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文檔簡介

實驗一常見礦物認(rèn)識

礦物的形態(tài)、物理和其它性質(zhì)一、目的要求

通過觀察和認(rèn)識礦物的形態(tài)及物理性質(zhì),初步掌握肉眼鑒定礦物的操作方法,為深入認(rèn)識礦物打好基礎(chǔ)。二、學(xué)習(xí)內(nèi)容

復(fù)習(xí)有關(guān)礦物部分的內(nèi)容,弄懂礦物的相關(guān)形態(tài)和物理性質(zhì)方面的概念。三、實驗用品標(biāo)本:白云母KAl2[AlSi3O10](OH);黑云母K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)3;白云石CaMg[CO3]2;綠泥石(Mg,Fe,Al)6[(SiAl)4O10](OH)3;石英(小型單晶及塊狀石英)SiO2;黃鐵礦FeS2;磷灰石Ca5(PO4)3[F,Cl,OH];黃玉Al2[SiO4](F,OH)2;滑石Mg3[Si4O10](OH)2;斜長石NaAlSi3O8(Ab)-CaAl2Si2O8(An);方解石CaCO3;剛玉Al2O3;螢石CaF2;閃鋅礦ZnS;高嶺石Al4[Si4O10](OH)8;石榴子石(Ca,Mg)3(Al,Fe)2(SiO4);角閃石Ca2Na(Mg,Fe2+)4(Fe3+,Al)[(Si,Al)4O11]2(OH)2;磁鐵礦Fe3O4;石膏Ca[SO4]·2H2O;方鉛礦PbS;黃銅礦CuFeS2;褐鐵礦Fe2O3·nH2O;孔雀石Cu2(OH)2CO3;軟錳礦MnO2;鋁土礦Al2O3·nH2O;橄欖石(Mg,Fe)2[SiO4];輝石Ca(Mg,Fe,Al)[(Si,Al)2O6];鮞狀赤鐵礦Fe2O3;正長石K[AlSi8O8]工具:小刀(1),條痕板(無釉瓷板)(2),放大鏡(2),磁鐵(2)。四、實驗內(nèi)容,方法與注意事項㈠觀察礦物的形態(tài)與物理性質(zhì)1、觀察礦物的形態(tài)(含晶面花紋和雙晶)

礦物有一定的形態(tài),并有單體形態(tài)和集合體形態(tài)之分,因此,觀察時首先應(yīng)區(qū)分是礦物的單體或集合體,然后進(jìn)一步確定屬于什么形態(tài)。⑴單體形態(tài)

礦物的單體是指礦物的單個晶體,它具有一定的幾何外形,由晶棱、面角和晶面所構(gòu)成。同種礦物往往具有一種或幾種固定的幾何形態(tài),如立方體、四面體、八面體、菱形十二面體等。礦物的形態(tài)是其內(nèi)部結(jié)晶格架的外在表現(xiàn)。因此,這些固定的幾何形態(tài)是認(rèn)識礦物的重要標(biāo)志之一。礦物具有一定的結(jié)晶習(xí)性,有的礦物在結(jié)晶時,在某一個軸向上發(fā)育生長迅速,形成針狀或長柱體晶體(如輝銻礦等);有的礦物在兩個軸方向上均發(fā)育較快,形成板狀(如石膏)和片狀(如云母)晶體;還有一些在三個軸方向同等發(fā)育,形成粒狀或等軸狀的晶形,如立方體(黃鐵礦)、八面體(磁鐵礦)、菱形十二面體(石榴子石)等。這三種情況可以分別稱為一向延長、二向延長和三向延長型(圖)。⑵集合體形態(tài)

礦物集合體是由許多個結(jié)晶礦物單體共同生長在一起的礦物組合,也可以是隱晶質(zhì)及膠體礦物(或稱準(zhǔn)礦物)的組合。依據(jù)顆粒的大小可分為顯晶質(zhì)集合體和隱晶質(zhì)及膠態(tài)集合體。a、常見的顯晶集合體形態(tài)柱狀集合體:個體均由柱狀礦物組成,集合方式不規(guī)則,如角閃石。放射狀集合體:個體為針狀、長柱狀。一端會聚,另一端呈發(fā)散狀,象光線四射,如紅柱石、透閃石等。纖維狀集合體:由極細(xì)的針狀或纖維狀礦物組成如石棉。片狀集合體:由片狀礦物組成,如云母。板狀集合體:由板狀礦物組成,如石膏。粒狀集合體:系由均勻粒狀礦物組成,如石榴子石、橄欖石。晶簇:是具有共同生長基壁的一組單晶集合體,常生長在空隙壁上,如石英(水晶)晶簇。

