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1、结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 4-2 4-2 矿物的力学性质矿物的力学性质(包括：包括：解理、硬度、延展性、脆性、弹性和挠性解理、硬度、延展性、脆性、弹性和挠性)一、矿物的解理、断口和裂开一、矿物的解理、断口和裂开一）解理与断口一）解理与断口1 1、矿物的解理与断口的概念、矿物的解理与断口的概念q解理与解理面解理与解理面矿物受外力矿物受外力(敲打、挤压等敲打、挤压等)作用后，作用后，沿着一定的结晶方向沿着一定的结晶方向发生破裂，并能裂出光滑平面的性质发生破裂，并能裂出光滑平面的性质称解理，这些平面称称解理，这些平面称
2、解理面。解理面。q断口断口 如果矿物受外力作用，可在如果矿物受外力作用，可在任意方向破裂并呈各种凹凸任意方向破裂并呈各种凹凸不平的断面形状不平的断面形状(如贝壳状、锯齿状如贝壳状、锯齿状),),该断面为断口。该断面为断口。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程2 2影响矿物解理发育的因素影响矿物解理发育的因素 解理是由解理是由矿物的晶体结构矿物的晶体结构决定的，由于晶体结构具有决定的，由于晶体结构具有异向性，在不同的结晶方位上化学键力有差异。异向性，在不同的结晶方位上化学键力有差异。解理往往解理往往沿着面网间中化学健力最弱的方
3、向沿着面网间中化学健力最弱的方向产生产生。表。表现在以下方面：现在以下方面：1 1）解理面一般）解理面一般平行于面网密度最大的面网平行于面网密度最大的面网。从几何角度看，面网密度大，从几何角度看，面网密度大，面网间距也大，面网间面网间距也大，面网间的引力就小的引力就小，故解理容易沿此方向产生。，故解理容易沿此方向产生。例如金刚石的解理平行于例如金刚石的解理平行于111 111。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 2 2
4、）解理面常平行于由）解理面常平行于由异号离子组成的电性中和异号离子组成的电性中和的面网。的面网。在电性中和的面网上，网内质点间的静电引力强，在电性中和的面网上，网内质点间的静电引力强，而而相邻面网间的静电引力弱相邻面网间的静电引力弱。实例：石盐的晶体结构中实例：石盐的晶体结构中,（100100）是由）是由NaNa+和和ClCl-组成，且组成，且数量相等而达到电性中和，故石盐沿数量相等而达到电性中和，故石盐沿 （100100）产生解理。）产生解理。3 3）当相邻面网为）当相邻面网为同号离子同号离子时，其间易产生解理。时，其间易产生解理。因同号离子间的斥力，使其相邻面网间联系力弱。因同号离子间的斥
5、力，使其相邻面网间联系力弱。实例：萤石沿（实例：萤石沿（111111）方向有由）方向有由F F-1-1组成的两个相邻面网，组成的两个相邻面网，其解理面平行（其解理面平行（111111）而产生。）而产生。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 如石墨为层状结构，如石墨为层状结构，层内层内CCCC的离子间距为的离子间距为0.142nm0.142nm，具共价键和，具共价键和键；键；石墨层间距离为石墨层间距离为0.340 nm0.340 nm，具，具分子键分子键。显然，显然，层内键力比层间的层内键力比层间的键力强键力强，故解理沿，故解
6、理沿（00010001）层的方问产生。）层的方问产生。4 4）解理面通常沿着）解理面通常沿着化学键力最弱化学键力最弱的方向。的方向。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程3 3 矿物解理的分级矿物解理的分级 根据矿物解理发育程度根据矿物解理发育程度,矿物的解理矿物的解理分为五个等级分为五个等级：1 1）极完全解理）极完全解理 矿物在外力作用下矿物在外力作用下极易裂极易裂成成薄片薄片。解理面光滑、平解理面光滑、平整，很难出现断口。整，很难出现断口。2)2)完全解理完全解理 矿物在外力作用下，矿物在外力作用下，很容易很容易沿解理方
