礦物學(xué)全套課件

第一章礦物的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)一、地殼的化學(xué)成分二、離子類型和離子半徑三、緊密堆積原理四、配位數(shù)和配位多面體五、晶格類型六、同質(zhì)多像的概念七、類質(zhì)同像的概念八、礦物的化學(xué)式

一、地殼的化學(xué)成分

人們一直想瞭解地殼中元素的分佈情況各種元素占的比例。美國科學(xué)克拉克根據(jù)采自全球5159個樣品分析結(jié)果計算出了16km厚地殼內(nèi)50種元素的平均品質(zhì)：克拉克值—元素在地殼中的平均品質(zhì)的百分比（元素的豐度）。

Ｏ46.30Na2.63前兩位74.45％Ｓi28.15K2.09前四位88.31％Al8.23Mg2.33前十位99.96％Fe5.63Ti0.57

Ca4.15H0.15

地殼主要元素克拉克值研究元素克拉克值的礦物學(xué)意義地殼中元素的豐度反映的是地殼的平均化學(xué)成分，決定著地殼中各種地質(zhì)作用過程的總的地質(zhì)背景。元素的豐度在一定意義上影響著元素在成巖成礦作用中的濃度，從而支配著礦物的生成。1.地質(zhì)作用各種元素的濃度受豐度的限制。2.豐度值高的元素形成礦物種類也多。

O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg八種元素占地球總品質(zhì)的98.59%，它們構(gòu)成的礦物種占已知礦物種數(shù)的絕大部分。這些礦物的數(shù)量最多，分佈也最廣，是構(gòu)成地殼各類巖石的主要礦物成分。礦物的形成不僅與元素的相對數(shù)量有關(guān)，還決定於元素的地球化學(xué)性質(zhì)。有些元素的豐度雖然很低，但趨向於集中，可以形成獨立的礦物種，並可以富集形成礦床，如Bi、Hg、Ag、Au等，稱為聚集元素。有些元素的豐度雖然遠比上述元素高，但是趨於分散，不易聚集成礦床，甚至很少能形成獨立的礦物種，而是常常作為微量的混入物賦存在主要由其他元素組成的礦物中，如Rb、Cs、Ga。稱為分散元素。

二、離子類型和離子半徑礦物的化學(xué)成分是組成礦物的物質(zhì)基礎(chǔ)，是決定礦物的基本因素之一。礦物的化學(xué)成分為兩種類型：

一類是由同種元素的原子自相結(jié)合組成的單質(zhì)，如金剛石（C），自然金（Au）等等；另一類是更為普遍的由兩種或兩種以上不同的化學(xué)元素組成的化合物,例如:石英(Si02)，剛玉(Al2O3)。在晶體中，質(zhì)點保持一定的間距，各自由一個不可侵犯的範(fàn)圍，這個範(fàn)圍看作是球形的，它的半徑被稱為原子或離子的有效半徑。原子半徑和離子半徑變化的規(guī)律：1、對於同種元素的離子半徑來說，陽離子半徑總是小於原子半徑，而且正電價越高，半徑就越小；相反，陰離子半徑總是大於原子半徑，而且負電價越高，半徑就越大；（失電子，半徑變?。坏秒娮幼兇螅?、同族元素的原子半徑和離子半徑，都隨著週期數(shù)的增加而增大；3、同週期元素，隨著族次的增加，它們的原子半徑以及核外電子數(shù)相同的陽離子之離子半徑均隨之而減??；4、鑭系收縮和錒系收縮；5、鑭系以後元素的原子半徑和離子半徑，均與同一族中上一元素的相應(yīng)半徑近於相等（Nb-Ta,Zr-Hf）；離子類型

大多數(shù)礦物是離子化合物，其陰離子主要是氧和硫，而陽離子則多種多樣。根據(jù)外層電子構(gòu)型，將陽離子分為三種為同的類型：（1）惰性氣體型離子（2）銅型離子（3）過渡型離子ⅠⅡⅢⅠ-惰性氣體型離子Ⅱ-銅型離子Ⅲ-過渡型離子週期表左邊的鹼金屬和鹼土金屬以及一些非金屬元素的原子，失去或得到一定數(shù)目的電子成為離子時，其最外層電子結(jié)構(gòu)與惰性氣體的最外層電子結(jié)構(gòu)相似，具有8個或2個電子，稱為惰性氣體型離子。它們極易與氧結(jié)合生成氧化物或含氧鹽（主要是矽酸鹽），形成大部分造巖礦物。因此，地質(zhì)上常將這部分元素稱為造巖元素，也稱親石元素或親氧元素。Ⅰ-惰性氣體型離子週期表長週期右半部的有色金屬和重金屬元素，失去電子稱為陽離子時，其最外層具有18個電子，與一價銅離子相似，稱為銅型離子。本類離子的離子半徑小，外層電子多，易與S2+生成共價鍵為主的化合物，形成主要的金屬礦物。因此將這部分礦物稱為造礦礦物，也稱親硫元素或親銅元素。Ⅱ-銅型離子最外層電子數(shù)在上述兩種類型離子之間。它們的離子半徑和化學(xué)性質(zhì)也介於惰性氣體型離子與銅型離子之間。外層電子數(shù)愈接近8者親氧性愈強，易形成氧化物和含氧鹽；愈接近18者親硫性愈強，易形成硫化物；居於中間位置的Mn和Fe與氧、硫均能結(jié)合。Ⅲ-過渡型離子

三、

球體緊密堆積原理在晶體結(jié)構(gòu)中，質(zhì)點間趨向於盡可能地相互靠近，形成最緊密堆積，以達到內(nèi)能最小，而使晶體處於最穩(wěn)定狀態(tài)。二維平面內(nèi)等大球體的最緊密堆積注意兩種不同方向的空隙ABC兩層等大球體的最緊密堆積注意：一種空隙被第二層球體全部蓋上，而另一種空隙沒有被蓋上，用“”表示。ABC三層等大球體的最緊密堆積注意：“

”空隙穿過了3層。ABC第一種方式是第三層球的位置重複第一層球的位置；即按ABAB……或ACAC……等兩層重複一次的規(guī)律重複堆積，此時球體在空間的分佈恰好與空間格子中的六方格子一致，故這種方式的堆積稱之為六方最緊密堆積。放映動畫A-layerB-layerC-layerA-layer第二種則是第三層球堆積在既不重複第一層也不重複第二層球的位置上。即按ABCABC……或ACBACB……等三層重複一次的規(guī)律重複堆積。則球體在空間的分佈與空間格子中的立方面心格子一致。此種方式的堆積稱之為立方最緊密堆積。立方最緊密堆積：ABCABC…..放映動畫ABC等大球體最緊密堆積中，球體之間依然有空隙?？障墩颊麄€空間的25.95%。

四面體空隙

八面體空隙N個等大球體作最緊密堆積時，產(chǎn)生N個八面體空隙和2N個四面體空隙。放映動畫

不等大的球體進行堆積時，其中較大的球做最緊密堆積，而較小的球則依自身體積的大小填入其中的八面體空隙或四面體空隙中，形成不等大球體的緊密堆積。

HaliteClClClClNa石鹽

四、配位數(shù)和配位多面體在晶體結(jié)構(gòu)中，原子或離子是按照一定方式與周圍的原子或離子相接觸的，每個原子或離子周圍最鄰近的原子或異號離子的數(shù)目稱為該原子或離子的配位數(shù)。以一個原子或離子為中心，將其周圍與之成配位關(guān)係的原子或離子的中心聯(lián)接起來，所獲得的多面體稱為配位多面體。重要的是陽離子的配位數(shù)。

四面體，配位數(shù)：4八面體，配位數(shù)：6在離子晶體中，配位數(shù)主要取決於陰陽離子的半徑比。陽離子的配位數(shù)陽離子和陰離子的半徑比3468120.1550.2250.4140.7321陽離子配位數(shù)和陽離子與陰離子半徑比值（RK/RA）的關(guān)係當(dāng)環(huán)境溫度升高時，晶體結(jié)構(gòu)緊密度降低，容納離子的空隙變大，為保證異號離子間能接觸，陽離子通常轉(zhuǎn)入低配位空隙中，反之，在壓力大的環(huán)境中配位數(shù)會增高。如含鋁的矽酸鹽礦物

Al3+

配位數(shù)常為4，Al3+配位數(shù)常為6。相同的化學(xué)成分，在不同環(huán)境中可以形成不同的晶體。高溫條件下低溫或高壓五、化學(xué)鍵與晶格類型

化學(xué)鍵就是質(zhì)點間的作用力。具有不同化學(xué)鍵的晶體，在晶體結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)上都有很大的差異。1.

