礦物形態(tài)與物理性質(zhì)92張幻燈片

1、 礦物的形態(tài)包括礦物的單體、連生體及集合體的形態(tài)。其中單體形態(tài)是研究的基礎(chǔ)。 晶體形態(tài)是其成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的反映，一定成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的礦物，具有一定的晶體形態(tài)特征。當(dāng)然，還要受其生長(zhǎng)時(shí)的外部環(huán)境的影響。礦物不同的礦物具有不同的晶形和形態(tài)特征，這是我們識(shí)別礦物的一個(gè)基本準(zhǔn)則。研究礦物的形態(tài)，在鑒定礦物、研究其成因、指導(dǎo)找礦及利用礦物資源方面具有十分重要的意義。 礦物的形態(tài) 礦 物 形 態(tài)集合體形態(tài)不規(guī)則晶面特征結(jié)晶習(xí)性規(guī)則單體形態(tài)不規(guī)則規(guī)則雙晶平行連晶粒狀柱狀片狀結(jié)核體晶面條紋蝕象顯晶質(zhì)隱晶質(zhì)分泌體鮞狀體鐘乳狀理想形態(tài)一、礦物單體的形態(tài) 只有晶質(zhì)礦物才能呈現(xiàn)單體，所以礦物的單體形態(tài)是指礦物單晶體的

2、形態(tài)。1理想晶體與實(shí)際晶體 在結(jié)晶學(xué)中，主要討論的是理想晶體。所謂理想晶體，是指它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)嚴(yán)格地服從空間格子規(guī)律，外形應(yīng)為規(guī)則的幾何多面體，面平、棱直，同一單形的晶面同形等大。 實(shí)際上晶體在其生長(zhǎng)過(guò)程中或晶體長(zhǎng)成之后，總是不可避免地要受到外界復(fù)雜因素的種種影響，致使晶體不能按理想形態(tài)發(fā)育；此外，晶體在形成之后，還可能受到溶蝕和破壞。因而，實(shí)際晶體和理想晶體相比，相差很遠(yuǎn)，不能表現(xiàn)出理想晶體所具有的全部特征。 實(shí)際晶體就內(nèi)部結(jié)構(gòu)而言，并非嚴(yán)格按照空間格子規(guī)律所形成。其外形與理想晶體也常有一定的差距。晶面也非平面，同一單形的晶面也非同形等大，從而形成“歪晶”。 2. 晶體習(xí)性 晶體習(xí)性：其含義一

3、是同種晶體所習(xí)見(jiàn)的形態(tài)；二是晶體在三維空間延伸的比例。 在相同的生長(zhǎng)條件下，一定成分的同種礦物，總是有它自己的常見(jiàn)形態(tài)，礦物晶體的這種性質(zhì)與其成分、結(jié)構(gòu)和形成環(huán)境密切相關(guān)。 晶體上出現(xiàn)某種或某幾種單形，是因?yàn)榫鎽?yīng)平行強(qiáng)鍵，且是面網(wǎng)密度最大的面網(wǎng)。但由于結(jié)晶時(shí)的環(huán)境不同，不同面網(wǎng)的相對(duì)生長(zhǎng)速度會(huì)有變化，以致最后保留在晶體上的晶面可能不同或有所增減。我們可以利用單形出現(xiàn)的情況來(lái)鑒定礦物及分析礦物形成的條件。 不同成因的鋯石形態(tài)不同溫度下形成的方解石的形態(tài) 晶體的另一個(gè)習(xí)性，是其在三維空間延伸的情況。有以下三種：1）三向等長(zhǎng)：晶體沿X、Y、Z軸大致相等發(fā)育，呈等軸狀或粒狀。即 a=b=c，晶體結(jié)構(gòu)

4、在三維空間是相等或差異很小。如石榴子石、黃鐵礦。2）二向延展：晶體沿兩個(gè)方向特別發(fā)育，而另一方向發(fā)育較差，a=bc，呈板狀、片狀等。如石墨、云母等。這些礦物常具有堅(jiān)強(qiáng)的構(gòu)造層。3）一向伸長(zhǎng)：晶體沿一個(gè)方向特別發(fā)育，即有a=b1cm），小的叫杏仁體（25%。呈拋光金屬般的光澤，礦物具金屬色，條痕呈黑色 或金屬色，不透明。 半金屬光澤 R=25-19%。呈未刨光金屬般的光澤，礦物呈金屬色，條痕為棕色、 褐色等深彩色，不透明半透明。 金剛光澤 R=19-10%。如同金剛石般的光澤 ,顏色和條痕均呈淺色（ 如 淺黃、桔紅、淺綠等）、白色或無(wú)色， 半透明透明。 玻璃光澤 R=10-4%。如同玻璃般的光澤

