第二章礦物的基本性質

1、第1頁，共82頁。第2頁，共82頁。第3頁，共82頁。 紅 橙 黃 綠 蘭 青 紫 770 620 592 578 500 464 446 390nm第4頁，共82頁。礦物顏色的描述：礦物顏色的描述：單色法：標準色+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：以常見物質的顏色相比擬 如蘋果綠、咖啡色、玫瑰紅 礦物顏色一般用目測法作定性描述，在某些情況下（寶礦物顏色一般用目測法作定性描述，在某些情況下（寶石鑒定）用定量表征：色調、亮度與飽和度。石鑒定）用定量表征：色調、亮度與飽和度。第5頁，共82頁。第6頁，共82頁。abcdefg

2、hijklmnop第7頁，共82頁。第8頁，共82頁。第9頁，共82頁。第10頁，共82頁。第11頁，共82頁。第12頁，共82頁。第13頁，共82頁。第14頁，共82頁。第15頁，共82頁。第16頁，共82頁。 根據(jù)礦物顏色產生的原因可分為自色、他色和假色。 自色自色與礦物本身的化學成分和內部結構直接相關。 他色他色是外來雜質混入所染成的顏色，也可以是氣、液包裹體的存在而引起的顏色。 假色假色是由于某些物理原因造成的與本質無關的顏色，如轉動礦物出現(xiàn)顏色變化。 條痕色條痕色是指礦物在白色無釉瓷上劃擦時所留下粉末的顏色。 只有硬度低于瓷板的礦物才能測其條痕色。第17頁，共82頁。第18頁，共82

3、頁。 礦物的光澤是指礦物表面對可見光的反光能力。光澤的強弱與折射率N及反射率R、吸收系數(shù)有關。一般礦物學中根據(jù)折射率的大小將光澤進行分級。第19頁，共82頁。第20頁，共82頁。第21頁，共82頁。第22頁，共82頁。第23頁，共82頁。第24頁，共82頁。第25頁，共82頁。第26頁，共82頁。第27頁，共82頁。第28頁，共82頁。第29頁，共82頁。第30頁，共82頁。第31頁，共82頁。白度白度 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指標之一。 礦物中的有機質、碳質、鐵鈦等雜質的存在會影響白度。透明度透明度 透明度是指

4、礦物晶體允許可見光透過的程度。 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量的重要依據(jù)之一。第32頁，共82頁。 礦物的發(fā)光性是指礦物在外來能量的激發(fā)下，發(fā)出可見光的性質。 礦物發(fā)光性不是全部物質發(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秒內迅速消失者稱熒光。 不是所有礦物在受激時能發(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元素存在有關。如含稀土元素的螢石和方解石常常產生熒光。含鈣的磷酸鹽中有鑭族元素代替鈣時常發(fā)出磷光。第33頁，共82頁

5、。第34頁，共82頁。第35頁，共82頁。第36頁，共82頁。第37頁，共82頁。第38頁，共82頁。 第39頁，共82頁。3MH =0.7 H第40頁，共82頁。指甲為 2 2 . 5，小刀約 5 5 . 5第41頁，共82頁。第42頁，共82頁。第43頁，共82頁。第44頁，共82頁。第45頁，共82頁。第46頁，共82頁。第47頁，共82頁。第48頁，共82頁。第49頁，共82頁。第50頁，共82頁。第51頁，共82頁。第52頁，共82頁。 礦物的耐磨性耐磨性是指礦物受摩擦時所表現(xiàn)出來的機械強度，用耐磨率(或耐磨度)來表征。 礦物的耐磨率耐磨率是指一定尺寸和形狀的晶體在耐磨試驗機上承受一

6、定的荷重，并置于一定的磨損條件下，經過規(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構和鍵強結構和鍵強。 影響硬度的主要因素有影響硬度的主要因素有: 原子價態(tài)和原子間距 配位數(shù) 離子鍵和共價鍵的狀態(tài)第53頁，共82頁。 解理解理是礦物晶體受外來作用時，沿一定的結晶學方向作平面破裂的性質。 破裂的平面稱解理面解理面。 解理的方向服從于晶體的對稱性。 解理的發(fā)生及其完善程度取決于晶體結構中不同方向上鍵強的差異鍵強的差異，解理平行于強健，解理面一般平行于網(wǎng)面密度最大或陰陽離子電性中和或同號離子相鄰的網(wǎng)面。 解理