離子晶格－離子鍵在離子晶格中，各種元素的原子相互結(jié)合時，電子重新配置，電子從一個原子轉(zhuǎn)移到另一個原子，從而形成相對穩(wěn)定的陽離子和陰離子，它們之間靠靜電引力相互聯(lián)繫起來，從而形成離子鍵。離子鍵使晶格具有最緊密堆積，有較高的配位數(shù)；為了保持電性中和，異號離子保持一定的數(shù)量比例；質(zhì)點間的電子密度很小，對光的吸收較小，光子易通過，表現(xiàn)為透明或半透明、低折射率和反射率、非金屬光澤、不導(dǎo)電等；晶體的機械性能、硬度、熔點較高。

離子晶格遵守下列規(guī)則：1）在陽離子周圍，形成一個陽離子配位多面體，陰陽離子間距取決於它們的半徑之和，而配位數(shù)取決於它們的半徑之比。2）陽離子的電價為周圍的陰離子的電價所平衡。3）當(dāng)配位多面體共棱，特別是共面時，會降低晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。對高電價配位數(shù)的陽離子，這個效應(yīng)更明顯。4）在晶體結(jié)構(gòu)中，有幾種陽離子存在時，電價高、半徑小、配位數(shù)低的陽離子趨向於遠離。在晶體結(jié)構(gòu)中，晶體化學(xué)上不同的部分趨向於最小限度。2.原子晶格－共價鍵在此晶格中，原子以共用電子對的方式達到電子殼的穩(wěn)定。二原子的電子雲(yún)發(fā)生重疊，因而使介於原子間的電子密度增高，形成所謂的負電橋，把帶正電荷的原子核聯(lián)繫起來，從而構(gòu)成了牢固的共價鍵。共價鍵中共用電子對通常是由兩個原子供給的，但也可以由一個原子單獨提供，形成所謂的配位鍵。晶體結(jié)構(gòu)的緊密程度比離子晶格低，配位數(shù)也?。徊粚?dǎo)電；透明或半透明；非金屬光澤；一般具有較高的熔點和較大的硬度。3.金屬晶格－金屬鍵金屬原子一般傾向於丟失電子，在金屬晶格中，這些電子作為自由電子而彌散於整個晶體中，失去了電子的金屬陽離子為自由電子所聯(lián)繫，從而形成金屬鍵。在晶體中有原子、陽離子和自由電子共存。金屬鍵不具有方向性和飽和性，晶格做最緊密堆積，具有較高的配位數(shù)。由於自由電子的存在，晶體為良導(dǎo)體，不透明，高反射率，金屬光澤，有延展性，硬度一般較小。4.分子晶格－分子鍵在分子晶格中，存在著中性分子，在分子內(nèi)部通常為共價鍵結(jié)合，分子之間為相當(dāng)弱的分子間力所聯(lián)繫。這是由於分子電荷分佈不均勻而形成偶極，從而在分子間形成了電性引力。分子間力有三種類型：1）極性分子定向排列；2）非極性分子在結(jié)構(gòu)中，極化形成極性分子；3）分子熱運動產(chǎn)生的臨時偶極。分子晶體的物性，既取決於分子鍵，如低熔點、低硬度；也取決於分子內(nèi)部的鍵性，如不導(dǎo)電、透明、非金屬光澤等。

注意：在一些礦物中，只存在某種單一的鍵力，如自然金的金屬鍵，金剛石的共價鍵等。這樣的晶體被稱為單鍵型晶體。對有過渡型鍵的晶體，兩種鍵性融合在一起不能明顯分開的，從鍵本身來說仍然只是單一的一種過渡型鍵，也屬於單鍵型晶體。其晶格的歸屬，依占主導(dǎo)地位的鍵為準(zhǔn)。如金紅石中，Ti－O間的鍵性是以離子鍵為主，向共價鍵過渡的過渡型鍵，便歸屬於離子晶格。還有一些晶體，如方解石的結(jié)構(gòu)中，在C－O之間存在著以共價鍵為主的鍵性，而Ca－O之間則為離子鍵，這兩種鍵性在結(jié)構(gòu)中是明顯分開的，這類晶體屬於多鍵型晶體。它們的晶格類型歸屬，以晶體的主要性質(zhì)取決於哪種鍵性為劃分依據(jù)。

六、同質(zhì)多象同種化學(xué)成分的物質(zhì)，在不同的物理化學(xué)條件下，形成不同結(jié)構(gòu)的晶體的現(xiàn)象，稱為同質(zhì)多象。同質(zhì)多象個變體之間的轉(zhuǎn)變溫度是較為固定的，所以某種礦物變體的存在或轉(zhuǎn)化過程，可以幫助我們推測該礦物所存在的地質(zhì)體的形成溫度，因此，稱之為“地質(zhì)溫度計”。SiO2同質(zhì)多像變體相圖同種物質(zhì)的同質(zhì)多象變體，依它們的形成溫度從低到高，在其名稱前冠以α－、β－、γ－。同質(zhì)多象的轉(zhuǎn)變分為可逆的和不可逆的兩種類型。

α－石英β－石英方解石文石同質(zhì)多象變體間結(jié)構(gòu)的差異，有如下幾種類型：1）配位數(shù)不同，構(gòu)造類型也不同。2）配位數(shù)不同，構(gòu)造類型相同。3）配位數(shù)相同，構(gòu)造類型不同。4）配位數(shù)、構(gòu)造類型都相同，僅晶體結(jié)構(gòu)上有某些差異。六、

類質(zhì)同象1.類質(zhì)同象的概念晶體結(jié)構(gòu)中某種質(zhì)點被它種類似的質(zhì)點所代替，僅使晶格常數(shù)發(fā)生不大的變化，而結(jié)構(gòu)型式不變，這種現(xiàn)象稱為類質(zhì)同象。類質(zhì)同象混合物是一種固熔體。所謂固熔體實指在固態(tài)條件下，一種組分溶於另一種組分之中，而形成均勻的固體。它可以通過質(zhì)點的代替而形成“代替固熔體”；也可以通過某種質(zhì)點侵入它種質(zhì)點的晶格空隙而形成“侵入固熔體”。在類質(zhì)同象混晶中，若兩種質(zhì)點可以任意比例相互取代，則稱為完全的類質(zhì)同象，它們可以形成一個連續(xù)的類質(zhì)同象系列。

斜長石系列鈉長石————————鈣長石若兩種質(zhì)點的相互代替局限在一個有限的範(fàn)圍內(nèi)，稱為不完全的類質(zhì)同象，它們不能形成連續(xù)的類質(zhì)同象系列。

鉀長石系列鈉長石————————鉀長石

2.類質(zhì)同象代替的條件(1)內(nèi)因1)原子或離子半徑形成類質(zhì)同象的容積條件。當(dāng)兩種質(zhì)點的半徑差不超過較小質(zhì)點的半徑之15%時，就可以在晶體結(jié)構(gòu)中互相代替。

