結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)

第四章礦物的物理性質(zhì)礦物的光學(xué)性質(zhì)：礦物對(duì)可見光的反射、折射、吸收等所

來(lái)的各種性質(zhì)?！?

礦物的光學(xué)性質(zhì)一、礦物的顏色顏色：礦物對(duì)入射的白色可見光（390-770nm）中不同波長(zhǎng)的光波吸收后，透射和反射的各種波長(zhǎng)可見光的混合色。電磁波譜礦物對(duì)光吸收的兩種情形：1.

當(dāng)?shù)V物對(duì)各色光同等程度地均勻吸收時(shí)，其所呈顏色取決于吸收程度：①若均勻地全部吸收，礦物呈黑色；②若基本上均不吸收，礦物呈無(wú)色或白色；③若各色光皆被均勻地吸收了一部分，則視吸收量的多少，而呈現(xiàn)不同濃度的灰色。2.

當(dāng)?shù)V物選擇性地吸收紅橙黃藍(lán)靛某種波長(zhǎng)的色光時(shí)，礦物呈現(xiàn)被吸收的色光的補(bǔ)色。紫根據(jù)產(chǎn)生的原因，礦物的顏色通常分為自色、他色和假色。1）自色：由礦物本身固有的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)所決定的顏色,即由于組成礦物的原子或離子在可見光的激發(fā)下，發(fā)生電子躍遷或轉(zhuǎn)移所造成的。一般規(guī)律：①

含過(guò)渡型離子的礦物，呈現(xiàn)出被吸收色光的補(bǔ)色。色素離子

：

能使礦物呈色的過(guò)渡型離

子

，

主

要

有

Ti

、

V

、

Cr

、

Mn

、

Fe、

Co、Ni離子；次有W、Mo、U、Cu和稀土元素等的離子。②

由惰性氣體型離子所構(gòu)成的礦物，對(duì)可見光不吸收，呈無(wú)色或白色。2）他色：礦物因含外來(lái)帶色的雜質(zhì)、氣液

體等所引起的顏色。注意：少數(shù)礦物因晶格缺陷（如色心）而引起。大部分堿金屬和堿土金屬的化合物的呈色主要與色心有關(guān)。3）假色：由物理光學(xué)效應(yīng)所引起的顏色，是自然光照射在礦物表面或進(jìn)入到礦物

所產(chǎn)生的

、衍射、散射等而引起的顏色。①

錆色：某些不透明礦物的表面氧化薄膜引起反射光的作用而使礦物表面呈現(xiàn)斑駁陸離的彩色。②

暈色：某些透明礦物

一系列平行密集的解理面或裂隙面對(duì)光連續(xù)反射，引起光的，從而使礦物表面常出現(xiàn)如同水面上的油膜所形成的彩虹般的色帶。③

變彩：某些透明礦物，因

存在許多厚度與可見光波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)奈⒓?xì)葉片狀或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，引起光的衍射、

作用，

導(dǎo)致其不均勻分布的各種顏色會(huì)隨觀察方向的不同而發(fā)生變換。④

乳光：某些礦物中見到的一種類似于蛋清般略帶柔和淡藍(lán)色調(diào)的乳白色浮光（如羊脂玉）。羊脂玉羊脂玉二、礦物的條痕條痕：礦物粉末的顏色，通常是以礦物在白色無(wú)釉瓷板上擦劃所留下的粉末的顏色。礦物的條痕能消除假色、減弱他色、突出自色，比礦物顆粒的顏色更為穩(wěn)定、更有鑒定意義。①

不透明礦物和鮮艷彩色的透明～半透明礦物，尤其是硫化物或部分氧化物和自然元素礦物，條痕具重要鑒定意義；淺色或白色、無(wú)色透明礦物的條痕多為白色、淺灰色等淺色，無(wú)鑒定意義。②某些礦物由于類質(zhì)同像混入物的影響，條痕和顏色會(huì)有所變化。根據(jù)條痕的微細(xì)變化，可大致了解礦物成分的變化，推測(cè)礦物的形成條件。三、礦物的：礦物允

見光透過(guò)的程度。據(jù)礦物碎片刃邊的透光程度，配合礦物的條痕，礦物的分三級(jí)：1）透明：能透過(guò)絕大部分光，條痕為無(wú)色、白色或淺色。半透明：可允許部分光透過(guò)，條痕呈紅、褐等各種彩色。不透明：基本不允許光透過(guò)，條痕呈黑色或金屬色。影響礦物

