赤铜矿 Cuprite Cu 2 O
[化学组成]Cu 88.82%，O 11.18%;常含Fe2O3、SiO2、Al2O3等机械混合物。
[结晶形态]通常为致密粒状或土状集合体，有时呈针状或毛发状。晶体为等轴粒状，主要晶形有八面体和立方体聚形 (图5-2-1)，或与菱形十二面体的聚形，但后者少见。
图5-2-1 赤铜矿的晶体
[物理性质]暗红至近于黑色；条痕褐红；金刚光泽至半金属光泽；薄片微透明。解理不完全。硬度3.5～4.0。相对密度5.85～6.15。性脆。
[成因产状]主要见于铜矿床的氧化带，为含铜硫化物氧化的产物。常与自然铜、孔雀石等伴生。
[鉴定特征]金刚光泽，暗红色和褐红条痕色。有铜的焰色反应，易溶于硝酸，溶液呈绿色，加氨水变蓝色。条痕上加一滴HCl产生白色CuCl2沉淀。
[主要用途]产出量大时可作为炼铜的矿物原料。
刚玉 Corundum Al 2 O 3
[化学组成]Al 52.9%，O 47.1%；有时含微量的Fe、Ti、Cr、Mn、V、Si等，以类质同象置换或机械混入物形式存在于刚玉中。
[结晶形态]晶体通常呈腰鼓状、柱状，少数呈板状或片状 (图5-2-2，图5-2-3)。常依菱面体成聚片双晶，以致在晶面上常常出现相交的几组条纹。刚玉的晶体形态与其形成时的介质成分有关:产于SiO2含量低的岩石 (如正长岩、斜长岩等)中的刚玉，呈长柱状和近三向等长的晶形；而产于SiO2含量有所增高的岩石中的刚玉，其晶体形态则以板状为特征。集合体成粒状或致密块状。
图5-2-2 刚玉的晶体
六方柱a；平行双面c；六方双锥n，z，w；菱面体r
[物理性质]一般为灰、黄灰色，含Fe者呈黑色；含Cr者呈红色者，称红宝石；含Ti而呈蓝色称蓝宝石；在有些红宝石和蓝宝石可以看到呈定向分布的六射针状金红石包裹体而呈星彩状，称星彩红宝石或星彩蓝宝石；玻璃光泽。无解理；常因聚片双晶或细微包裹体产生裂开 (图5-2-4)。硬度9。相对密度3.95～4.10。熔点2000～2030℃，化学性质稳定，不易腐蚀。
图5-2-3 刚玉的晶体
图5-2-4 因聚片双晶或微细包裹体产生的裂开
[成因产状]刚玉可以形成于岩浆作用、接触变质作用和区域变质作用过程中。
1)岩浆作用中刚玉形成于富Al2O3、贫SiO2的条件下，因而多见于刚玉正长岩和斜长岩中或刚玉正长伟晶岩中。
2)接触交代作用形成的刚玉，见于火成岩与灰岩的接触带。
3)区域变质作用中黏土质岩石经变质作用可形成刚玉云母片岩。
各种成因的含刚玉的岩石或矿床，遭受风化破坏时，刚玉往往转入砂矿之中。
[鉴定特征]以其晶形、双晶条纹、裂开和高硬度作为鉴定特征。
[主要用途]主要利用其高硬度作为研磨材料和精密仪器的轴承。晶形好、粗大，色泽美丽且无瑕者，为高档宝石，如红宝石、蓝宝石、星彩红宝石、星彩蓝宝石等。人工合成的红宝石可作为激光材料。
赤铁矿 Hematite Fe 2 O 3
[化学组成]Fe 70%，O 30%;常含Ti、Al、Mn、Fe3+、Cu及少量Ca、Co类质同象混入物。有时含TiO2、SiO2、Al2O3等混入物。
[结晶形态]晶体常呈板状，主要由板面 (平行双面)与菱面体等所成之聚形。集合体形态多样，显晶质的有片状 (图5-2-5)、鳞片状或块状；隐晶质的有鲕状、肾状、粉末状和土状等。赤铁矿根据形态等特征，又有如下的一些名称:
具金属光泽的片状集合体者，称镜铁矿 (图5-2-6)；
具金属光泽的细鳞片状集合体者，称云母赤铁矿；
