第08章 礦物的物理性質(zhì)

第八章礦物的物理性質(zhì)

礦物都具有一定的物理性質(zhì)，礦物的物理性質(zhì)是鑒定礦物的主要依據(jù)。礦物的物理性質(zhì)可以提供有關(guān)礦物成分、結(jié)構(gòu)成因的信息。礦物的物理性質(zhì)可以直接應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)某些方面。礦物的物理性質(zhì)包括：光學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、相對(duì)密度、電學(xué)、熱學(xué)性質(zhì)及其他性質(zhì)。一、礦物的光學(xué)性質(zhì)

礦物的光學(xué)性質(zhì)是指礦物對(duì)可見光的反射、折射、吸收等所綜合表現(xiàn)出來的各種性質(zhì)。

包括：礦物的顏色、條痕、光澤、透明度。顏色互補(bǔ)示意圖紫青黃綠綠藍(lán)紅橙黃（一）礦物的顏色：1、顏色的定義：是礦物對(duì)入射的白色可見光(380～760nm)中不同波長的光波吸收后，透射和反射的各種波長可見光的混合色。自然光呈白色，由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、青、紫七種色光組成。對(duì)角扇形區(qū)為互補(bǔ)色。礦物顏色與其對(duì)光的作用關(guān)系：黑色——均勻地全部吸收自然白光；白色——基本上不吸收；灰色——均勻地吸收各種色光；被吸收的色光的補(bǔ)色——選擇性地吸收某種波長的色光。礦物顏色的成因類型：

——自色——他色——假色顏色顏色(1)自色：

由礦物本身固有的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定的顏色。(2)他色：

是指礦物因含外來帶色的雜質(zhì)、氣液包裹體等所引起的顏色。如煙水晶(3)假色：

是自然光照射在礦物表面或進(jìn)入到礦物內(nèi)部所產(chǎn)生的反射、干涉、衍射、散射等物理光學(xué)效應(yīng)而引起的礦物呈色。假色只對(duì)個(gè)別礦物有輔助鑒定意義。礦物中常見的假色主要有：①錆色：指某些不透明礦物表面氧化薄膜引起反射光的干涉而呈現(xiàn)出的彩色。如斑銅礦表面的藍(lán)、靛、紅、紫斑駁色。②暈色：指某些透明礦物內(nèi)部平行密集的解理面或裂隙面對(duì)光連續(xù)反射使礦物表面出現(xiàn)如同彩虹般的色帶。在白云母、冰洲石、透石膏等無色透明晶體的解理面上最易見到。③變彩：指從不同方向觀察某些透明礦物時(shí)，其不均勻分布的各種顏色會(huì)隨之發(fā)生變換。這是由于礦物內(nèi)部存在有許多厚度與可見光波長相當(dāng)?shù)奈⒓?xì)葉片狀或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，引起光的衍射、干涉作用所致。例如，拉長石即具有美麗的藍(lán)綠、金黃、紅紫等連續(xù)改變的變彩；貴蛋白石呈現(xiàn)藍(lán)、綠、紫、紅等色的變彩。