7、向裂成平面沿解理方向裂成平面(但不但不成薄片成薄片)，解理面平滑；如方解石、方铅矿、萤石等。，解理面平滑；如方解石、方铅矿、萤石等。3 3）中等解理）中等解理 矿物在外力作用下，产生矿物在外力作用下，产生明显的明显的解理，解理面不太连续和光滑，有解理，解理面不太连续和光滑，有断口。如白钨矿等。断口。如白钨矿等。方解石的完全解理方解石的完全解理结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 4 4）不完全解理）不完全解理 矿物在外力作用下，矿物在外力作用下，不易不易裂出解理面，解理面小而裂出解理面，解理面小而不平整，易出现断口。（磷灰石
8、）。不平整，易出现断口。（磷灰石）。5 5）极不完全解理）极不完全解理 矿物受外力作用后，矿物受外力作用后，极难极难出现解理，多形成断口，出现解理，多形成断口，一般称无解理。如石英、石榴石、黄铁矿等。一般称无解理。如石英、石榴石、黄铁矿等。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程完全解理 中等解理 不完全解理 极不完全解理 极完全解理结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程注解注解:关于解理关于解理矿物的解理与断口出现的难易程度矿物的解理与断口出现的难易程度互为消
9、长互为消长。一个晶体。一个晶体上如解理越发育，则断口出现的机会愈少。上如解理越发育，则断口出现的机会愈少。解理既体现出矿物晶体的解理既体现出矿物晶体的异向性异向性，又体现出晶体的，又体现出晶体的对称对称性性，如重晶石属斜方晶体，平行如重晶石属斜方晶体，平行001001有一组完全解理，平有一组完全解理，平行行210210有二组中等解理。有二组中等解理。不同种矿物，其解理发育程度不同。有些矿物无解理，不同种矿物，其解理发育程度不同。有些矿物无解理，有些矿物有一组或数组程度不同的解理。有些矿物有一组或数组程度不同的解理。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工
10、工程适用专业：矿物加工工程 方铅矿方铅矿石墨石墨重晶石重晶石萤石萤石闪锌矿闪锌矿结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 在观察矿物的解理时，应该在观察矿物的解理时，应该在矿物单体上观察在矿物单体上观察，因为，因为矿物的解理是矿物的解理是在单体上产生在单体上产生的，并且要注意解理面与晶面的，并且要注意解理面与晶面的区别。的区别。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 在实际矿物中，解理等级不完全受上述五个等级所限在实际矿物中，解理等级不完全受上述五个等级所限制，
11、有些矿物的解理，可能属于上述五个等级中的某两制，有些矿物的解理，可能属于上述五个等级中的某两个等级的过渡情况。个等级的过渡情况。实例实例：萤石、普通角闪石的完全解理，要比方铅矿、方解石的萤石、普通角闪石的完全解理，要比方铅矿、方解石的完全解理差些，而比中等解理要好些，可以把它们视为完全解理差些，而比中等解理要好些，可以把它们视为中等到完全解理中等到完全解理。只有只有晶质矿物晶质矿物才能产生解理，才能产生解理，它是矿物固有的性质它是矿物固有的性质，同种矿物具有相同的解理，同种矿物具有相同的解理，是矿物重要的鉴定特征是矿物重要的鉴定特征。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性
12、质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程根据解理发育情况可以根据解理发育情况可以推测矿物晶体结构的某些特征推测矿物晶体结构的某些特征，尤其是尤其是了解化学键强度的分布和晶体的对称性了解化学键强度的分布和晶体的对称性。对于宝石加工而言，解理是一种不利的因素，它给琢对于宝石加工而言，解理是一种不利的因素，它给琢磨加工带来不便，一般解理发育的宝石，磨加工带来不便，一般解理发育的宝石，抛光的方向抛光的方向不能平行于解理的方向。不能平行于解理的方向。断口与解理不同，断口与解理不同，不论在晶体或非晶体矿物上均可不论在晶体或非晶体矿物上均可发生发生。容易产生断口的矿物，由于其断口常具有一定的形态，容易
