矿物的化学成分
『壹』 矿石的化学成分
为了解和掌握萨瓦亚尔顿金矿床中矿石的化学组成，我们对含矿岩石、各类型矿石和重要矿物等进行了较全面的化学分析，从而获得了一系列有关基本化学组成的信息。
一、矿石的主要化学成分
为较全面和精确地测定矿石中的化学组成，特采用中子活化分析法进行分析，获得了大量岩石、矿石和金属矿物中所含多达30余种化学元素基本含量的数据。兹将主要金属含量分别列于表5.19、表5.20和表5.21中。
从表5.19、表5.20中可见，萨瓦亚尔顿矿床中矿石的主要金属成分为Au、Ag、As和Sb。由于矿石中主要的金矿物为银金矿，因而虽然迄今尚未发现独立的银矿物，但金矿石的银含量仍然很高，绝大部分样品接近达到边界品位，其中不少样品可达工业品位的含量。在一些矿化破碎带中尚可以圈定出独立的银矿体。
金矿石中还普遍含As、Sb，且含量极高，Au与As、Sb之间存在明显的正相关关系，即一般As、Sb含量高的矿石，金含量亦高。因而在萨瓦亚尔顿矿区完全可以利用As、Sb的含量变化来寻找金的富矿体。我们应用X荧光测量方法亦得到了类似的结论。
表5.19主要矿物中的主要金属含量（wB/10-6）
测试单位：成都理工学院核工系中子活化实验室，1998；
测试方法：中子活化法
就矿石中主要组成矿物的化学成分来看（表5.19），毒砂和黄铁矿中普遍含Au和Ag。但毒砂中的Au、Ag含量较黄铁矿中的Au、Ag含量高出数倍至数十倍。由此看来，毒砂显然是最重要的载金矿物。
图5.10、图5.11和图5.12示原生矿石、矿石中的主要矿物和容矿围岩中的Au、Ag、Sb、As含量变化情况。就Au含量与Ag含量的关系来看，无论金矿石、单矿物和容矿围岩中，两者均有很强的相关性。Au含量与Ag含量这种稳定的相关关系，显然与Au以银金矿形式产出有关。
表5.20各种类型矿石的主要金属含量（wB/10-6）
测试单位：成都理工学院核工系中子活化实验室，1998；
测试方法：中子活化法
表5.21各种容矿岩石中主要金属含量（wB/10-6）
测试单位：成都理工学院核工系中子活化实验室，1998；
分析方法：中子活化法
图5.10各类矿石中Au与Ag、As、Sb相关图
图5.11主要矿物中Au与Ag、As、Sb相关图
在上述三种赋矿介质中，以单矿物中w（Au）与w（As）的相关性最好。虽然矿石的个别样品中As含量较低，如SⅣ－97-22样为锑－金型矿石，Sb含量在矿石中所占比重很大，但因As的含量较低，因而Au的含量也相对降低，不过也显示存在一定的相关关系。
w（Sb）与w（Au）、w（Ag）之间的关系，显然与w（As）有很大的区别。在各类矿石中w（Sb）与w（Au）、w（Ag）的关系为负相关，尽管Sb在某些金矿石中的含量可能很高。Sb含量与Au含量、Ag含量的这一关系，至少说明两个问题。第一，Sb矿物不是载金矿物；第二锑与金不是同一成矿阶段的产物。只有当两者叠加时，才可能出现Au与Sb含量同时增长的情况。
图5.12容矿围岩中Au与Ag、As、Sb相关图
采用最小二乘法回归线性方程，求得Au含量与As含量、Sb含量、Ag含量的相关关系如下：
（1）原生矿石
w（Au）与w（As）的相关性（单位：10-6，下同）
w（Au）=7.68306+1.91008×10-5w（As）r=0.13513
w（Au）与w（Sb）的相关性
w（Au）=9.29871-2.83223×10-5w（Sb）r=-0.27094
w（Au）与w（Ag）的相关性
w（Au）=1.25049+0.10432w（Ag）r=0.72615
（2）原生金属矿物
w（Au）与w（As）的相关性
w（Au）=0.34846+2.82565×10-5w（As）r=0.704467
w（Au）与w（Sb）的相关性
w（Au）=1.846859+3.4043×10-3w（Sb）r=0.22768
w（Au）与w（Ag）的相关性
w（Au）=-0.35389+0.063115w（Ag）r=0.85917
（3）氧化矿石
w（Au）与w（As）的相关性
w（Au）=-2.39022+5.0175×10-5w（As）r=0.93688
w（Au）与w（Sb）的相关性
w（Au）=8.86520+6.34402×10-6w（Sb）r=0.03371
w（Au）与w（Ag）的相关性
w（Au）=11.55632-0.018134w（Ag）r=-0.04339
（4）容矿围岩
w（Au）与w（As）的相关性
w（Au）=0.078392-5.678725×10-4w（As）r=-0.31667
w（Au）与w（Sb）的相关性
w（Au）=0.073521-6.491300×10-4w（Sb）r=-0.29714
w（Au）与w（Ag）的相关性
w（Au）=0.078308-0.015129w（Ag）r=-0.47420
由以上相关系数可以看出，Au含量与Ag含量在原生矿石和矿物中的相关性颇佳。这一相关性如前所述是与Au与Ag结合形成以银金矿形式产出有关。但在氧化矿石中Au含量与Ag含相关，这是因为银金矿在氧化带中遭受强烈氧化和淋滤，使银金矿中的Ag淋失，即Au与Ag发生分离使然。
Au含量与As含量的关系，在原生矿石，原生金属矿物和氧化矿石中都有很好的相关性这显然与毒砂和自然砷是金的伴生矿物，而且系载金矿物有关。特别是在氧化矿石中，Au含量与As含量的相关性最强，因而可以利用As的高含量来寻找金的富集部位或金矿体。
Au含量与Sb含量的关系，两者相关性较差，特别是在原生矿石中两者呈负相关。这表明，锑矿物不是载金矿物，而且不是同一阶段的产物。
在容矿围岩中，Au含量与As含量、Sb含量、Ag含量均呈负相关关系，这可能说明，矿区内的容矿围岩并非矿质的主要提供者，成矿作用携带的矿质主体是由热液活动，通过不同阶段的热液分别由深部带入的（详见第六章）。
必须指出，虽然Au含量与As含量、Sb含量、Ag含量之间存在某种特殊关系，但由于成矿条件的复杂性和多阶段性，因而它们之间在空间上往往出现许多变化。就金而言，在矿体中的分布相当不均匀。这种不均匀性，与矿石的矿物组合类型和载金矿物的分布不均匀密切相关。在原生矿石中金含量以富含毒砂的矿石中最高，而以黄铁矿为主体的矿石中，金含量明显低于前者。在毒砂为主矿石中，又以细粒毒砂为主的矿石含金最高。在黄铁矿为主的矿石，则以含细粒黄铁矿为主的矿石含Au较好。从表5.19可知，细粒毒砂比粗粒毒砂含金高得多，而细粒黄铁矿比粗粒黄铁矿的含金性为佳。由此不难看出，载金矿物的种类、含量及分布情况直接控制着矿体中金的聚集状况，这是萨瓦亚尔顿金矿床中矿石物质组成与金富集规律的一大特色。
