礦物形態(tài)與物理性質92張幻燈片

1、 礦物的形態(tài)包括礦物的單體、連生體及集合體的形態(tài)。其中單體形態(tài)是研究的基礎。 晶體形態(tài)是其成分和內部結構的反映，一定成分和內部結構的礦物，具有一定的晶體形態(tài)特征。當然，還要受其生長時的外部環(huán)境的影響。礦物不同的礦物具有不同的晶形和形態(tài)特征，這是我們識別礦物的一個基本準則。研究礦物的形態(tài)，在鑒定礦物、研究其成因、指導找礦及利用礦物資源方面具有十分重要的意義。 礦物的形態(tài) 礦 物 形 態(tài)集合體形態(tài)不規(guī)則晶面特征結晶習性規(guī)則單體形態(tài)不規(guī)則規(guī)則雙晶平行連晶粒狀柱狀片狀結核體晶面條紋蝕象顯晶質隱晶質分泌體鮞狀體鐘乳狀理想形態(tài)一、礦物單體的形態(tài) 只有晶質礦物才能呈現單體，所以礦物的單體形態(tài)是指礦物單晶體的

2、形態(tài)。1理想晶體與實際晶體 在結晶學中，主要討論的是理想晶體。所謂理想晶體，是指它的內部結構嚴格地服從空間格子規(guī)律，外形應為規(guī)則的幾何多面體，面平、棱直，同一單形的晶面同形等大。 實際上晶體在其生長過程中或晶體長成之后，總是不可避免地要受到外界復雜因素的種種影響，致使晶體不能按理想形態(tài)發(fā)育；此外，晶體在形成之后，還可能受到溶蝕和破壞。因而，實際晶體和理想晶體相比，相差很遠，不能表現出理想晶體所具有的全部特征。 實際晶體就內部結構而言，并非嚴格按照空間格子規(guī)律所形成。其外形與理想晶體也常有一定的差距。晶面也非平面，同一單形的晶面也非同形等大，從而形成“歪晶”。 2. 晶體習性 晶體習性：其含義一

3、是同種晶體所習見的形態(tài)；二是晶體在三維空間延伸的比例。 在相同的生長條件下，一定成分的同種礦物，總是有它自己的常見形態(tài)，礦物晶體的這種性質與其成分、結構和形成環(huán)境密切相關。 晶體上出現某種或某幾種單形，是因為晶面應平行強鍵，且是面網密度最大的面網。但由于結晶時的環(huán)境不同，不同面網的相對生長速度會有變化，以致最后保留在晶體上的晶面可能不同或有所增減。我們可以利用單形出現的情況來鑒定礦物及分析礦物形成的條件。 不同成因的鋯石形態(tài)不同溫度下形成的方解石的形態(tài) 晶體的另一個習性，是其在三維空間延伸的情況。有以下三種：1）三向等長：晶體沿X、Y、Z軸大致相等發(fā)育，呈等軸狀或粒狀。即 a=b=c，晶體結構

4、在三維空間是相等或差異很小。如石榴子石、黃鐵礦。2）二向延展：晶體沿兩個方向特別發(fā)育，而另一方向發(fā)育較差，a=bc，呈板狀、片狀等。如石墨、云母等。這些礦物常具有堅強的構造層。3）一向伸長：晶體沿一個方向特別發(fā)育，即有a=b1cm），小的叫杏仁體（25%。呈拋光金屬般的光澤，礦物具金屬色，條痕呈黑色 或金屬色，不透明。 半金屬光澤 R=25-19%。呈未刨光金屬般的光澤，礦物呈金屬色，條痕為棕色、 褐色等深彩色，不透明半透明。 金剛光澤 R=19-10%。如同金剛石般的光澤 ,顏色和條痕均呈淺色（ 如 淺黃、桔紅、淺綠等）、白色或無色， 半透明透明。 玻璃光澤 R=10-4%。如同玻璃般的光澤

5、,礦物為無色、白色或淺色， 條痕呈無色或白色，透明。 礦物光澤的分級:按照反射率的大小，光澤分為四級. 金屬光澤半金屬光澤金剛光澤玻璃光澤 另外，由于反射光受到礦物的顏色、表面平坦程度及集合方式的影響，常呈現出特殊的變異光澤：油脂光澤：顏色淺、具有玻璃光澤或金剛光澤的礦物，在不平坦斷面上呈現的如同油脂面上見到的那種光澤。如石英，斷口為油脂光澤。樹脂光澤：顏色黃黃褐、具金剛光澤的礦物，如閃鋅礦、雄黃等，在不平坦面上，可以見到象松香等樹脂平面所呈現的那樣的光澤。絲絹光澤：在透明、具玻璃光澤且個體細小呈纖維狀集合體或解理完全的礦物，如石棉、纖維石膏等，具有象蠶絲或絲織品那樣的光澤。珍珠光澤：解理發(fā)育