13、产生断口的矿物，由于其断口常具有一定的形态，因此可用来作为鉴定矿物的一种辅助特征。因此可用来作为鉴定矿物的一种辅助特征。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程4 4、矿物断口的形态、矿物断口的形态1 1）类型划分）类型划分q 贝壳状断口贝壳状断口 断口呈椭圆形的光滑曲面，断口呈椭圆形的光滑曲面，面上常出现不规则的面上常出现不规则的同同心条纹心条纹，形似贝壳状形似贝壳状。如石英和玻璃质矿物。如石英和玻璃质矿物。q 锯齿状锯齿状 断口呈尖锐的锯齿状，断口呈尖锐的锯齿状，延展性很强延展性很强的矿物具有此种断的矿物具有此种断口。口。结
14、晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程q纤维状及多片状纤维状及多片状 断口面呈维状或细片状。如纤维石膏、蛇纹石等。断口面呈维状或细片状。如纤维石膏、蛇纹石等。q参差状参差状 断口面参差不齐、粗糙不平。断口面参差不齐、粗糙不平。大多数矿物具有此种断大多数矿物具有此种断口，口，如磷灰石。如磷灰石。q 土状土状 为土状矿物（如高岭石、铝矾土等）所特有的粗糙为土状矿物（如高岭石、铝矾土等）所特有的粗糙断口形状，断口面呈细粉状。断口形状，断口面呈细粉状。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适
15、用专业：矿物加工工程贝壳状贝壳状 锯齿状锯齿状 土状土状 参差状参差状结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程二）裂开二）裂开 矿物晶体在外力作用下矿物晶体在外力作用下沿着一定结晶方向沿着一定结晶方向裂开的性质，裂开的性质，裂开的面称裂开的面称裂开面裂开面。从外表看，同解理很相似，但二者。从外表看，同解理很相似，但二者成因不同。成因不同。1 1矿物产生裂开的原因矿物产生裂开的原因 1)1)矿物裂开面可能是矿物裂开面可能是沿着双晶接合面特别是聚片双晶的沿着双晶接合面特别是聚片双晶的接合面发生接合面发生。2)2)矿物矿物沿某一面网存
16、在有他种成分的细微包裹体，或沿某一面网存在有他种成分的细微包裹体，或者是固溶体离溶物者是固溶体离溶物，这些物质作为该方向面网间的夹层，这些物质作为该方向面网间的夹层，有规律地分布，使矿物产生裂开有规律地分布，使矿物产生裂开(例如磁铁矿沿例如磁铁矿沿111 111 含含TiTi方向的裂开方向的裂开)。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程注解：裂开与解理的区别注解：裂开与解理的区别 裂开与解理在本质上不同：裂开与解理在本质上不同：1.1.裂开面裂开面很少是特别光滑的很少是特别光滑的，一般只沿着一个方向发，一般只沿着一个方向发生，
17、而解理则生，而解理则沿着结晶方向沿着结晶方向在矿物的各个部位都能出现。在矿物的各个部位都能出现。2.2.同种矿物并非都有裂开的性质同种矿物并非都有裂开的性质，它不是矿物固有的，它不是矿物固有的特性；而解理则不然，凡是具有解理的矿物种，其所有特性；而解理则不然，凡是具有解理的矿物种，其所有矿物个体中皆存在解理。矿物个体中皆存在解理。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 二、矿物的硬度二、矿物的硬度 矿物的硬度是指矿物矿物的硬度是指矿物抵抗外力刻划、压入或研磨等抵抗外力刻划、压入或研磨等机械作用的能力机械作用的能力，是鉴定矿物的
18、重要特征之一，矿物硬，是鉴定矿物的重要特征之一，矿物硬度以度以H H表示。表示。一）矿物硬度的测定方法一）矿物硬度的测定方法 测定硬度的方法很多，有测定硬度的方法很多，有刻划法、压入法、研磨法刻划法、压入法、研磨法、等，其中以前两种方法应用最为广泛。等，其中以前两种方法应用最为广泛。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程1 1、刻划法、刻划法 在矿物学中一直沿用，摩氏硬度计是在矿物学中一直沿用，摩氏硬度计是18221822年由德国物年由德国物理学家理学家FriedrichMohsFriedrichMohs所提出。摩氏硬度计由十
19、种标准所提出。摩氏硬度计由十种标准矿物组成，按其软硬程度排列成十级：矿物组成，按其软硬程度排列成十级：结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程1 1）测定方法）测定方法 将欲测矿物和硬度计中某一矿物相互刻划将欲测矿物和硬度计中某一矿物相互刻划。如某一矿物能划动磷灰石则其硬度大于磷灰石，但如某一矿物能划动磷灰石则其硬度大于磷灰石，但又能被正长石所刻划，即其硬度小于正长石，则该矿又能被正长石所刻划，即其硬度小于正长石，则该矿物的