10－15%一般形成完全類質(zhì)同象

20－25%在高溫時形成完全類質(zhì)同象，當(dāng)溫度下降時，固熔體就發(fā)生離溶。

25－40%在高溫下也只能形成不完全類質(zhì)同象，在低溫時更不能形成類質(zhì)同象。2)離子類型與鍵性惰性氣體型離子多形成離子鍵結(jié)合，而銅型離子的化合物則以共價鍵為主。離子類型不同的不易互相替代。3)離子電價對離子化合物來說，代替與被代替的離子電價總和必須保持不變。4)晶格能量若干代替後使晶格能量下降，則晶體容易穩(wěn)定，這樣的替代容易發(fā)生；相反替代後能量增加，則代替不易發(fā)生。5)結(jié)構(gòu)單位堆積緊密程度在晶體結(jié)構(gòu)中的離子若堆積緊密程度越差，則對類質(zhì)同象的容量越大，類質(zhì)同象代替種類越多。(2)外因

1)溫度溫度增高利於類質(zhì)同象的代替，下降則減弱。

2)壓力壓力的增大，既限制類質(zhì)同象代替的範(fàn)圍，又能促使固熔體離溶。3)組分濃度如果溶液中缺乏某種組分，當(dāng)結(jié)晶需要這種組分時，其他與之相類似的元素就可以類質(zhì)同象混入物的方式加以補充。

3.類質(zhì)同象物質(zhì)的分解溫度的下降、壓力的增大可以促使類質(zhì)同象的分解而產(chǎn)生離溶。氧化還原電位的變化也是是類質(zhì)同象分解的一個因素。思考題離子類型劃分的依據(jù)是什麼？三中離子類型的電子層結(jié)構(gòu)各有何特點，試各舉三中離子加以說明。四種晶格類型中，哪些類型的結(jié)構(gòu)中質(zhì)點趨向於緊密排列，哪些類型不作緊密排列？原因何在？N個等大球體最緊密堆積會產(chǎn)生什麼類型的空隙？各有多少個？哪種空隙大，哪種空隙較?。亢沃^配位數(shù)？當(dāng)說某種陽離子位於立方體、八面體、四面體或正三角形配位多面體中，此陽離子的配位數(shù)分別是多少？黃鐵礦的晶形有時呈立方體，有時呈五角十二面體，這是同質(zhì)多象嗎？何謂同質(zhì)多象？類質(zhì)同象的概念。類質(zhì)同象分哪些類型？方鉛礦和石鹽都能形成立方體，能叫類質(zhì)同象嗎？異價類質(zhì)同象中相互代替的離子電價不同，如何才能保持電荷平衡？影響類質(zhì)同象的因素有哪些？分內(nèi)因和外因分別闡述。在角閃石的晶體化學(xué)式中：(Ca,Na)2~3(Mg,Fe,Al)5[Si3(Si,Al)O11]2(OH,F)2，

陽離子是哪些？陰離子或絡(luò)陰離子是哪些？能判斷出Mg、Fe和Al哪種離子多嗎？礦物中的水有哪幾種存在形式？在晶體化學(xué)式中如何表示？膠體礦物有哪些基本性質(zhì)？

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)特徵。當(dāng)然，還要受其生長時的外部環(huán)境的影響。礦物不同的礦物具有不同的晶形和形態(tài)特徵，這是我們識別礦物的一個基本準(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。第三章礦物的形態(tài)

礦物形態(tài)集合體形態(tài)不規(guī)則晶面特徵結(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)核體晶麵條紋蝕象顯晶質(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)是指礦物單晶體的形態(tài)。1．理想晶體與實際晶體在結(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。實際上晶體在其生長過程中或晶體長成之後，總是不可避免地要受到外界複雜因素的種種影響，致使晶體不能按理想形態(tài)發(fā)育；此外，晶體在形成之後，還可能受到溶蝕和破壞。因而，實際晶體和理想晶體相比，相差很遠，不能表現(xiàn)出理想晶體所具有的全部特徵。實際晶體就內(nèi)部結(jié)構(gòu)而言，並非嚴(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：其含義一是同種晶體所習(xí)見的形態(tài)；二是晶體在三維空間延伸的比例。在相同的生長條件下，一定成分的同種礦物，總是有它自己的常見形態(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，是因為晶面應(yīng)平行強鍵，且是面網(wǎng)密度最大的面網(wǎng)。但由於結(jié)晶時的環(huán)境不同，不同面網(wǎng)的相對生長速度會有變化，以致最後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：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)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：晶體沿兩個方向特別發(fā)育，而另一方向發(fā)育較差，a=b>c，呈板狀、片狀等。如石墨、雲(yún)母等。這些礦物常具有堅強的構(gòu)造層。3）一向伸長：晶體沿一個方向特別發(fā)育，即有a=b<c，呈柱狀、針狀等，如輝石、角閃石等。這些礦物在晶體結(jié)構(gòu)上常具有一個方向鍵力很強。晶體習(xí)性

三向等長

粒狀一向延長柱狀／棒狀／針狀兩向延展板狀／片狀影響晶體習(xí)性的因素有以下幾個方面：(1)成分、結(jié)構(gòu)對礦物晶體延伸習(xí)性起制約作用A

成分簡單、對稱程度高的礦物，一般成粒狀。如自然金、金剛石、方鉛礦、石鹽。B

晶胞形狀對低級晶族礦物晶體延伸習(xí)性的影響。低級晶族礦物晶體的形狀是沿最小軸長方向延伸，或沿最大軸長方向縮扁的。C

晶體習(xí)性晶面常平行結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵最強的方向。(2)生成環(huán)境對礦物晶體習(xí)性的影響結(jié)晶溫度、結(jié)晶速度、介質(zhì)的酸鹼度和雜質(zhì)的存在、介質(zhì)的流動方向和形成晶體的空間部位等都會對晶體習(xí)性產(chǎn)生影響。3．晶面花紋除了結(jié)晶習(xí)性外，還要瞭解晶面的特徵。實際晶面不是理想的平面，常出現(xiàn)各種花紋，即晶面花紋。晶面花紋對不同的礦物來說都有著各自特色，因此，它可作為礦物的鑒定標(biāo)誌。(1)晶麵條紋：是指晶面上可以見到的一系列平行或交叉的條紋，它們嚴(yán)格地沿著一定的晶體學(xué)方向排列。根據(jù)形成機理不同可以分成聚形紋和聚片雙晶紋。

聚形紋它是在晶體生長過程中，由相互鄰接的兩個單形的狹長晶面交替發(fā)育而形成的。在一個晶體上，同一單形的各晶面，只要有條紋出現(xiàn)，它的樣式和分佈狀況總是相同的。因此，利用晶麵條紋的特徵，不僅可以鑒定礦物，而且還有助於作單形分析和對稱分析。晶面花紋有以下三種：

聚片雙晶紋是由聚片雙晶所引起的條紋。和聚形紋相比，聚片雙晶紋較平直、細密而均勻。聚形紋只出現(xiàn)在晶面上，晶面消失也隨之消失；而聚片雙晶紋貫穿晶體內(nèi)部，故晶面消失後它不隨之消失。（2）晶面螺紋

晶面上的螺旋紋是晶體螺旋狀生長的結(jié)果。它與形成條件和晶體的成分結(jié)構(gòu)有關(guān)。高溫比低溫生長的晶體具有更圓的螺旋紋，成分和結(jié)構(gòu)簡單的晶體常簡單圓形螺旋紋，而成分和結(jié)構(gòu)複雜的晶體則呈現(xiàn)多邊形螺旋紋。（3）蝕象是晶面受到溶蝕而遺留下來的一種具有一定形狀的凹斑。蝕象的形狀和分佈主要受晶面內(nèi)質(zhì)點排列方式的控制。不同種類的晶體，蝕象的形狀和位向一般不同，同一晶體不同單形的晶面上，也不一樣。晶體上性質(zhì)相同的晶面上的蝕象相同。同一晶體上屬於一種單形的晶面其蝕象才相同。

二、礦物集合體的形態(tài)

