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1、第四章 矿物的物理性质1本讲稿第一页，共二十五页一一 矿物的光学性质矿物的光学性质1矿矿物物的的颜颜色色：对可见光选择性吸收是矿物呈现出颜色的主要原因。可见光波长为390750 nm。在自然光的照射下矿物对光产生吸收、透射和反射，这些作用的共同结果产生了矿物的颜色。当当矿矿物物对对光光全全部部均均匀匀吸吸收收，则则矿矿物物呈呈现现出出黑黑色色；基基本本上上不不吸吸收收则则为为无无色色或或白白色色；当只选择性地吸收某些波长的光波，则透射或反射出另外一些色光即为该矿物的彩色彩色。决定矿物颜色的因素有：（1）离子内部的电子跃离子内部的电子跃迁。迁。（2）离子间的电子转移离子间的电子转移。（3）能带间
2、的电子跃迁能带间的电子跃迁。2本讲稿第二页，共二十五页3本讲稿第三页，共二十五页（4）色色心心由于各种因素的影响在晶体内部质点的排列偏离了格子构造重复规律形成的晶格缺陷，这些晶格缺陷能引起相应的电子跃迁而使晶体显色，最为常见的是F心心（阴离子缺失所引起）和V心心（阳离子缺失所引起）。（5）物物理理光光学学效效应应，包括晕晕色色某些透明矿物的表面常呈现出的一种彩虹般的色带，如白云母、方解石、石英等；锖锖色色某些不透明矿物经风化后表面产生氧化薄膜，引起的反射光的干涉作用，使矿物呈现出各种颜色的混合即为锖色，如斑铜矿；变变彩彩某些矿物在转动时或沿不同角度观察可呈现出不同的颜色的变化，这种现象即为之，
3、如拉长石。4本讲稿第四页，共二十五页菱锰矿尖晶石电气石电气石自然金5本讲稿第五页，共二十五页2 矿物的条痕：矿物的条痕：是矿物粉未的颜色，可以消除假色，减少他色，比矿物颜色更为稳定，是鉴定矿物的重要特征之一。由于白色或无色矿物的条痕都为白色，因此，条痕对这两类矿物无鉴定意义，而对彩色矿物和金属色矿物的鉴定具有非常重要的意义。6本讲稿第六页，共二十五页3矿物的透明度：矿物的透明度：是指矿物可以透过可见光的程度，透明度的大小与矿物薄片的厚度有关，是否透明很大程度地取决于厚度，一般光学薄片的厚度为0.03mm。据光线在标准岩石（或矿物）薄片中的透明程度，把矿物分为透明矿物（如长石和石英等）、半透明矿
4、物（如辰砂和锡石）、不透明矿物（如方铅矿和黄铁矿等）。值得注意的是在判别矿物是否透明的基础理论是在标准厚度下，而对于手标本上的矿物和岩石是否透明，常是从矿物的边缘观察。影响矿物的透明度的因素包括：矿物中的包裹体、气泡、杂质、裂隙及矿物的集合体形式等。7本讲稿第七页，共二十五页4 矿物的光泽：矿物的光泽：是指矿物表面的反射能力，按照反射率的大小，光泽分为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽和玻璃光泽8本讲稿第八页，共二十五页9本讲稿第九页，共二十五页由于光泽与透明度、条痕有关，所以用肉眼观察光泽时一般需参考矿物的条痕和透明度。表4-1矿物的光泽分类及与透度、条痕的关系光泽金属光泽半金属光泽金刚光泽玻璃
5、光泽反射率（R）/（%）2519251019410条痕黑色、灰黑、绿黑、或金属色深色（棕色、褐色）浅色（浅黄、桔黄、桔红）无色、白色透明度不透明不透明透明-半透明透明特征金属般光泽弱金属般光泽金刚石般光泽玻璃般光泽代表性矿物自然金、黄铁矿、方铅矿铬铁矿、黑钨矿金刚石、辰砂、雌黄石英、长石、方解石10本讲稿第十页，共二十五页5 矿物的发光性：矿物的发光性：是指矿物在受到外加能量的激发下，产生可见光的性质。据能量的来源不同可分为：据能量的来源不同可分为：光致发光光致发光由可见光、红外光、紫外光等激发阴极射线发光阴极射线发光由电子束激发辐射发光辐射发光由X射线、射线等激发热致发光热致发光由热能激发电