还应指出的是，许多矿石（包括原生矿石和氧化矿石）中Ag含量可以达到边界品位，特别是原生矿石中，凡是Au含量较高的矿石，Ag含量也高。这一相关关系从Au与Ag结合形成的银金矿和两者的相关系数很好地显示出来。应该指出，Ag是矿床中不容忽视的、重要的、可以综合利用的组分之一。
此外，矿石中Sb的含量普遍较高，在一些类型矿石中，Sb含量可以达到工业品位，甚至可圈定出一定规模的独立锑矿体。萨瓦亚尔顿金矿床中，Sb是另一个重要的可综合开发利用的组分。
二、矿石的稀土元素含量及其特征
将各类矿石及石英脉、石英－碳酸盐脉、深部原生矿石等的稀土元素含量经过球粒陨石标准化后的数值，分别列于表5.22、表5.23和表5.24中。
表5.22各类矿石的稀土元素含量（wB/10-6）
表5.23各类热液脉的稀土元素含量（wB/10-6）
表5.24深300m附近矿石的稀土元素含量（wB/10-6）
将表5.22、表5.23和表5.24中的数值，分别制成图5.13、图5.14和图5.15。
根据以上表（表5.22～5.24）和图（图5.13～5.15）所显示出的稀土配分特征，可获得如下信息。
图5.13各类矿石稀土配分模式
（样号同表5.22）
（1）萨瓦亚尔顿金矿床的稀土元素组成，从稀土配分模式图可看出，曲线总体显示较平缓，斜率不大。这表明矿床中轻稀土元素丰度和重稀土元素丰度比较接近。
（2）原生矿石与氧化矿石中Eu（铕）有明显的亏损，但石英脉和石英－碳酸盐脉却不存在Eu亏损现象，其中若含黄铁矿时（A-80样号），则又显现Eu亏损现象。这可能说明，矿床中金属矿物与非金属矿物的物源是不相一致的。
（3）在原生矿石中，大多数矿石类型的稀土配分曲线与容矿层的砂岩类和千枚岩（板岩）类岩石的稀土配分曲线颇相类似，但有少数样品（如Ⅳ97-23-3,SⅣ－97-23-1样）与大多数样品显著不同，表现出明显的Ce亏损。这一特征与矿区内辉绿岩脉的Ce亏损特征完全相似。由此看来，矿石中的成矿物质虽然大部分来自沉积地层，但不排除小部分矿质可能来自岩浆岩。
图5.14各类热液脉体稀土配分模式
（样号同表5.23）
图5.15深300m附近矿石稀土配分模式
（样号同表5.24）
（4）从图5.14中表现出的石英脉和石英－碳酸盐脉的稀土配分曲线中不难看出两者的差异。石英脉中的稀土元素由La至Lu，曲线向右斜倾，且较陡；石英－碳酸盐脉的曲线几乎呈一平行底边的水平线；而含黄铁矿的热液脉曲线变化则介于两者之间。这说明石英脉和石英－碳酸盐脉（尤其碳酸盐矿物），不仅是不同成矿阶段的产物，而且其物源也可能是不一致的。
『贰』 常见的那些矿石的化学成分是什么
石英的化学成分为SiO2，晶体属三方晶系的氧化物矿物，即低温石英（a-石英），是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。广义的石英还包括高温石英（b-石英）。
低温石英常呈带尖顶的六方柱状晶体产出，柱面有横纹，类似于六方双锥状的尖顶实际上是由两个菱面体单形所形成的。石英集合体通常呈粒状、块状或晶簇、晶腺等。纯净的石英无色透明，玻璃光泽，贝壳状断口上具油脂光泽，无解理，摩氏硬度7，比重2.65。受压或受热能产生电效应。
石英因粒度、颜色、包裹体等的不同而有许多变种。无色透明的石英称为水晶，紫色水晶俗称紫晶，烟黄色、烟褐色至近黑色的俗称茶晶、烟晶或墨晶，玫瑰红色的俗称芙蓉石；呈肾状、钟乳状的隐晶质石英称石髓，具不同颜色同心条带构造的晶腺叫玛瑙，玛瑙晶腺内部有明显可见的液态包裹体的俗称玛瑙水胆，细粒微晶组成的灰色至黑色隐晶质石英称燧石，俗称火石。
石英的用途很广。无裂隙、无缺陷的水晶单晶用作压电材料，来制造石英谐振器和滤波器。一般石英可以作为玻璃原料，紫色、粉色的石英和玛瑙还可作雕刻工艺美术的原料。
石英是最重要的造岩矿物之一，在火成岩、沉积岩、变质岩中均有广泛分布。巴西是世界著名的水晶出产国，曾发现直径2.5米、高5米、重达40余吨的水晶晶体。
云母简介(Mica)
云母族矿物分为两个亚族,共有九种矿物。白云母亚族,有钠云母、白云母、钒云母、海绿石;金云母-黑云母亚族,有金云母-黑云母、锌三层云母、铁锂云母、锰锂云母、铜铀云母和锂云母。
云母是含锂、钠、钾、镁、铝、锌、铁、钒等金属元素并具有层状结构的含水铝硅酸盐族矿物的总称。主要包括白云母、黑云母、金云母、锂云母等。工业上应用的云母矿物原料是白云母和金云母中的片云母和碎云母及绢云母，使用较多的是白云母，其次为金云母。由于云母具有较高的电绝缘性、较好的透明度、极好的可剥分性、较高的化学稳定性、较好的还原性以及在高温状态下能保持上述优良的物理化学性能，因而它主要作为一种非常重要的绝缘材料广泛用于电子、电机、电讯、电器、航空、交通、仪表、冶金、建材、轻工等工业部门，以及国防和尖端工业领域。 70 年代以来，由于在电容器、电动机的绝缘支撑材料及电介质材料中，使用的片云母已被由碎云母为原料制成的云母纸所代替，通讯电子管的绝大部分已被半导体集成电路所取代，引起消费结构发生根本变化，因此使片云母的需求量大幅度下降，而碎云母的需求量日渐增长。随着科学技术的发展，近年来云母矿物在建材、地质勘探、润滑、油漆、食品、化妆品等方面的应用不断扩展，碎云母和绢云母矿物原料将具有广阔的应用前景。
化学成分 ： 白云母化学式为 KAl2(AlSi3O10)(OH)2 ；镁硅白云母化学式为 (Fe2+ 、 M g)(Fe3+,Al3+)(AlSi7O20)(OH)4 ；绢云母化学式为 KAl2(Si,Al)4O10(OH,F) 2 ；金云母化学式为KMg3(AlSi3O10)(F,OH)2 云母这种铝硅酸盐矿物，具有连续层状硅氧四面体构造，具极完全之解理，可剥离为具弹性之薄片，质柔可弯曲，透明无色，厚块半透明带有灰、棕、淡绿、玫瑰红色，具玻璃至绢丝或珍珠光泽，硬度 2.5~3 ，比重 2.75~3.0 ，耐酸性。
白云母（Muscovite）
白云母化学组成： KAl2[Si3AlO10](OH,F)2,理想的组份是八面体片含 Al ，也可少量地被 Fe 3+ 、 Mg 、 Fe 2+ 甚至 Mn 、 Cr 、 V 等所置换。白云母具有高度完全的底解理、颜色淡白。薄片富弹性的特点。
