第二章-礦物的基本性質(zhì)課件

礦物的基本性質(zhì)

本章的主要內(nèi)容礦物的光學(xué)性質(zhì)礦物的力學(xué)性質(zhì)礦物的熱學(xué)性質(zhì)礦物的電磁學(xué)性質(zhì)礦物的表面性質(zhì)礦物的化學(xué)性質(zhì)1.礦物的光學(xué)性質(zhì)礦物對(duì)光線的吸收、反射和折射表現(xiàn)出的各種性質(zhì)。

顏色

光澤

白度

透明度

發(fā)光性顏色

顏色是具有一定波長(zhǎng)的電磁波，一定波長(zhǎng)的可見(jiàn)光會(huì)呈現(xiàn)一定的顏色。

礦物對(duì)可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)不同波長(zhǎng)的光選擇吸收后透射、反射出其余光波的混合色即為礦物的顏色。

紅橙黃綠蘭青紫770620592578500464446390nm礦物顏色的描述：?jiǎn)紊ǎ簶?biāo)準(zhǔn)色+程度詞（深、淺、濃、淡、暗等）如深蘭色、淺黃色、暗紅色二名法：次色+主色如黃綠色、紫紅色、棕黑色類比法：以常見(jiàn)物質(zhì)的顏色相比擬如蘋果綠、咖啡色、玫瑰紅

礦物顏色一般用目測(cè)法作定性描述，在某些情況下（寶石鑒定）用定量表征：色調(diào)、亮度與飽和度。5可編輯課件PPT黃銅礦的銅黃色6可編輯課件PPT自然金的金黃色abcdefghijklmnop7可編輯課件PPT孔雀石【翠綠色】孔雀石的翠綠色8可編輯課件PPT辰砂【朱紅色】辰砂的朱紅色硫化汞9可編輯課件PPT磁鐵礦的鐵黑色10可編輯課件PPT石英（紫水晶洞）11可編輯課件PPT蛋白石蛋白石脫水成石髓，彩色、具同心圓條帶結(jié)構(gòu)者稱為瑪瑙12可編輯課件PPT暗色的燧石燧石是古人類制作石器的主要材料13可編輯課件PPT薔薇輝石14可編輯課件PPT橄欖石基性、超基性巖漿巖的造巖礦物。典型的橄欖綠色15可編輯課件PPT礦物呈色的原因

（1）成分中過(guò)渡金屬元素的電子躍遷、離子間的電荷轉(zhuǎn)移或結(jié)構(gòu)中存在色心等引起。

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）礦物中的裂紋、包裹體、雙晶紋以及表面存在氧化薄膜等引起的干涉、衍射、散射。