20、硬度为物的硬度为5 5到到6 6之间，可写成之间，可写成5656。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程注解：关于刻划硬度注解：关于刻划硬度实际对矿物进行鉴定时还可以用更简便的方法来代替硬实际对矿物进行鉴定时还可以用更简便的方法来代替硬度计，比如度计，比如指甲的硬度为指甲的硬度为2.52.5，铜币的硬度为铜币的硬度为3.53.5，小刀的小刀的硬度为硬度为5.55.5，钢针的硬度为，钢针的硬度为6.56.5。矿物的硬度粗略地划分为：小于指甲矿物的硬度粗略地划分为：小于指甲(2.5)2.5)、指甲与、指甲与小刀之间小刀之间(2.5
21、5.5)(2.55.5)及大于小刀及大于小刀(5.5)5.5)三级。三级。此外，还可借助铜针此外，还可借助铜针(H H3)3)、玻璃片玻璃片(H H5.5)5.5)、瓷器片瓷器片(H H66.5)66.5)等来粗略确定矿物的硬度。等来粗略确定矿物的硬度。摩氏硬度摩氏硬度只表示矿物间相对硬度大小，各级硬度间没有只表示矿物间相对硬度大小，各级硬度间没有倍数和比例的关系。倍数和比例的关系。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 2 2、压入法、压入法 压入法是用合金或金刚石制成压入法是用合金或金刚石制成一定形状的压头一定形状的压头，
22、在，在矿物光面上施加矿物光面上施加一定的负荷一定的负荷(重量重量)，根据负荷与压痕，根据负荷与压痕表面积表面积(或深度或深度)的大小，的大小，计算计算求得矿物的硬度大小。求得矿物的硬度大小。压痕表面积与负荷（压痕表面积与负荷（P P）成正比关系，与硬度成反比。成正比关系，与硬度成反比。硬度越大，抵抗压入的能力就越大，产生压痕的表硬度越大，抵抗压入的能力就越大，产生压痕的表面积越小。面积越小。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程压入法因使用不同的压头和测试技术而有多种方法。其压入法因使用不同的压头和测试技术而有多种方法。其中以
23、英国维克斯中以英国维克斯-阿姆斯特朗公司制造的应用较广阿姆斯特朗公司制造的应用较广,维克维克(VickerVicker)法法(又称维氏法又称维氏法)，其硬度，其硬度以以HvHv或或VHNVHN表示。表示。维氏法压头是用维氏法压头是用正方形的金刚石锥体正方形的金刚石锥体，锥体二对角面锥体二对角面的交角的交角()为为136136，压痕呈正方形锥形，压痕呈正方形锥形。设负荷为设负荷为P(kg)P(kg)，压痕对角线长度为压痕对角线长度为d(mm)d(mm)，根据负荷与根据负荷与压痕表面积，计算以负荷面积压痕表面积，计算以负荷面积(kgkgmmmm2 2)为单位的维克为单位的维克显微硬度值。显微硬度值
24、。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程注解：注解：1 1、维克法测定矿物硬度较刻、维克法测定矿物硬度较刻划法精确，在应用时可换算划法精确，在应用时可换算成摩氏硬度，成摩氏硬度，赫鲁晓夫赫鲁晓夫(M(MM MXpymob)Xpymob)提出摩氏硬度提出摩氏硬度(H(HM M)与维克硬度与维克硬度(H(Hv v)间的转换关间的转换关系为系为：结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程
25、适用专业：矿物加工工程滑石 2 正长石 930 石膏 35 石英 1120 方解石 172 黄玉 1250 萤石 248 硬玉 2100磷灰石 610 金刚石 10000 注解注解2 2 摩氏硬度计中，十种矿物的摩氏硬度计中，十种矿物的压入硬度压入硬度如下，单位如下，单位kg/mmkg/mm2 2 结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程二二)影响矿物硬度的因素影响矿物硬度的因素 1 1、矿物的硬度主要取决于、矿物的硬度主要取决于矿物晶体结构的牢固程度矿物晶体结构的牢固程度，与与化学键的类型及其强度密切相关化学键的类型及其强度密