同種礦物的多個單體聚集在一起的群體叫做礦物集合體。自然界的礦物大多數(shù)是以集合體的形式出現(xiàn)的，其集合體形態(tài)主要取決於單體的形態(tài)和它們集合的方式。根據(jù)集合體中礦物顆粒大小可分為三種：肉眼可以辨認單體的為顯晶集合體，顯微鏡下才能辨認單體的隱晶集合體，在顯微鏡下也不能辨認單體的為膠態(tài)集合體。

顯晶集合體形態(tài)

按單體的結(jié)晶習(xí)性及集合方式的不同可分為粒狀、片狀、板狀、針狀、柱狀、棒狀、放射狀、纖維狀、晶簇狀等集合體

粒狀集合體片／板狀集合體毛髮狀集合體棒狀集合體放射狀集合體針狀集合體

一群發(fā)育完好的晶體，一端固定在一共同的基底上，另一端向空間自由發(fā)育，則叫做晶族。晶族中發(fā)育最好的晶體其延伸方向與基底近於垂直，不垂直於基底的晶體在生長過程中常被排擠而淘汰，這種現(xiàn)象稱為“幾何淘汰律”。晶簇

2.隱晶和膠態(tài)集合體這類集合體，可以由溶液直接結(jié)晶或由膠體生成。也可以由膠體礦物老化而成。膠體由於表面張力的作用，常使集合體趨向於形成球狀外貌，膠體老化後，常變成隱晶質(zhì)或顯晶質(zhì)，其內(nèi)部形成放射狀或纖維狀構(gòu)造，此外，還可以呈緻密狀、土狀等。按其外形和成因可分為：

結(jié)核體：它是圍繞某一核心自內(nèi)向外發(fā)育而成的球狀、凸鏡狀或瘤狀的礦物集合體。組成結(jié)核體的物質(zhì)可以是細晶質(zhì)或膠體非晶質(zhì)。結(jié)核的大小通常直徑在1釐米以上；多存在於緻密巖石或疏鬆的沉積物中，在風(fēng)化帶和氧化殼中也能見到。其物質(zhì)來源一般源於周圍的巖石。其內(nèi)部常具同心層狀構(gòu)造，當(dāng)膠體老化後，往往可以看到有細長的晶體從中心向外呈放射狀排列，因而具有放射狀構(gòu)造，如黃鐵礦結(jié)核。黃鐵礦結(jié)核

鮞狀及豆?fàn)罴象w：由許多形狀如同魚卵大小的球粒所組成的集合體，稱為鮞狀集合體；形狀、大小如豆的稱豆?fàn)罴象w。它們通常為膠體溶液沉澱而成。膠體物質(zhì)開始圍繞懸浮狀態(tài)的細紗、有機質(zhì)碎屑或氣泡等凝聚，當(dāng)?shù)揭欢ù笮r，便沉於水底，由於水體的流動，鮞粒還可以在水底下不斷滾動而繼續(xù)增大。兩者都具有明顯的同心層狀構(gòu)造。

分泌體：巖石中的球狀或不規(guī)則形狀的空洞，被膠體溶液從洞壁開始逐層地向中心滲透沉澱充填而成；中心經(jīng)常留有空腔，有時長有晶族。由於溶液的週期性沉澱，常出現(xiàn)環(huán)帶構(gòu)造。大的叫晶腺（>1cm），小的叫杏仁體（<1cm）。晶腺杏仁體生長順序

鐘乳狀集合體：由溶液或膠體失水而逐漸形成的集合體。將其形狀與常見物體類比而給予不同的名稱，如葡萄狀、鐘乳狀等。附著於洞穴頂部形成下垂的鐘乳體成為石鐘乳；而溶液滴到洞穴底部自下而上生長的成為石筍；石鐘乳和石筍連接起來則稱為石柱。鐘乳狀體長具有同心層狀、放射狀、緻密狀或結(jié)晶粒狀構(gòu)造，這是凝膠再結(jié)晶的結(jié)果。葡萄狀集合體腎狀集合體鐘乳狀集合體

此外，在描述礦物集合體時，還經(jīng)常用到其他一些術(shù)語，如：粉末狀礦物集合體、土狀集合體以及沉積在礦物或巖石表面的礦物薄膜稱之為被膜狀集合體，被膜較厚者又叫做皮殼，而由可溶性鹽類形成的被膜特稱為鹽華等。一定的礦物常呈現(xiàn)某種集合體形態(tài)，同時，某些集合體形態(tài)還常與一定的成因相聯(lián)系。所以，礦物集合體的形態(tài)，一方面可作為鑒定礦物的依據(jù)之一，而且也可作為礦物的成因標(biāo)誌之一。72

隱晶質(zhì)集合體

三、礦物形態(tài)的觀察和描述方法 對於單體礦物來說，要觀察晶體習(xí)性，描述其單形和對稱，進行晶體定向。要研究晶面特徵，描述晶面花紋、蝕象等。對於規(guī)則連生體，要描述其連生類型和規(guī)律。對於集合體，若為顯晶質(zhì)體，首先要圈定單體及判斷單體的結(jié)晶習(xí)性。在集合體中單體間的界限可能是單體的晶面、晶棱、解理面或斷口。單體形態(tài)確定後，按晶體結(jié)晶習(xí)性和集合方式描述顯晶集合體形態(tài)。對隱晶與膠態(tài)集合體來說，既要描述起外表，又要描述其內(nèi)部形態(tài)。思考題同一種礦物的理想晶體形態(tài)和實際（天然）晶體有何異同？為什麼鮞狀集合體不能稱為粒狀集合體？聚形紋與聚片雙晶紋有何區(qū)別？如何判斷集合體中的單體形態(tài)？鐘乳石稱為方解石的柱狀集合體對嗎？為什麼？第三章

礦物的物理性質(zhì)礦物的物理性質(zhì)鑒定礦物判斷成因礦物利用礦物的物理性質(zhì)礦物的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)礦物的形成條件

一、礦物的光學(xué)性質(zhì)礦物的光學(xué)性質(zhì)是指礦物對自然光的反射、折射和吸收等所表現(xiàn)出來的各種性質(zhì)。包括礦物的顏色、條痕、光澤和透明度。電磁波譜圖1.礦物的顏色定義：是一種生理感覺，當(dāng)波長在大約390~770nm範(fàn)圍內(nèi)的電磁波輻射，刺激人們的視神經(jīng)時，就有顏色的感覺。是對光選擇性吸收的結(jié)果礦物的光學(xué)效應(yīng)——反射、吸收、透射

礦物對光全部吸收時，礦物呈黑色

對所有波長的色光均勻吸收，礦物呈不同程度的灰色

基本上都不吸收則為無色或白色

選擇吸收某些波長的色光，礦物呈現(xiàn)吸收色光的互補色礦物的呈色機理：1）過渡金屬元素的內(nèi)部電子躍遷當(dāng)?shù)V物中含有過渡金屬元素時，無論是主要還是次要成分，它們都是礦物產(chǎn)生顏色的基礎(chǔ)。這是由於過渡金屬離子的d軌道或f軌道，會發(fā)生晶體場分裂。所產(chǎn)生的能量差大約在25000cm-1到14000cm-1的範(fàn)圍，其與某種可見光的波長相當(dāng)，在d-d或f-f軌道的電子躍遷，便可吸收某種可見光。色素離子是使礦物呈色的主要離子。如第四週期的Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni及稀土元素。