白云母是分有很广的造岩矿物之一，在三大岩类中均有产出。 泥质岩石在低级区域变质过程中可以形成绢云母，变质程度稍高时，成为白云母。 酸性岩浆结晶晚期以及伟晶作用阶段，均有大量白云母生成。由高温至中低温的蚀变作用过程中，也能生成。所谓云英岩化是高温蚀变作用之一，能形成大量白云母。所谓绢云母化作用是中低温蚀变作用之一，能形成大量绢云母。 白云母风化破碎成极细的鳞片，既可以成为碎屑沉积物中的碎屑，也可以是泥质岩的矿物成分之一。
白云母斜方柱晶类，通常呈板状或片状，外形成假六方形或菱形。柱面有明显的横条纹。双晶常见，多依云母律生成接触双晶或穿插三连晶。
金云母(Phlogopite)
金云母的化学式为KMg3[AlSi3O10][F,OH]2 。因为和白云母物理化学性能有所不同，故有很多特殊功能，应用于很多重要领域。 工业上主要利用其很高的电绝缘性和耐热性，以及强抗酸、抗碱、抗压和剥分性能，用作电气设备和电工器材的绝缘材料。金云母通常呈黄色、暗棕色或黑色，玻璃光泽，解理面呈珍珠或半金属光泽，金云母能被浓硫酸所腐蚀，可在浓硫酸中分解，同时产生一种乳状的溶液，化学成份中替代钾的有钠、钙、钡；替代镁的有钛、Fe、锰、铬；氟替代OH，金云母的变种有锰云母、钛云母、铬金云母、氟金云母等。 特色的性能产生了特色的用途。
黑云母 Biotite
黑云母化学组成： K(Mg,Fe2+)3(Al,Fe3+)Si3O10(OH,F)2,类质同象代替广泛，所以不同岩石中产出的黑云母,其化学组成成分差距很大。一般酸性和碱性岩浆岩中的黑云母，FeO高， MgO低；基性和超基性岩中的黑云母，MgO高，FeO低；在碱性伟晶岩中的黑云母，MgO低，而Fe2O3相对要高一些。
黑云母的晶体形态与金云母相同。颜色为黑色、深褐色，有时带浅红、浅绿或其它色调。含钛高的呈浅红褐色，富含高价铁则呈绿色。透明至不透明。玻璃光泽，黑色则呈半金属光泽。硬度2－3，比重3.02－3.12。黑云母受热水溶液的作用可以蚀变为绿泥石、白云母和绢云母等其他矿物。黑云母因为含铁高，绝缘性能差，远不如白云母。黑云母细片常用作建筑材料填充物。 粒径较大的黑云母，极容易根据其片状形态，较深的颜色以及弹性，具有云母的完全解理，和受热以后，可略带磁性的特点等加以鉴别 在深成岩和浅成岩钟，特别是酸性或偏碱性的岩石中，大都含有黑云母。
绢云母（Sericite）
绢云母（Sericite）是一种天然细粒白云母，属白云母的亚种，是层状结构的硅酸盐，结构由两层硅氧四面体夹着一层铝氧八面体构成的复式硅氧层。{001}解理完全，可劈成极薄的片状，片厚可达1u以下（理论上可削成0.001u），径厚比大；与白云母相比：具有天然粒径小，易加工超细的特点。绢云母晶体化学式为： K 0.5-1 ( Al,Fe,Mg ) 2 ( SiAl ) 4 O 10 (OH) 2 ? nH 2 O ,一般化学成分： 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%。]
绢云母属于单斜晶体，晶体为鳞片状，具丝绢光泽（白云母呈玻璃光泽），纯块呈灰色、紫玫瑰色、白色等，径厚比>80，比重2.6~2.7，硬度2~3，富弹性，可弯曲，抗磨性和耐磨性好；耐热绝缘，难溶于酸碱溶液，化学性质稳定。测试数据：弹性模量为1505~2134MPa，耐热度500~600oC，导热率0.419~0.670W.(m.K)-1，电绝缘性200kv/mm，抗放射性5×1014热中子/cm2对照度。
另外绢云母的化学组成、结构、构造与高岭土相近，又具有粘土矿物的某些特性，即在水介质及有机溶剂中分散悬浮性好，色白粒细，有粘性等。因此，绢云母兼具云母类矿物和粘土类矿物的多种特点。
钠云母(Paragonite)
钠云母是一种含水的钠铝硅酸盐，是一种云母，常和白云母共生，并与它可以其物理性质相区别，两种云母的区别在于它们的化学成份。在钠云母中钠离子占据着白云母中钾的构造位置。
锂云母(鳞云母)( 淡紫色晶体 ) Lepidolite,Lilac, crystalline
锂云母化学组成K(Li,Al) 2.5-3 [Si 3.5-3 Al 0.5-1 O 10 ](OH,F) 2 , 鳞云母是 Al — Li 和 Fe － Li 两个类质同象系列中富 Li 一端的成员，其 Al — Li 系列为不完全类质同象，而 Fe － Li 系列则为完全类质同象。分析资料证明，凡是含 Li 的云母，均含一定数量的 F － 。含 Li 越高， F 的含量办越高。
锂云母具有云母一般的解理和紫到粉红的颜色。熔化时，可以发泡，并产生深红色的锂焰。不溶于酸，但在熔化之后，亦可受酸类的作用。
锂云母又称鳞云母，一般是片状或鳞片状集合体。我国河南芦氏县产有球状的锂云母，是一种特殊形态。它呈玫瑰色，浅紫色，有时为白色，风化后成暗褐色。透明。玻璃光泽，解理面显珍珠光泽。硬度2－3。比重2.8－2.9。薄片具弹性。它是提取稀有金属锂的主要原料之一。锂云母中常含有铷和铯，也是提取这些稀有金属的重要原料。
云母族矿物能在各种地质条件下形成。黑云母是火成岩的主要造岩矿物之一，在大多深成和浅成岩中都有分布。白云母也是分布很广的一种造岩矿物，在火成岩、沉积岩、变质岩中都有产出。金云母则主要产于超基性岩和镁质大理岩中。许多有工业价值的云母主要产于伟晶岩和变质岩中。变质岩中大片金云母是由富含挥发组分的岩浆岩对围岩交代作用的产物。细粒白云母、钠云母又称绢云母，一般与热液蚀变作用有关。锂云母几乎只产于花岗伟晶岩和与花岗岩有关的高温气成热液矿床中。变质成因的云母种类与原岩成分及变质程度有关，富镁碳酸盐岩变质易成金云母；富铝岩石变质易成白云母和黑云母。
钒云母（产在砂岩中） Roscoelite in Sandstone
钒云母化学组成： K(V,Al,Mg)2AlSi3O10(OH)2 ,Y组离子以钒和铝为主，类质同象混入物有镁，Fe3+，Fe2+、铬等。化学分析资料； 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%，总计98.33(中国湖北产)。
钒云母其颜色、形态和透射光下为绿色，有多色性为鉴定特征。钒云母赋存于含有机炭质较高的炭质板岩中，与铬钒水云母、铬钒白云母、钡钒水云母等共生。钒云母大部分晶体呈亮绿色细纤维状，少数成片状。
铬云母（白云母变种、单斜晶系）（Muscovite var. Fuchsite Monoclinic）
铬云母化学组成：KAl2[Si3AlO10](OH,F)2,理想的组份是八面体片含 Al ，也可少量地被 Fe 3+ 、Mg 、Fe 2+ 甚至 Mn、Cr、V等所置换。铬云母具有高度完全的底解理、颜色淡白。薄片富弹性的特点。
铬云母是分布很广的造岩矿物之一，在三大类岩