26、切相关。具典型具典型共价键共价键的矿物硬度最大，具的矿物硬度最大，具离子键离子键的矿物硬的矿物硬度中等，具度中等，具金属键金属键的矿物硬度较小，具的矿物硬度较小，具分子键分子键的矿物硬度的矿物硬度最小。最小。2 2、自然界中，、自然界中，具有离子晶格的矿物十分普遍具有离子晶格的矿物十分普遍，而离子键，而离子键的强度随离子性质的不同而有差异，因而矿物硬度变化大，的强度随离子性质的不同而有差异，因而矿物硬度变化大，其影响因素如下：其影响因素如下：结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程离子半径离子半径 当矿物的晶体结构类型及离子电价
27、相同时，矿物的硬当矿物的晶体结构类型及离子电价相同时，矿物的硬度度随着离子半径的减小而增大随着离子半径的减小而增大。实例：方解石与菱镁矿，它们都是同结构的含二价阳实例：方解石与菱镁矿，它们都是同结构的含二价阳离子的碳酸盐矿物，因离子的碳酸盐矿物，因CaCa2+2+半径是半径是0.108nm0.108nm，MgMg2+2+半径是半径是0.066nm0.066nm，所以方解石，所以方解石(CaCO(CaCO3 3)的硬度是的硬度是3 3，而菱镁矿，而菱镁矿(MgCO(MgCO3 3)则是则是4.54.5。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：
28、矿物加工工程 离子电价离子电价 当晶体结构类型和离子半径相同时，当晶体结构类型和离子半径相同时，离子电价越高，离子电价越高，键力越强，矿物硬度越大键力越强，矿物硬度越大。实例：萤石实例：萤石(CaF(CaF2 2)和方钍石和方钍石(Th0(Th02 2)，二者具有相同的结构，二者具有相同的结构，CaCa2+2+、ThTh4+4+的离子半径也很相近的离子半径也很相近(0.120nm(0.120nm和和0.112nm)0.112nm)，但，但CaCa2+2+与与ThTh4+4+电价不同，故萤石的硬度是电价不同，故萤石的硬度是4 4，而方钍石是，而方钍石是6.56.5。结构堆积紧密程度结构堆积紧密程
29、度 一般说来，一般说来，晶体结构中原子晶体结构中原子(或离子或离子)堆积紧密时堆积紧密时，硬，硬度大，否则硬度小。度大，否则硬度小。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 实例：方解石与文石是实例：方解石与文石是CaCOCaCO3 3的同质多象变体，但前者的同质多象变体，但前者(相对密度相对密度2.72)2.72)比后者比后者(相对密度相对密度2.94)2.94)结构结构“松弛松弛”，故方解石硬度是故方解石硬度是3 3，文石硬度是，文石硬度是4 4。配位数配位数 矿物硬度随配位数的增大而增大矿物硬度随配位数的增大而增大。配位数
30、与堆积紧密程度相关配位数与堆积紧密程度相关，配位数增大，结构紧密配位数增大，结构紧密堆积程度随之增大堆积程度随之增大，因此硬度大。，因此硬度大。实例：实例：CaCa2+2+在方解石中的配位数为在方解石中的配位数为6 6，在文石中为，在文石中为9 9，后，后者硬度大。者硬度大。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程矿物中的水矿物中的水 矿物中无论含矿物中无论含H H2 2O O分子或分子或OH)OH)-，都将使硬度降低都将使硬度降低。实例：石膏实例：石膏(CaSO(CaSO4 4.2H.2H2 2O)O)的硬度是的硬度是1.52
31、1.52，硬石膏，硬石膏(CaS0(CaS04 4)的硬度则是的硬度则是33.533.5。三三)矿物硬度的异向性与对称性矿物硬度的异向性与对称性1 1、硬度曲线、硬度曲线 由于矿物晶体结构具有对称性和异向性由于矿物晶体结构具有对称性和异向性，导致矿物硬，导致矿物硬度也具有对称性和异向性。度也具有对称性和异向性。把晶面上不同方向的硬度值测出之后，把晶面上不同方向的硬度值测出之后，取晶面中央一取晶面中央一点为中心点为中心，在不同的方向上，按硬度值的比例绘出半径，在不同的方向上，按硬度值的比例绘出半径，连接半径末端所成的曲线，称为连接半径末端所成的曲线，称为“硬度曲线硬度曲线”结晶学与矿物学结晶学与