自然界大多數(shù)礦物都以聚集的格局出現(xiàn),但由于礦物的形成條件復(fù)雜,所以結(jié)晶礦物的晶體少有發(fā)育完好的,因此在觀察結(jié)晶礦物時,應(yīng)首先觀察認(rèn)識完整的個體,這樣當(dāng)觀察被遮擋和個體發(fā)育不完整的標(biāo)本時,才有用完整的形體去辨認(rèn)和恢復(fù)礦物外形的能力,并在認(rèn)識個體形態(tài)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步認(rèn)識礦物集合體形態(tài)。此外,觀察礦物形態(tài)時,除了注意其總體形態(tài)外,還應(yīng)注意組成晶體的每個晶面的幾何形態(tài),如三角形、正方形、菱形等。每個礦物不同晶面間的夾角也是固定的,觀察時亦應(yīng)注意。b、常見的隱晶及膠體礦物集合體礦物非金屬礦物金屬礦物⑵礦物的力學(xué)性質(zhì)

礦物的力學(xué)性質(zhì)是指在外力作用下所表現(xiàn)的物理性質(zhì),包括硬度、解理、斷口、彈性、撓性和延展性等。A.硬度

礦物的硬度是指其抵抗外來機(jī)械力作用(如刻劃、壓入、研磨等)的能力。一般通過兩種礦物相互刻劃比較而得出其相對硬度,通常以摩氏硬度計作標(biāo)準(zhǔn)。它是以十種礦物的硬度表示十個相對硬度的等級,由軟到硬的順序為:滑石(1度)、石膏(2度)、方解石(3度)螢石(4度)、磷灰石(5度)、正長石(6度)、石英(7度)、黃玉(8度)、剛玉(9度)、金剛石(10度)。

實驗時首先應(yīng)熟悉摩氏硬度計中的礦物,然后用它們刻劃其他未知礦物,以便確定未知礦物的硬度等級。還可用指甲(硬度約為2—2.5)、銅鑰匙(硬度約為3)、小鋼刀(硬度約為5.5)、玻璃(硬度約為6)等來刻劃各種礦物,大致確定其被刻劃礦物近似的硬度級別。

測定礦物硬度時,必須找準(zhǔn)測試的對象,當(dāng)標(biāo)本上有幾種礦物共生時,更應(yīng)注意以防刻錯。并且要在礦物的新鮮面上進(jìn)行,以免刻劃在風(fēng)化面上而降低礦物的硬度。B.解理與斷口

礦物受力后沿其晶體內(nèi)部一定的結(jié)晶方向(或結(jié)晶格架)裂開或分裂的性質(zhì),稱解理。它是沿著礦物內(nèi)部一定方向發(fā)生平行分離的特性,其裂開面稱解理面。解理面可以平行晶面,也可以與晶面相交。

觀察礦物解理時首先應(yīng)學(xué)會判別解理存在與否,其關(guān)鍵是學(xué)會識別解理面。在觀測礦物碎塊時,若發(fā)現(xiàn)許多平滑的面,則說明此種礦物具有解理。否則可能是無解理。解理面無論大小,一般都表現(xiàn)出反光性。解理面不一定具有固定的幾何形態(tài)。尋找解理面時,要對準(zhǔn)光線反復(fù)轉(zhuǎn)動標(biāo)本,仔細(xì)觀察,要注意尋找是否有相同方向且相互平行的許多面存在。特別要注意解理面與晶面的區(qū)別。晶面是按一定內(nèi)部構(gòu)造生長成的幾何多面體的表面,它只位于晶體表面并常具固定的幾何形態(tài),同一晶體上相似的晶面大小相近。解理面則可在相同方向上找到一系列的面,它們相互平行但大小不一定等同。另外,有些礦物晶面上具有晶面條紋,可與解理面相區(qū)別。