5、,礦物為無(wú)色、白色或淺色， 條痕呈無(wú)色或白色，透明。 礦物光澤的分級(jí):按照反射率的大小，光澤分為四級(jí). 金屬光澤半金屬光澤金剛光澤玻璃光澤 另外，由于反射光受到礦物的顏色、表面平坦程度及集合方式的影響，常呈現(xiàn)出特殊的變異光澤：油脂光澤：顏色淺、具有玻璃光澤或金剛光澤的礦物，在不平坦斷面上呈現(xiàn)的如同油脂面上見(jiàn)到的那種光澤。如石英，斷口為油脂光澤。樹(shù)脂光澤：顏色黃黃褐、具金剛光澤的礦物，如閃鋅礦、雄黃等，在不平坦面上，可以見(jiàn)到象松香等樹(shù)脂平面所呈現(xiàn)的那樣的光澤。絲絹光澤：在透明、具玻璃光澤且個(gè)體細(xì)小呈纖維狀集合體或解理完全的礦物，如石棉、纖維石膏等，具有象蠶絲或絲織品那樣的光澤。珍珠光澤：解理發(fā)育

6、的淺色透明礦物，如白云母、滑石等，在它們的解理面上所看到的那種象貝殼凹面上呈現(xiàn)的那種柔和而多彩的光澤。 樹(shù)脂光澤：珍珠光澤絲絹光澤蠟狀光澤影響因素：主要是礦物的化學(xué)鍵類(lèi)型：1）具金屬鍵的礦物一般呈金屬光澤或半金屬光澤；2）具共價(jià)鍵的礦物一般呈金剛光澤或玻璃光澤；3）具離子鍵或分子鍵的礦物，對(duì)光的吸收程度小，反光很弱，光澤即弱。礦物光學(xué)性質(zhì)關(guān)系表礦物光學(xué)性質(zhì)關(guān)系表 5. 礦物的發(fā)光性 礦物在接受外界能量的照射下，能發(fā)射可見(jiàn)光的性質(zhì)稱(chēng)為發(fā)光性。其實(shí)質(zhì)是礦物晶格吸收了較高外加能量，然后以較低能量再發(fā)射出來(lái)造成的。發(fā)光體一旦停止受激(10-8秒)，發(fā)光現(xiàn)象消失，所發(fā)的光為螢光(fluorescence

7、)；在外界能量撤除以后(10-8秒)，還能發(fā)的光叫磷光(phosphorescence)。 礦物受熱而發(fā)的光的性質(zhì)稱(chēng)為熱光性。 二、礦物的力學(xué)性質(zhì) 是礦物在外力作用下表現(xiàn)出來(lái)的各種物理性質(zhì)，解理、裂理（裂開(kāi)）、斷口、硬度、延展性、彈性和脆性等。解理和硬度可鑒定礦物。1. 解理、裂開(kāi)和斷口 (1)解理(cleavage) ： 礦物晶體在外力作用下，沿著一定的結(jié)晶學(xué)方向破裂成一系列光滑平面的固有性質(zhì)，叫做解理。裂成的光滑平面，叫做解理面。 解理面一般平行于面網(wǎng)密度最大的面網(wǎng)、陰陽(yáng)離子電性中和的面網(wǎng)、兩層同號(hào)離子相鄰的面網(wǎng)以及化學(xué)鍵力最強(qiáng)的方向。 解理產(chǎn)生的原因A 解理面一般平行于面網(wǎng)密度最大的面網(wǎng)

8、B 平行于由異號(hào)離子組成的電性中和的面網(wǎng)C 當(dāng)相鄰面網(wǎng)為同號(hào)離子的面網(wǎng)時(shí)，其間易產(chǎn)生解理D 平行于化學(xué)鍵力最強(qiáng)的方向 根據(jù)解理的完好程度，一般分為五級(jí)： (1) 極完全解理：極易獲得解理，解理面大而平坦，極光滑，解理片極薄，如云母、石墨等的解理。(2) 完全解理：易獲得解理，常裂成規(guī)則的解理塊，解理面較大光滑而平坦，如方解石、方鉛礦等。(3) 中等解理：較易得到解理，但解理面不大，平坦和光滑程度也較差，碎塊上即有解理面又有斷口，如普通輝石等礦物的解理。(4) 不完全解理：較難得到解理，解理面小且不光滑平坦，碎塊上主要是斷口，如磷灰石、綠柱石。(5) 極不完全解理：很難得到解理，僅在顯微鏡下偶爾

