復鹽，如白雲石CaMg［CO3］2及大部分硅酸鹽類礦物等。復化合物的組成可以看成是由兩種或兩種以上的簡單化合物或單鹽以簡單的比例組合而成，例如黃銅礦CuFeS2可以看成是CuS和FeS的組合;白雲石為Ca［CO3］和Mg［CO3］的組合，或者也可以用最簡單的氧化物形式表示成CaO·MgO·2CO2的組合。
『拾』 寶石礦物的化學成分
一、寶石與地殼中的化學元素
1. 地殼中的化學元素
寶石礦物是由不同元素組成的，地殼中的化學元素有 100 多種，各種元素在地殼中的平均含量 (即元素在地殼中的豐度) 有很大的差異。O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg 8種元素就佔了地殼總質量的 98. 59%，其中 O 幾乎佔了地殼質量的一半，Si 佔了四分之一強。表 1 -1 -1 列出了地殼中 20 種豐度最高的元素，同時也列出了一些常出現在寶石礦物中的稀有元素或寶石學家比較感興趣的元素。
表 1 -1 -1 地殼中元素的豐度
(據 Hurlbu，1991)
從表 1 -1 -1 中可以看到 O 佔地殼體積的 93% 以上，從原子的角度來看，地殼基本上是由氧的陰離子堆積而成，Si 和金屬離子 (如 Al、K、Na、Ca 等) 充填在其空隙之中。
寶石礦物的形成不僅與元素的相對數量有關，還決定於元素的地球化學性質，有些元素的豐度雖然很低，但趨向於集中，可以形成獨立的礦物種，並可以富集成礦床，如 Sb、Bi、Hg、Ag 和 Au 等，稱為聚集元素; 有些元素的豐度雖然遠比上述元素高，但趨向於分散，不易聚集成礦床，甚至很少能形成獨立的礦物種，而是常常作為微量的混入物賦存於主要由其他元素組成的礦物中，如 Rb、Cs、Ga、In、Se 等，稱為分散元素。
2. 元素的離子類型
元素在寶石礦物中的結合，主要取決於元素本身與原子外電子層有關的性質。各種元素的原子得到電子的能力 (電負性) 和失去電子的能力 (電離勢) 以及它們成為離子後的性質，包括離子的電子層結構 (離子類型) 、離子半徑等，都是支配元素之間能否結合形成化合物的重要因素。元素之間化合時，離子的外電子層以 2、8 或18 個電子的結構最穩定，各種元素都有力圖使自己達到這種結構的趨勢。一些元素之所以結合形成礦物，正是通過彼此間得失電子的方式來滿足各自的要求。根據離子的最外電子層結構，可將離子分為 3 種基本類型 (表 1 -1 -2) 。
表 1 -1 -2 元素的離子類型
注: ① TR 與 Ac 分別為鑭系及錒系元素。
1—惰性氣體型原子; 2—惰性氣體型離子; 3—過渡型離子: 3a—親氧性強，3b—親硫性強; 4—銅型離子。
(1) 惰性氣體型離子
元素周期表左邊的鹼金屬和鹼土金屬以及一些非金屬元素的原子，失去或得到一定數目的電子成為離子時，其最外電子層結構與惰性氣體原子的最外電子層結構相似，具有 8個 (s2p6) 或 2 個 (s2) 電子，稱為惰性氣體型離子。鹼金屬和鹼土金屬原子的電離勢較低，容易失去電子變成陽離子，而非金屬元素 (主要是氧和鹵素元素) 的電負性較高，容易接受電子而變成陰離子，氧是地殼中含量最多、分布最廣的元素，極易接受兩個電子變成 O2-而達到穩定的外電子殼層。所以它們極易與氧結合生成氧化物和含氧鹽 (主要是硅酸鹽) ，形成大部分造岩礦物。因此，地質上常將這部分元素稱為造岩元素，也稱親石元素或親氧元素。鹼金屬和鹼土金屬元素的離子半徑較大，極化性能較低，與氧和鹵素元素形成以離子鍵為主的化合物。
(2)銅型離子