正长石的化学组成是KAlSi3O8，晶体属单斜晶系的架状结构硅酸盐矿物。正长石是钾长石的亚稳相变体，钾长石和钠长石不完全类质同象系列。肉红或浅黄、浅黄白色，玻璃光泽，解理面珍珠光泽，半透明。900℃以上生成的无色透明长石称透长石。正长石是陶瓷业和玻璃业的主要原料，也可用于制取钾肥
『叁』 矿物成分
1.矿物组合
矿石矿物（表5-5）主要有：孔雀石、蓝铜矿、黄铁矿等，次要矿物有黄铜矿、自然铜、辉铜矿、褐铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿等；微量矿物有斑铜矿、铜蓝、蓝辉铜矿、自然银、铂钯矿物等。
2.铂族元素矿物特征
虽然大岩子铂矿床经过勘查证明具有较高品位的铂族元素矿化，但由于研究程度较低，未发现可供认可的含铂矿物，也缺乏相应的矿物学研究资料。为了确定矿床中铂族元素的赋存状态，本次研究重点在含铂矿物的物质组分方面做了较多工作，并由攀西地质队找到了含铂矿物。
表5-5 会理大岩子铂铜镍矿区矿物特征表
样品采集除了用于岩矿鉴定的光薄片外，还依据不同矿石类型，在大规格断面上采集了两件人工重砂样，对人工重砂样所挑选出来的金属矿物进行了鉴别，并通过电子探针分析发现了含铂矿物；同时还对分离出来的矿物进行了分析，以确定其含矿性。通过人工重砂样处理后配合薄片、砂光片、光薄片岩矿鉴定及现代化分析手段研究，结果（表5-6，表5-7）显示，矿区内有铂、钯元素矿物存在。该矿物铂、钯元素与铜、金、银、镍等组成化合物相——可暂时命名为铂钯质铜金矿，可能是大岩子矿床的主要含铂矿物。
铂钯质铜金矿（暂名）：在实体显微镜下观察为灰色－银白色，少数呈锡白色，个别为浅黄色，金属光泽，具延长性，形态呈圆球形－次圆球形，片状－板状，尖角粒状，柱状、棍状，弯曲状等，其中又以圆球－次圆球形为主。反射光下观察铂钯质铜金矿为亮白色，白色带不同色调的浅黄色或铜黄色，抗划硬度中等，均质性，有少量细小包体。在两个矿石类型中，铂钯金属互化物在化学成分上及化学分子式方面基本相同。依据化学分子式（Cu,Pd,Pb）（Au,Ag），均可暂时命名为铂钯质铜金矿。由于成分含量变化及成分的不同可以出现不同的变种：（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。由于缺乏进一步研究，在此均统称为铂钯质铜金矿；至于是否为不同的矿物或为同一矿物的共生系列还有待于进一步研究。
表5-6 含孔雀石、蓝铜矿碎裂白云岩型矿石人工重砂（Rz1）铂钯质铜金矿电子探针分析结果（wB/%）
表5-7 蚀变橄榄辉石岩型矿石人工重砂（Rz2）铂钯质铜金矿的电子探针分析结果（wB/%）
经电子探析分析，结果显示在蚀变橄榄辉石岩型矿石中，1号样的测点2、5、7及4号样中的铂钯质铜金矿内有黄铜矿、辉铜矿或斑铜矿的小包体存在。这说明铂钯质铜金矿不是单晶，难以进行x光鉴定（包括甘多芬法作粉晶和结构精测），但从蚀变橄榄辉石岩型矿石中样品（4号）简化式（Cu,Pd,Pt）4（Au,Ag）3可以看出可能为新矿物。主要依据是：简化式中Cu、Pd、Pt置于同一结构位置，Au、Ag同理，似可表示为Cu4Au3。查阅相关金铜（铂族元素）系列矿物资料：铂铜金矿首次在我国金川铜镍硫化物矿床中出现，国外尚未报道；近期资料中名为铂铜金矿，其原子比为1:1，相当于（Cu,Pd,Pt,Rh）Au；本矿区铂钯质铜金矿的矿物原子比约为4:3，其结构大致相同，也可能为同一系列矿物的不同亚种。建议今后争取获得铂钯质铜金矿的单晶，以进一步展开研究。
『肆』 所有矿物的化学成分
铁白云石 Ca(Mg﹐Fe﹐Mn)[CO3]2，海波-----Na2S2O3·5H2O
磁铁矿－－Fe3O4
赤铁矿------Fe2O3
焦炭---C
铁矿石---磁铁矿+赤铁矿
金红石TiO2
电石CaC2
重晶石BaSO4
芒硝NaSO4 10H2O
石膏CaSO4 2H2O
绿矾FeSO4 7H2O
胆矾CuSO4 5H2O
明矾KAl(SO4)2 12H2O
硝铵NH4NO3
食盐NaCl
保险粉连二硫酸钠
CoCl2光气
CHCl3氯仿
CH3OH木精
丙三醇，甘油
苯酚，石炭酸
酚醛树脂，电木
35%--40%甲醛溶液，福尔马林
CuCO3·Cu（OH）2------孔雀石
CuCO3·2Cu（OH）2----石青
Be3Al2[Si6O18]——祖母绿
BeAl2O4——猫眼石
NaAl[Si2O6]——翡翠
AsS——雄黄 As2S3——雌黄
Mg3[Si4O10](OH)2——滑石
Al2O3——刚玉
FeAsS——毒砂
KAlSi3O8——长石
大苏打，海波：Na2S2O3
苏打：Na2CO3
小苏打：NaHCO3
芒硝：Na2SO4·10H2O
盐卤：MgCl2·5H2O
黄铁矿：FeS
烧碱——Na0H
重晶石----BASO4
石英 SiO2
CaSO4·2H2O----生石膏
2CaSO4·2H2O----熟石膏
ZnSO4·7H2O---皓矾
CuSO4·5H2O---胆矾或蓝矾
FeSO4·7H2O---绿矾
KAl（SO4）2·12H2O---明矾
Na2SO4·10H2O---芒硝
CCl2F2----氟里昂
[Ca5（OH）（PO4）3]----（牙齿的主要成分）羟磷灰石（也叫碱式磷酸钙）
[CaF2·Ca（PO4）2]-----氟磷酸灰石
砒霜 AS2O3
Mg3(Si4O10)(OH)2 滑石
CaMg3(SiO3)4 石棉
KAlSi3O8 正长石
俗名 主要成分化学名称 化学式
水银 汞 Hg
白金 铂 Pt
硫磺 硫 S
金刚石、石墨、木炭 碳 C
白磷、红磷、黄磷 磷 P
盐酸、盐镪水 氢氯酸 HCl
硝镪水 硝酸 HNO3
硫镪水 硫酸 H2SO4
王水 浓硝酸、浓盐酸（1：3） HNO3,HCl
双氧水 过氧化氢 H2O2
铅丹、红丹、红铅 四氧化三铅 Pb3O4
砒霜、信石、白砒、砷华 三氧化二砷 As2O3
升汞、高汞 氯化汞 HgCl2
朱砂、辰砂、丹砂、银朱 硫化汞 HgS
烧碱、火碱、苛性钠 氢氧化钠 NaOH
苛性钾 氢氧化钾 KOH
消石灰、熟石灰 氢氧化钙 Ca(OH)2
碱石灰、钠碱石灰 氢氧化钠、氧化钙混合 NaOH,CaO
碳铵 碳酸氢铵 NH4HCO3
盐脑、电气药粉 氯化铵 NH4Cl
硫铵 硫酸铵 (NH4)2SO4
碳酸气、干冰 二氧化碳 CO2
笑气 氧化二氮 N2O
硅石、石英、水晶、玛瑙
砂子 二氧化硅 SiO2
矾土、刚玉 氧化铝 Al2O3
生石灰、煅烧石灰 氧化钙 CaO