惰性氣體型離子所構(gòu)成的礦物通常是無色的。因為其p軌道同其最鄰近的空軌道間的能量差遠比可見光的能量大，其電子在可見光能量的作用下，不能被激發(fā)，不發(fā)生電子躍遷，從而可見光不能被吸收，因此礦物是無色的。離子顏色礦物舉例離子顏色礦物舉例Cr3+紅剛玉(紅寶石)Fe2+綠陽起石，綠泥石綠鈣鉻榴石Fe3+紅赤鐵礦Mn2+玫瑰菱錳礦薔薇輝石褐褐鐵礦黃綠綠簾石綠高嶺石Mn4+黑軟錳礦Cu2+藍藍銅礦[UO2]2+黃鈣鈾雲(yún)母綠孔雀石，綠松石經(jīng)常使礦物呈色的過渡型離子2）元素離子間的電子轉(zhuǎn)移或電荷轉(zhuǎn)換在晶體結(jié)構(gòu)中相鄰離子間在外來能量作用下可產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移，即電子可以從一個原子的軌道上躍遷到另一個原子的軌道上去，離子產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移，伴隨著電子轉(zhuǎn)移有很強烈的吸收。如藍寶石，F(xiàn)e2+的一個電子可吸收白光中的橙黃色光而發(fā)生躍遷，轉(zhuǎn)移到相鄰的Ti4+中去，使（Fe2+＋Ti4+）組合變?yōu)椋‵e3+＋Ti3+）組合，晶體則表現(xiàn)為深藍色。實質(zhì)上是光化學(xué)反應(yīng)的氧化－還原過程。3）晶體結(jié)構(gòu)缺陷造成的電子轉(zhuǎn)移一些礦物在晶體結(jié)構(gòu)中具有能吸收光而呈現(xiàn)顏色的色心。色心是晶體結(jié)構(gòu)缺陷，主要是晶格位置未被離子佔據(jù)而形成的空位，故能捕獲電子，並使該電子的能量狀態(tài)發(fā)生變化，其激發(fā)態(tài)和基態(tài)之間能量差與可見光相對應(yīng)。最常見的色心是F色心（電子色心），它是一電子佔據(jù)陰離子的空位而形成的。如果電子佔據(jù)到晶格間隙之中稱為F’色心，它也能造成礦物呈色。陽離子的空位而形成的色心叫V色心。

4）能帶間的電子轉(zhuǎn)移在晶體結(jié)構(gòu)中，由於原子間的距離很小，每個原子的外層電子都與鄰近原子中的電子發(fā)生強烈的相互作用，形成具有一定寬度的能量範(fàn)圍的能帶。完全被電子佔據(jù)的稱為滿帶；部分佔據(jù)的稱為導(dǎo)帶；相鄰能帶之間的能量範(fàn)圍稱為禁帶。不同能帶間的電子受到激發(fā)時可發(fā)生躍遷。而能帶間的能量差多與可見光的能量相對應(yīng)，故可吸收一定波長的可見光而使晶體呈色。礦物顏色的類型

自色、他色、假色

自色(idiochromatic)：礦物本身固有的成分結(jié)構(gòu)所決定的顏色

他色(allochromatic)：由雜質(zhì)、氣液包裹體所引起的顏色

假色(pseudochromatic)：是因物理光學(xué)效應(yīng)而產(chǎn)生的顏色

體色、表色體色：物體內(nèi)部所表現(xiàn)出來的顏色。當(dāng)白光透入礦物達一定深度，且在此過程中選擇吸收不同波長的色光而呈現(xiàn)出其互補色，為礦物所固有的顏色，如橄欖石吸收紫光而呈橄欖綠色表色：即反射色，只有物體的反射光所呈現(xiàn)的顏色，不

透明礦物因吸收非常強，因而表現(xiàn)的都是表面色。物理光學(xué)效應(yīng)（假色）

暈色：

某些透明礦物內(nèi)部一系列平行密集的解理面或裂隙面對光連續(xù)反射，引起光的干涉，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。

錆色(tarnish):

是由於光的干涉作用引起的。硫化物表面常因氧化產(chǎn)生很薄的薄膜,受日光照射後薄膜的兩側(cè)均會反射，反射光干涉後有的光波消失或減弱，有的則得到加強。因而在礦物表面上看到的是斑駁陸離的彩色。變彩(playofcolour):

是由於衍射現(xiàn)象而呈色的。在拉長石的某些面上，可以看到隨觀察方向的不同而有藍、綠、黃、紅等顏色的變換，故稱變彩。錆色

暈色

變彩

礦物顏色的命名和描述方法礦物的顏色多種多樣，在描述時所採用的原則是簡明、通俗，力求確切，

A標(biāo)準(zhǔn)色譜法：利用標(biāo)準(zhǔn)色譜描述礦物的顏色。

B類比法：最好用常見物體作比喻，如鉛灰、鐵黑、天藍、櫻紅、乳白等。

C二名法：當(dāng)?shù)V物的色彩是由多種色調(diào)構(gòu)成時，便採用此法，如黃綠、橙黃等。如系同一顏色，但在色上有深淺、濃淡之分時，則在色別之前加上適當(dāng)?shù)男稳菰~，如深藍、暗綠、鮮紅等。

在觀察與描述礦物顏色時，應(yīng)注意下列問題：

a以礦物新鮮面顏色為準(zhǔn)；

b注意觀察礦物顏色的細微差別。2.條痕（粉末色）

條痕是礦物在條痕板上擦劃後留下的痕跡（實際上是礦物的粉末）的顏色。由於它消除了假色，減低了他色，因而比礦物顆粒的顏色更為固定，故可用來鑒定礦物。條痕對不透明礦物的鑒定很重要，而透明礦物的條痕大多為白色、灰白色，因此，對這類礦物來說，條痕則失去了鑒定礦物的意義。例如黃銅礦與黃鐵礦，外表顏色近似，但黃銅礦的條痕顏色為帶綠的黑色，而黃鐵礦的條痕為黑色，以此，可以區(qū)別它們。同種礦物有時可出現(xiàn)不同的顏色，如塊狀赤鐵礦，有時為黑色，有時為紅色，但它們的條痕都是櫻紅色。3.透明度礦物允許可見光透過的程度，稱為礦物的透明度。它取決於礦物對光的吸收率和礦物的厚薄等因素。

金屬礦物吸收率高，一般都不透明；非金屬礦物吸收率低，一般都是透明的。

在觀察礦物的透明度時，為了消除厚度的影響，通常是隔著礦物的破碎刃邊（或薄片）觀察光源一側(cè)的物體。根據(jù)所見物體的清晰程度，可將礦物的透明度大體分為透明、半透明和不透明三種。透明：礦物能允許絕大部分的透射光透過，隔著這個礦物的薄片可以清晰地看到位於其另一側(cè)的物體輪廓細節(jié)，這樣的礦物稱為透明礦物。如石英、長石、方解石等。半透明：礦物可允許部分透射光透過，隔著這種礦物的薄片能夠看到另一側(cè)有物體存在，但分辨不清輪廓，這樣的礦物稱為半透明礦物。如辰砂、雄黃等。不透明：礦物基本上不允許可見光透過，這樣的礦物為不透明礦物，如磁鐵礦、方鉛礦、石墨等。4．光澤礦物的光澤是指礦物表面對光的反射能力。光澤的強弱用反射率R來表示。反射率是指光垂直入射礦物表面時的強度與反射光強度的比值。礦物反射率的大小，主要取決於折射率和吸收係數(shù)。礦物的折射率和吸收係數(shù)越大，反射率越高，光澤也就越強。

礦物的光澤通常根據(jù)反射光由強到弱的次序，可分為：按照反射率的大小，光澤分為四級：金屬光澤

R>25%。呈拋光金屬般的光澤半金屬光澤

R=25-19%。呈未刨光金屬般的光澤金剛光澤

R=19-10%。如同金剛石般的光澤玻璃光澤

R=10-4%。如同玻璃般的光澤礦物光澤的分級金屬光澤半金屬光澤金剛光澤玻璃光澤

另外，由於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)的如同油脂面上見到的那種光澤。如石英，斷口為油脂光澤。樹脂光澤：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，可以見到象松香等樹脂平面所呈現(xiàn)的那樣的光澤。絲絹光澤：在透明、具玻璃光澤且個體細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：解理髮育的淺色透明礦物，如白雲(yún)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。