因素：①主要與其對(duì)可見光的吸收程度有關(guān)，即取決于礦物的晶格類型和陽(yáng)離子類型（晶體光學(xué)）。②

礦物中的裂隙、

體，及礦物的集合方式、顏色深淺和表面風(fēng)化程度。四、礦物的光澤光澤：礦物表面對(duì)可見光的反射能力。礦物反光的強(qiáng)弱主要取決于礦物對(duì)光的折射和吸收的程度。據(jù)礦物新鮮平滑的晶面、解理面或磨光面上反光的強(qiáng)弱，配合礦物的條痕和，礦物的光澤分四個(gè)等級(jí)：1）金屬光澤：反光很強(qiáng)，似平滑金屬磨光面

的反光（古代銅鏡、金銀飾物）。礦物具金屬色，條痕呈黑色或金屬色，不透明。2）半金屬光澤：磨光的反光較強(qiáng)，似金屬表面的反光。礦物呈金屬色，條痕為棕色、褐色等深彩色，不透明～半透明。3）光澤：石般明亮耀眼反光較強(qiáng)，似的反光。顏色和條痕均呈淺色（

如淺黃、桔紅、淺綠…）、白色或無(wú)色，半透明～透明。4）玻璃光澤：反光較弱，呈普通平板玻璃表面的反光。礦物為無(wú)色、白色或淺色，條痕呈無(wú)色或白色，透明。特殊變異光澤礦物不平坦的表面或礦物集合體的表面上的特殊變異光澤：（1）油脂光澤：某些解理不發(fā)育的淺色透明礦物的不平坦斷口上呈現(xiàn)的似油脂般的光澤。（2）樹脂光澤：某些具光澤的黃、褐或棕色透明礦物的不平坦斷口上的似松香般的光澤。（3）珍珠光澤（4）絲絹光澤（5）蠟狀光澤（6）土狀光澤影響光澤度的因素：主要是礦物的化學(xué)鍵類型：具金屬鍵的礦物一般呈金屬光澤或半金屬光澤；具共價(jià)鍵的礦物一般呈

光澤或玻璃光澤；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。五、特殊光學(xué)效應(yīng)由于寶石 具有

體、雙晶、微細(xì)球狀結(jié)構(gòu)等特殊內(nèi)在因素，導(dǎo)致光的

、散射、衍射等現(xiàn)象，使寶石顯現(xiàn)出特殊的光學(xué)效應(yīng)。六、礦物的發(fā)光性發(fā)光性：某些礦物在外加能量的激發(fā)下能明顯地發(fā)出可見光。激發(fā)源主要有：紫外光、陰極射線、x射線、射線和高速質(zhì)子流等各種高能輻射，以及加熱、摩擦、可見紫光…磷光：礦物在外加能量的激發(fā)下發(fā)光，當(dāng)撤除激發(fā)源后，發(fā)光的持續(xù)時(shí)間＞10-8秒；而持續(xù)發(fā)光時(shí)間＜10-8秒的發(fā)光稱熒光。礦物的力學(xué)性質(zhì)：礦物在外力（如敲打、擠壓、拉引、刻劃…）作用下所來(lái)的性質(zhì)?！?

礦物的力學(xué)性質(zhì)一、礦物的解理、裂開和斷口1．解理解理：礦物晶體受應(yīng)力作用而超過(guò)彈性限度時(shí)，沿一定結(jié)晶學(xué)方向破裂成一系列光滑平面。這些光滑的平面稱解理面。解理是晶質(zhì)礦物才具有的特性。解理產(chǎn)生的原因：解理嚴(yán)格受晶體結(jié)構(gòu)因素——晶格類型及化學(xué)鍵類型、強(qiáng)度和分布的控制，解理面常沿面網(wǎng)間化學(xué)鍵力最弱的面網(wǎng)產(chǎn)生。在不同晶格中最弱的面網(wǎng)有不同的含義。①原子晶格：解理面∥面網(wǎng)密度最大即d最大的面網(wǎng)。（為什么？）②離子晶格：解理沿由異號(hào)離子組成的、且d大的電性中和面網(wǎng)產(chǎn)生。（為什么？）③

多鍵型的分子晶格，解理面∥由分子鍵聯(lián)結(jié)的面網(wǎng)。(0001)[0001]a0=0.246nmCc0

=0.680nm④

金屬晶格，由于失去了價(jià)電子的金屬陽(yáng)離子為彌漫于整個(gè)晶格內(nèi)的

電子所聯(lián)系，晶體受力時(shí)很易發(fā)生晶格滑移而不致引起鍵的斷裂。金屬晶格具強(qiáng)延展性而無(wú)解理。解理的表示方法：解理反映出晶體的異向性和

對(duì)稱性。通常用相應(yīng)的單形及其符號(hào)以表示解理的方向、組數(shù)和夾角。解理面上之解理紋可反映出解理的組數(shù)和夾角。解理的等級(jí)：，解理，據(jù)其產(chǎn)生的難易程度及完通常分為五級(jí)：①