解理按其發(fā)生的方向可以劃分為若干組,具有一個固定裂開方向的所有解理面稱為一組解理(如云母);有兩固定方向的解理面稱為兩組解理(如鉀長石);還可有三組解理存在(如方解石、方鉛礦);四組解理(螢石)和六組解理(如閃鋅礦)。但后兩種情況為數(shù)較少。這里,我們根據(jù)解理完善程度可分為:極完全解理礦物可以剝成很薄的片,解理面完全光滑,如云母、綠泥石等礦物。完全解理礦物受打擊后易裂成平滑的面,如方解石。中等解理破裂面大致平整,如輝石和角閃石。不完全解理解理面不平整,大致可見。

在實驗過程中,觀察解理組數(shù)時,應(yīng)從不同方向去看標(biāo)本,如在某一方向上觀察到一系列相互平行的解理面,則可定為一組解理;再轉(zhuǎn)動到另一方向又發(fā)現(xiàn)另一系列相互平行的解理面,就可定為二組解理;依次類推。確定解理組數(shù)后,還應(yīng)注意不同組解理面間的交角(稱解理夾角),因為同種礦物一般具有固定的解理組數(shù)和解理夾角。有無解理面、解理組數(shù)多少、解理夾角的大小等都是識別礦物的重要標(biāo)志。

斷口是礦物受到敲擊后,沿任意方向發(fā)生的不規(guī)則破裂面,常見的斷口類型多樣,其中主要有:貝殼狀斷口斷口有圓滑的凹面或凸面,面上具有同心園狀波紋,形如蚌殼面。如石英就具明顯的貝殼狀斷口。鋸齒狀斷口斷口有似鋸齒狀,其凸齒和凹齒均比較規(guī)整,同方向齒形長短、形狀差異并不大。如纖維石膏斷口。參差狀斷口斷面粗糙不平,有的甚至如折斷的樹木莖干。如磁鐵礦、角閃石橫斷面。類土狀斷口其斷面平滑,但斷口不規(guī)整。如高嶺石。

對于各類礦物,其斷口也具有一定的鑒定意義。C.彈性與撓性

某些片狀或纖維狀礦物,在外力作用下發(fā)生彎曲,當(dāng)去掉外力后能恢復(fù)原狀者具彈性(如云母);不能恢復(fù)原狀者具撓性(如蛭石和綠泥石)。D.延展性

礦物能被錘擊成薄片狀或拉成細(xì)絲的性質(zhì)稱延展性。如自然金、自然銀、自然銅等具此性質(zhì)。㈡礦物的其他性質(zhì)

礦物除上述物理性質(zhì)外,還具有一些其他性質(zhì),主要有比重、磁性、發(fā)光性及通過人的觸覺、味覺、嗅覺等感官而感覺出礦物的某些性質(zhì)。比重礦物與同體積水(4℃)的重量比值,稱比重。通常用手估量就能分出輕、重來,或者用體積相仿的不同礦物進(jìn)行對比來確定,大致確定出所謂重礦物和輕礦物。磁性礦物能被磁鐵吸引或本身能吸引鐵屑的能力稱為磁性??捎么盆F或磁鐵礦粉末吸引進(jìn)行測試。發(fā)光性礦物在外來能量的激發(fā)下,能發(fā)出某種可見光的性質(zhì),稱發(fā)光性。如螢石、白鎢礦在紫外線照射時均顯螢光。通過人的感官所能感覺到的某些性質(zhì),如滑石和石膏的滑感;食鹽的咸味;燃燒硫磺、黃鐵礦、雌黃和雄黃的臭味等。

此外還有如碳酸鹽礦物與稀鹽酸反應(yīng)放出CO2氣泡;磷酸鹽遇硝酸與鉬酸銨使白色粉末變成黃色等就是我們鑒定碳酸鹽類和含磷礦物的好辦法。五、實驗報告

描述十五種礦物并將其礦物形態(tài)及物理性質(zhì)等特征填入報告之中。如:鉀長石、石墨、方鉛礦、螢石、石英、纖維狀石膏、褐鐵礦、磁鐵礦、石棉、白云石。六、思考題凡是礦物都是晶體嗎?為什么?認(rèn)識礦物,應(yīng)從哪些物理性質(zhì)方向考慮?七、一些常見礦物的簡單描述㈠自然元素硫磺S