（二）礦物的條痕：

1、條痕的概念：礦物的條痕是礦物粉末的顏色。通常是指礦物在白色無釉瓷板上擦劃所留下的粉末的顏色。2、礦物的條痕的意義：能消除假色、減弱他色、突出自色。條痕對(duì)于鑒定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，具有重要意義。條痕（三）礦物的光澤1、礦物光澤的概念：指礦物表面對(duì)可見光的反射能力。礦物的反光能力越大，光澤越強(qiáng)，反之則弱。2、礦物光澤的等級(jí)：(1)金屬光澤：方鉛礦、黃鐵礦、自然金(2)半金屬光澤：鐵閃鋅礦、黑鎢礦(3)金剛光澤：金剛石、辰砂(4)玻璃光澤：石英、螢石注意：礦物肉眼鑒定時(shí)，根據(jù)礦物新鮮平滑的晶面、解理面或磨光面上反光能力的強(qiáng)弱，同時(shí)配合礦物的條痕和透明度進(jìn)行光澤等級(jí)的判定。金剛光澤（辰砂）金屬光澤（金）半金屬光澤（針鐵礦）玻璃光澤（水鎂石）金屬光澤（黃鐵礦）半金屬光澤（鉻鐵礦）金剛光澤（金剛石）玻璃光澤（水晶）3、礦物的特殊光澤：(1)油脂光澤：石英的斷口(2)樹脂光澤：閃鋅礦的斷口(3)蠟狀光澤：葉臘石(4)絲絹光澤：石棉、纖維石膏(5)珍珠光澤：白云母、滑石(6)土狀光澤：高嶺石、蒙脫石珍珠光澤（白云石）絲絹光澤（石棉）土狀光澤（高嶺土）光澤（四）礦物的透明度1、礦物透明度的概念：透明度是指礦物允許可見光透過的程度。一般將礦物的透明度劃分為三級(jí)：(1)透明：能允許絕大部分光透過，礦物條痕常為無色、白色或略淺色。如石英、方解石和普通角閃石等。(2)半透明：可允許部分光透過，礦物條痕呈各種彩色(如紅、褐等色)。如辰砂、雄黃和黑鎢礦等。(3)不透明：基本不允許光透過，礦物具黑色或金屬色條痕。如方鉛礦、磁鐵礦和石墨等。2、判別透明度等級(jí)的依據(jù)：1）礦物邊緣的透光程度＋條痕；2）0.03mm厚度的礦物薄片，在偏光顯微鏡下觀察。透明度二、礦物的力學(xué)性質(zhì)礦物的力學(xué)性質(zhì)是指礦物在外力(如敲打、擠壓、拉引和刻劃等)作用下所表現(xiàn)出來的性質(zhì)。

包括：解理、裂開和斷口；硬度；脆性；延展性；彈性和撓性。(一)礦物的硬度1、礦物的硬度：是指礦物抵抗外來機(jī)械作用(如刻劃、壓入或研磨等)的能力。它是鑒定礦物的重要特征之一。2、摩氏硬度1滑石；2石膏；3方解石；4螢石；5磷灰石；6正長石；7石英；8黃玉；9剛玉；10金剛石。指甲(2.5)、小刀(5.5)、(二)礦物的解理1、解理的概念礦物在外力（敲打、擠壓等）作用下，沿一定結(jié)晶方向破裂成光滑平面的性質(zhì)稱為解理，所裂成的光滑的平面稱為解理面2、解理的分級(jí)：通常按照破裂的難易程度，將解理分為五個(gè)等級(jí)。I.極完全解理：礦物受力后極易裂成薄片，如云母的｛001｝解理；石墨的｛0001｝解理II.完全解理：礦物受力后易裂成光滑的平面，但不成薄片，解理面完整光滑而平整。如方鉛礦的｛100｝解理；方解石的解理等。III.中等解理：解理面較小而不很平滑，且不太連續(xù)，常呈階梯狀。如輝石，角閃石。IV.不完全解理：礦物受力后，不易裂出解理面，僅斷斷續(xù)續(xù)可見窄小的解理面。如磷灰石、綠柱石。V.極不完全解理：礦物受力后，極難或不出現(xiàn)解理面，通常認(rèn)為無解理。如石英，石榴子石。觀察描述礦物解理時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：1）要選較大的礦物晶體，對(duì)著光轉(zhuǎn)動(dòng)標(biāo)本觀察解理的有無，顆粒太小則難以觀察。2）注意區(qū)分晶面與解理面。3）描述解理包括解理方向（用單形符號(hào)表示）及完善程度，有時(shí)需要說明解理的夾角。