極完全解理：礦物受力后極易裂成薄片，解理面平整而光滑。②完全解理：礦物受力后易裂成光滑的平面或規(guī)則的解理塊，解理面顯著而平滑，常見∥解理面的階梯。方解石③中等解理：礦物受力后常破裂成較小的不很平滑的平面，解理面不太連續(xù)，常呈階梯狀，且閃閃發(fā)亮，清晰可見。普通輝石平滑小面磷灰石礦物受力后不易裂出解理面，僅斷續(xù)可見小而不平滑的解理面。不平滑面④

不完全解理：⑤

極不完全解理：即無(wú)解理。礦物受力后很難出現(xiàn)解理面，僅在顯微鏡下偶爾可見零星的解理縫。石英黃鐵礦研究解理的意義：①

解理是鑒定礦物的重要依據(jù)之一。②

對(duì)已知礦物，據(jù)解理可確定其結(jié)晶方位及晶體的對(duì)稱性。③

解理的特征，能反映出礦物晶體結(jié)構(gòu)的某些特點(diǎn)。2．裂開裂開：某些礦物晶體在應(yīng)力作用下，

有時(shí)可沿著晶格內(nèi)一定的結(jié)晶方向破裂成平面。裂開的平面稱裂開面。（與解理面的區(qū)別？）產(chǎn)生原因：裂開的產(chǎn)生取決于雜質(zhì)的夾層及機(jī)械雙晶等結(jié)構(gòu)以外的非固有因素。而產(chǎn)生

(2)由應(yīng)力作用造成的聚片雙晶的接合面或固溶體離溶物的夾層;裂開面沿(1)

定向排列

的外來(lái)微細(xì)

體3．?dāng)嗫跀嗫冢旱V物若不存在由晶體結(jié)構(gòu)所控制的弱結(jié)合面網(wǎng)，則受力后將沿任意方向破裂成不平整的斷面。注意其特點(diǎn)？下面做幾點(diǎn)說(shuō)明:①

解理和斷口產(chǎn)生的難易程度互為消長(zhǎng)。晶格內(nèi)各方向的化學(xué)鍵強(qiáng)度近于相等的礦物晶體，受力后形成一定形狀的斷口，而很難產(chǎn)生解理。②

斷口既可見于礦物單晶體上，也可出現(xiàn)在同種礦物的集合體中。③斷口不具對(duì)稱性，不反映礦物的特征。只作為鑒定礦物的輔助依據(jù)。斷口的描述方法：礦物的斷口主要藉于其形狀來(lái)描述，常見的有：①

貝殼狀斷口：呈圓形或橢圓形的光滑曲面，出現(xiàn)以受力點(diǎn)為中心的不很規(guī)則的同心圓波紋，形似貝殼。②鋸齒狀斷口：呈

鋸齒狀，見于強(qiáng)延展性的自然金屬元素礦物。③

平坦?fàn)顢嗫冢簲嗝孑^平坦，見于塊狀礦物。④參差狀斷口：呈參差不平狀，見于大多數(shù)脆性礦物及塊狀或粒狀集合體。⑤土狀斷口：斷面粗糙、呈細(xì)粉狀，為土狀礦物特有。⑥纖維狀斷口：呈纖維絲狀，見于纖維狀礦物集合體上。二、礦物的硬度硬度：礦物抵抗外來(lái)機(jī)械作用(如刻劃、壓入或研磨…)的能力。礦物肉眼鑒定中，通常采用摩斯硬度(HM

)，系一種刻劃硬度。摩斯硬度計(jì)：以十種硬度遞增的礦物為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)定礦物的相對(duì)硬度。摩斯硬度計(jì)硬度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)礦物1滑石2石膏3方解石4螢石5磷灰石6正長(zhǎng)石7石英8黃玉9剛玉10石硬度的影響因素：1）化學(xué)鍵的類型及強(qiáng)度：礦物的硬度主要取決于其

結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)間聯(lián)結(jié)力的強(qiáng)弱。礦物的硬度具異向性。同一礦物晶體的不同單形的晶面上，甚至同一晶面的不同方向上的硬度均會(huì)有差異。三、礦物的彈性與撓性彈性：某些層狀或鏈狀結(jié)構(gòu)的礦物