呈鲕状或肾状的称鲕状或肾状赤铁矿；
粉末状的赤铁矿称铁赭石。
赤铁矿的形态特征与其形成条件的关系是:一般由热液作用形成的赤铁矿可呈板状、片状或菱面体的晶体形态；云母赤铁矿是沉积变质作用的产物；鲕状和肾状赤铁矿是沉积作用的产物。
图5-2-5 赤铁矿晶体
图5-2-6 镜铁矿片状集合体
[物理性质]显晶质的赤铁矿呈铁黑至钢灰色，隐晶质的鲕状、肾状和粉末状者呈暗红色；条痕樱桃红色；金属光泽 (镜铁矿、云母赤铁矿)至半金属光泽，或土状光泽；不透明。无解理。硬度5.5～6，土状者显著降低。相对密度5.0～5.3。性脆。镜铁矿常因含磁铁矿细微包裹体而具较强的磁性。
[鉴定特征]樱桃红色条痕是鉴定赤铁矿的最主要特征。此外，形态和无磁性 (镜铁矿例外)可与磁铁矿相区别。
[主要用途]为提炼铁的最重要矿石矿物，当成分中Ti、Co等含量较高时，可综合利用。
[成因产状]赤铁矿是自然界分布很广的铁矿物之一。它可以形成于各种地质作用之中，但以热液作用、沉积作用和沉积变质作用为主。
金红石 Rutile TiO 2
[化学组成]Ti 60%，O 40%;常含Fe、Nb、Ta、Cr、Sn等类质同象混入物。当其中富含Fe时称为铁金红石，Fe2+和Nb5+(Ta5+)可与Ti4+呈异价类质同象置换。当Nb大于Ta时，称铌铁金红石；当Ta大于Nb时，称钽铁金红石。金红石的成分可以作为标型特征:碱性岩中金红石富含Nb；基性岩和岩浆碳酸盐中金红石含V；伟晶岩中金红石含Sn。
[结晶形态]常见完好的四方短柱状、长柱状或针状 (图5-2-7)，这与其形成条件有关。当有Nb、Ta、Fe、Sn等混入物存在时，常成双锥状、短柱状晶形，如伟晶岩中所见；而当结晶速度较快，则出现长柱状、针状晶形，如含金红石石英脉中所见。双晶为肘状双晶和三连晶以及环状六连晶。集合体成致密块状。
图5-2-7 金红石的柱状晶体
[物理性质]常见褐红、暗红色，含Fe者呈黑色；条痕浅褐色；金刚光泽；微透明。一组中等解理。硬度6～6.5。相对密度4.2～4.3。性脆。铁金红石和铌铁金红石均为黑色，不透明。铁金红石相对密度4.4，而铌铁金红石可达5.6。
[成因产状]金红石形成于高温条件，主要产于变质岩系的含金红石石英脉中和伟晶岩脉中。此外，在火成岩中作为副矿物出现，亦常呈粒状见于片麻岩中。金红石由于其化学稳定性大，在岩石风化后常转入砂矿。
[鉴定特征]四方柱形，膝状双晶，以红的褐色、柱面解理完全为特征。溶于磷酸冷却稀释后，加入Na2O可使溶液变成黄褐色 (钛的反应)。与相似矿物锡石和锆石的区别是:锡石具较大相对密度 (6.8～7.0)，而锆石具较大的硬度 (7.5)。
[主要用途]为提炼钛的矿物原料。钛合金广泛应用于化工、军工和空间技术，如用于喷气发动机、飞机机体和导弹火箭等；也用于碱工业等的反应塔、蒸馏塔、热交换器、阀门等多种设备和部件上。人造金红石可制造优质电焊条；钛白粉可制高级白色油漆、涂料、人造丝的减光剂、白色橡胶和高级纸张的填料。
锡石 Cassiterite SnO 2
[化学组成]Sn 78.8%，O 21.2%；常含Fe、Ti、Nb、Ta等元素。锡石成分中微量元素含量具标型意义:伟晶岩中的锡石，富含Nb和Ta，且在较多的情况下是Ta大于Nb；气化高温热液矿床中的锡石，Nb和Ta含量减少，不超过1%，并且是Nb大于Ta；锡石硫化物矿床中的锡石，其中Nb和Ta含量很低，但富含稀有元素In。