6、致发光电致发光激发能量来源于电能摩擦发光摩擦发光激发能量来源于摩擦的机械能化学发光化学发光激发能量来源于化学反应的能量据发光的持续时间的长短又可分为：据发光的持续时间的长短又可分为：萤光：萤光：当外加能量消失即发光体一旦停止受激，发光现象立即消失的发光现象即为萤光。磷磷光光：当外加能量消失即发光体一旦停止受激，发光体仍持续发光的发光现象即为磷光。矿物的发光特性是鉴定矿物的重要标志，同时由于有的矿物特殊的发光特征，用于制作一些发光材料。11本讲稿第十一页，共二十五页二二 矿物的力学性质矿物的力学性质0 矿矿物物的的力力学学性性质质：矿物的力学性质是指矿物在外力作用下表现出的性质即为之。主要有解理
7、和硬度，次之为延展性、脆性、弹性和挠性。12本讲稿第十二页，共二十五页1矿物的硬度：矿物的硬度：矿物的硬度为矿物抵抗外来刻划、压入、研磨等机械作用的能力，它是极为重要的鉴定标志。测定的方法可分为：划入法和压入法。划入法沿用摩氏硬度计中硬度十级，由软到硬依次为：滑滑石石、石石膏膏、方方解解石石、萤萤石石、磷磷灰灰石石、正正长长石石、石石英英、黄黄玉玉、刚刚玉玉、金金刚刚石石。一些随手可得的东西可以大致确定矿物的硬度：指指甲甲的的硬硬度度为为2.5，小刀为，小刀为5.5，铜针，铜针3，钢针，钢针5.56，玻璃片，玻璃片5.5、瓷器片、瓷器片66.5。压压入入法法沿沿用用维维克克法法，用金刚石正方形
8、锥体，在上方加上重物，测量金刚石的压痕对角线长度，然后用相应公式进行计算，求出各种矿物的精确硬度。维氏硬度与摩氏硬度的对应关系不是线性的关系。维氏硬度与摩氏硬度的对应关系不是线性的关系。13本讲稿第十三页，共二十五页影响硬度的因素包括：影响硬度的因素包括：主要是晶体结构的牢固程度，这与化学键的类型及其强度密切相关。共价键矿物的硬度最大、离子键矿物的硬度中等、金属键矿物的硬度较小、分子键矿物的硬度 最小。14本讲稿第十四页，共二十五页2矿物的破裂性质（解理、裂开、断口）矿物的破裂性质（解理、裂开、断口）解解理理和和断断口口：矿物受到外力（如敲打、挤压）的作用后，矿物沿着一定的结晶方向发生破裂，若
9、裂出光滑的平面的性质则称为解解理理，相应的面称为解理面；若裂出的凸不平且方向任意的断面称为断口断口。15本讲稿第十五页，共二十五页影响解理的因素有：主主要要是是由由于于矿矿物物晶晶体体结结构构决决定定的的，由于晶体具有异向性，在不同的结晶方向键力是有差异的，解理面往往是沿着面网间化学键力最弱的方向产生的。多平行面网密度最大的方向或平行异号离子组成的电中性面网而产生解理。16本讲稿第十六页，共二十五页解理的分级：极极完完全全解解理理矿物在外力作用下极易裂成薄片，解理面平滑、完整很难生成断口。如云母、石墨、辉钼矿等。完完全全解解理理：在外力作用下，很容易裂成平面，但不是薄片，解理面是平滑的。如方解
10、石、方铅矿、萤石等。中中等等解解理理：在外力作用下，产生明显的解理，但解理不太光滑和平整。如白钨矿。不不完完全全解解理理：在外力作用下，不易裂 出解理，解理面小且不平整。如磷灰石。极极不不完完全全解解理理：在外力作用下极难产生解理，多成断口，一般无解理。如石英。黄铁矿、石榴子石。矿矿物物的的解解理理和和断断口口是是互互为为消消长长的的，解理体现出晶体的各向异性，又体现出矿物的对称性。采用单形符号来表示。17本讲稿第十七页，共二十五页18本讲稿第十八页，共二十五页晶面与解理面的区别晶面与解理面的区别晶面解理面打击后的性质为晶体外面的一层平面，被击破后即消失为晶体内部结构上连结力弱的方向，受力打击
