(一)刚玉族
刚玉(Corundum)Al2O3
三方晶系。晶体常呈完好的六方柱状，桶状近似腰鼓状，常见依菱面体 ,较少依(0001)的聚片双晶，以至在晶面上常见几组相交的双晶纹(图4－17)。
图4－17 刚玉的晶形和裂理
c{0001}平行双面;a 六方柱;r 菱面体;n 六方双锥
纯净刚玉为无色透明，一般为灰色、蓝灰色或黄灰色。含不同杂质时呈不同颜色，含铁者呈黑色;含铬而呈红色者，称红宝石;含钛而呈蓝色者称蓝宝石;含镍者呈黄色。在有些红宝石和蓝宝石的{0001}面上可以看到呈定向密集分布的针状金红石包体而呈六射星彩状，称为星彩红宝石或星彩蓝宝石。玻璃光泽。硬度9;无解理;常因聚片双晶或细微包体产生 的裂理。密度3.95～4.10g/cm3。
刚玉多形成于高温富Al2O3贫SiO2的岩浆结晶作用中，因而见于刚玉正长岩和斜长岩、玄武岩或刚玉正长岩质伟晶岩中。接触交代作用形成的刚玉，见于火成岩与碳酸盐岩的接触带。粘土质岩石经区域变质作用则可以形成刚玉结晶片岩或富铝片麻岩。此外，由于刚玉性质很稳定，遭受风化破坏后，也见于砂矿中。
★以其晶形，双晶条纹和高硬度作为鉴定特征。
由其高硬度可作为研磨材料和精密仪器的轴承;单晶可作激光材料;色彩鲜艳者可作宝石，如红宝石、蓝宝石等。
赤铁矿(Hematite)Fe2O3
三方晶系。单晶体常呈板状，主要由板面与菱面体等所组成之聚形(图4－18)。在{0001}面上常出现由 双晶条纹组成的三角形花纹。集合体形态多样，显晶质的有片状、鳞片状或块状，其中具金属光泽的片状集合体称为镜铁矿;具金属光泽的细鳞片状集合体称为云母赤铁矿;隐晶质集合体有鲕状、肾状、粉末状和土状等，其中土状赤铁矿称铁赭石。
图4－18 赤铁矿的晶体与晶簇
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;条痕均为樱红色，故俗称“红铁矿”;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。硬度5.5～6，土状者显著降低。密度5.0～5.3g/cm3。镜铁矿常因含磁铁矿细微包裹体而具较强的磁性。
赤铁矿是自然界分布很广的铁矿物之一。它可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，可形成有工业意义的矿床。我国河北宣化、湖南宁乡等地是著名的沉积成因的赤铁矿产地;辽宁鞍山等地是著名的沉积变质成因的赤铁矿产地。
★樱红色条痕和某些形态特点是鉴定赤铁矿的最主要特征。
提炼铁的最主要矿物原料之一。
(二)金红石族
在自然界，TiO2有三个同质多象变体即金红石、锐钛矿和板钛矿。其中以金红石分布最广，而锐钛矿和板钛矿却少见。
金红石(Rutile)TiO2
四方晶系。单晶体呈柱状、棒状或针状。双晶常见依(101)为接合面呈肘状双晶或轮式双晶(图4－19)。集合体呈不规则粒状或致密块状。
通常呈棕褐色至褐红色;条痕浅黄棕色至浅褐色;金刚光泽;半透明至不透明。硬度6;性脆;解理平行{110}中等。密度4.2～4.3g/cm3。
金红石分布很广，形成于高温条件下，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等变质岩中。金红石由于化学稳定性大，常见于砂矿中。我国金红石产地主要分布于湖北枣阳、山西代县和河南。
★以其颜色、四方柱形、膝状或轮式双晶为特征。与相似矿物锡石和锆石的区别是锡石具较大密度(6.8～7.0g/cm3)，而锆石具较大的硬度7.5。
提炼钛的重要矿物原料。主要用于颜料、玻璃等工业，光学材料和特殊陶瓷等。
图4－19 金红石双晶
图4－20 锡石双晶与晶簇(www.fortunecity.com)
锡石(Cassiterite)SnO2
四方晶系。单晶体常呈由四方双锥和四方柱所组成的聚形，常见以(101)为双晶接合面的肘状双晶(图4－20)。集合体呈不规则粒状或致密块体。