（三）礦物的裂開

1、裂開(或稱裂理)是礦物在應(yīng)力作用下，沿著一定的方向裂成光滑平面的性質(zhì)。裂開的平面稱為裂開面。

2、裂開—解理區(qū)別

裂開：雜質(zhì)夾層、聚片雙晶的接合面。不是礦物本身固有的特性。

解理：結(jié)構(gòu)決定。礦物本身固有的特性裂開面不直接受晶體結(jié)構(gòu)控制。因而裂開不是礦物本身固有的特性，它只出現(xiàn)于某些礦物在特定環(huán)境下形成的某些晶體上。（四）礦物的斷口斷口是礦物受力后沿任意方向破裂而形成的斷面，稱為斷口。常見的礦物斷口，主要有如下幾種：(1)貝殼狀斷口(2)鋸齒狀斷口(3)參差狀斷口(4)平坦?fàn)顢嗫?5)土狀斷口(五)礦物的彈性與撓性

1、礦物的彈性：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)能夠自行恢復(fù)原狀的性質(zhì)，稱為彈性。具層狀結(jié)構(gòu)的云母及鏈狀結(jié)構(gòu)的角閃石石棉表現(xiàn)出明顯的彈性。

2、礦物的撓性：某些礦物在撤除使其發(fā)生彎曲形變的外力后，不能恢復(fù)原狀，這種性質(zhì)稱為撓性。如滑石、綠泥石、蛭石、石墨和輝鉬礦等。

(六)礦物的脆性與延展性1、礦物的脆性：是指礦物受外力作用時(shí)易發(fā)生碎裂的性質(zhì)，它與礦物的硬度無關(guān)。自然界絕大多數(shù)非金屬晶格礦物都具有脆性，如自然硫、螢石、黃鐵礦、石榴子石和金剛石等。2、礦物的延展性：礦物受外力拉引時(shí)易成為細(xì)絲的性質(zhì)稱為延性，指礦物在錘擊或碾壓下易形變成薄片的性質(zhì)稱為礦物的展性。物體的延性和展性往往總是同時(shí)并存，故一般統(tǒng)稱為延展性。三、礦物的相對(duì)密度1、礦物的密度：指礦物單位體積的質(zhì)量，其單位為g/cm3。例如，石英的密度為2.65g/cm3；4°C時(shí)純水的密度為1g/cm3。2、礦物的相對(duì)密度：指純凈的單礦物在空氣中的質(zhì)量與4°C時(shí)同體積的水的質(zhì)量之比。3、礦物相對(duì)密度分級(jí)：(1)小密度：相對(duì)密度小于2.5。如石墨、石鹽、石膏等。(2)中等密度：相對(duì)密度在2.5～4之間。如石英、螢石、金剛石等。(3)大密度：相對(duì)密度大于4。如黃鐵礦，自然金。四、礦物的電性與磁性

（一）礦物的電性

1、礦物的導(dǎo)電性

（a）金屬礦物和某些金屬硫化物為電的良導(dǎo)體，如金、自然銅、石墨、輝銅礦和鎳黃鐵礦等；

（b）非金屬礦物為絕緣體，如石棉、白云母、石英和石膏等；

（c）大部分鐵錳的硫化物、硫鹽和氧化物，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，為半導(dǎo)體，如閃鋅礦、黃鐵礦等。2、礦物的熱電性

將礦物加熱至適當(dāng)溫度時(shí)，在晶體的某些結(jié)晶方向產(chǎn)生正電荷及負(fù)電荷的性質(zhì)，稱為熱電性。

3、礦物的壓電性

某些礦物晶體在壓力或者拉力的作用下產(chǎn)生電荷的性質(zhì)叫壓電性。（二）礦物的磁性

1、礦物磁性的概念：礦物受外磁場吸引或排斥的性質(zhì)稱為礦物的磁性。

（a）強(qiáng)磁性礦物：礦物的大塊或小的碎屑能被永久性磁鐵吸引，如磁鐵礦和磁黃鐵礦。

（b）弱磁性礦物：礦物顆粒不能被永久性磁鐵吸引，但可被磁場強(qiáng)度大得多的電磁鐵吸引，如鉻鐵礦、黑鎢礦等。

（c）無磁性礦物：具強(qiáng)大電磁場的電磁鐵亦不能吸引的礦物，如石英、長石等。五、礦物的發(fā)光性與放射性（一）礦物的發(fā)光性1、礦物發(fā)光性的概念：礦物受到外界能量的激發(fā)，能發(fā)出可見