锌白、锌氧粉 氧化锌 ZnO
苫土、烧苫土 氧化镁 MgO
苏打、纯碱 碳酸铵 Na2SO4
小苏打、重碱 碳酸氢钠 NaHCO3
大苏打、海波 硫代硫酸钠 Na2S2O3．5H2O
褐铁矿 2Fe2O3．3H2O
芒硝、皮硝、马牙硝 结晶硫酸钠 Na2SO4．10H2O
泻盐、苦盐 硫酸镁 MgSO4．7H2O
口碱 结晶碳酸钠 NaCO3．10H2O
明矾 硫酸铝钾 KAl(SO4)2．12H2O
皓矾 硫酸锌 ZnSO4．7H2O
胆矾 硫酸铜 CuSO4．5H2O
红矾 重铬酸钾 K2Cr2O7
无水芒硝、元明粉 硫酸钠 Na2SO4
水玻璃、泡花碱 硅酸钠 NaSiO3
硫化碱、臭碱 硫化钠 Na2S
钾碱、草碱、草木灰 碳酸钾 K2CO3
硝石、火硝、土硝 硝酸钾 KNO3
灰锰氧、PP粉 高锰酸钾 KMnO4
冰晶石 氟铝酸钠 Na3AlF6
大理石、方解石、石灰石
白垩 碳酸钙 CaCO3
萤石、氟石 氟化钙 CaF2
钙硝石、挪威硝石 硝酸钙 Ca(NO3)2
电石 碳化钙 CaC2
铜绿、孔雀石 碱式碳酸铜 CU2(OH)2CO3
重晶石、钡白 硫酸钡 BaSO4
钠硝石、智利硝石 硝酸钠 NaNO3
生石膏、石膏 硫酸钙 CaSO4．2H2O
熟石膏、烧石膏 硫酸钙 2CaSO4．H2O
普钙、过磷酸钙 磷酸二氢钙、硫酸钙 Ca(H2PO4)2,CaSO4
重钙 磷酸二氢钙 Ca(H2PO4)2
漂白粉 次氯酸钙 Ca(ClO)2
氯仿、绿仿 三氯甲烷 CHCl3
木精 甲醇 CH3OH
甘油 丙三醇 C2H5(OH)3
石炭酸 苯酚 C6H5OH
蚁酸 甲酸 HCOOH
草酸 乙二酸 HOOC-COOH
福尔马林 甲醛溶液（30%~40%) HCHO
尿素 碳酰胺 CO(NH2)
安息香酸 苯甲酸 C6H5COOH
赤铜矿 氧化亚铜 Cu2O
软锰矿 二氧化锰 MnO2
菱铁矿 碳酸亚铁 FeCO3
辉铜矿 硫化亚铜 Cu2S
愚人金 硫化亚铁 FeS2
铁丹、铁红、赭石、赤铁矿 三氧化二铁 Fe2O3
磁铁矿、铁黑 四氧化三铁 Fe3O4
绿矾 七水合硫酸亚铁 FeSO4．7H2O
保险粉 连二亚硫酸钠 Na2S2O4
醋酸 乙酸 CH3COOH
俗名 主要成分化学名称 化学式
水银 汞 Hg
白金 铂 Pt
硫磺 硫 S
金刚石、石墨、木炭 碳 C
白磷、红磷、黄磷 磷 P
盐酸、盐镪水 氢氯酸 HCl
硝镪水 硝酸 HNO3
硫镪水 硫酸 H2SO4
王水 浓硝酸、浓盐酸（1：3） HNO3,HCl
双氧水 过氧化氢 H2O2
铅丹、红丹、红铅 四氧化三铅 Pb3O4
砒霜、信石、白砒、砷华 三氧化二砷 As2O3
升汞、高汞 氯化汞 HgCl2
朱砂、辰砂、丹砂、银朱 硫化汞 HgS
烧碱、火碱、苛性钠 氢氧化钠 NaOH
苛性钾 氢氧化钾 KOH
消石灰、熟石灰 氢氧化钙 Ca(OH)2
碱石灰、钠碱石灰 氢氧化钠、氧化钙混合 NaOH,CaO
碳铵 碳酸氢铵 NH4HCO3
盐脑、电气药粉 氯化铵 NH4Cl
硫铵 硫酸铵 (NH4)2SO4
碳酸气、干冰 二氧化碳 CO2
笑气 氧化二氮 N2O
硅石、石英、水晶、玛瑙
砂子 二氧化硅 SiO2
矾土、刚玉 氧化铝 Al2O3
生石灰、煅烧石灰 氧化钙 CaO
锌白、锌氧粉 氧化锌 ZnO
苫土、烧苫土 氧化镁 MgO
苏打、纯碱 碳酸铵 Na2SO4
小苏打、重碱 碳酸氢钠 NaHCO3
大苏打、海波 硫代硫酸钠 Na2S2O3．5H2O
褐铁矿 2Fe2O3．3H2O
芒硝、皮硝、马牙硝 结晶硫酸钠 Na2SO4．10H2O
泻盐、苦盐 硫酸镁 MgSO4．7H2O
口碱 结晶碳酸钠 NaCO3．10H2O
明矾 硫酸铝钾 KAl(SO4)2．12H2O
皓矾 硫酸锌 ZnSO4．7H2O
胆矾 硫酸铜 CuSO4．5H2O
红矾 重铬酸钾 K2Cr2O7
膏Ca[SO4]
『伍』 矿物的化学成分
矿物是地球物质中通过物理手段可分离的最基本组成单元，但并不意味着它是不可再分的。如同其他的宇宙物质一样，矿物的最基本的组成单元就是化学元素的原子或离子。这些原子或离子按一定的空间结构通过各种化学键相互联结起来，就构成了矿物的晶体。目前，在天然产出的矿物当中，已发现的化学元素有 86 种之多 (表1-1) ，其中只有 8 种元素 (表1-2) 组成了大陆地壳的 98%以上。这 8 种元素基本上构成了几乎地壳中所有的矿物，一般称其为造岩元素。
表1-1 元素地球化学分类
(据 G. Faure (1998) 和 V. M. Goldschmidt，T. Barth and W. Zachriasen (1926) 修改)
从上述 8 种元素在地壳中所占的体积比例来看，整个地壳基本上由氧原子所充填(占地壳的 93. 77% ) ，而其他元素的原子只是充填于氧原子所留下的孔隙之间。也可以看出这些元素所组成的化合物———矿物，以硅酸盐和铝硅酸盐占绝大多数。
表1-2 大陆地壳中含量最多的 8 种元素
①选自 G. Faure，1998; ②选自 G. R. Thompson and J. Turk，1993; ③选自 B. Mason and C. B. Moore，1982。
除了 8 种主要的元素构成了大陆地壳中的绝大多数矿物外，其他元素要么以微量元素或者叫分散元素 (1 ×10－ 6级) 进入到主要的地壳组成矿物中去，如 Rb，Sr，In 等; 要么形成一些地壳中含量较少的独立矿物 (一般少于地壳组成矿物的 1%) ，如锆石、独居石等。俄国人 Mendeleev 在 1834 ～1907 年期间发明了元素周期表，系统地说明了化学元素的原子结构与其各种物理化学性质之间的关系，但对于复杂的地球物质而言，要确切地了解元素的分配状况，这还远远不够。V. M. Goldschmidt (1926 ～ 1937) 根据构成矿物的离子大小和电荷提出了元素的地球化学分类。亲石元素，极易与 O 结合生成氧化物和含氧盐矿物 (主要为硅酸盐矿物) ，形成大部分的造岩矿物，这些元素有时也叫造岩元素或者亲氧元素。亲铜元素，容易与 S 结合形成硫化物矿物，往往形成硫化物金属矿产资源，这部分元素有时也叫造矿元素或亲硫元素。亲铁元素，既可以与 O 结合形成氧化物或者含氧盐矿物，也可以与 S 结合形成硫化物。亲气元素，具有易挥发性或易形成易挥发化合物，主要集中于大气圈中。
图1-2 食盐 (NaCl) 的晶体结构绿色球为 Cl－; 红色球为 Na+
『陆』 各种矿石的主要成分(化学).