礦物光學(xué)性質(zhì)關(guān)係表

5.礦物的發(fā)光性礦物在接受外界能量的照射下，能發(fā)射可見光的性質(zhì)稱為發(fā)光性。其實質(zhì)是礦物晶格吸收了較高外加能量，然後以較低能量再發(fā)射出來造成的。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)；在外界能量撤除以後(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)出來的各種物理性質(zhì)，解理、裂理（裂開）、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。解理面一般平行於面網(wǎng)密度最大的面網(wǎng)、陰陽離子電性中和的面網(wǎng)、兩層同號離子相鄰的面網(wǎng)以及化學(xué)鍵力最強的方向。

解理產(chǎn)生的原因A

解理面一般平行於面網(wǎng)密度最大的面網(wǎng)B

平行於由異號離子組成的電性中和的面網(wǎng)C

當(dāng)相鄰面網(wǎng)為同號離子的面網(wǎng)時，其間易產(chǎn)生解理D

平行於化學(xué)鍵力最強的方向根據(jù)解理的完好程度，一般分為五級：

(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，如雲(yún)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，僅在顯微鏡下偶爾可見零星的解理面，石英一般認為沒有解理。不同種的礦物，其解理特徵不同，有的無解理；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，尤其是沒有解理的晶質(zhì)和非晶質(zhì)礦物，她們受外力打擊後，都會發(fā)生無一定方向的破裂，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(parting)

礦物受外力作用，有時可沿著一定的結(jié)晶學(xué)方向裂成平面的非固有性質(zhì)，稱為裂理或裂開。與解理的成因不同：A裂開通常是沿著雙晶結(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機械作用力（如刻劃、壓入或研磨）侵入能力。通常用摩氏硬度計作為硬度的等級的標(biāo)準(zhǔn)。其他礦物的硬度是與摩氏硬度計中的標(biāo)準(zhǔn)礦物互相刻劃，相比較來確定的。在野外工作中，用摩氏硬度計中的礦物作為比較標(biāo)準(zhǔn)有時不夠方便，常借用指甲（2）、銅具（3）、小刀（5－6.5）等代替標(biāo)準(zhǔn)硬度的礦物來幫助測定被鑒定礦物的硬度。摩氏硬度是一種相對硬度，應(yīng)用時極為方便，但較粗略。因此在對礦物作詳細研究時，常需要測礦物的絕對硬度。通常採用的絕對硬度值是維克用壓入法測定的，稱為維氏硬度。摩氏硬度計十種礦物的維氏硬度如下（單位kg/mm2）：①滑石2⑥正長石930②石膏35⑦石英1120③方解石172⑧黃玉1250④螢石248⑨硬玉2100⑤磷灰石610⑩金剛石≈10000

礦物硬度是內(nèi)部結(jié)構(gòu)牢固程度的表現(xiàn)，主要取決於化學(xué)鍵的類型和強度。離子鍵型礦物硬度較高、共價鍵型礦物硬度高、金屬鍵型礦物硬度低、分子鍵型礦物硬度最低。決定化學(xué)鍵強度的因素及對硬度的影響有以下幾個方面：1）原子價態(tài)和原子間距礦物的硬度隨組成礦物的原子或離子電價的增高而增大，與原子間距的平方成反比。2）原子的配位數(shù)在其他條件相同的情況下，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－—共價鍵的中間過渡類型，硬度隨共價性程度的增大而增大。硬度還體現(xiàn)晶體的對稱性，即不同方向上的硬度不同。

3．礦物的比重：是指礦物（純淨(jìng)的礦物）的重量與4℃時同體積水的重量之比。其數(shù)值與密度的數(shù)值相同。礦物的比重變化範(fàn)圍很大，從小於1（如琥珀）到23（鉑族礦物）不等。自然金屬元素礦物比重最大，鹽類礦物比重最小。大多數(shù)礦物的比重都在2－3.5之間。

礦物比重可分為三級：輕級：比重小於2.5。如石墨等。中級：比重2.5－4，大多數(shù)礦物的比重屬於此級。重級：比重大於4。對晶體結(jié)構(gòu)類型相同的礦物來講，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。方鉛礦PbS(Pb=207.21,7.4-7.6g/cm3)

重晶石Ba[SO4](Ba=137.36,4.3-4.7g/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，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Ca[CO3](6,2.71g/cm3)

文石Ca[CO3](9,2.95g/cm3)礦物形成時的溫度(T)和壓力(P)對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。具有過渡型離子－共價鍵的礦物，離子鍵徹底程度越高，礦物的脆性就越強。

延展性：是指礦物在錘擊或拉伸下，容易成為薄片或細絲的性質(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)外力解除後又恢復(fù)原狀的性質(zhì)。如雲(yún)母。

撓性：是指礦物受外力作用發(fā)生彎曲形變，當(dāng)外力作用解除後不能恢復(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：是指礦物對電流的傳導(dǎo)能力。它取決於化學(xué)鍵的類型。具金屬鍵的礦物，因為在晶體結(jié)構(gòu)中有自由電子存在，導(dǎo)電性就強。如自然金屬礦物和某些金屬硫化物，是電良導(dǎo)體；離子鍵或共價鍵礦物導(dǎo)電性弱或不導(dǎo)電。如石棉、雲(yún)母等。因此，礦物的導(dǎo)電能力差別很大。某些礦物當(dāng)溫度增高時導(dǎo)電性增強，溫度降低時具絕緣體性質(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，能激起晶體表面荷電的現(xiàn)象。b．熱電性：是指某些礦物晶體，當(dāng)受熱或冷卻時，能激起礦物晶體表面荷電的現(xiàn)象。L3+-電氣石受熱荷電115

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礦物磁性分成三級

強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

礦物在外磁場作用下，產(chǎn)生很弱的感應(yīng)磁場，其磁化方向與外磁場方向相反，磁化率很小，表現(xiàn)為被永久磁鐵所排斥；

電磁性礦物

礦物在外磁場作用下，產(chǎn)生的感應(yīng)磁性稍大，其磁化方向與外磁場方向相同，磁化率不大，為正值，表現(xiàn)為受磁場的吸引。這類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。思考題閃鋅礦（Zn,Fe）S的黑褐色，含有細分散赤鐵礦的紅色石英，透明方解石在裂隙附近呈現(xiàn)的五顏六色分別屬於自色、他色和假色的哪一類顏色？何謂條痕色？條痕色和透明度有何關(guān)係？簡述晶格類型對光學(xué)性質(zhì)的影響。何謂相對硬度和絕對硬度？摩氏硬度屬於哪一類硬度，它如何分級？解理的定義。畫示意圖說明解理產(chǎn)生的各種原因。裂理和解理有何異同？說出下列解理的組數(shù)和夾角（90°、60°和斜交）：立方體、八面體、菱面體、四方柱{100}、斜方柱{110}。肉眼鑒定中比重如何分級？何謂礦物的發(fā)光性？何謂螢光，何謂磷光？何謂礦物的彈性和撓性？礦物是地質(zhì)作用的產(chǎn)物,根據(jù)地質(zhì)作用的性質(zhì),將之劃分：內(nèi)生作用:巖漿作用偉晶作用熱液作用外生作用:風(fēng)化作用沉積作用(包括機械沉積,化學(xué)沉積和生物化學(xué)沉積

作用)變質(zhì)作用:接觸變質(zhì)作用(包括熱變質(zhì)作用,接觸交代作用)

區(qū)域變質(zhì)作用第四章礦物的成因形成礦物的地質(zhì)作用內(nèi)生作用巖漿作用偉晶作用接觸交代熱液作用火山作用風(fēng)化作用沉積作用接觸變質(zhì)區(qū)域變質(zhì)機械沉積化學(xué)沉積膠體沉積生物沉積外生作用變質(zhì)作用