元素周期表上右半部分的有色金屬和重金屬元素，失去電子成為陽離子時，其最外電子層具有18(或18+2)個電子，與一價銅離子(s2p6d10)相似，稱為銅型離子。本類離子的離子半徑較小，外層電子又多，極化性能很強，易與半徑較大、又易被極化的S2-結合生成以共價鍵為主的化合物，形成主要的金屬礦物。因此將這部分元素稱為造礦元素，也稱為親硫元素或親銅元素。
(3)過渡型離子
元素周期表上Ⅲ—Ⅷ族的副族元素，失去電子成為陽離子時，其最外電子層為具有8到18個電子的過渡型結構，所以稱為過渡型離子，其在元素周期表上也居於惰性氣體型離子與銅型離子之間的過渡位置，它們的離子半徑和極化性質也介於惰性氣體型離子與銅型離子之間。外電子層的電子數愈近於8者親氧性愈強(表1-1-2中3a)，易形成氧化物和含氧鹽;愈近於18者親硫性愈強(表1-1-2中3b)，易形成硫化物;居於中間位置的Mn和Fe，則與氧和硫均能結合。
3.有色寶石礦物的化學成分
有色寶石礦物與其他物質一樣，都是化學元素組成的。每一種寶石礦物都有其特定的化學成分及一定的變化范圍，並決定著寶石的各種特徵和性質。按照有色寶石礦物成分組成類別可劃分為以下幾類:
1)單質:即組成元素只有一種，如鑽石由單一的碳(C)元素組成。
2)化合物:由一種以上元素按一定比例組成，有色寶石中常見4種類型:
●簡單氧化物:成分中陽離子為一種元素，陰離子為氧元素。如石英(SiO2)和剛玉(Al2O3)，陽離子分別為硅(Si)和鋁(Al)，兩者陰離子都為氧(O)。
●復雜氧化物:組成中陽離子為一種以上的元素，如尖晶石(MgAl2O4)的陽離子為鎂(Mg)和鋁(Al)，金綠寶石(BeAl2O4)的陽離子為鈹(Be)和鋁(Al)，兩種寶石的陰離子都為氧(O)。
●單鹽:陽離子為一種元素，但陰離子不是單一元素，而是由陰離子與陽離子組合的陰離子團，也稱酸根。如方解石化學成分為碳酸鈣Ca［CO3］，方括弧中為陰離子團，由碳(C)與氧(O)組合而成。又如鋯石的化學成分為硅酸鋯Zr［SiO4］，陽離子為鋯，酸根為硅酸根。
●復鹽:由一種以上的陽離子組成的鹽類，如白雲石CaMg［CO3］2，陽離子有鈣(Ca)和鎂(Mg)兩種。又如綠柱石就是鈹和鋁的硅酸鹽，其化學式為Be3Al2［Si6O18］。
●鹵化物:組成中陽離子為一種或以上的元素，陰離子為氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)和碘(I)的化合物，有色寶石中最常見的是螢石(CaF2)。
二、寶石化學成分的變化———類質同像
無論是單質還是化合物，寶石礦物的化學成分都不是絕對固定不變的，通常都會在一定的范圍內有所變化。引起礦物化學成分變化的原因，對晶質礦物而言，主要是元素的類質同像代替。通常說某種礦物成分中含有某些混入物，除因類質同像代替和吸附而存在的成分外，還包括一些以顯微(及超顯微)包裹體形式存在的機械混入物。
1.類質同像的概念
晶體結構中某種質點(原子、離子或分子)為他種類似的質點所代替，僅使晶格常數發生不大的變化，而結構形式並不改變，這種現象稱為類質同像。
類質同像可根據代換的多少分為兩種類型，一種為完全的類質同像，其相互代換離子的量不受限制，它們可以形成一個連續的類質同像系列，如橄欖石;另一種為不完全的類質同像，其代換量不能超過一定限度，它們不能形成連續的系列，如紅寶石鉻離子代換鋁離子最多不過百分之幾就能使剛玉呈現紅色。
根據相互取代的質點的電價是否相同，分別稱為等價的類質同像和異價的類質同像，前者如Mg2+與Fe2+之間的代替，後者如在鈉長石Na［AlSi3O8］與鈣長石Ca［Al2Si2O8］系列中Na+和Ca2+之間的代替以及Si4+和Al3+之間的代替都是異價的，但由於這兩種代替同時進行，代替前後總電價是平衡的。