7、是鑒定礦物的重要標志之一。第54頁，共82頁。第55頁，共82頁。第56頁，共82頁。第57頁，共82頁。第58頁，共82頁。鋰輝石110中等解理第59頁，共82頁。橄欖石100、010不完全解理第60頁，共82頁。 斷口是礦物晶體在外力作用下所產生的不規(guī)則破裂面。 化學鍵強度在個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 階梯狀斷口第61頁，共82頁。第62頁，共82頁。第63頁，共82頁。 裂開也是礦物受外力作用沿一定結晶學方向產生的平面破裂，但與解理不同的是它并非

8、礦物固有的特征，其產生系在一定網(wǎng)面間有離溶成因的夾層等因素造成的。第64頁，共82頁。 機械形變機械形變是指礦物受到外力作用時所產生的形狀、體積的變化。 根據(jù)變形物體在外力停止作用后能否恢復原狀，可分為彈性形彈性形變變和塑性形變塑性形變。 塑性形變的實質是形變結果使晶體內部質點處于新的平衡或準平衡位置，使晶體達到了新的勢能最小值，從而是形變不能再自動恢復。 產生塑性形變的機理，一種是形成機械雙晶，另一種是晶格滑移。晶格滑移是塑性形變的主要形式，它未導致晶格破壞，但可以使晶體伸長或變扁，從而表現(xiàn)出延性和展性。第65頁，共82頁。第66頁，共82頁。 抗壓、抗折及抗拉強度是礦物材料機械強度的主要性

9、能參數(shù)。 礦物材料抵抗單軸壓力破壞時的最大能力為抗壓強度。 抗折強度是指一定尺寸和形狀的樣品，在靜彎曲負荷作用下抵抗斷裂的強度。 抗拉強度指礦物材料抵抗單軸拉伸破壞的最大能力。 影響上述三種強度的主要因素有： 礦物的成分和結構，尤其是鍵強及其分布方向； 晶體中的包裹體及裂隙 礦物顆粒的大小、膠結物的種類第67頁，共82頁。 一、導熱性一、導熱性 熱傳導是指物質直接接觸部分之間的熱傳遞。這種傳熱過程是依靠物質微觀質點（分子、原子或電子的能力傳遞而實現(xiàn)的，與宏觀運動無關。導熱是物質的本能。 影響礦物材料導熱系數(shù)的因素主要有： 礦物的成分及晶體結構 晶體缺陷 雜質 裂隙和包裹體 第68頁，共82頁。

10、 二、熱膨脹性二、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溫度1度，礦物長度增長量同原長度的比值。 根據(jù)熱膨脹曲線的形狀與溫度的關系，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，曲線與溫度沒有良好的線性關系。 礦物的熱膨脹性與其晶體結構和化學鍵性質密切相關。第69頁，共82頁。 礦物的熱膨脹服從礦物對稱性。等軸晶系和非晶質礦物只有一個熱膨脹率，中級晶族礦物有兩個主熱膨脹率，低級晶族有三個主熱膨脹率。 晶體結構以氧的最緊密堆積為基礎的，具有較大的熱膨脹率。 熱膨脹在具有開闊空隙結

11、構的礦物中除溫度效應外，還有兩種附加效應； （1） 原子或離子能夠朝向結構中開闊空隙呈現(xiàn)非均一振動的效應，結果在此方向膨脹率減?。?（2）伴有配位多面體轉動的效應。 礦物的熱膨脹性隨化學鍵強度不同而異。鍵力強的方向熱膨脹小，分子鍵方向膨脹率大，離子鍵次之，共價鍵最小，常有負膨脹現(xiàn)象。第70頁，共82頁。第71頁，共82頁。 三、耐熱性三、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構破壞的能力。 在加熱過程中，礦物成分的破壞主要通過氧化、還原、分解、失水、放出氣體等方式；晶體結構的破壞主要有相變、分解、熔融等。 礦物的耐熱性與晶體類型及化學成分密切相關。 共價鍵離子鍵金屬鍵分子鍵 含水