在外力作用下發(fā)生彎曲形變，當(dāng)外力撤除后，在彈性限度內(nèi)能自行恢復(fù)原狀的性質(zhì)。撓性：某些層狀結(jié)構(gòu)的礦物在撤除使其發(fā)生彎曲形變的外力后，不能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。礦物的彈性和撓性取決于晶格內(nèi)結(jié)構(gòu)層間或鏈間鍵力的強(qiáng)弱。四、礦物的脆性與延展性脆性：礦物受外力作用時(shí)易發(fā)生破碎的性質(zhì)。見于絕大多數(shù)非金屬晶格礦物。延性：礦物受外力拉引時(shí)易成為細(xì)絲的性質(zhì)。展性：礦物在錘擊或碾壓下易形成薄片的性質(zhì)。延展性是礦物受外力作用發(fā)生晶格滑移形變的表現(xiàn)，是金屬鍵礦物的一種特性。肉眼鑒定時(shí)，用小刀刻劃礦物表面，若留下光亮的溝痕而不出現(xiàn)粉末或碎粒，則礦物具延展性。一、礦物的密度和相對(duì)密度密度：礦物單位體積的質(zhì)量(g/cm3)?！?

礦物的其他物理性質(zhì)相對(duì)密度()：同體積的純凈的單礦物在空氣中的重量與4℃時(shí)水的重量之比。水不同于其它液體,凝固結(jié)晶時(shí)體積卻膨脹。4℃時(shí)密度最大,其它的性質(zhì)如-45℃時(shí)等壓比熱為無(wú)窮大(稱超冷水)。發(fā)現(xiàn)有非晶態(tài)冰，高、低密度兩種狀態(tài)高、低密度水天然氣水化物水骨架CH41

相對(duì)密度無(wú)量綱，其數(shù)值與密度相同，但它更易測(cè)定。2

礦物的相對(duì)密度通常分為三級(jí)：①

輕的：G＜2.5

。②

中等的：大多數(shù)非金屬礦物的G為2.5～4

。③

重的：G＞4

。研究意義：對(duì)某些礦物的鑒定、分選及其應(yīng)用均具重大意義，有時(shí)可作成因標(biāo)志并指導(dǎo)找礦。選礦方法的基礎(chǔ)---砂金。二、礦物的磁性磁性：礦物在外磁場(chǎng)作用下被磁化所 能被外磁場(chǎng)吸引、排斥或?qū)ν饨绠a(chǎn)生磁場(chǎng)的性質(zhì)。1）

礦物的磁性，按其在外磁場(chǎng)中磁化的強(qiáng)弱，可分為：①亞鐵磁性②鐵磁性③反鐵磁性④順磁性⑤抗磁性2）重砂分析中，將礦物的磁性分為三類：①

抗磁性礦物：磁化方向與外磁場(chǎng)方向相反，微現(xiàn)被排斥的性質(zhì)。②

電磁性礦物：在外磁場(chǎng)中磁化微弱，只能被磁場(chǎng)強(qiáng)度大的電磁鐵吸引。③

磁性礦物：在外磁場(chǎng)中不僅易被強(qiáng)烈磁化，且本身還能對(duì)外界產(chǎn)生磁場(chǎng)，相互吸引作用：既可被磁鐵所吸引，本身又能吸引鐵質(zhì)物體。3）肉眼鑒定時(shí)，一般以馬蹄形磁鐵或磁化小刀來(lái)測(cè)試礦物的磁性，粗略分為三級(jí)：①

強(qiáng)磁性：礦物塊體或較大的顆粒能被吸引。②

弱磁性：礦物粉末能被吸引。③無(wú)磁性：礦物粉末也不能被吸引。決定因素：1

礦物的磁性主要是由于組成礦物的原子或離子的未成對(duì)電子的自旋磁矩產(chǎn)生的。2磁性礦物的磁性強(qiáng)弱與溫度有關(guān)。意義：在礦物鑒定、分選及找礦等方面均具重要意義。三、礦物的電學(xué)性質(zhì)1．導(dǎo)電性和介電性1）導(dǎo)電性：礦物對(duì)電流的傳導(dǎo)能力。能帶主要取決于化學(xué)鍵類型及結(jié)構(gòu)特征。①具金屬鍵的自然元素礦物和某些金屬硫化物，極易導(dǎo)電，為電的良導(dǎo)體。②離子鍵或共價(jià)鍵礦物具弱導(dǎo)電性

或不導(dǎo)電。非金屬礦物是非導(dǎo)體，稱絕緣體。③

主要是大部分深色硫化物、硫鹽

和氧化物礦物，當(dāng)溫度升高時(shí)，導(dǎo)電性增強(qiáng)；溫度降低時(shí)則不導(dǎo)電。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間，為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體礦物的導(dǎo)電性主要受雜質(zhì)元素的存在及晶格缺陷的影響；還隨溫度變化。熱電效應(yīng)：礦物受溫差變化時(shí)，在冷、熱端點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。意義：研究半導(dǎo)體礦物的熱電效應(yīng)，有助于了解礦床的成因、評(píng)價(jià)礦化、指導(dǎo)找礦。2）

介電性