2.類質同像形成的條件
形成類質同像的原因一方面取決於代替質點本身的性質，如原子和離子半徑大小、電價、離子類型和化學鍵性等，另一方面也取決於外部條件，如形成代替時的溫度、壓力、介質條件等。
(1)原子和離子半徑
相互取代的原子或離子，其半徑應當相近。在電價和離子類型相同的情況下，類質同像的代換能力隨著離子半徑差別的增大而減小。當異價類質同像代換時，代換能力主要取決於電荷的平衡，離子半徑的大小退居次要地位，如在斜長石中，(rAl3+-rSi4+)/rSi4+高達50%，Al3+仍可代替Si4+。
(2)總電價平衡
在類質同像的代替中，必須保持總電價的平衡。在使總電價平衡的前提下，類質同像的代替可以為同價代替或不等價離子之間的代替。如Mg［CO3］-Fe［CO3］中Mg2+和Fe2+的代替;斜長石Na［AlSi3O8］-Ca［Al2Si2O8］系列中Na++Si4+→Ca2++Al3+的代替，或磷灰石(Ca2+，Ce3+，Na+)5［PO4］3F中的Ce3++Na+→2Ca2+。
(3)離子類型和化學鍵
離子類型不同，化學鍵不同，則它們之間的類質同像代替就不易實現。如6次配位的Ca2+和Hg2+的半徑分別為0.100nm和0.102nm，電價相同，半徑相近，但由於離子類型不同，它們之間一般不出現類質同像代替。Al3+和Si4+均為惰性氣體型離子，Si-O與Al-O間距分別為0.161nm和0.176nm，兩者較為接近，且主要是共價鍵，從而使Al3+可代替Si4+。
(4)溫度和壓力
溫度增高有利於類質同像的產生，而溫度降低則將限制類質同像的范圍並促使離溶。如在高溫下鹼性長石中的K、Na可以相互替代形成(K，Na)［AlSi3O8］或(Na，K)［AlSi3O8］固溶體，溫度降低則發生固溶體分離，形成由鉀長石(K［AlSi3O8］)和鈉長石(Na［AlSi3O8］)兩個物相組成的條紋長石。
一般來說，壓力的增大將限制類質同像代替的范圍並促使固溶體分離。
(5)組分濃度
一種寶石礦物晶體，其組成組分間有一定的量比。當它從熔體或溶液中結晶時，介質中各組分若不能與上述量比相適應，即某種組分不足時，則將有與之類似的組分以類質同像的方式混入晶格加以補償。例如磷灰石的化學式為Ca5［PO4］3F，從岩漿熔體中形成磷灰石要求熔體中的CaO和P2O5等的濃度符合一定的比例，若P2O5濃度較大，而CaO的濃度相對不足，則Sr、Ce等元素就可以類質同像的方式補償，代替Ca進入磷灰石的晶格，因而磷灰石中常可聚集相當數量的稀有分散元素。
3.類質同像對寶石物理性質的影響
類質同像不僅可使寶石礦物的化學成分發生一定程度的規律變化，而且也必然會導致寶石礦物的一系列物理性質的改變，主要表現在顏色、光澤、折射率、相對密度、條痕、熔點及硬度等方面。
綠柱石的化學成分為Be3Al2［Si6O18］，因類質同像的替換可呈現不同的顏色。當微量的Cr3+或V3+代替Al3+時，則稱祖母綠;如果Li+代替Be2+，為保持電價平衡，Cs+會進入綠柱石的結構通道，含Cs越高，則綠柱石的折射率(No=1.566～1.602，Ne=1.562～1.594)、雙折射率(0.004～0.009)、相對密度(2.60～2.90)也越高。一般Cs的質量分數最高可達4.13%，但當Cs、Li類質同像替換更多時，則物理性質會發生更大的變化，甚至被命名為新的寶石種。2003年在馬達加斯加發現了一種紅色寶石，經研究，它是一種含Cs、Li的綠柱石，晶體化學式是Cs(Be2Li)Al2Si6O18，折射率No=1.615～1.619，Ne=1.607～1.610，相對密度為3.09～3.11，因該寶石與綠柱石物理性質有很大差異，故以Pezzottaite命名為一種新寶石礦物。