纯净的锡石很少见，几乎无色，一般为黄棕色至深褐色;条痕白色至淡黄褐色;金刚光泽，断口油脂光泽;透明度随颜色的深浅而异，大多为半透明至不透明。硬度6～7;性脆;解理平行{110}不完全;贝壳状断口。密度6.8～7.0g/cm3。
锡石的形成主要与酸性岩，尤其与花岗岩有密切的关系，其中以气化－高温热液成因的钨锡石英脉和热液锡石硫化物矿床最有价值。此外也常见于伟晶岩、矽卡岩和砂矿中。
我国云南个旧、广西大厂及南岭一带是最著名的锡石产地。
★锡石的晶形和颜色与金红石和锆石很相似，但其密度远较后二者为大。
提炼锡的最重要矿物原料。
(三)石英族
本族矿物包括SiO2的一系列同质多象变体:α－石英、β－石英、α－鳞石英、β1－鳞石英、β2－鳞石英、β－方石英、柯石英、斯石英等，其主要特性见表4－1。此外，将含水的SiO2蛋白石矿物，也合并在本族内描述。
表4－1 SiO2同质多象变体的主要特性
在SiO2的各种天然同质多象变体中，由于不同变体结构中质点的排布紧密程度上有所差异，从而反映在形态和某些物理性质上(如密度等)有所不同。
在石英、鳞石英及方石英各自的高、(中)低温变体之间，其同质多象转变过程迅速且是可逆的。但石英与鳞石英间及鳞石英与方石英间的转变过程，随温度的降低相当缓慢直至最后转变为本身的低温变体。
α－石英(α－Quartz)SiO2
α－石英属三方晶系。单晶通常呈六方柱和菱面体等单形所成之聚形(图4－21)。柱面上常具横纹。集合体呈粒状、梳状、晶簇状或致密块状。
图4－21 石英的晶体形态与紫水晶晶簇
a、b—α－石英理想形态， 六方柱; 菱面体; 三方双锥; 三方偏方面体;c—β－石英晶体的理想形态， 六方柱; 六方双锥
α－石英因含各种杂质，颜色多种多样，形成不同的变种。常见无色、白色和灰色等。纯净无色透明的石英晶体，称水晶;烟黄色称烟水晶;暗棕色称茶晶;黑色者称墨晶;紫色者称紫水晶;黄色者称黄水晶;浅红色、粉红色的石英称蔷薇石英;乳白色的称乳石英。内含针状金红石、电气石等包裹体者称为发晶;由石英交代纤维状石棉具丝绢光泽者呈黄褐色者称虎睛石;而淡蓝色者称鹰眼石。玻璃光泽，断口呈油脂光泽。硬度7;无解理;贝壳状断口。密度2.65g/cm3。具压电性。
隐晶质的石英集合体，单晶呈纤维状，杂乱或略具定向排列者称玉髓(石髓)，外形常呈肾状、钟乳状、葡萄状、皮壳状等。一般为淡黄、乳白色(白玉髓);灰蓝至蓝绿色(蓝玉髓);橙红至红褐色(红玉髓);不同色调的绿色(绿玉髓)、绿色中夹红色斑点者(血玉髓)。呈红褐色、黄褐色和暗绿色且含杂质、不透明、致密块状玉髓者称为碧玉。具有不同颜色条带、环带状或花纹相间分布的玉髓称为玛瑙(图4－22)。蜡状光泽，微透明。硬度6.5。
图4－22 玛瑙
图4－23 蛋白石的电子扫描电镜照片(据Darragh，Gaskin和Ssanders，1976)SiO2球体直径约300nm
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，也是多种金属、非金属矿脉的主要脉石矿物。隐晶质石英多为外生作用的产物，玛瑙为低温热液的胶体成因产物，主要充填产于喷出岩浆岩的孔洞中。
★α－石英以其晶形、无解理、贝壳状断口、硬度为其鉴定特征。如由高温β－石英转变而成，则仍可保持六方双锥的假象。
α－石英的用途很广。晶体中没有任何包裹体、双晶或裂缝的部分纯净水晶，是制作石英谐振器和滤波器的压电材料，用于手表和半导体无线电工业。此外，由于水晶对红外和紫红光谱具有良好的透明性，是制作光谱棱镜、透镜等光学装置的重要光学材料。玛瑙、紫水晶、黄水晶、蔷薇石英、玉髓、碧玉等可作为首饰和工艺雕刻品的材料。纯净的石英砂用作光纤玻璃、光伏太阳能材料、玻璃原料、研磨材料、耐火材料及瓷器配料等。
蛋白石(Opal)SiO2·nH2O
通常认为，蛋白石为非晶质矿物。但根据扫描电子显微镜(图4－23)和X射线的研究发现，其内部存在着方石英雏晶和SiO2球体的亚显微晶质结构堆积，并存在一定量的水分子。通常呈肉冻状块体或葡萄状、钟乳状、皮壳状等。
