组成自然非金属元素矿物的最主要元素是硫和碳。自然非金属矿物由于彼此间的晶体结构类型和化学键性差异较大，因而所呈现的物理性质很不相同。

（一）自然硫族

自然硫有斜方晶系的α-硫，单斜晶系的β-硫和γ-硫三个同质多象变体，自然界中只有α-硫才是稳定的。此外，还有呈胶状非晶质态的硫。

自然硫 Sulphur α-S

斜方晶系。晶形常呈双锥状或厚板状，由菱方双锥、菱方柱、板面等组成（图4-2）。通常呈块状、粒状、粉末状、钟乳状集合体等。

图4-2 自然硫晶体

带有各种不同色调的黄色；条痕白色至淡黄色；晶面呈金刚光泽，而断面显油脂光泽。贝壳状断口；解理不完全；性脆；硬度1～2。密度2.05～2.08g/cm3；熔点低，易燃，有硫臭味。

自然硫为硫蒸气直接凝华或由硫化物，如硫化氢、黄铁矿等不完全氧化或氧化后经还原形成于地表。自然硫矿床最主要的成因是由细菌参与的生物化学沉积和火山喷发作用形成的。由生物化学作用形成的沉积硫矿床，是在封闭型潟湖中由细菌还原硫酸盐而成，常与碳酸盐层、石膏层等形成互层，具有很高的工业价值。我国自然硫的主要产地是台湾北部的大屯火山区。

★以其颜色，光泽，低硬度，性脆和易熔，易燃为主要鉴定特征。

主要用来制取工业硫和硫酸的原料，也用于生产化学肥料和合成洗涤剂、染料、合成树脂、炸药和药品等。

（二）金刚石-石墨族

本族包括碳的四个同质多象变体：金刚石、六方金刚石、石墨和赵击石。但六方金刚石和赵击石在自然界很罕见。近年来发现的仅以痕量见于陨石中的碳物质富勒烯（fullerene），其分子组成为 C60，由60个碳原子组成，结构以5个或6个碳原子组成的环相互连接成球状，构成一个中空类同足球形状的球状分子。

金刚石 Diamond C

图4-3 金刚石的晶体

等轴晶系。晶体常呈八面体、菱形十二面体及聚形，也见由立方体、四六面体等组成的聚形（图4-3，图4-4）。晶面上常有蚀象，八面体晶面上呈倒三角形凹坑，自然界中金刚石大多数因溶蚀晶面常弯曲，而呈浑圆粒状、凸晶状或碎粒状产出。无色透明，通常带有深浅不同的黄色或褐色色调。也有少数金刚石呈现蓝色、黑色、黄色和粉红色等。晶面呈标准金刚光泽，断口为油脂光泽。硬度10；性脆；平行｛111｝解理中等。密度3.50～3.52g/cm3。纯净金刚石热膨胀系数小，导热性好，室温下其导热率几乎是银的5倍。

图4-4 金刚石的晶体形态（A、B、C）与聚形（D）

o｛111｝八面体；α｛100｝立方体；d｛110｝菱形十二面体

金刚石结晶发生于高温高压条件下，是岩浆作用的产物，主要产于超基性岩的金伯利岩和钾镁煌斑岩中。与金刚石***生的矿物有橄榄石、镁铝榴石、铬透辉石、金云母等。此外，在高压变质的榴辉岩中也见有零星的金刚石产出。当含金刚石的岩石遭受风化后，在外生作用下，可以聚集形成重要的金刚石砂矿。

世界上著名金刚石产地有南非、刚果（金）、塞拉利昂、澳大利亚和俄罗斯亚库梯亚，以及印度、巴西等地。目前世界上最大的金刚石是1906年发现于南非普雷梅尔，质量3106ct（1ct＝200mg）。我国金刚石的产地主要有山东、辽宁和湖南。1977年山东临沭地区曾发现一颗由立方体与曲面四六面体所成聚形的金刚石，质量158.786ct，称为“常林钻石”。

★以极高的硬度，标准金刚光泽，晶形轮廓常呈浑圆状，紫外线照射下显磷光为其主要鉴定特征。

无色或色泽鲜艳透明者可作宝石。工业金刚石用作高硬切割材料和钻头、金属和化纤业的拉丝模、集成电路中的散热片、原子能工业上的高温半导体材料，以及人造卫星、宇宙飞船和远程导弹上的红外激光器窗口材料等。

石墨 Graphite C

自然界中最常见的石墨是属于六方晶系2H型。

通常为鳞片状、块状或土状集合体。钢灰至铁黑色，条痕黑色；半金属光泽；隐晶质土状集合体的光泽暗淡。硬度1～2；平行｛001｝解理极完全；薄片具挠性；性软，有滑感，易污手。密度2.09～2.26g/cm3。化学性质稳定；电、热良导体。

自然界中石墨往往在高温条件下形成。分布最广的是沉积变质成因的石墨，系由富含有机质或碳质的沉积岩经受区域变质作用而成。接触变质成因的石墨，可由煤系或碳质页岩经热变质或碳酸盐矿物分解而成。我国石墨储量和产量均居世界首位，很多省区都有产出，如黑龙江萝北县云山、山东南墅等。

★以颜色，光泽，一组极完全解理，硬度低，密度小，有滑感，易污手为其主要鉴定特征。

石墨由于其熔点高、抗腐蚀、不溶于酸等特性，用于制作冶炼用的高温坩埚；碳素和石墨纤维复合材料。具滑感，作为机械、航空等工业的高温、高速润滑剂；导电性良好，可制作电池电极等。成分纯净的高碳石墨可作原子能反应堆中的中子减速剂、防辐射外壳，是国防和核能工业的重要材料。3R型石墨是人工合成金刚石的原料。