1.內(nèi)生作用其能源來自地球內(nèi)部，主要是指與巖漿活動有關(guān)的作用。巖漿是處在地殼深處的高溫高壓下的富含揮發(fā)分的矽酸鹽熔融體。

巖漿的成分：地殼中的前八種元素占90%，揮發(fā)分占8－9%(H2O、CO2、H2S、Cl、F),另外，含有Cu、Pb、Zn、Cr、Ti、Ag、Hg、Sb等元素，可形成礦床。巖漿溫度在1000℃以上，壓力在5000－20000個大氣壓，可以流動。巖漿具有巨大的地質(zhì)作用力，其作用時間長、複雜、從地殼深處往壓力減小的方向活動過程中，有多個階段。幹固相線幹固相線幹固相線TTT地溫線地溫線地溫線濕固相線PPP1280℃1280℃1450℃（a）(b)(c)上地幔發(fā)生部分熔融的方式（據(jù)MenziesandChazot，1995）(a)流體和揮發(fā)份的加入導(dǎo)致固相線降低；(b)地幔溫度的上升；(c)地幔物質(zhì)絕熱減壓上升部分熔融發(fā)生的條件：洋中脊－減壓島?。尤肓黧w熱點－加熱

巖漿作用形成的礦物特點

在巖漿作用中，形成的主要礦物及其晶出的順序依次為：Mg,Fe矽酸鹽－橄欖石、輝石、角閃石、黑雲(yún)母；K,Na,Ca矽酸鹽－斜長石、正長石、微斜長石以及石英等造巖礦物。從而在巖漿作用過程中形成不同的礦物組合，構(gòu)成不同的巖石類型。巖漿作用可以形成重要的礦床，如超基性巖主要形成鉻、鉑或金剛石礦床；基性巖主要形成銅鎳硫化物礦床。

偉晶作用形成的礦物特點

以礦物晶體粗大為特徵，形成溫度400－700℃，形成深度約3－8km。一般分為巖漿偉晶作用和變質(zhì)偉晶作用幾乎所有的侵入巖都有自己相應(yīng)的偉晶巖，如花崗偉晶巖、鹼性偉晶巖、基性超基性偉晶巖等。其中分佈最廣、最有工業(yè)價值的是花崗偉晶巖，其次是鹼性偉晶巖。

偉晶巖中揮發(fā)份大量聚集，富含堿質(zhì)和稀有、放射性元素（Nb,Ta,TR,U,Sn,Li,Rb,Cs等）。

主要礦物有長石、石英、雲(yún)母、鋰輝石、鋯石、鈮鉭鐵礦、褐釔鈮礦、磷鈰鑭礦等。

偉晶巖還可形成許多寶石礦物，如綠柱石、電氣石、黃玉、水晶等。

鎂矽卡巖

圍巖是白雲(yún)巖或白雲(yún)質(zhì)灰?guī)r。

主要礦物

鎂橄欖石、尖晶石、透輝石、鎂鋁石榴子石、磁鐵礦等。

接觸交代作用形成的礦物特點

鈣矽卡巖

圍巖以石灰?guī)r為主。

主要礦物

鈣鋁石榴子石、鈣鐵石榴子石、透輝石、鈣鐵輝石、矽灰石、方柱石、符山石等。

發(fā)生在中酸性巖漿侵入體同碳酸鹽類的接觸帶，所形成的巖石稱為矽卡巖。後期有熱液礦化交代作用，形成Fe,Cu,W,Mo,B和多金屬等礦床。矽卡巖是在600－400

C左右形成的。金屬礦物在450－200

C形成，深度一般在1-4.5km。高溫?zé)嵋?/p>

形成溫度約在500－300℃之間

W-Sn-Mo-Bi-Be-Fe的礦物組合及相應(yīng)的礦床

金屬礦物

黑鎢礦、輝鉬礦、輝鉍礦、磁黃鐵礦、毒砂非金屬礦物石英、雲(yún)母、黃玉、電氣石、綠柱石

中溫?zé)嵋?/p>

形成溫度在300－200℃之間

Cu-Pb-Zn的礦物組合和相應(yīng)的礦床

金屬礦物黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、自然金等

非金屬礦物石英、方解石、白雲(yún)石、菱鎂礦、重晶石等

低溫?zé)嵋?/p>

形成於200－50℃之間

As-Sb-Hg-Ag的礦物組合及相應(yīng)的礦床

金屬礦物雄黃、雌黃、輝銻礦、辰砂、自然銀等

非金屬礦物石英、方解石、蛋白石、重晶石等

熱液作用形成的礦物特點

巖漿期後熱液／變質(zhì)熱液／地下水熱液造巖礦物與巖漿巖類似，區(qū)別在於出現(xiàn)高溫相礦物，如透長石、高溫石英等。礦物除形成斑晶外，均成隱晶質(zhì)。巖石具有氣孔、流紋構(gòu)造?；鹕綗嵋撼涮铎痘鹕綆r氣孔或交代火山巖，氣孔中由於充填物而成杏仁體構(gòu)造。主要礦物有沸石、蛋白石、方解石、自然銅等。由火山噴氣凝華的產(chǎn)物有自然硫、雄黃、雌黃、硫化物和石鹽等?；鹕阶饔眯纬傻V物的特點火山作用中礦物自巖漿熔體或火山噴氣中迅速結(jié)晶，或由火山熱液充填、交代火山巖而形成。在地表，巖漿在常壓、高溫下迅速結(jié)晶，形成與巖漿成分相對應(yīng)的各種噴出巖。自然硫

風(fēng)化作用條件下形成礦物的特徵包括物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化作用過程。原生礦物經(jīng)風(fēng)化後發(fā)生分解和破壞，形成在新的條件下穩(wěn)定的礦物和巖石。不同礦物抗風(fēng)化的能力是不同的：硫化物、碳酸鹽最易風(fēng)化，矽酸鹽、氧化物較穩(wěn)定；自然元素最穩(wěn)定。在風(fēng)化作用下，易溶解礦物的部分組分如K,Na,Ca等形成真溶液，被地表水帶走，留下殘餘空洞；部分難溶組分如Si,Al,Fe,Mn等則殘留在地表，生成氧化物、氫氧化物，如褐鐵礦、硬錳礦、錳土（在較大面積上分佈時，則稱“帽”，如“鐵帽”，“錳帽”等），鋁土礦、高嶺石等次生礦物。金屬硫化物礦床易遭受風(fēng)化，在良好的風(fēng)化作用條件下，可以呈現(xiàn)垂直分帶，即從地表向地下深部分為氧化帶、次生硫化物富集帶和原生硫化物帶。它們的發(fā)育程度與地下水有關(guān)，其特點為：次生富集帶

分佈地下水流動帶。從氧化帶淋濾出來的某些金屬硫酸鹽溶液滲透到潛水面以下，在還原條件下，與原生硫化物或與化學(xué)性質(zhì)活潑的圍巖（如石灰?guī)r）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成次生硫化物，從而增加了原生礦石中某些金屬的含量，使有用金屬富集，故稱之為次生富集帶。原生帶

分佈在大致相當(dāng)於滯留水帶。原生硫化物沒有遭受風(fēng)化。

氧化帶

分佈在地表至潛水面之間，大致相當(dāng)於地下水滲透帶。該部位水解作用和氧化作用非常強烈，硫化物在氧化過程中大部分金屬形成可溶性鹽類而被淋濾；一些鐵和錳的硫化物很容易被氧化，形成氧化物和氫氧化物，構(gòu)成鐵（錳）帽。機械沉積：當(dāng)風(fēng)化產(chǎn)物被水流沖刷和再沉積時，物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的礦物，就形成機械沉積。如長石、石英砂及少量的重礦物，構(gòu)成砂巖等沉積巖。比重較大的有工業(yè)意義的重砂礦物，在河谷或其他有利地段集中堆積，形成漂砂礦床。Au，Pt化學(xué)沉積：由溶液直接結(jié)晶。多在乾旱炎熱氣候條件下，在乾涸的內(nèi)陸湖泊、半封閉的瀉湖及海灣中，各種鹽類溶液因過飽和而結(jié)晶。如在鹽湖中，結(jié)晶的礦物有石膏、硬石膏、石鹽、鉀鹽、光鹵石等。膠體沉澱：膠體溶液被帶入湖、海盆內(nèi)，受到電介質(zhì)的作用發(fā)生凝聚而沉澱，形成Fe,Mn,Al,Si的氧化物和氫氧化物，如赤鐵礦、鋁土礦、軟錳礦、硬錳礦等。膠休礦物常形成緻密塊狀、鮞狀、豆?fàn)?、腎狀等形態(tài)。生物沉積：生物有機體沉積而成。常由生物的骨骼和遺骸堆積而成。如石灰?guī)r、矽藻土、磷塊巖、煤、油葉巖、石油等。