條痕色

根據(jù)礦物顏色產(chǎn)生的原因可分為自色、他色和假色。

自色與礦物本身的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)直接相關(guān)。

他色是外來(lái)雜質(zhì)混入所染成的顏色，也可以是氣、液包裹體的存在而引起的顏色。

假色是由于某些物理原因造成的與本質(zhì)無(wú)關(guān)的顏色，如轉(zhuǎn)動(dòng)礦物出現(xiàn)顏色變化。

條痕色是指礦物在白色無(wú)釉瓷上劃擦?xí)r所留下粉末的顏色。只有硬度低于瓷板的礦物才能測(cè)其條痕色。17可編輯課件PPT條痕（黃鐵礦、赤鐵礦）墨綠色櫻紅色18可編輯課件PPT光澤礦物的光澤是指礦物表面對(duì)可見(jiàn)光的反光能力。光澤的強(qiáng)弱與折射率N及反射率R、吸收系數(shù)有關(guān)。一般礦物學(xué)中根據(jù)折射率的大小將光澤進(jìn)行分級(jí)。金屬光澤：N>3反光極強(qiáng)，如光亮的金屬器皿半金屬光澤：N=2.6-3反光強(qiáng)度介于金屬光澤和非金屬光澤之間，比較暗淡金剛光澤：N=1.9-2.6玻璃光澤：N=1.3-1.9油脂光澤、松脂光澤、土狀光澤……19可編輯課件PPT自然金的金屬光澤20可編輯課件PPT布達(dá)拉宮的金頂21可編輯課件PPT黃鐵礦“愚人金”【金屬光澤】黃鐵礦（愚人金）的金屬光澤22可編輯課件PPT赤鐵礦【半金屬光澤】赤鐵礦的半金屬光澤23可編輯課件PPT金剛石的金剛光澤鉆石24可編輯課件PPT水晶的玻璃光澤晶簇25可編輯課件PPT葉臘石的油脂光澤青田石的油脂光澤葉臘石花好月圓26可編輯課件PPT田黃石的油脂光澤田黃石的油脂光澤葉臘石價(jià)值1800萬(wàn)的清朝康熙印章套裝27可編輯課件PPT葉臘石的光澤雞血石的油脂光澤葉臘石朱紅色的為辰砂（硫化汞）28可編輯課件PPT翡翠硬玉（緬甸玉）硬玉是鈉和鋁的硅酸鹽，歸入輝石礦物；而軟玉則是鈣和鎂的硅酸鹽，屬閃石礦物。29可編輯課件PPT珍珠光澤，如白云母、滑石等:30可編輯課件PPT高嶺石的土狀光澤31可編輯課件PPT白度和透明度白度礦物的白度是指礦物(多指粉末)反射白光的能力，亦指其潔白的程度。白度是陶瓷、造紙、涂料等填料礦物重要技術(shù)指標(biāo)之一。礦物中的有機(jī)質(zhì)、碳質(zhì)、鐵鈦等雜質(zhì)的存在會(huì)影響白度。透明度透明度是指礦物晶體允許可見(jiàn)光透過(guò)的程度。礦物的顏色、包體、解理、裂紋以及集合體特征等都影響透明度。透明度是鑒定寶石品種和質(zhì)量的重要依據(jù)之一。32可編輯課件PPT發(fā)光性

礦物的發(fā)光性是指礦物在外來(lái)能量的激發(fā)下，發(fā)出可見(jiàn)光的性質(zhì)。

礦物發(fā)光性不是全部物質(zhì)發(fā)光，只是某些受激部分發(fā)光(發(fā)光中心)，而且不伴隨大量的熱輻射，是冷光。當(dāng)激發(fā)作用停止發(fā)光持續(xù)10-8秒以上者稱磷光，10-8秒內(nèi)迅速消失者稱熒光。

不是所有礦物在受激時(shí)能發(fā)光，少數(shù)礦物的發(fā)光是有用它們本身固有的特性，大多數(shù)礦物則常因微量雜質(zhì)元素存在有關(guān)。如含稀土元素的螢石和方解石常常產(chǎn)生熒光。含鈣的磷酸鹽中有鑭族元素代替鈣時(shí)常發(fā)出磷光。33可編輯課件PPT瑪瑙的熒光短波紫外線下34可編輯課件PPT方解石的熒光短UV下長(zhǎng)UV下35可編輯課件PPT石英和云母的熒光短UV下36可編輯課件PPT鋅黃長(zhǎng)石

的熒光短UV下37可編輯課件PPT2.礦物的力學(xué)性質(zhì)礦物在外力作用下所表現(xiàn)出的各種物理性質(zhì)。

相對(duì)密度

硬度與耐磨性

解理、斷口與裂開

機(jī)械形變

抗壓、抗折及抗拉強(qiáng)度

相對(duì)密度

礦物的相對(duì)密度是指礦物（純凈的單礦物）的質(zhì)量與4℃時(shí)同體積水的質(zhì)量之比。

礦物的相對(duì)密度主要取決于化學(xué)組成中所含元素的原子量大小和晶體結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)堆積的緊密程度。