晶體少見,多呈致密塊狀、土狀。質(zhì)純者呈淺黃色,條痕淺黃白色,晶面為較強(qiáng)的非金屬光澤,斷口油脂光澤,硬度2,無解理,性脆,比重2,能燃燒生成SO2臭氣。用于制造硫酸、殺蟲劑、火柴、漂白劑等。石墨C

片狀晶體及鱗片狀集合體,鐵黑色,條痕灰黑色,不透明,金屬光澤。硬度1—2,有一組極完全解理,薄片有撓性,比重2.2,有滑感,易污手,良導(dǎo)體,耐高溫,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。用于制造坩堝、電極、鉛筆、并用作滑潤劑,原子能工業(yè)減速劑。㈡硫化物黃鐵礦FeS2

常成良好的立方體和五角十二面體晶形,晶面上有三組互相垂直的晶面條紋,集合體多呈粒狀、致密塊狀及結(jié)核狀。淺銅黃色,條痕呈綠黑色—褐黑色不透明,強(qiáng)金屬光澤,硬度6—6.5,比重4.9—5.2,解理極不完全,斷口參差狀,性脆。用于制造硫酸。黃銅礦CuFeS2

晶體少見,常成致密塊狀及不規(guī)則細(xì)粒出現(xiàn)。銅黃色,條痕黑色微帶綠,不透明,金屬光澤,硬度3—4,比重4.1—4.3,無解理,斷口參差狀,性脆。是煉銅的主要礦石之一。方鉛礦PbS

立方晶體,粒狀或塊狀集合體。鉛灰色,條痕黑灰色,不透明,金屬光澤,硬度2—3,比重7.4—7.6,三組互相垂直的完全解理,故常裂成立方體小塊,性脆。是煉鉛的主要礦石來源。閃鋅礦ZnS

四面體晶形,常成粒狀集合體產(chǎn)出。顏色由無色到淺黃、褐黃到鐵黑色,含鐵量越多色越深,條痕色淺于顏色,透明、半透明到不透明,較強(qiáng)的非金屬光澤或半金屬光澤,硬度3.5—4,比重3.9—4.2,具六組解理,故其集合體常閃閃發(fā)亮,性脆。是煉鋅的主要礦石。㈢鹵化物巖鹽NaCl

常為立方體、粒狀出現(xiàn),純凈的巖鹽無色透明或白色(含有細(xì)微的空氣或水泡)。但常因含有某種色素而被染為各種顏色,如灰色(含泥質(zhì)點),黃色(含水氧化鐵),紅色(含水氧化鐵)等,具玻璃光澤,性脆。解理呈立方體。有鹵咸味。硬度2,比重2.1—2.2。巖鹽除了作為極重要的食料和食物防腐劑外,廣泛用于化工方面,以及提取金屬鈉的原料。螢石CaF2

常為完好的立方晶體,顏色很雜,由無色透明至黃、綠、藍(lán)、紫等色,玻璃光澤,具有四向完全解理(八面體解理),硬度4,在紫外光線的照射下能發(fā)出紫色熒光。主要用于冶金工業(yè)作熔劑及作貴重光學(xué)儀器和化學(xué)工業(yè)原料。㈣氧化物及氫氧化物石英SiO2

六方柱狀和錐狀晶體常見,晶簇狀、粒狀、塊狀集合體,有時則為隱晶質(zhì)。無色透明或因受雜質(zhì)影響而呈乳白色、紫色、綠色、煙灰色、黑色等,晶面玻璃光澤,斷口油脂光澤,硬度7、比重2.7、無解理,斷口貝殼狀,具壓電性。用于無線電工業(yè)及制作玻璃、寶石等。磁鐵礦Fe3O4

八面體晶形,致密粒狀集合體。鐵黑色,條痕黑色,不透明,半金屬光澤,硬度5.6—6,比重4.9—5.2,無解理,具強(qiáng)磁性,鐵礦石的最重要來源之一。赤鐵礦Fe2O3

晶體少見,常成塊狀,鮞狀、腎狀及粉末狀集合體。鐵紅色,條痕櫻桃紅色,不透明,金屬光澤,硬度5.5—6。比重5—5.5,無解理,性脆無磁性。是重要的鐵礦石。褐鐵礦Fe2O3·nH2O