沉積作用條件下形成礦物的特徵接觸熱變質(zhì)作用條件下形成礦物的特點由於巖漿侵入使圍巖受到熱的影響而引起的變質(zhì)作用。引起圍巖的重結(jié)晶，也可形成新的礦物。由於圍巖的化學(xué)成分及變質(zhì)條件的不同，將產(chǎn)生不同的變質(zhì)礦物。以泥質(zhì)巖為例，泥質(zhì)巖在熱變質(zhì)熱變質(zhì)條件下形成各種角巖：

低級變質(zhì)（溫度不高）時生成斑點狀紅柱石；

中級變質(zhì)時（溫度中等），主要生成堇青石、石榴子石、白雲(yún)母；

高級變質(zhì)（高溫）下，生成矽線石、正長石、剛玉、石墨等。接觸熱變質(zhì)

與原巖的成分和變質(zhì)程度密切相關(guān)；

向生成不含OH的方向發(fā)展；

向體積小、比重大的礦物轉(zhuǎn)化；

定向壓力下，柱狀和片狀礦物呈定向排列，使巖石具有片理和片麻理構(gòu)造。

區(qū)域變質(zhì)作用條件下形成礦物的特徵特點

伴隨區(qū)域構(gòu)造運動而發(fā)生的大面積的變質(zhì)作用。引起巖石（或礦床）發(fā)生變化的直接因素是高溫、高壓和以H2O、CO2為主要活動性組分的流體，使原巖礦物重結(jié)晶，並常常伴有一定程度的交代作用，結(jié)果形成新的礦物組合。

分類

低級區(qū)域變質(zhì)作用：一般為白雲(yún)母、綠簾石、陽起石、蛇紋石、滑石、綠泥石和黑雲(yún)母等含OH的矽酸鹽；中級區(qū)域變質(zhì)作用：有角閃石、斜長石、石英、石榴子石、透輝石、綠簾石、雲(yún)母等；高級區(qū)域變質(zhì)作用：生成不含OH、在高溫高壓下穩(wěn)定的礦物，如正長石、斜長石、堇青石、矽線石、輝石、橄欖石、剛玉和尖晶石等。二、礦物的標(biāo)型特徵

同一礦物的成分、形態(tài)、物性、結(jié)構(gòu)等方面常因生成條件不同而異，此種能反應(yīng)生成條件的特徵稱為礦物的標(biāo)型特徵。

礦物的標(biāo)型特徵有：形態(tài)標(biāo)型—形狀、習(xí)性、大小、雙晶集合體形態(tài)成分標(biāo)型—微量元素、類質(zhì)同象、含水狀況。物性標(biāo)型—顏色、條痕、光澤、硬度等結(jié)構(gòu)標(biāo)型—多型、有序度、陽離子配位數(shù)、晶胞體積等。同位素標(biāo)型—O、S、C、Pb等同位素。錫石的形態(tài)標(biāo)型標(biāo)型礦物

—只限於某種特定的成巖、成礦作用中才能形成的礦物，亦即單成因礦物。如：

只產(chǎn)於鹼性火山巖和次火山巖中的白榴石只生成在低溫?zé)嵋旱V床中的辰砂、輝銻礦只產(chǎn)於變質(zhì)巖中的十字石，標(biāo)誌中級變質(zhì)作用環(huán)境藍閃石是低溫高壓變質(zhì)帶產(chǎn)物的特徵柯石英超高壓變質(zhì)（>2.8GPa)的產(chǎn)物

標(biāo)型礦物可以表徵特定的地質(zhì)作用條件。因此，標(biāo)型礦物本身就是成因上的標(biāo)誌。

三、礦物中的包裹體礦物在生長過程中所捕獲的被包裹在晶體內(nèi)的外來物質(zhì)，稱為包裹體。礦物中的包裹體，其大小、形狀不一；呈固、液和氣態(tài)的都有。1.包裹體的分類（1）成因分類

原生包裹體：這種包裹體是與主礦物在同一個成礦溶液中同時形成的，它是被保存在主礦物中的、形成主礦物時溶液的珍貴樣品。測定這種樣品的均化溫度、壓力、含鹽度、成分、Ph值Eh值等，就可確定主礦物的形成條件。包裹體由不均勻狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫瘯r的狀態(tài)可指示地質(zhì)作用的類型，對包裹體進行加溫時，若包裹體全部轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w時，表明礦物是由熱液作用形成的；包裹體全部轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w時，表明礦物是在汽化作用下形成的；當(dāng)包裹體全部轉(zhuǎn)變?yōu)槿垠w時，礦物則是在巖漿作用時形成的。

次生包裹體：是在礦物形成後，後期氣液沿礦物的裂隙、解理等進入礦物，引起礦物局部溶解和重結(jié)晶過程中被捕獲而形成的包裹體。它對研究成礦期後熱液活動性質(zhì)具有意義。

假次生包裹體：是主礦物在結(jié)晶過程中，由於應(yīng)力和構(gòu)造的作用，是晶體部分發(fā)生破碎和裂開，是礦液進入裂隙中，發(fā)生重結(jié)晶而形成的包裹體。（2）物理狀態(tài)分類：1）固態(tài)包裹體：主要由玻璃和氣孔組成。氣孔是巖漿冷凝成玻璃時收縮而成的。2）氣體包裹體：主要有氣體和液體組成，氣體的體積超過50%。它是礦物在結(jié)晶過程中捕獲的單一相冷卻收縮的結(jié)果，氣液比越大反映形成的溫度越高。3）液體包裹體：指氣液比小於50%的氣液包裹體。反映形成溫度低於氣體包裹體。4）多相包裹體：即包裹體中包含三相，主要出現(xiàn)於變質(zhì)巖、花崗巖、沉積巖的礦物中。包裹體測溫

四、礦物的生成順序和世代礦物的生成可以是同時，也可以是有先有後，按礦物生成的先後就有了礦物的生成順序。確定礦物生成順序的標(biāo)誌：同種礦物的生成也有先後，前後所生成的同種礦物屬於兩個世代。不同世代的同種礦物，由於其生成條件不同，因而在礦物的類質(zhì)同象、微量元素、顏色、包裹體等方面都有明顯的差異。

五、礦物的組合、共生和伴生

共生組合

同一成因、同一成礦期（或成礦階段）的礦物組合。伴生組合

不同成因或成礦期（或成礦階段）的礦物組合。

礦物組合

不管生成時間先後，只要在空間上共同存在的不同礦物就稱為一個礦物組合。我國南嶺地區(qū)某礦床礦物生成順序表

六、礦物的變化礦物形成後，在後繼的地質(zhì)作用過程中，當(dāng)物理化學(xué)條件的變化超出該礦物的穩(wěn)定範(fàn)圍時，礦物就會發(fā)生某種變化。礦物最常見的變化現(xiàn)象有：1、礦物成分和結(jié)構(gòu)的變化礦物形成之後，在後續(xù)的地質(zhì)作用過程中，由於物理化學(xué)條件的改變，使礦物的成分和結(jié)構(gòu)變化而形成新的礦物。例如，在風(fēng)化作用中，鉀長石變?yōu)楦邘X石：4K[AlSi