礦物的相對(duì)密度對(duì)礦物的鑒定、分離和選礦具有重要作用。硬度

礦物的硬度是指當(dāng)?shù)V物受到刻劃、壓入或研磨等作用時(shí)，所表現(xiàn)出來(lái)的機(jī)械強(qiáng)度。

硬度的表征方法

（1）用摩斯硬度計(jì)，用相互刻劃的方法測(cè)定其相對(duì)硬度。

（2）利用顯微硬度儀測(cè)定其顯微硬度(亦稱壓入硬度或絕對(duì)硬度)。

摩斯硬度HM與顯微硬度H之間的關(guān)系大致為:滑石石膏方解石螢石磷灰石正長(zhǎng)石石英黃玉剛玉金剛石12345678910指甲為2—2.5，小刀約5—5.5摩氏硬度計(jì)〔F.Mohs（德）〕41可編輯課件PPT滑石142可編輯課件PPT石膏243可編輯課件PPT方解石344可編輯課件PPT螢石4夜明珠45可編輯課件PPT磷灰石546可編輯課件PPT正長(zhǎng)石647可編輯課件PPT石英748可編輯課件PPT黃玉849可編輯課件PPT剛玉950可編輯課件PPT金剛石10——有色鉆石51可編輯課件PPT鑲金剛砂的鉆頭52可編輯課件PPT耐磨性礦物的耐磨性是指礦物受摩擦?xí)r所表現(xiàn)出來(lái)的機(jī)械強(qiáng)度，用耐磨率(或耐磨度)來(lái)表征。礦物的耐磨率是指一定尺寸和形狀的晶體在耐磨試驗(yàn)機(jī)上承受一定的荷重，并置于一定的磨損條件下，經(jīng)過(guò)規(guī)定的磨程磨削后，試樣單位受磨面積上的磨蝕量。礦物的耐磨性隨硬度的增高而增高。

礦物的硬度和耐磨性主要取決于礦物的結(jié)構(gòu)和鍵強(qiáng)。

影響硬度的主要因素有:原子價(jià)態(tài)和原子間距配位數(shù)離子鍵和共價(jià)鍵的狀態(tài)53可編輯課件PPT解理

解理是礦物晶體受外來(lái)作用時(shí)，沿一定的結(jié)晶學(xué)方向作平面破裂的性質(zhì)。破裂的平面稱解理面。解理的方向服從于晶體的對(duì)稱性。解理的發(fā)生及其完善程度取決于晶體結(jié)構(gòu)中不同方向上鍵強(qiáng)的差異，解理平行于強(qiáng)健，解理面一般平行于網(wǎng)面密度最大或陰陽(yáng)離子電性中和或同號(hào)離子相鄰的網(wǎng)面。解理是鑒定礦物的重要標(biāo)志之一。54可編輯課件PPT

極完全解理云母完全解理方解石中等解理正長(zhǎng)石不完全解理磷灰石極不完全解理石英55可編輯課件PPT云母的極完全解理56可編輯課件PPT冰洲石的完全解理57可編輯課件PPT方鉛礦的完全解理58可編輯課件PPT鋰輝石{110}中等解理59可編輯課件PPT橄欖石{100}、{010}不完全解理60可編輯課件PPT斷口

斷口是礦物晶體在外力作用下所產(chǎn)生的不規(guī)則破裂面。化學(xué)鍵強(qiáng)度在個(gè)方向差別不大的礦物晶體(如石英、石榴子石等)的斷口發(fā)育。

高硬度礦物易于形成尖銳的棱角。

礦物斷口的形態(tài)主要有：

貝殼狀斷口

纖維狀及多片狀斷口

鋸齒狀斷口

參差狀斷口

階梯狀斷口61可編輯課件PPT璞玉的貝殼狀斷口62可編輯課件PPT燧石的貝殼狀斷口燧石為玉髓的隱晶結(jié)構(gòu)63可編輯課件PPT裂開

裂開也是礦物受外力作用沿一定結(jié)晶學(xué)方向產(chǎn)生的平面破裂，但與解理不同的是它并非礦物固有的特征，其產(chǎn)生系在一定網(wǎng)面間有離溶成因的夾層等因素造成的。64可編輯課件PPT機(jī)械形變

機(jī)械形變是指礦物受到外力作用時(shí)所產(chǎn)生的形狀、體積的變化。

根據(jù)變形物體在外力停止作用后能否恢復(fù)原狀，可分為彈性形變和塑性形變。

塑性形變的實(shí)質(zhì)是形變結(jié)果使晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)處于新的平衡或準(zhǔn)平衡位置，使晶體達(dá)到了新的勢(shì)能最小值，從而是形變不能再自動(dòng)恢復(fù)。

產(chǎn)生塑性形變的機(jī)理，一種是形成機(jī)械雙晶，另一種是晶格滑移。晶格滑移是塑性形變的主要形式，它未導(dǎo)致晶格破壞，但可以使晶體伸長(zhǎng)或變扁，從而表現(xiàn)出延性和展性。65可編輯課件PPT金磚俗話說(shuō)：一斤黃金包一畝地。1g黃金可制成約50m2的金箔；經(jīng)過(guò)2萬(wàn)多次敲擊，金箔厚度僅0.15μm，相當(dāng)于頭發(fā)的1／500。66可編輯課件PPT抗壓、抗折、抗拉強(qiáng)度