32、矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程 结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程注解注解1 1：硬度曲线既反映了矿物硬度的：硬度曲线既反映了矿物硬度的对称性对称性（硬度曲线（硬度曲线形状对称），又反映了形状对称），又反映了异向性异向性（不同方向硬度大小不同）。（不同方向硬度大小不同）。注解注解2 2：在肉眼鉴定矿物时，必须在矿物单体的：在肉眼鉴定矿物时，必须在矿物单体的新鲜面新鲜面上进行，尽量避开风化、裂隙及矿物集合体方式等形成上进行，尽量避开风化、裂隙及矿物集合体方式等形成的的虚假
33、硬度虚假硬度。四）研究硬度的意义四）研究硬度的意义1 1）矿物在工业上的合理应用）矿物在工业上的合理应用 高硬度的金刚石广泛用于制造高硬度的金刚石广泛用于制造研磨、抛光、切割研磨、抛光、切割等重等重要工具；低硬度的石墨则是重要的要工具；低硬度的石墨则是重要的固体润滑剂固体润滑剂，对于宝，对于宝石，一般要求大硬度，且不易磨损。石，一般要求大硬度，且不易磨损。2 2）选矿方面的应用）选矿方面的应用结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程三、矿物的脆性和延展性三、矿物的脆性和延展性1 1 脆性概念脆性概念 矿物受外力作用矿物受外力作用
34、容易破碎容易破碎的性质称为脆性。的性质称为脆性。注解注解1.1.脆性是脆性是离子键矿物离子键矿物的一种特性，绝大多数矿物具有过的一种特性，绝大多数矿物具有过渡型的离子渡型的离子共价键，共价键，矿物的离子键性程度越大，脆性矿物的离子键性程度越大，脆性就越强就越强。2.2.具有脆性的矿物被小刀刻划时，具有脆性的矿物被小刀刻划时，可出现小粒或粉末可出现小粒或粉末。实例：方铅矿的硬度虽大于小刀，但由于它具有明显的实例：方铅矿的硬度虽大于小刀，但由于它具有明显的脆性，因此可被压碎。脆性，因此可被压碎。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工
35、程2 2延展性概念延展性概念 矿物在拉引或锤击下，容易发生塑性变形形成矿物在拉引或锤击下，容易发生塑性变形形成细丝和细丝和薄片薄片的性质称为延展性。的性质称为延展性。注解注解 关于延展性关于延展性1 1 通常温度升高，矿物的延展性增强。通常温度升高，矿物的延展性增强。实例：自然金属矿物实例：自然金属矿物-自然金、自然银、自然铜等均具自然金、自然银、自然铜等均具有良好的延展性，混入杂质，有可能使其延展性下降。一有良好的延展性，混入杂质，有可能使其延展性下降。一些硫化物矿物些硫化物矿物(辉铜矿辉铜矿)也具有一定程度的延展性。也具有一定程度的延展性。2 2 当用小刀刻划具有延展性矿物时，矿物表面被刻
36、之处当用小刀刻划具有延展性矿物时，矿物表面被刻之处即即留下光亮的沟痕留下光亮的沟痕，而不出现粉末或碎粒，借此可与脆性，而不出现粉末或碎粒，借此可与脆性相区别。相区别。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程小知识：小知识：1g纯金可拉成纯金可拉成3500m长、直径长、直径0.00434mm的细丝，或压成厚度为的细丝，或压成厚度为0.2310mm的金箔。的金箔。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程四、矿物的弹性和挠性四、矿物的弹性和挠性1 1、弹性概念、弹性概念
37、 片状或显微片状矿物受外力作用发生弯曲变形，但当片状或显微片状矿物受外力作用发生弯曲变形，但当外力作用取消后，能使弯曲形变恢复原状外力作用取消后，能使弯曲形变恢复原状，此性质称为弹，此性质称为弹性。性。实例：云母、石棉等矿物，均具有弹性。实例：云母、石棉等矿物，均具有弹性。2 2、挠性概念、挠性概念 片状或显微片状矿物受外力作用发生弯曲变形，外力片状或显微片状矿物受外力作用发生弯曲变形，外力作用取消后，弯曲了的形变不能恢复原状，则此性质称为作用取消后，弯曲了的形变不能恢复原状，则此性质称为挠性。挠性。实例：滑石、绿泥石等矿物均具挠性。实例：滑石、绿泥石等矿物均具挠性。结晶学与矿物学结晶学与矿物
38、学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程3 3矿物具有弹性的和挠性的原因矿物具有弹性的和挠性的原因1 1）云母、石棉等层状结构的矿物，其单位层之间存在着）云母、石棉等层状结构的矿物，其单位层之间存在着部分阳离子，部分阳离子，层与层之间有一定的离子键连结。层与层之间有一定的离子键连结。当受外力弯曲时，这些离子键也被拉长或压短当受外力弯曲时，这些离子键也被拉长或压短，各，各单位层能够变弯和移动，单位层能够变弯和移动，外力取消，这些离子键能恢复外力取消，这些离子键能恢复正常，并使各单位层恢复到原位正常，并使各单位层恢复到原位，从而使矿物表现为弹，从而使矿物表现