12、、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。第72頁，共82頁。 一、磁性一、磁性 礦物的磁性指礦物受外磁場作用時，因被磁化而呈現(xiàn)出能被外磁場吸引或排斥或對外界產生磁場的性質。 礦物磁性主要來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來表征，它等于磁化強度M與外磁場強度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） 無磁性礦物（方解石、石英） 第73頁，共8

13、2頁。 二、導電性二、導電性 礦物的導電性指礦物對電流的傳導能力。 導電性的強弱用電阻率（電阻系數(shù)）來表示。 礦物的導電能力很大程度上取決于化學鍵的類型，具有金屬鍵的礦物導電性強，離子鍵、共價鍵或分子鍵礦物導電性弱或不導電。另外，它還受組分、溫度、濕度、裂隙等因素的影響。 根據(jù)導電能力不同，礦物可分為良導體礦物、半導體礦物和非導體礦物。第74頁，共82頁。 三、介電性三、介電性 礦物的介電性指礦物在外加電場中產生感應電荷的性質，它由介電常數(shù)來表征。 礦物的介電常數(shù)反映礦物在外加電場中的極化作用。極化作用越大，介電常數(shù)越大。 礦物微粒在電場作用下電荷發(fā)生位移（產生出偶極矩）稱為極化。從微觀上可分

14、為電子極化、離子極化、偶極子轉向極化和空間電荷極化。 礦物的介電性是評價絕緣材料和制作電容材料的重要指標。第75頁，共82頁。 四、壓電性四、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力或張應力時，在極軸兩端產生電荷的性質。 兩端電荷數(shù)量相等而符號相反，且荷電量正比于應力的大小。應力方向反轉時，兩端電荷易號。 如果在極軸兩端使之分別有電性相反的電荷時，則發(fā)現(xiàn)兩端之間產生伸長或縮短，稱為電致伸縮。 只有不具對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用廣泛。第76頁，共82頁。 礦物表面上的質點（原子、離子或分子）所處的狀態(tài)與內

15、部質點不同，從而使礦物表面具有一系列特殊的性質。 礦物的表面性質與礦物的表面成分、表面結構、表面電子態(tài)、比表面積、表面能以及所處的介質性質密切相關。 比表面積和表面能 吸附性 表面電性 礦物與液體親和性第77頁，共82頁。 一、比表面積和表面能一、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的基本指標之一。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。 位于表面的質點處于礦物晶體與介質（氣體或液體）的界面上，電價不飽和，同時受到晶體內部質點和介質質點的引力，兩者引力不平衡使礦物表面形成一定的勢能，

16、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、壓力及介質條件有關，并對礦物吸附性、表面電性等產生重要影響。第78頁，共82頁。 二、吸附性二、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質點到其表面上的能力。礦物的這種性質稱為吸附性。 礦物的吸附有物理吸附和化學吸附。 影響礦物吸附的主要因素有： 礦物和被吸附物質的種別 表面積 溫度 濕度、壓力 第79頁，共82頁。 三、表面電性三、表面電性 礦物由于化學吸附、表面層中離子的溶解或置換等原因使表面帶電。 礦物分散在溶液中，由于靜電引力可吸附溶液中的離子形成雙電層結構。吸附層和擴散層的分界面為滑動面，滑動面與溶液深處的電位差為電動點位。 礦物表面電性是決定礦物絮凝、凝聚、分散等作用的重要因素。 影響礦物表面電性的主要因素有： 礦物的種類 溶液的性質 礦物表面形態(tài)和顆粒大小 表面被風化、雜質 第80頁，共82頁。 四、礦物與液體親和性四、礦物與液體親和性 吸濕性指礦物在一定條件下從空氣中吸附水分的性質，它主要與礦物細度、比表面積、環(huán)境溫度和濕度有關。 潤濕性指液體使礦物表面濕潤的難易程度。 流變性指含水量超過液限時形成細分流體流動和變形的特性，包括膠凝強