[结晶形态]常呈由四方双锥、四方柱所组成的双锥柱状聚形，柱面上有细的纵纹；常见肘状双晶 (图5-2-8)。锡石的形态随形成温度、结晶速度、所含杂质的不同而异(图5-2-9)。伟晶岩中产出的锡石呈双锥状；气化高温热液矿床中产出的锡石呈双锥柱状；锡石硫化物矿床中产出的锡石往往呈长柱状或针状，集合体常呈不规则粒状，也有致密块状。
图5-2-8 锡石的晶体和双晶
(a)单晶体；(b)双晶。四方柱:m，a；四方双锥:d，o
图5-2-9 锡石晶形与形成条件的关系
[物理性质]常见黄棕色至深褐色，富含Nb和Ta者，为沥青黑色；条痕白色至淡黄色；金刚光泽。解理不完全；贝壳状断口，断口油脂光泽。硬度6～7。相对密度6.8～7.0。
[成因产状]锡石矿床在成因上与酸性火成岩，尤其与花岗岩有密切的关系，其中以气化高温热液成因的锡石石英脉和热液锡石硫化物矿床最有价值。当原生锡矿床经风化破坏后，锡石便转入砂矿中。
我国盛产锡石，主要产地在云南及南岭一带。如云南个旧锡矿，素有“锡都”之称。
[鉴定特征]锡石的晶形和颜色与金红石很相似，但可据其解理、相对密度和化学反应区别开:可将矿物细小颗粒放置锌片上，加一滴HCl，经数分钟后，如果是锡石，则在表面形成一层淡灰色金属锡膜，而金红石和锆石均无此反应。
[主要用途]锡的最重要矿物原料。
软锰矿 Pyrolusite MnO 2
[化学组成]Mn 63.2%，O 36.8%;隐晶体中常含Fe2O3、SiO2等机械混入物，并含H2O。
[结晶形态]四方晶系；完整晶体少见，有时呈针状、放射状集合体 (图5-2-10)。常呈肾状、结核状、块状或粉末状集合体。
图5-2-10 呈针状的软锰矿集合体
[物理性质]黑色，表面常带浅蓝的锖色；条痕黑色；半金属光泽至土状光泽。两组解理完全。硬度视结晶粗细程度而异，显晶质者可达6，而隐晶质的块体则降至2。晶体的相对密度为4.7～5，块状的降至4.5。性脆，易污手。
[成因产状]主要形成于风化作用和沉积作用中，是沉积成因锰矿床中主要锰矿物之一。我国湖南、广西、辽宁、四川等地沉积锰矿床中均有大量软锰矿产出。形成大片黑色污染称之为“锰帽”。
[鉴定特征]以其黑色，条痕黑色，性脆，成晶体者有完全的柱面解理，成隐晶质者硬度低而易污手为特征。此外，滴H2O2剧烈起泡。
[主要用途]锰的主要矿石矿物。
晶质铀矿 Uraninite UO 2
[化学组成]U 55%～64%，O 36%～45%；成分中铀主要为 U4+，部分氧化为U6+。一般不含Ti、Nb、Ta，REE和Th含量也较低 (REE2O3含量一般<6%；ThO<5%)。富含REE的晶质铀矿变种称钇铀矿。富含Th的晶质铀矿变种称钍铀矿。在晶质铀矿中，常含有U和Th蜕变后的产物——Ra、Ac、Po和Pb。Pb含量可达22%。此外还含方铅矿包裹体。
[结晶形态]晶体较小。主要单形为立方体a，八面体o，菱形十二面体d(图5-2-11)，可见双晶。粒状、钟乳状或土状集合体。呈肾状、钟乳状的隐晶质或非晶质体者叫沥青铀矿，与晶质铀矿比较，它一般不含Th或含量很低 (<1%)，稀土元素的含量一般不超过1%。松散隐晶质或非晶质的无光泽粉末状或土状块体，叫铀黑。在铀黑组分中，有更多的U6+替代U4+。
图5-2-11 晶质铀矿晶体
[物理性质]黑色、灰黑色、褐黑色或绿黑色，氧化后呈褐色、棕色，有时为紫色色调，黑褐色、灰色或绿色条痕，新鲜断口为强树脂光泽，如有金属硫化物包裹体的存在，则呈蜡状光泽或无光泽。无解理。硬度6～7，随蜕变程度加深而降低，可降至4。性脆。相对密度10.36～10.96，当U4+被Th4+、REE3+等置换或遭受风化时，可降至8左右。具有强放射性和弱电磁性。