39、为弹性。性。2 2）滑石、绿泥石等层状结构的矿物，在其内部结构单位）滑石、绿泥石等层状结构的矿物，在其内部结构单位层与层之间，层与层之间，只有微弱的分子间力相连只有微弱的分子间力相连。当受外力弯曲。当受外力弯曲时，两种层之间可相对移动，但并不产生内应力，弯曲时，两种层之间可相对移动，但并不产生内应力，弯曲变形后不能恢复原状，表现为挠性。变形后不能恢复原状，表现为挠性。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程五、矿物的密度和相对密度五、矿物的密度和相对密度1.1.两个概念两个概念1 1）矿物的密度：指单位体积矿物的质量，单位为）矿
40、物的密度：指单位体积矿物的质量，单位为g gcmcm3 3。2 2）矿物的相对密度：纯净的单矿物在空气中的重量与）矿物的相对密度：纯净的单矿物在空气中的重量与44时同体积水的重量比，没有单位。与密度在数值上相同，时同体积水的重量比，没有单位。与密度在数值上相同，但它更易于测定。但它更易于测定。注解注解 1.1.矿物的密度变化很大，矿物的密度变化很大，1 1（石蜡、琥珀）（石蜡、琥珀）2323（铂族矿（铂族矿物），大多数矿物的密度在物），大多数矿物的密度在23.523.5之间。之间。2.2.卤化物和含氧盐类矿物较轻，氧化物、硫化物和自然金卤化物和含氧盐类矿物较轻，氧化物、硫化物和自然金属矿物的密
41、度较大。属矿物的密度较大。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程2 2矿物相对密度的分级矿物相对密度的分级依据相对密度的大小分为三级：依据相对密度的大小分为三级：轻级：轻级：相对密度小于相对密度小于2.52.5。如石盐。如石盐(2.12.2)(2.12.2)，石膏，石膏(2.3)(2.3)。中级中级 ：相对密度由相对密度由2.5-42.5-4。如石英。如石英(2.65)(2.65)，金刚石，金刚石(3.5)(3.5)。重级重级 ：相对密度大于相对密度大于4 4。如方铅矿。如方铅矿(7.47.6)(7.47.6)，自然金，自然金
42、(15.6-19.3)(15.6-19.3)结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程3 3矿物相对密度的测定方法矿物相对密度的测定方法 (1)(1)掂量法掂量法 用手掂量矿物，以手感大致估量出矿物相对密度的用手掂量矿物，以手感大致估量出矿物相对密度的等级等级(轻、中、重级轻、中、重级)。该方法虽不精确，但实际工作中经常使用，尤其是该方法虽不精确，但实际工作中经常使用，尤其是对轻级和重级矿物有实用意义。对轻级和重级矿物有实用意义。(2)(2)测定方法测定方法 测定矿物相对密度测定矿物相对密度(D(Dm m)的方法很多，常用的有的方
43、法很多，常用的有比重比重瓶法、重液法、扭力天平法瓶法、重液法、扭力天平法等。等。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程q比重瓶法比重瓶法v原理：根据原理：根据固体矿物在水中的失重等于同体积的水重固体矿物在水中的失重等于同体积的水重的原理测定的的原理测定的。比重瓶的容积是。比重瓶的容积是25502550cmcm3 3带有刻度的瓶带有刻度的瓶子。子。v测定方法：称量比重瓶的质量测定方法：称量比重瓶的质量P P1 1；将待测矿物的小块放在比重瓶中，将待测矿物的小块放在比重瓶中，占瓶容积的占瓶容积的1/31/3，称，称量瓶和矿物的总重
44、量量瓶和矿物的总重量P P2 2 。将蒸馏水注入比重瓶，用抽气或加热的方法排出瓶内附将蒸馏水注入比重瓶，用抽气或加热的方法排出瓶内附着在矿物表面的气泡（加热温度着在矿物表面的气泡（加热温度8010080100）。）。用滴定管将蒸馏水注满瓶中，称量瓶、水和矿物的总重用滴定管将蒸馏水注满瓶中，称量瓶、水和矿物的总重量量P P3 3。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程从瓶中倒出矿物和水，再将蒸馏水注入瓶中，达到与前从瓶中倒出矿物和水，再将蒸馏水注入瓶中，达到与前相同的水位，称量瓶和水的总重量相同的水位，称量瓶和水的总重量P4。按