非晶質(zhì),常成腎狀,鐘乳狀,土塊狀,粉末狀集合體。黃褐至黑褐色,條痕褐色,不透明,半金屬光澤到土狀光澤,硬度1—4。比重3.3—4。是提取鐵的次要礦石。軟錳礦MnO2

常見的為非晶質(zhì)的土狀,粉末狀集合體,黑色、條痕亦為黑色。半金屬光澤到土狀光澤,成晶體時硬度為3-4,土狀時為2,易染手,比重4.5—5,斷口不平坦。是主要的錳礦石來源之一。硬錳礦mMnO·MnO2·nH2O

為多種氫氧化錳礦物混合物的統(tǒng)稱,故化學(xué)成分不定,常成致密塊狀、土狀、鐘乳狀等集合體。黑色,條痕黑色,不透明,半金屬光澤到土狀光澤,致密塊狀者硬度4—6,比重4.4—4.7,性脆。為主要的錳礦石來源之一。鋁土礦Al2O3·nH2O

常見為非晶質(zhì)的土狀、豆?fàn)?、塊狀等,顏色變化很大,自淡灰白色、灰褐色到黑灰色,有時有褐色斑點。條痕淡灰白到灰色,非金屬光澤,硬度2.5—7,比重2.35—3.5。無解理,有的鋁土礦用口呵氣后有強(qiáng)烈土臭味,是提煉鋁的重要礦石。剛玉Al2O3晶體屬三方晶系,多呈腰鼓形的六方柱狀,有的呈針狀或板狀。集合體呈塊狀或柱狀。純凈的剛玉是無色的,通常呈白、灰、黃等色。若含少量Cr3+呈紅色,名紅寶石;若含少量Ti4+和Fe2+則呈藍(lán)色,名藍(lán)寶石;有的晶體中含有六次對稱分布的針狀金紅石或其他包裹體,則可產(chǎn)生六射星芒,稱星光紅寶石或星光藍(lán)寶石,都是名貴寶石。剛玉為玻璃光澤,無解理,但因常存在依底面或菱面體面形成的聚片雙晶而出現(xiàn)裂理。比重變化于3.99-4.00之間。剛玉的摩氏硬度為9,是迄今為止自然界中所發(fā)現(xiàn)的、硬度僅次于鉆石的第二號高硬度物質(zhì)。產(chǎn)于相對貧硅的火成巖和變質(zhì)巖中,并常見于沖積砂礦中。㈤硫酸鹽石膏CaSO4·H2O

板狀晶體,常見纖維狀集合體。白色,有時無色透明,玻璃光澤,解理面呈珍珠光澤,纖維狀集合體則呈絲絹光澤,硬度2,比重2.3,有一組極完全解理,薄片具撓性,較易溶于水。用作水泥原料,制造模型等。重晶石BaSO4

具板狀晶形,亦有柱狀者。集合體呈粒狀及致密狀,土狀很少見,無色透明。由于外界混入物,可染成白色或灰色、紅色、褐色等。玻璃光澤、三組解理。硬度2.5—3.5,比重4.3—4.7。是提取金屬鋇的重要原料。㈥磷酸鹽磷灰石Ca5[PO4]2,[F、Cl]

六方柱體,集合體為粒狀、土狀、結(jié)核狀?;野?、黃、黃綠、綠、黃褐等色,玻璃光澤,斷口油脂光澤,硬度5,比重3.18—3.21,有一組不完全解理,性脆,以鉬酸銨置于礦物上加一滴硝酸即生成黃色沉淀。用于制造肥料,亦用于化學(xué)工業(yè)及火柴工業(yè)上。㈦碳酸鹽方解石CaCO3

菱面體晶形,集合體有致密隱晶體、鐘乳狀、晶簇等。無色透明者稱冰洲石,常被染成各種顏色(白、黃、玫瑰、灰黑等),玻璃光澤,硬度3,比重2.6—2.8,三組菱面體解理完全,性脆,加鹽酸劇烈起泡放出CO2。當(dāng)冰洲石無色透明、無裂隙、雙晶、雜質(zhì),體積大于2.5×1.2×1.2厘米時,可作偏光鏡。方解石可用作制造石灰,并用于作冶金熔劑。白云石CaCO3·MgCO3