抗壓、抗折及抗拉強(qiáng)度是礦物材料機(jī)械強(qiáng)度的主要性能參數(shù)。

礦物材料抵抗單軸壓力破壞時(shí)的最大能力為抗壓強(qiáng)度。

抗折強(qiáng)度是指一定尺寸和形狀的樣品，在靜彎曲負(fù)荷作用下抵抗斷裂的強(qiáng)度。

抗拉強(qiáng)度指礦物材料抵抗單軸拉伸破壞的最大能力。影響上述三種強(qiáng)度的主要因素有：

礦物的成分和結(jié)構(gòu)，尤其是鍵強(qiáng)及其分布方向；

晶體中的包裹體及裂隙

礦物顆粒的大小、膠結(jié)物的種類67可編輯課件PPT3.礦物的熱學(xué)性質(zhì)

一、導(dǎo)熱性熱傳導(dǎo)是指物質(zhì)直接接觸部分之間的熱傳遞。這種傳熱過(guò)程是依靠物質(zhì)微觀質(zhì)點(diǎn)（分子、原子或電子的能力傳遞而實(shí)現(xiàn)的，與宏觀運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。導(dǎo)熱是物質(zhì)的本能。影響礦物材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素主要有：

礦物的成分及晶體結(jié)構(gòu)晶體缺陷

雜質(zhì)

裂隙和包裹體

68可編輯課件PPT

二、熱膨脹性礦物的熱膨脹以線熱膨脹率表征。

熱膨脹率指礦物每升高絕對(duì)溫度1度，礦物長(zhǎng)度增長(zhǎng)量同原長(zhǎng)度的比值。

根據(jù)熱膨脹曲線的形狀與溫度的關(guān)系，可分為：

正常熱膨脹：隨溫度升高，熱膨脹曲線連續(xù)上升，兩者具有良好的線性關(guān)系；

異常熱膨脹：熱膨脹曲線隨溫度升高呈現(xiàn)非一致的上升或下降，曲線與溫度沒(méi)有良好的線性關(guān)系。礦物的熱膨脹性與其晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵性質(zhì)密切相關(guān)。69可編輯課件PPT

礦物的熱膨脹服從礦物對(duì)稱性。等軸晶系和非晶質(zhì)礦物只有一個(gè)熱膨脹率，中級(jí)晶族礦物有兩個(gè)主熱膨脹率，低級(jí)晶族有三個(gè)主熱膨脹率。

晶體結(jié)構(gòu)以氧的最緊密堆積為基礎(chǔ)的，具有較大的熱膨脹率。

熱膨脹在具有開闊空隙結(jié)構(gòu)的礦物中除溫度效應(yīng)外，還有兩種附加效應(yīng)；

（1）

原子或離子能夠朝向結(jié)構(gòu)中開闊空隙呈現(xiàn)非均一振動(dòng)的效應(yīng)，結(jié)果在此方向膨脹率減?。?/p>

（2）伴有配位多面體轉(zhuǎn)動(dòng)的效應(yīng)。

礦物的熱膨脹性隨化學(xué)鍵強(qiáng)度不同而異。鍵力強(qiáng)的方向熱膨脹小，分子鍵方向膨脹率大，離子鍵次之，共價(jià)鍵最小，常有負(fù)膨脹現(xiàn)象。70可編輯課件PPT71可編輯課件PPT

三、耐熱性耐熱性是礦物抵抗由于加熱而引起的成分和晶體結(jié)構(gòu)破壞的能力。在加熱過(guò)程中，礦物成分的破壞主要通過(guò)氧化、還原、分解、失水、放出氣體等方式；晶體結(jié)構(gòu)的破壞主要有相變、分解、熔融等。

礦物的耐熱性與晶體類型及化學(xué)成分密切相關(guān)。

共價(jià)鍵>離子鍵>金屬鍵>分子鍵

含水、氫氧根、易與氧形成揮發(fā)性氣體的元素（如C、S、N）以及含助熔成分（如K2O、Na2O、CaO、MgO）的礦物耐熱性較差。Al代Si將增加硅酸鹽礦物的熱穩(wěn)定性。72可編輯課件PPT4.礦物的電磁學(xué)性質(zhì)

一、磁性礦物的磁性指礦物受外磁場(chǎng)作用時(shí)，因被磁化而呈現(xiàn)出能被外磁場(chǎng)吸引或排斥或?qū)ν饨绠a(chǎn)生磁場(chǎng)的性質(zhì)。