[成因产状]晶质铀矿产于花岗伟晶岩和正长伟晶岩中，与含稀土元素矿物，含钍、铌、钽矿物 (铌铁矿、褐钇钽矿、磷铈镧矿等)，电气石、锆石、长石、云母等共生，这种成因的晶质铀矿，通常含有较高量的Th和稀土元素。热液型晶质铀矿产于含锡高温热液矿床，含钍和稀钍元素相对降低，与锡石，毒砂、黄铁矿、黄铜矿等共生。
沥青铀矿常见于中、低温热液型的钴镍砷化物及铋和银的硫化物的金属矿脉中，形成Co—Ni—Bi—Ag—U的矿物组合，与自然铋、辉银矿、自然银、自然砷等伴生。在磷酸盐脉中的沥青铀矿与硫化物、黑色萤石等伴生。铀黑出现于铀矿床氧化带矿体或围岩的裂隙中，是由溶解在水中的UoC随地下水渗透、还原而成。
不论是晶质铀矿、沥青铀矿还是铀黑，都容易分解，形成铀的各种次生矿物——铀的氢氧化物，硫酸盐、碳酸盐、磷酸铀和硅酸盐矿物 (如铜铀云母、钙铀云母等)。这些矿物都具有鲜艳的黄色，绿色或橘红色，可作为铀的找矿标志。另外由于放射性影响，常使围岩变色，如长石变为深红色或砖红色，石英变成烟水晶，萤石变为暗紫色，黑色页岩可脱色等，亦可作为找原生铀矿的标志。
[鉴定特征]黑色，沥青光泽，密度大。具强放射性。
[主要用途]铀及镭的原料。
石英 Quartz SiO 2
α-石英 (低温石英)和β-石英 (高温石英)是SiO2的两种同质多象变体。β-石英在573～870℃范围内稳定，低于537℃将转变为α-石英。因此，自然界所见的石英往往是α-石英。通常未加特别说明的“石英”，即指α-石英。
[化学组成]Si 46.7%，O 53.3%；化学成分较纯，但石英中常含不同数量的气态、液态和固态物质的机械混入物。
[结晶形态]常见完好晶形，呈六方柱和菱面体等单形所成之聚形。柱面上常具横纹 (图5-2-12)。有时还出现三方双锥和三方偏方面体。集合体呈柱状、晶簇状 (图5-2-13)及块状。
图5-2-12 石英晶体
六方柱m;菱面体r，z;三方双锥s;三方偏面体x
图5-2-13 水晶晶簇
[物理性质]颜色多种多样，常为无色、乳白色、灰色。玻璃光泽；断口油脂光泽。无解理，贝壳状断口。硬度7。相对密度2.65。具压电性。
因含各种杂质，颜色各异，而有以下异种:
水晶(rock crystal) 无色透明 (图5-2-14)。
图5-2-14 水晶晶体
紫水晶 (amethyst) 紫色透明或半透明，加热可脱色。呈色原因可能是Fe 3+ 代替Si引起的。
蔷薇石英 (rose quartz) 浅玫瑰色，致密半透明。呈色原因可能是Al 3+ 、Ti 4+ 代替Si引起的。
烟水晶 (smoky quartz) 烟色或褐色透明异种。呈色原因是在辐射线作用下，Si被Al代替使四面体产生顺磁中心缺失引起的。颜色进一步加深就成了墨晶 (blackquartz)。
黄水晶 (citrine) 金黄色或柠檬黄色。呈色原因可能是含Fe 2+ 所致。
乳石英 (milky quartz) 乳白色，半透明。因含细分散气、液包体及微细裂隙而致。因含固态包裹体而染色者，有以下异种:
葱绿石髓:含绿色针状阳起石包裹体，呈浅绿色。
砂金石:含云母、赤铁矿等细小包裹体，呈浅黄或褐红色。
猫眼石、虎眼石、鹰眼石:呈各种不同深浅的色调，具丝绢光泽，似猫眼、虎眼 (黄褐色)或鹰眼 (蓝绿色)，都是由于石英交代纤维石棉所致。