9、可見(jiàn)零星的解理面，石英一般認(rèn)為沒(méi)有解理。 不同種的礦物，其解理特征不同，有的無(wú)解理；有的有一組解理；而有的則有幾組解理。 （2）斷口(fracture) ：具極不完全解理的礦物，尤其是沒(méi)有解理的晶質(zhì)和非晶質(zhì)礦物，它們受外力打擊后，都會(huì)發(fā)生無(wú)一定方向的破裂，其破裂面就是斷口。根據(jù)的斷口形狀，斷口可分為： 貝殼狀斷口: 呈圓形的光滑曲面，面上常出現(xiàn)不 規(guī)則的同心條紋，形似貝殼狀。如石英和玻璃質(zhì)體。 鋸齒狀斷口：呈尖銳鋸齒狀，如自然銅的斷口。 參差狀斷口：呈參差不平的形狀，如磷灰石的斷口。 土狀斷口：為土狀礦物所特有的粗糙斷口，如塊狀高嶺石的斷口。 鋸齒狀斷口參差狀斷口土狀斷口貝殼狀斷口（3）裂理(

10、parting) 礦物受外力作用，有時(shí)可沿著一定的結(jié)晶學(xué)方向裂成平面的非固有性質(zhì)，稱(chēng)為裂理或裂開(kāi)。與解理的成因不同：A 裂開(kāi)通常是沿著雙晶 結(jié)合面特別是聚片雙 晶的結(jié)合面發(fā)生， B 或因晶格中某一定方 向的面網(wǎng)間存在它種 物質(zhì)的夾層而造成定 向破裂。剛玉晶體上的1011裂理 2.硬度 是指礦物抵抗某種外來(lái)機(jī)械作用力（如刻劃、壓入或研磨）侵入能力。 通常用摩氏硬度計(jì)作為硬度的等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。其它礦物的硬度是與摩氏硬度計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)礦物互相刻劃，相比較來(lái)確定的。在野外工作中，用摩氏硬度計(jì)中的礦物作為比較標(biāo)準(zhǔn)有時(shí)不夠方便，常借用指甲（2）、銅具（3）、小刀（56.5）等代替標(biāo)準(zhǔn)硬度的礦物來(lái)幫助測(cè)定被鑒定礦物

11、的硬度。 摩氏硬度是一種相對(duì)硬度，應(yīng)用時(shí)極為方便，但較粗略。因此在對(duì)礦物作詳細(xì)研究時(shí)，常需要測(cè)礦物的絕對(duì)硬度。通常采用的絕對(duì)硬度值是維克用壓入法測(cè)定的，稱(chēng)為維氏硬度。摩氏硬度計(jì)十種礦物的維氏硬度如下（單位kg/mm2）： 滑石 2 正長(zhǎng)石 930 石膏 35 石英 1120 方解石 172黃玉 1250 螢石 248 硬玉 2100 磷灰石 610金剛石 10000 礦物硬度是內(nèi)部結(jié)構(gòu)牢固程度的表現(xiàn)，主要取決于化學(xué)鍵的類(lèi)型和強(qiáng)度。離子鍵型礦物硬度較高、共價(jià)鍵型礦物硬度高、金屬鍵型礦物硬度低、分子鍵型礦物硬度最低。決定化學(xué)鍵強(qiáng)度的因素及對(duì)硬度的影響有以下幾個(gè)方面：1）原子價(jià)態(tài)和原子間距 礦物的硬

12、度隨組成礦物的原子或離子電價(jià)的增高而增大，與原子間距的平方成反比。2）原子的配位數(shù) 在其它條件相同的情況下，礦物硬度隨原子配位數(shù)增大而增大。3）離子共價(jià)鍵的狀態(tài) 大多數(shù)礦物中，組成元素之間的化學(xué)鍵為離子共價(jià)鍵的中間過(guò)渡類(lèi)型，硬度隨共價(jià)性程度的增大而增大。 硬度還體現(xiàn)晶體的對(duì)稱(chēng)性，即不同方向上的硬度不同。 3礦物的比重： 是指礦物（純凈的礦物）的重量與4時(shí)同體積水的重量之比。其數(shù)值與密度的數(shù)值相同。礦物的比重變化范圍很大，從小于1（如琥珀）到23（鉑族礦物）不等。自然金屬元素礦物比重最大，鹽類(lèi)礦物比重最小。大多數(shù)礦物的比重都在23.5之間。 礦物比重可分為三級(jí)： 輕級(jí)：比重小于2.5。如石墨，石