礦物磁性主要來(lái)源于組成成分中的原子磁矩或離子磁矩。而原子磁矩或離子磁矩又主要來(lái)自核外電子的自旋磁矩和軌道磁矩。礦物的磁性由磁化率X來(lái)表征，它等于磁化強(qiáng)度M與外磁場(chǎng)強(qiáng)度H的比值。

根據(jù)選礦需要，可分為：磁性礦物（磁鐵礦、雌黃鐵礦）

電磁性礦物（黑云母、角閃石）

無(wú)磁性礦物（方解石、石英）

73可編輯課件PPT

二、導(dǎo)電性礦物的導(dǎo)電性指礦物對(duì)電流的傳導(dǎo)能力。

導(dǎo)電性的強(qiáng)弱用電阻率（電阻系數(shù)）來(lái)表示。

礦物的導(dǎo)電能力很大程度上取決于化學(xué)鍵的類型，具有金屬鍵的礦物導(dǎo)電性強(qiáng)，離子鍵、共價(jià)鍵或分子鍵礦物導(dǎo)電性弱或不導(dǎo)電。另外，它還受組分、溫度、濕度、裂隙等因素的影響。

根據(jù)導(dǎo)電能力不同，礦物可分為良導(dǎo)體礦物、半導(dǎo)體礦物和非導(dǎo)體礦物。74可編輯課件PPT

三、介電性礦物的介電性指礦物在外加電場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電荷的性質(zhì)，它由介電常數(shù)來(lái)表征。

礦物的介電常數(shù)反映礦物在外加電場(chǎng)中的極化作用。極化作用越大，介電常數(shù)越大。

礦物微粒在電場(chǎng)作用下電荷發(fā)生位移（產(chǎn)生出偶極矩）稱為極化。從微觀上可分為電子極化、離子極化、偶極子轉(zhuǎn)向極化和空間電荷極化。

礦物的介電性是評(píng)價(jià)絕緣材料和制作電容材料的重要指標(biāo)。75可編輯課件PPT

四、壓電性礦物的壓電性指礦物晶體在垂直極軸方向受到壓應(yīng)力或張應(yīng)力時(shí)，在極軸兩端產(chǎn)生電荷的性質(zhì)。

兩端電荷數(shù)量相等而符號(hào)相反，且荷電量正比于應(yīng)力的大小。應(yīng)力方向反轉(zhuǎn)時(shí)，兩端電荷易號(hào)。

如果在極軸兩端使之分別有電性相反的電荷時(shí)，則發(fā)現(xiàn)兩端之間產(chǎn)生伸長(zhǎng)或縮短，稱為電致伸縮。

只有不具對(duì)稱中心而有極軸存在的晶體才有可能具有壓電性。

晶體的壓電性在各種換能器、超聲波發(fā)生器及諧振片等方面應(yīng)用廣泛。76可編輯課件PPT5.礦物的表面性質(zhì)

礦物表面上的質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）所處的狀態(tài)與內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)不同，從而使礦物表面具有一系列特殊的性質(zhì)。

礦物的表面性質(zhì)與礦物的表面成分、表面結(jié)構(gòu)、表面電子態(tài)、比表面積、表面能以及所處的介質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)。

比表面積和表面能

吸附性

表面電性

礦物與液體親和性77可編輯課件PPT

一、比表面積和表面能單位重量礦物所具有的表面積稱為比表面積。

比表面積是表征礦物表面性質(zhì)的基本指標(biāo)之一。影響礦物比表面積的主要因素有多種，粒度越小、顆粒間膠結(jié)力越弱、解理越發(fā)育、分散程度越高，比表面積越大。

位于表面的質(zhì)點(diǎn)處于礦物晶體與介質(zhì)（氣體或液體）的界面上，電價(jià)不飽和，同時(shí)受到晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)和介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的引力，兩者引力不平衡使礦物表面形成一定的勢(shì)能，稱之為表面能。單位面積上的表面能稱比表面能。

表面能與比表面積、溫度、壓力及介質(zhì)條件有關(guān)，并對(duì)礦物吸附性、表面電性等產(chǎn)生重要影響。78可編輯課件PPT

二、吸附性由于表面能的存在，一切礦物都不同程度地具有吸附介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)到其表面上的能力。礦物的這種性質(zhì)稱為吸附性。

礦物的吸附有物理吸附和化學(xué)吸附。

影響礦物吸附的主要因素有：

礦物和被吸附物質(zhì)的種別

表面積

溫度