碧玉:呈红、黄褐、绿色不透明的致密块体。
血玉髓 (又名血滴石、血石、鸡血石):绿色石髓碧玉，内含红色斑点。
[成因产状]α-石英在自然界分布极广，是许多火成岩、沉积岩和变质岩的主要造岩矿物。α-石英又是花岗伟晶岩脉和大多数热液脉的主要矿物成分。在伟晶岩脉晶洞和变质岩系中的石英脉内，α-石英则是天然压电水晶的重要来源。有些石英的亚种往往有着一定的形成条件或特定的产状。如烟水晶只能在较高的温度下形成；紫水晶形成于相当低的温度和压力条件下；蔷薇石英总是呈块状产于伟晶岩脉的核心部位；玛瑙为低温热液的胶体成因产物，主要产于喷出岩的孔洞中。
[鉴定特征]α-石英以其晶形，无解理，贝壳状断口，硬度为特征。
[主要用途]用途很广。晶体中没有任何包裹体、无双晶或裂缝的部分 (不小于6mm×6mm×6mm)用作压电材料，用于制作石英谐振器 (如石英手表)。此外，水晶还是重要的光学材料，它对光谱的红外和紫外部分也有良好的透明性，用以制作光谱棱镜、透镜及其他光学材料装置。玛瑙、紫水晶、蔷薇石英等可作宝玉石材料。色泽差的玛瑙和石髓用于制作研磨器具。较纯净的一般石英则大量用作玻璃原料、研磨材料、硅质耐火材料及瓷器配料。
β 石英 SiO 2
β-石英在常压下573～870℃稳定，温度再高时变为鳞石英，温度小于573℃时将位移转变为α-石英。现在看到的β-石英大多已转变成α-石英，但仍保留着β-石英的六方双锥形态 (称副像)。
[结晶形态]发育六方双锥，有时可见很小的六方柱。
[物理性质]β-石英通常呈灰白色、乳白色；玻璃光泽，断口油脂光泽。无解理。硬度6.5～7。相对密度2.53。在常温常压下均转变为α-石英，此时相对密度增大至2.65。
[成因产状]酸性喷出岩中呈斑晶产出，或见于晶洞中，为直接结晶产物，多已转变为α-石英，但依β-石英成副像 (图5-2-15)。
图5-2-15 β-石英呈六方双锥晶形的副像
蛋白石 Opal SiO 2·nH 2 O
[化学组成]SiO2 65%～90%，H2O通常为4%～9%，最高可达20%;Al2O3可达9%，Fe2O3可达3%，有时Mn可达10%，有机质可达39%，以及其他杂质。
[晶体结构]一般认为，蛋白石是一种非晶质矿物。但根据近年的扫描电子显微镜和X射线研究发现，其内部具有方石英雏晶的亚显微结晶质结构，并存在大量的水分子。并且证明了贵蛋白石具有一种由SiO2小球呈六方最紧密堆积的有序结构，该有序结构对可见光的衍射造成了贵蛋白石的变彩现象。这种对可见光的衍射类似于晶体结构中原子、离子对x射线的衍射。
[结晶形态]通常呈肉冻状体 (图5-2-16)、葡萄状、钟乳状、皮壳状等。
[物理性质]颜色不定，通常呈蛋白色，因含各种杂质而呈不同颜色；一般为微透明；玻璃光泽或蛋白光泽。无色透明者称玻璃蛋白石；半透明而具强烈的橙、红等反射色者称火蛋白石；半透明带乳光变彩的蛋白石称贵蛋白石，由于其内部存在着前述的结构特征，导致对可见光的衍射而呈红、橙、绿、蓝等瑰丽的变彩。硬度5～5.5。相对密度视含水量和吸附物质的多少介于1.9～2.3之间。
图5-2-16 肉冻状体蛋白石
[成因产状]蛋白石可以从温泉、浅成热液或地面水的硅质溶液中生成，常与低温石英、鳞石英、方石英等伴生。
[鉴定特征]以蛋白光泽和变彩为鉴定特征，有时类似于石髓，但硬度较低。
[主要用途]优质者俗称“欧泊”，可作为宝玉石材料，如贵蛋白石、火蛋白石等可作名贵雕刻品材料。硅藻土则用于制作过滤剂，又是重要的建筑和隔音材料。