晶體為菱面體常為彎曲的馬鞍狀晶體,粒狀或致密塊狀集合體?;野咨袝r微帶黃、褐等色,玻璃光澤,硬度3.5—4.1,三組菱面體解理,粉末加鹽酸起泡。用作耐火材料,熔劑等??兹甘疌u2(CO3),(OH)2

晶體少見,常為針狀或放射狀集合體或鐘乳狀、葡萄狀等。色鮮綠,條痕淡綠色,玻璃光澤,硬度3.5—4,比重3.9—4.1,有解理,性脆,與鹽酸可起反應(yīng)。可作為煉銅原料之一,美麗者可作彩石原料。㈧硅酸鹽橄欖石(Mg,F(xiàn)e)2SiO4

晶體少見,粒狀集合體。黃綠色,玻璃光澤,硬度6.5—7,比重3.3—3.5,解理不顯著,性脆,貝殼狀斷口,斷口油脂光澤。普通輝石(Ca、Na)(Mg、Fe、Al)[(Si、Al)2O6]

短柱狀晶體,粒狀集合體。綠黑色,條痕淺色,玻璃光澤,硬度5—6,比重3.3—3.6,平行柱面的兩組解理中等,夾角87°。普通角閃石Ca2Na(Mg,F(xiàn)e)4[(Si、Al)4O11](OH)2

柱狀晶體,粒狀集合體,綠褐色到綠黑色,玻璃光澤,硬度5.5—6,比重3.4,平行柱面的兩組解理完全。黑云母K(Fe,Mg)3(AlSi3O10)(OH,F(xiàn))2

片狀或及板狀晶體,片狀或鱗片狀集合體,黑色、深褐色,不透明或半透明,玻璃光澤,硬度2—3,比重3.02—3.12,片狀解理極完全,薄片有彈性。白云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2

板狀或片狀晶體,片狀或鱗片狀集合體。無色或淺色,透明,玻璃光澤,解理面上呈珍珠光澤,硬度2—3,比重2.76—3.10,片狀解理極完全,純凈者有極好的隔電性能,用于電氣工業(yè)和無線電工業(yè)。斜長石Na(AlSi3O8)Ca(Al2Si2O8)

板狀及板柱狀晶體,常具有聚片雙晶,粒狀集合體。白色或灰白色,玻璃光澤,硬度6—6.5,比重2.61—2.76,一組完全解理,一組中等解理。正長石K(AlSi3O8)

柱狀晶體,常具穿插雙晶,也有粒狀集合體。肉紅色、褐黃色等,玻璃光澤,硬度6—6.5,比重2.57。一組完全解理,一組中等解理,交角90°。高嶺石Al4(Si4O10)(OH)3

晶體少見,常為致密細(xì)粒狀、土狀集合體。白色或帶淺紅色、淺綠、淺藍(lán)等色,土狀光澤,硬度1,比重2.58—2.60,具粗糙感,易搓碎成粉末狀,干燥時有吸水性,加水具可塑性。常用于陶瓷、建筑、造紙工業(yè)中。海綠石(K,Na,Ca)<(Fe3+,Al,F(xiàn)e2+,Mg)2[(Si,Al)Si3O10(OH)2·nH2O

常見為非晶質(zhì)的小圓粒狀,或砂粒的膠結(jié)物,暗綠色或黃綠色。弱的非金屬光澤或無光澤,致密者可呈玻璃光澤或油脂光澤。硬度2—3,性脆,比重2.4—2.95,易被HCl所溶解,可用作鉀肥。蛭石H13(Mg,F(xiàn)e)3(Al,F(xiàn)e)2Si3O18

片狀或鱗片狀,褐黃色至褐色,有時帶有綠色色調(diào),常呈油脂光澤,不透明,硬度1—1.5,有一組極完全解理,比重2.3。薄片無彈性,其最特征的性質(zhì)是加熱膨脹。用于作隔音、絕緣材料,也用于造紙和涂料中。綠泥石(Mg,Al,F(xiàn)e)12[(Si,Al)8O20]

片狀或板狀晶體,集合體呈鱗片狀或土狀。呈各種不同深淺的綠色,含鐵高者色深,玻璃光澤,有一組完全解理,解理面呈珍珠

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