黄铁矿
FeS
赤铁矿
Fe2O3
菱铁矿
FeCO3
方解石
CaCO3
辉锑矿
Sb2S3
金红石
TiO2
软锰矿
MnO2
辉铜矿
Cu2S
孔雀石
Cu2(OH)2CO3
辉银矿
Ag2S
闪锌矿
ZnS
『柒』 矿石的种类及其主要成分
金属矿石指含有金属成分的矿石。根据其所含金属种类、品位高低及化学成分等不同，金属矿石可作如下分类： 一、按所含金属种类不同可分为：黑色金属矿石，如铁、锰、铬等；有色金属矿石，如铜、铅、锌、铝、锡、钼、镍、锑、钨等；贵重金属矿石，如金、银、铂等；稀有金属矿石，如铌、钽、铍等。只含一种金属成分的为单一金属矿石，含两种以上金属成分的为多金属矿石。 二、按所含金属品位高低可分为：贫矿和富矿。如以磁铁矿石为例：含铁品位＞55%为平炉富矿；含铁品位＞50%为高炉富矿；含铁品位30%～50%为贫矿。贫矿石必须经过选矿才能进行冶炼加工。 三、按所含化学成分的组成可分为：自然金属矿石，该类矿石中金属成分以单一元素的形式存在，如金、银、铂、铜等；氧化矿石，是指所含矿物的化学成分为氧化物、碳酸盐和硫酸盐的一类矿石，如磁铁矿（Fe2O4）、亦铁矿（Fe2O3）、白铅矿（PbCO3）、软锰矿（MnO2）等；硫化矿石，指矿石中所含矿物的化学成分为硫化物，如黄铜矿（CuFeS2）、方铅矿（PbS）、闪锌矿（ZnS）、辉钼矿（MoS2）等；混合矿石，指矿石中含有前三种矿物中的两种以上的混合物。
『捌』 主要化学成分及标准矿物特征
藏北新生代高钾钙碱性火山岩岩石化学全分析数据和有关化学参数及计算的CIPW标准矿物分别列于表4-1、表4-2。
由表4-1可以看出，高钾钙碱岩系火山岩的SiO2含量集中分布于55%～65%范围内，以中性岩类为主；火山岩显示出富碱的特征，全碱（K2O+Na2O）含量为5.47%～8.84%，K2O含量峰值2.5%～4.0%，高于正常钙碱系列玄武岩而与岛弧区钙碱系列火山岩接近（Morrison，1980），w（K2O）/w（Na2O）比值为0.57～1.62，根据Condie（1976）、Peccerillo（1979）w（SiO2）-w（K2O）图解（图4-1、4-2），绝大多数位于高钾钙碱性火山岩区；Al2O3含量较高，且变化不大，介于13.03%～17.77%；Al2O3/CaO比值为1.4～5.5，明显高于地幔岩和球粒陨石的比值（1.1～1.2），TiO2含量介于0.38%～1.48%之间，平均值0.81%，低于大陆裂谷碱性玄武岩TiO2平均值（2.2%）和钙碱性岩系安山岩平均值（1.16%），略高于岛弧区钙碱岩性火山岩（0.58%～0.85%）（表4-3）。藏北高原新生代高钾钙碱性火山岩地球化学特征与弧火山岩具有一些相似之处，但是这套火山岩形成于印度—亚洲板块碰撞之后，暗示着藏北高原新生代高钾钙碱性火山岩既有板内火山岩的性质，又具有弧火山的一些特征，这与陆内构造环境的双重性相符合（邓晋福等，1996），作者称之为板内滞后弧型火山岩（interplate delayed arc type volcanic rock）。
图4-1 新生代高钾钙碱性火山岩w（SiO2）-w（K2O）图解
表4-1 新生代高钾钙碱性火山岩化学成分（wB/%）和有关化学参数表
续表
续表
表4-2 新生代高钾钙碱性火山岩CIPW标准矿物成分计算结果（wB/%）
续表
图4-2 新生代高钾钙碱性火山岩w（SiO2）-w（K2O）图解
表4-3 不同大地构造环境下火山岩TiO2的含量
火山岩中CaO、FeOt与MgO显示较好的正相关性（图4-3），表明橄榄石、辉石和角闪石等可能是控制这些岩浆主量元素变化的分离矿物相。随着岩石化学成分SiO2含量增加，存在CaO、MgO和FeOt递减而全碱量递增的趋势，显示了同源岩浆的演化特征，但K2O、Al2O3含量基本上未发生规律性的变化（图4-4），在低硅含量的橄榄玄粗岩中仍具有较高的K2O含量，这并不能简单地归因于岩浆分馏作用，而更主要的应取决于岩浆体系的源区特征（Platt et al.，1994）。
新生代高钾钙碱性火山岩CIPW标准矿物组合主要为Qz、Or、Ab、An、Hy，其次为Qz、Or、Ab、Ar、Di、Hy，少量Or、Ab、An、Di、Hy、Ol组合（表4-2），大部分属于SiO2过饱和的正常岩石类型，极少量属于SiO2低度不饱和的正常岩石类型。
图4-3 新生代高钾钙碱性火山岩w（MgO）-主要氧化物含量变异图
图4-4 新生代高钾钙碱性火山岩w（SiO2）-主要氧化物含量变异图
『玖』 矿物的化学成分类型
自然界的矿物，就其化学组成来说，大体可分为两类:一类是单质，即由同一种元素构成的矿物，如自然金Au、金刚石C等。另一类是化合物，即由多种离子或离子团构成的矿物，其中由一种阳离子和一种阴离子组成的称作简单化合物，如石盐NaCl、方铅矿PbS、赤铁矿Fe2O3等;而由一种阳离子与一种络阴离子(酸根)组成的称为单盐化合物，如方解石Ca［CO3］、锆石Zr［SiO4］、重晶石Ba［SO4］等;若由两种以上的阳离子与同种阴离子或络阴离子组成的称作复化合物，如黄铜矿CuFeS2、磁铁矿FeFe2O4等;其中含络阴离子的复化合物称为复盐，如白云石CaMg［CO3］2及大部分硅酸盐类矿物等。复化合物的组成可以看成是由两种或两种以上的简单化合物或单盐以简单的比例组合而成，例如黄铜矿CuFeS2可以看成是CuS和FeS的组合;白云石为Ca［CO3］和Mg［CO3］的组合，或者也可以用最简单的氧化物形式表示成CaO·MgO·2CO2的组合。
『拾』 宝石矿物的化学成分
一、宝石与地壳中的化学元素
1. 地壳中的化学元素
宝石矿物是由不同元素组成的，地壳中的化学元素有 100 多种，各种元素在地壳中的平均含量 (即元素在地壳中的丰度) 有很大的差异。O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg 8种元素就占了地壳总质量的 98. 59%，其中 O 几乎占了地壳质量的一半，Si 占了四分之一强。表 1 -1 -1 列出了地壳中 20 种丰度最高的元素，同时也列出了一些常出现在宝石矿物中的稀有元素或宝石学家比较感兴趣的元素。
表 1 -1 -1 地壳中元素的丰度
(据 Hurlbu，1991)
从表 1 -1 -1 中可以看到 O 占地壳体积的 93% 以上，从原子的角度来看，地壳基本上是由氧的阴离子堆积而成，Si 和金属离子 (如 Al、K、Na、Ca 等) 充填在其空隙之中。