三、寶石礦物中的水
在很多寶石礦物中含有水，根據水的存在形式以及它們在晶體結構中的作用，可以把水分為兩類:一類不參加晶格，與礦物晶體結構無關，統稱為吸附水;另一類參加晶格或與礦物晶體結構密切相關，包括結構水、結晶水、沸石水和層間水。
1)吸附水:以中性H2O分子的形式被機械吸附於寶石礦物集合體的顆粒表面或裂隙中，不寫入化學式。吸附水在寶石礦物中的含量不定，隨溫度和濕度而不同，常壓下110℃時全部逸出。另外，水膠凝體中含有一種特殊類型的吸附水，稱為膠體水。它被微弱的聯結力固著在微粒的表面，通常計入礦物的化學組成，但其含量變化很大，如蛋白石SiO2·nH2O。
2)結晶水:以中性H2O分子的形式在晶格中佔有固定的位置，是礦物化學組成的一部分。結晶水的逸出溫度一般不超過600℃，通常為100～200℃。當結晶水失去時，晶體的結構遭到破壞，形成新的結構，寶石礦物的一系列性質相應發生變化。如綠松石就是一種含有結晶水的磷酸鹽，分子式為CuAl6［PO4］4(OH)8·4H2O，其中水(H2O)的含量可達20%左右。
3)結構水:又稱化合水，是以(OH)-、H+、(H3O)+離子形式參加礦物晶格的「水」，其中(OH)-形式最常見。結構水在晶格中佔有固定的位置，具確定的含量比，由於與其他質點有較強的鍵力聯系，需要較高的溫度(大約在600～1000℃之間)才能逸出，並引起結構的完全破壞。許多寶石中都含有結構水，如碧璽NaMg3Al6［Si6O18］［BO3］3(OH，F)4、黃玉Al2［SiO4］(F，OH)2、磷灰石Ca5［PO4］3(F，Cl，OH)等。在堇青石和綠柱石平行於z軸的結構通道中，常會有一定數量的水，含量有一定的變化，是一種特殊類型的結構水，它的失去需要很高的溫度。
4)沸石水和層間水:在寶石中很少見。
研究水在寶石礦物中存在形式的最好方法是熱分析，也可用紅外吸收光譜、X射線衍射、電子衍射和中子衍射配合進行。
四、寶石礦物的化學式
寶石礦物的化學成分以化學式表達。化學式是表示礦物的組成、元素的種類、比例及某些結構特徵的符號，有兩種形式。
1.實驗式
表示寶石礦物化學成分中各組分數量比的化學式稱為實驗式，如祖母綠為Be3Al2Si6O18，也可用氧化物表示為3BeO·Al2O3·6SiO2。
2.結構式或晶體化學式
不但可以表示出元素的種類和比例，還能表達一定的結構特徵。如上述祖母綠的結構式為Be3Al2［Si6O18］，說明其成分中存在陰離子團［Si6O18］，並在晶體結構中占據特定的位置。
結構式或晶體化學式的書寫原則有如下規定:
1)陽離子在前，陰離子在後。如果有一種以上的陽離子，則按鹼性強弱的順序排列，如尖晶石MgAl2O4。
2)當存在陰離子團時，一定用方括弧括起來，如鋯石Zr［SiO4］。
3)當成分中有附加陰離子如氟、氯及羥基等時，將其排在一般陰離子後面，如黃玉(托帕石)Al2［SiO4］(F，OH)。
4)當存在類質同像代換時，應將相互代換的離子置圓括弧中，前後按多少順序排列，離子之間用逗號分開，如橄欖石(Mg，Fe)2［SiO4］表示陽離子Mg和Fe之間有代換，黃玉Al2［SiO4］(F，OH)2表示附加陰離子F和OH之間有代換。
5)如成分中含有水分子，則排在最後，中間以居中小圓點隔開，如石膏Ca［SO4］·2H2O。水分子數如果不固定，可以用n表示，如歐泊寫作SiO2·nH2O。