11、后可边续出现互相平行的平面光亮度晶面上一般比较暗淡解理面上一般比较光亮平面花纹晶面一般不太平整，仔细观察时常见凸凹不平痕迹或各种晶面花纹 解理面比较平整，但可出现规则的解理面或解理纹19本讲稿第十九页，共二十五页3 矿矿物物的的脆脆性性与与延延展展性性：矿物在外力作用下容易破碎的性质称为脆脆性性。如镜铁矿的硬度虽然大于小刀，但由于其脆性大可用小刀压碎成小粒或粉未。脆性是离子键矿物的一种特性，离子键程度 大脆性随之加大。矿物在外力的打击或拉引下，容易形成薄片和细丝的性质称为延延展展性性。延展性是金属键矿物的一种特性，如自然金、自然银、自然铜等矿物。一些硫化物矿物如辉铜矿。当当用用小小刀刀刻刻划划
12、具具有有延延展展性性的的矿矿物物时时，会会留留下一道光亮的沟痕，以此区别脆性下一道光亮的沟痕，以此区别脆性。20本讲稿第二十页，共二十五页4 矿物的矿物的弹性与挠性弹性与挠性：矿物在外力作用下发生弯曲，但当外力消失后恢复原状，此性质称为弹弹性性。如云母和石棉等矿物。而当外力消失后，不能恢复原来形状的性质，称为挠性挠性。如滑石、绿泥石、蛭石。21本讲稿第二十一页，共二十五页三三 矿物的密度与相对密度矿物的密度与相对密度矿矿物物的的密密度度为矿物的极其重要的性质，它反映了矿物的化学组成和晶体结构，是是指指矿矿物物单单位位体体积积的的质质量量，通通常常用用g/cm3表表示示，而相对密度为同体积的矿物
13、和水的比值，即为相对密度，是一个无量纲。密度分级是以2.5和4分为三级，即为轻轻矿矿物物（相对密度小于2.5，如石盐、石膏）、中中等等矿矿物物（相对密度介于2.54之间，如石英、金刚石等）和重重矿矿物物（相对密度大于4，如重晶石、方铅矿、自然金等）。相对密度的确定方法有掂量法和实测法掂量法和实测法。22本讲稿第二十二页，共二十五页四四 矿物的电学性质矿物的电学性质1 矿矿物物的的导导电电性性：矿物对电流的传导能力。可分为绝绝缘缘体体（如金刚石、石英等）、良良导导体体（金属键的自然金、自然银和自然铜等矿物）和半导体半导体（黄铁矿和方铅矿等）。2 矿物的介电性矿物的介电性3 矿矿物物压压电电性性：
14、某些矿物晶体在机械力的作用下因形变而呈现的荷电的性质称为压电性。压电性只出现在无对称中心且具有极性轴的各种矿物中，如石英等。可作为检波器材料。4 矿矿物物的的热热电电性性：即所谓的焦焦电电性性。当矿物的温度发生变化时，在晶体的某些结晶方向产生荷电的性质。这些矿物都有是无对称中心且具有极性轴的介电质矿物中。如电气石、方硼矿和异极矿等，可用于红外探测中。23本讲稿第二十三页，共二十五页五五 矿物的磁学性质矿物的磁学性质1 矿矿物物的的磁磁性性是指矿物能被永久性磁铁或电磁铁吸引或排斥的性质。2 根据矿物在外磁场作用下，表现的性质，把矿物分为逆逆磁磁性性矿矿物物（如方解石、石盐等）、电电磁磁性性矿矿物物（如角闪石、辉石等）、磁性矿物磁性矿物（磁铁矿、磁黄铁矿、自然铁）。3 用肉眼观察矿物时，仅以永久磁铁或磁性小刀为工具，将矿物分为三级：强磁性强磁性（如磁铁矿）、弱磁性弱磁性（如铬铁矿）、无无磁性矿物磁性矿物（如黄铁矿）。24本讲稿第二十四页，共二十五页六六 矿物的热学性质矿物的热学性质 矿物的导热性矿物的导热性：热导仪鉴定真假金刚石就是利用金刚石特有的高热导性能 七七 矿物的其他物理性质矿物的其他物理性质放射性等。25本讲稿第二十五页，共二十五页