颜色不定，通常为蛋白色，因含各种杂质而呈现不同颜色。通常微透明;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;半透明带乳光的或具变彩效应的蛋白石称贵蛋白石(欧泊)。硬度5～5.5。密度视含水量和吸附物质的多少介于1.9～2.3g/cm3之间。
低温热液形成，其中从火山温泉中沉淀而成的，称硅华。在外生条件下可由硅酸盐矿物遭受风化分解而产生的硅酸溶液凝聚而成。带至海水中的硅酸溶液，被硅藻、放射虫等生物吸收后构成硅质骨骼，死亡后堆积而成为硅藻土。
★以其蛋白光泽和变彩为特征，与石髓之区别在于硬度较低。
贵蛋白石、火蛋白石等可作名贵首饰雕刻品材料。硅藻土质轻多孔，用于制作过滤剂，也是重要的建筑保温材料和隔音材料。
(四)尖晶石族
在尖晶石族矿物中，根据其成分中三价阳离子的不同，分为尖晶石系列，如尖晶石MgAl2O4;磁铁矿系列，如磁铁矿FeFe2O4;铬铁矿系列，如铬铁矿FeCr2O4三个系列。
尖晶石(Spinel)MgAl2O4
镁尖晶石与铁尖晶石FeAl2O4之间存在着完全类质同象的关系。
等轴晶系。单晶体常呈{111}八面体形，有时八面体与菱形十二面体组成聚形。双晶依尖晶石律(111)成接触双晶(图4－24)。无色者少见，通常呈红色(含Cr)、绿色(含Fe3+)或褐黑色(含Fe2+和Fe3+);玻璃光泽。硬度8;无解理;偶有平行{111}裂理。密度3.55g/cm3。
形成于侵入岩与白云岩或镁质碳酸盐岩的接触交代带中，在富铝贫硅的泥质岩的热变质带亦可形成尖晶石。作为副矿物，见于基性、超基性火成岩中。此外，也常见于砂矿中。
★八面体晶形、尖晶石律接触双晶和高硬度。
透明色美者可作为宝石材料。
图4－24 尖晶石的晶形和双晶(图片引自www.fortunecity.com)o{111}八面体
图4－25 磁铁矿的八面体晶体磁铁矿(Magnetite)FeFe2O4
等轴晶系。单晶体常呈八面体(图4－25)，较少呈菱形十二面体。双晶依尖晶石律(111)成接触双晶。集合体常呈致密块状和粒状。
铁黑色，条痕黑色;半金属光泽;不透明。硬度6;无解理;有时具(111)裂理;性脆。密度5.20g/cm3。具强磁性。
主要形成于内生作用和变质作用过程中。作为副矿物几乎见于所有岩石类型中，是岩浆成因铁矿床、接触交代铁矿床、气化－高温含稀土铁矿床、沉积变质铁矿床以及一系列与火山作用有关铁矿床中的主要铁矿物;因其稳定性好，亦常见于砂矿中。我国磁铁矿的产地很多，其中以四川攀枝花(岩浆成因铁矿床)、辽宁鞍山(沉积变质铁矿床)、湖北大冶(接触交代铁矿床)、内蒙古白云鄂博(气化－高温热液矿床)等最为著名。
★以其晶形，黑色条痕和强磁性可与其相似的矿物(如赤铁矿、铬铁矿)等相区别。
提炼铁的最重要的矿物原料之一。所含的钒、钛、铬等元素可综合利用。
(五)黑钨矿族
黑钨矿(钨锰铁矿)(Wolframite)(Fe，Mn)WO4
黑钨矿是钨锰矿和钨铁矿的完全类质同象系列的中间成员。
单斜晶系。晶体常呈板状或短柱状，平行柱延伸方向常具纵向条纹。双晶常依(100)或(023)成接触双晶(图4－26)。集合体为板状、刃片状或粗粒状。
图4－26 黑钨矿晶体形态、双晶与晶簇
暗红褐至铁黑色;条痕黄褐色至褐黑色(随Fe含量的增加而加深);半金属光泽。性脆;解理平行{010}完全。密度7.12～7.51g/cm3(随Fe含量的增高而增大)。具弱磁性。
黑钨矿成因上与花岗岩关系密切，主要产于高温热液石英脉及云英岩化花岗岩中。常与石英、锡石、毒砂、萤石、电气石等共生。黑钨矿也能形成砂矿。我国是世界上最大的产钨国，矿床类型丰富，华南一带是世界著名的黑钨矿产区，具代表性的钨矿产地有广东锯板坑、湖南柿竹园、福建洛坑、广西大明山等。
★黑钨矿以其板状、刃片状形态，褐黑色，{010}完全解理和密度大为其鉴定特征。
提炼钨的最主要的矿物原料。钨的特种合金钢用于军工武器制造、坦克装甲、火箭发动机、高速切削工具等。钨丝用于电光源灯丝及X射线发生器的阴极材料等。