13、鹽，石膏等。 中級(jí)：比重2.54，大多數(shù)礦物的比重屬于此 級(jí)。如石英，螢石，金剛石等。 重級(jí)：比重大于4，如重晶石，自然金，黃鐵礦等。對(duì)晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型相同的礦物來(lái)講，礦物的比重隨所含元素原 子量的增大而增大，隨原子或離子半徑的增大而減小，見(jiàn)表14-2。 方鉛礦 PbS (Pb=207.21, 7.4-7.6 g/cm3) 重晶石 BaSO4 (Ba=137.36, 4.3-4.7 g/cm3) 但當(dāng)原子量的增大不足以抵消因原子或離子半徑增大所減小的比重時(shí)，則原子量雖然增大，比重反而減小。在原子量、原子或離子半徑相同或相近的情況下，原子或離子的配位數(shù)越大，比重越大。 方解石 CaCO3 (6, 2

14、.71 g/cm3) 文石 CaCO3 (9, 2.95 g/cm3)礦物形成時(shí)的溫度(T)和壓力(P) 對(duì)礦物的比重也有影響T增大 CN降低 形成小比重礦物 方解石中溫 文石低溫 P增大 CN增大 形成大比重礦物 石墨 2.23 金剛石3.504礦物的脆性和延展性 脆性是指礦物受外力作用時(shí)易破碎的性質(zhì)。如食鹽、方解石等。脆性是離子鍵礦物的一種特性。具有過(guò)渡型離子共價(jià)鍵的礦物，離子鍵徹底程度越高，礦物的脆性就越強(qiáng)。 延展性：是指礦物在錘擊或拉伸下，容易成為薄片或細(xì)絲的性質(zhì)。如自然金等。5礦物的彈性和撓性 彈性：是指礦物在外力作用下發(fā)生彎曲形變，當(dāng)外力解除后又恢復(fù)原狀的性質(zhì)。如云母。 撓性：是指

15、礦物受外力作用發(fā)生彎曲形變，當(dāng)外力作用解除后不能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。如滑石、綠柱石等 三、礦物的電學(xué)性質(zhì)1.導(dǎo)電性：是指礦物對(duì)電流的傳導(dǎo)能力。它取決于化學(xué)鍵的類(lèi)型。 具金屬鍵的礦物，因?yàn)樵诰w結(jié)構(gòu)中有自由電子存在，導(dǎo)電性就強(qiáng)。如自然金屬礦物和某些金屬硫化物，是電良導(dǎo)體；離子鍵或共價(jià)鍵礦物導(dǎo)電性弱或不導(dǎo)電。如石棉、云母等。 因此，礦物的導(dǎo)電能力差別很大。某些礦物當(dāng)溫度增高時(shí)導(dǎo)電性增強(qiáng)，溫度降低時(shí)具絕緣體性質(zhì)。還有些礦物的導(dǎo)電性具有方向性。2.荷電性：礦物在外部能量作用下，能激起礦物晶體表面荷電的性質(zhì)，稱(chēng)為礦物的荷電性。荷電性分為：a壓電性：是指某些礦物晶體，當(dāng)受到定向壓力或張力作用時(shí)，能激起晶體表面

16、荷電的現(xiàn)象。b熱電性：是指某些礦物晶體，當(dāng)受熱或冷卻時(shí)，能激起礦物晶體表面荷電的現(xiàn)象。L3+- 電氣石受熱荷電91 四、礦物的磁性 指礦物能被永久磁鐵或電磁鐵吸引或排斥的性質(zhì)礦物的磁性分為三類(lèi)礦物磁性分成三級(jí)強(qiáng)磁性 礦物粉末能被永久磁鐵吸起。如磁鐵礦 弱磁性 礦物粉末能被永久磁鐵吸引，但不能躍至磁鐵上。如鉻鐵礦 無(wú)磁性 礦物粉末不能被永久磁鐵吸引。如黃鐵礦逆磁性礦物 礦物在外磁場(chǎng)作用下， 產(chǎn)生很弱的感應(yīng)磁場(chǎng)，其磁化方向與外磁場(chǎng)方向相反，磁化率很小，表現(xiàn)為被永久磁鐵所排斥； 電磁性礦物 礦物在外磁場(chǎng)作用下， 產(chǎn)生的感應(yīng)磁性稍大，其磁化方向與外磁場(chǎng)方向相同，磁化率不大，為正值，表現(xiàn)為受磁場(chǎng)的吸引。這類(lèi)礦物不被永久磁鐵吸引，但可被電磁鐵吸引； 磁性礦物 礦物的碎塊或粉末能被永久性磁鐵所吸引。思