宝石矿物的形成不仅与元素的相对数量有关，还决定于元素的地球化学性质，有些元素的丰度虽然很低，但趋向于集中，可以形成独立的矿物种，并可以富集成矿床，如 Sb、Bi、Hg、Ag 和 Au 等，称为聚集元素; 有些元素的丰度虽然远比上述元素高，但趋向于分散，不易聚集成矿床，甚至很少能形成独立的矿物种，而是常常作为微量的混入物赋存于主要由其他元素组成的矿物中，如 Rb、Cs、Ga、In、Se 等，称为分散元素。
2. 元素的离子类型
元素在宝石矿物中的结合，主要取决于元素本身与原子外电子层有关的性质。各种元素的原子得到电子的能力 (电负性) 和失去电子的能力 (电离势) 以及它们成为离子后的性质，包括离子的电子层结构 (离子类型) 、离子半径等，都是支配元素之间能否结合形成化合物的重要因素。元素之间化合时，离子的外电子层以 2、8 或18 个电子的结构最稳定，各种元素都有力图使自己达到这种结构的趋势。一些元素之所以结合形成矿物，正是通过彼此间得失电子的方式来满足各自的要求。根据离子的最外电子层结构，可将离子分为 3 种基本类型 (表 1 -1 -2) 。
表 1 -1 -2 元素的离子类型
注: ① TR 与 Ac 分别为镧系及锕系元素。
1—惰性气体型原子; 2—惰性气体型离子; 3—过渡型离子: 3a—亲氧性强，3b—亲硫性强; 4—铜型离子。
(1) 惰性气体型离子
元素周期表左边的碱金属和碱土金属以及一些非金属元素的原子，失去或得到一定数目的电子成为离子时，其最外电子层结构与惰性气体原子的最外电子层结构相似，具有 8个 (s2p6) 或 2 个 (s2) 电子，称为惰性气体型离子。碱金属和碱土金属原子的电离势较低，容易失去电子变成阳离子，而非金属元素 (主要是氧和卤素元素) 的电负性较高，容易接受电子而变成阴离子，氧是地壳中含量最多、分布最广的元素，极易接受两个电子变成 O2-而达到稳定的外电子壳层。所以它们极易与氧结合生成氧化物和含氧盐 (主要是硅酸盐) ，形成大部分造岩矿物。因此，地质上常将这部分元素称为造岩元素，也称亲石元素或亲氧元素。碱金属和碱土金属元素的离子半径较大，极化性能较低，与氧和卤素元素形成以离子键为主的化合物。
(2)铜型离子
元素周期表上右半部分的有色金属和重金属元素，失去电子成为阳离子时，其最外电子层具有18(或18+2)个电子，与一价铜离子(s2p6d10)相似，称为铜型离子。本类离子的离子半径较小，外层电子又多，极化性能很强，易与半径较大、又易被极化的S2-结合生成以共价键为主的化合物，形成主要的金属矿物。因此将这部分元素称为造矿元素，也称为亲硫元素或亲铜元素。
(3)过渡型离子
元素周期表上Ⅲ—Ⅷ族的副族元素，失去电子成为阳离子时，其最外电子层为具有8到18个电子的过渡型结构，所以称为过渡型离子，其在元素周期表上也居于惰性气体型离子与铜型离子之间的过渡位置，它们的离子半径和极化性质也介于惰性气体型离子与铜型离子之间。外电子层的电子数愈近于8者亲氧性愈强(表1-1-2中3a)，易形成氧化物和含氧盐;愈近于18者亲硫性愈强(表1-1-2中3b)，易形成硫化物;居于中间位置的Mn和Fe，则与氧和硫均能结合。
3.有色宝石矿物的化学成分
有色宝石矿物与其他物质一样，都是化学元素组成的。每一种宝石矿物都有其特定的化学成分及一定的变化范围，并决定着宝石的各种特征和性质。按照有色宝石矿物成分组成类别可划分为以下几类:
1)单质:即组成元素只有一种，如钻石由单一的碳(C)元素组成。
2)化合物:由一种以上元素按一定比例组成，有色宝石中常见4种类型:
●简单氧化物:成分中阳离子为一种元素，阴离子为氧元素。如石英(SiO2)和刚玉(Al2O3)，阳离子分别为硅(Si)和铝(Al)，两者阴离子都为氧(O)。
●复杂氧化物:组成中阳离子为一种以上的元素，如尖晶石(MgAl2O4)的阳离子为镁(Mg)和铝(Al)，金绿宝石(BeAl2O4)的阳离子为铍(Be)和铝(Al)，两种宝石的阴离子都为氧(O)。
●单盐:阳离子为一种元素，但阴离子不是单一元素，而是由阴离子与阳离子组合的阴离子团，也称酸根。如方解石化学成分为碳酸钙Ca［CO3］，方括号中为阴离子团，由碳(C)与氧(O)组合而成。又如锆石的化学成分为硅酸锆Zr［SiO4］，阳离子为锆，酸根为硅酸根。
●复盐:由一种以上的阳离子组成的盐类，如白云石CaMg［CO3］2，阳离子有钙(Ca)和镁(Mg)两种。又如绿柱石就是铍和铝的硅酸盐，其化学式为Be3Al2［Si6O18］。
●卤化物:组成中阳离子为一种或以上的元素，阴离子为氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)和碘(I)的化合物，有色宝石中最常见的是萤石(CaF2)。
二、宝石化学成分的变化———类质同像
无论是单质还是化合物，宝石矿物的化学成分都不是绝对固定不变的，通常都会在一定的范围内有所变化。引起矿物化学成分变化的原因，对晶质矿物而言，主要是元素的类质同像代替。通常说某种矿物成分中含有某些混入物，除因类质同像代替和吸附而存在的成分外，还包括一些以显微(及超显微)包裹体形式存在的机械混入物。
1.类质同像的概念
晶体结构中某种质点(原子、离子或分子)为他种类似的质点所代替，仅使晶格常数发生不大的变化，而结构形式并不改变，这种现象称为类质同像。
类质同像可根据代换的多少分为两种类型，一种为完全的类质同像，其相互代换离子的量不受限制，它们可以形成一个连续的类质同像系列，如橄榄石;另一种为不完全的类质同像，其代换量不能超过一定限度，它们不能形成连续的系列，如红宝石铬离子代换铝离子最多不过百分之几就能使刚玉呈现红色。
根据相互取代的质点的电价是否相同，分别称为等价的类质同像和异价的类质同像，前者如Mg2+与Fe2+之间的代替，后者如在钠长石Na［AlSi3O8］与钙长石Ca［Al2Si2O8］系列中Na+和Ca2+之间的代替以及Si4+和Al3+之间的代替都是异价的，但由于这两种代替同时进行，代替前后总电价是平衡的。
2.类质同像形成的条件
形成类质同像的原因一方面取决于代替质点本身的性质，如原子和离子半径大小、电价、离子类型和化学键性等，另一方面也取决于外部条件，如形成代替时的温度、压力、介质条件等。
(1)原子和离子半径
相互取代的原子或离子，其半径应当相近。在电价和离子类型相同的情况下，类质同像的代换能力随着离子半径差别的增大而减小。当异价类质同像代换时，代换能力主要取决于电荷的平衡，离子半径的大小退居次要地位，如在斜长石中，(rAl3+-rSi4+)/rSi4+高达50%，Al3+仍可代替Si4+。