45、照公式计算相对密度按照公式计算相对密度D注解注解1、该法测定密度时要求用该法测定密度时要求用纯净的蒸馏水纯净的蒸馏水。但由于水能部。但由于水能部分的溶解矿物中的某些盐类，因此采用分的溶解矿物中的某些盐类，因此采用非极性液体（煤油）非极性液体（煤油），计算其密度时，将上面的计算结果乘以液体的密度。，计算其密度时，将上面的计算结果乘以液体的密度。2、比重瓶法可以测定矿物晶体的、比重瓶法可以测定矿物晶体的碎块或粉末的密度碎块或粉末的密度，但，但操作较繁，用时较长。操作较繁，用时较长。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程q重液法重液
46、法1）原理原理根据矿物的比重与液体比重相同时，矿物可在液体根据矿物的比重与液体比重相同时，矿物可在液体中呈悬浮状态的原理，中呈悬浮状态的原理，用液体的密度定出矿物的密度用液体的密度定出矿物的密度。该方法迅速、准确，但要求有成套的各种不同的密该方法迅速、准确，但要求有成套的各种不同的密度的重液，度的重液，且不能测定密度超过且不能测定密度超过4.2的矿物的矿物。重液法不仅可测定矿物的密度，而且可用来分离不重液法不仅可测定矿物的密度，而且可用来分离不同密度的矿物，同密度的矿物，用来选矿用来选矿。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程
47、q扭力天平法扭力天平法1)原理原理利用利用阿基米德原理阿基米德原理测定矿物的密度，测定中用的介质测定矿物的密度，测定中用的介质是是四氯化碳、酒精、甲苯等液体四氯化碳、酒精、甲苯等液体。2)测定方法测定方法称量矿物在空气中的重量称量矿物在空气中的重量p2称量装有矿样的称盘在四氯化碳中的质量称量装有矿样的称盘在四氯化碳中的质量p3称量空称盘在液体中的质量称量空称盘在液体中的质量p4记录测定时的室温，查出相应温度下四氯化碳的密度记录测定时的室温，查出相应温度下四氯化碳的密度D利用公式计算矿物的密度利用公式计算矿物的密度结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工
48、程适用专业：矿物加工工程P1=0时时其中，其中，P P1 1-空称盘在空气中的重量空称盘在空气中的重量;p p2 2-称盘装上矿样后在空气中的重量；称盘装上矿样后在空气中的重量；p p3 3-装有矿样的称盘在液体中的重量；装有矿样的称盘在液体中的重量；p p4 4-空称盘在液体中的重量；空称盘在液体中的重量；D D液液-所用液体在所用液体在tt的密度。的密度。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程4 4矿物密度的计算方法矿物密度的计算方法 假定矿物的晶体化学式中元素的原子量之和为假定矿物的晶体化学式中元素的原子量之和为M，单位
49、，单位晶胞中相当晶体化学式的分子数晶胞中相当晶体化学式的分子数(Z)和晶胞体积和晶胞体积(V)已知，已知，则矿物密度则矿物密度Dc的理论值为：的理论值为：结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程5 5影响矿物相对密度的因素影响矿物相对密度的因素矿物的相对密度取决于其矿物的相对密度取决于其化学成分和内部结构化学成分和内部结构，主要，主要有如下方面：有如下方面：(1)(1)元素的原子量及离元素的原子量及离(原原)子半径的大小子半径的大小在结构相似的矿物中，一般是组成矿物元素的原子量在结构相似的矿物中，一般是组成矿物元素的原子量越大，
50、其相对密度也越大。越大，其相对密度也越大。实例：实例：方解石方解石(CaC03)与菱铁矿与菱铁矿(FeCO3)两者具有相同的结构，两者具有相同的结构，钙的原子量为钙的原子量为40.08，铁为，铁为55.85，前者相对密度是，前者相对密度是2.62.9后者是后者是3.74。结晶学与矿物学结晶学与矿物学5 5矿物的物理性质矿物的物理性质适用专业：矿物加工工程适用专业：矿物加工工程实例：实例：在镁橄榄石在镁橄榄石(Mg2Si04-铁橄榄石铁橄榄石(Fe2Si04完完全类质同象系列中，全类质同象系列中，由于组分的连续变化，矿物相对密由于组分的连续变化，矿物相对密度也作规律变化。度也作规律变化。根据根据