(2)总电价平衡
在类质同像的代替中，必须保持总电价的平衡。在使总电价平衡的前提下，类质同像的代替可以为同价代替或不等价离子之间的代替。如Mg［CO3］-Fe［CO3］中Mg2+和Fe2+的代替;斜长石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)离子类型和化学键
离子类型不同，化学键不同，则它们之间的类质同像代替就不易实现。如6次配位的Ca2+和Hg2+的半径分别为0.100nm和0.102nm，电价相同，半径相近，但由于离子类型不同，它们之间一般不出现类质同像代替。Al3+和Si4+均为惰性气体型离子，Si-O与Al-O间距分别为0.161nm和0.176nm，两者较为接近，且主要是共价键，从而使Al3+可代替Si4+。
(4)温度和压力
温度增高有利于类质同像的产生，而温度降低则将限制类质同像的范围并促使离溶。如在高温下碱性长石中的K、Na可以相互替代形成(K，Na)［AlSi3O8］或(Na，K)［AlSi3O8］固溶体，温度降低则发生固溶体分离，形成由钾长石(K［AlSi3O8］)和钠长石(Na［AlSi3O8］)两个物相组成的条纹长石。
一般来说，压力的增大将限制类质同像代替的范围并促使固溶体分离。
(5)组分浓度
一种宝石矿物晶体，其组成组分间有一定的量比。当它从熔体或溶液中结晶时，介质中各组分若不能与上述量比相适应，即某种组分不足时，则将有与之类似的组分以类质同像的方式混入晶格加以补偿。例如磷灰石的化学式为Ca5［PO4］3F，从岩浆熔体中形成磷灰石要求熔体中的CaO和P2O5等的浓度符合一定的比例，若P2O5浓度较大，而CaO的浓度相对不足，则Sr、Ce等元素就可以类质同像的方式补偿，代替Ca进入磷灰石的晶格，因而磷灰石中常可聚集相当数量的稀有分散元素。
3.类质同像对宝石物理性质的影响
类质同像不仅可使宝石矿物的化学成分发生一定程度的规律变化，而且也必然会导致宝石矿物的一系列物理性质的改变，主要表现在颜色、光泽、折射率、相对密度、条痕、熔点及硬度等方面。
绿柱石的化学成分为Be3Al2［Si6O18］，因类质同像的替换可呈现不同的颜色。当微量的Cr3+或V3+代替Al3+时，则称祖母绿;如果Li+代替Be2+，为保持电价平衡，Cs+会进入绿柱石的结构通道，含Cs越高，则绿柱石的折射率(No=1.566～1.602，Ne=1.562～1.594)、双折射率(0.004～0.009)、相对密度(2.60～2.90)也越高。一般Cs的质量分数最高可达4.13%，但当Cs、Li类质同像替换更多时，则物理性质会发生更大的变化，甚至被命名为新的宝石种。2003年在马达加斯加发现了一种红色宝石，经研究，它是一种含Cs、Li的绿柱石，晶体化学式是Cs(Be2Li)Al2Si6O18，折射率No=1.615～1.619，Ne=1.607～1.610，相对密度为3.09～3.11，因该宝石与绿柱石物理性质有很大差异，故以Pezzottaite命名为一种新宝石矿物。
三、宝石矿物中的水
在很多宝石矿物中含有水，根据水的存在形式以及它们在晶体结构中的作用，可以把水分为两类:一类不参加晶格，与矿物晶体结构无关，统称为吸附水;另一类参加晶格或与矿物晶体结构密切相关，包括结构水、结晶水、沸石水和层间水。
1)吸附水:以中性H2O分子的形式被机械吸附于宝石矿物集合体的颗粒表面或裂隙中，不写入化学式。吸附水在宝石矿物中的含量不定，随温度和湿度而不同，常压下110℃时全部逸出。另外，水胶凝体中含有一种特殊类型的吸附水，称为胶体水。它被微弱的联结力固着在微粒的表面，通常计入矿物的化学组成，但其含量变化很大，如蛋白石SiO2·nH2O。
2)结晶水:以中性H2O分子的形式在晶格中占有固定的位置，是矿物化学组成的一部分。结晶水的逸出温度一般不超过600℃，通常为100～200℃。当结晶水失去时，晶体的结构遭到破坏，形成新的结构，宝石矿物的一系列性质相应发生变化。如绿松石就是一种含有结晶水的磷酸盐，分子式为CuAl6［PO4］4(OH)8·4H2O，其中水(H2O)的含量可达20%左右。
3)结构水:又称化合水，是以(OH)-、H+、(H3O)+离子形式参加矿物晶格的“水”，其中(OH)-形式最常见。结构水在晶格中占有固定的位置，具确定的含量比，由于与其他质点有较强的键力联系，需要较高的温度(大约在600～1000℃之间)才能逸出，并引起结构的完全破坏。许多宝石中都含有结构水，如碧玺NaMg3Al6［Si6O18］［BO3］3(OH，F)4、黄玉Al2［SiO4］(F，OH)2、磷灰石Ca5［PO4］3(F，Cl，OH)等。在堇青石和绿柱石平行于z轴的结构通道中，常会有一定数量的水，含量有一定的变化，是一种特殊类型的结构水，它的失去需要很高的温度。
4)沸石水和层间水:在宝石中很少见。
研究水在宝石矿物中存在形式的最好方法是热分析，也可用红外吸收光谱、X射线衍射、电子衍射和中子衍射配合进行。
四、宝石矿物的化学式
宝石矿物的化学成分以化学式表达。化学式是表示矿物的组成、元素的种类、比例及某些结构特征的符号，有两种形式。
1.实验式
表示宝石矿物化学成分中各组分数量比的化学式称为实验式，如祖母绿为Be3Al2Si6O18，也可用氧化物表示为3BeO·Al2O3·6SiO2。
2.结构式或晶体化学式
不但可以表示出元素的种类和比例，还能表达一定的结构特征。如上述祖母绿的结构式为Be3Al2［Si6O18］，说明其成分中存在阴离子团［Si6O18］，并在晶体结构中占据特定的位置。
结构式或晶体化学式的书写原则有如下规定:
1)阳离子在前，阴离子在后。如果有一种以上的阳离子，则按碱性强弱的顺序排列，如尖晶石MgAl2O4。
2)当存在阴离子团时，一定用方括号括起来，如锆石Zr［SiO4］。
3)当成分中有附加阴离子如氟、氯及羟基等时，将其排在一般阴离子后面，如黄玉(托帕石)Al2［SiO4］(F，OH)。
4)当存在类质同像代换时，应将相互代换的离子置圆括号中，前后按多少顺序排列，离子之间用逗号分开，如橄榄石(Mg，Fe)2［SiO4］表示阳离子Mg和Fe之间有代换，黄玉Al2［SiO4］(F，OH)2表示附加阴离子F和OH之间有代换。
5)如成分中含有水分子，则排在最后，中间以居中小圆点隔开，如石膏Ca［SO4］·2H2O。水分子数如果不固定，可以用n表示，如欧泊写作SiO2·nH2O。