6、的淺色透明礦物，如白云母、滑石等，在它們的解理面上所看到的那種象貝殼凹面上呈現的那種柔和而多彩的光澤。 樹脂光澤：珍珠光澤絲絹光澤蠟狀光澤影響因素：主要是礦物的化學鍵類型：1）具金屬鍵的礦物一般呈金屬光澤或半金屬光澤；2）具共價鍵的礦物一般呈金剛光澤或玻璃光澤；3）具離子鍵或分子鍵的礦物，對光的吸收程度小，反光很弱，光澤即弱。礦物光學性質關系表礦物光學性質關系表 5. 礦物的發(fā)光性 礦物在接受外界能量的照射下，能發(fā)射可見光的性質稱為發(fā)光性。其實質是礦物晶格吸收了較高外加能量，然后以較低能量再發(fā)射出來造成的。發(fā)光體一旦停止受激(10-8秒)，發(fā)光現象消失，所發(fā)的光為螢光(fluorescence

7、)；在外界能量撤除以后(10-8秒)，還能發(fā)的光叫磷光(phosphorescence)。 礦物受熱而發(fā)的光的性質稱為熱光性。 二、礦物的力學性質 是礦物在外力作用下表現出來的各種物理性質，解理、裂理（裂開）、斷口、硬度、延展性、彈性和脆性等。解理和硬度可鑒定礦物。1. 解理、裂開和斷口 (1)解理(cleavage) ： 礦物晶體在外力作用下，沿著一定的結晶學方向破裂成一系列光滑平面的固有性質，叫做解理。裂成的光滑平面，叫做解理面。 解理面一般平行于面網密度最大的面網、陰陽離子電性中和的面網、兩層同號離子相鄰的面網以及化學鍵力最強的方向。 解理產生的原因A 解理面一般平行于面網密度最大的面網

8、B 平行于由異號離子組成的電性中和的面網C 當相鄰面網為同號離子的面網時，其間易產生解理D 平行于化學鍵力最強的方向 根據解理的完好程度，一般分為五級： (1) 極完全解理：極易獲得解理，解理面大而平坦，極光滑，解理片極薄，如云母、石墨等的解理。(2) 完全解理：易獲得解理，常裂成規(guī)則的解理塊，解理面較大光滑而平坦，如方解石、方鉛礦等。(3) 中等解理：較易得到解理，但解理面不大，平坦和光滑程度也較差，碎塊上即有解理面又有斷口，如普通輝石等礦物的解理。(4) 不完全解理：較難得到解理，解理面小且不光滑平坦，碎塊上主要是斷口，如磷灰石、綠柱石。(5) 極不完全解理：很難得到解理，僅在顯微鏡下偶爾

9、可見零星的解理面，石英一般認為沒有解理。 不同種的礦物，其解理特征不同，有的無解理；有的有一組解理；而有的則有幾組解理。 （2）斷口(fracture) ：具極不完全解理的礦物，尤其是沒有解理的晶質和非晶質礦物，它們受外力打擊后，都會發(fā)生無一定方向的破裂，其破裂面就是斷口。根據的斷口形狀，斷口可分為： 貝殼狀斷口: 呈圓形的光滑曲面，面上常出現不 規(guī)則的同心條紋，形似貝殼狀。如石英和玻璃質體。 鋸齒狀斷口：呈尖銳鋸齒狀，如自然銅的斷口。 參差狀斷口：呈參差不平的形狀，如磷灰石的斷口。 土狀斷口：為土狀礦物所特有的粗糙斷口，如塊狀高嶺石的斷口。 鋸齒狀斷口參差狀斷口土狀斷口貝殼狀斷口（3）裂理(

10、parting) 礦物受外力作用，有時可沿著一定的結晶學方向裂成平面的非固有性質，稱為裂理或裂開。與解理的成因不同：A 裂開通常是沿著雙晶 結合面特別是聚片雙 晶的結合面發(fā)生， B 或因晶格中某一定方 向的面網間存在它種 物質的夾層而造成定 向破裂。剛玉晶體上的1011裂理 2.硬度 是指礦物抵抗某種外來機械作用力（如刻劃、壓入或研磨）侵入能力。 通常用摩氏硬度計作為硬度的等級的標準。其它礦物的硬度是與摩氏硬度計中的標準礦物互相刻劃，相比較來確定的。在野外工作中，用摩氏硬度計中的礦物作為比較標準有時不夠方便，常借用指甲（2）、銅具（3）、小刀（56.5）等代替標準硬度的礦物來幫助測定被鑒定礦物

11、的硬度。 摩氏硬度是一種相對硬度，應用時極為方便，但較粗略。因此在對礦物作詳細研究時，常需要測礦物的絕對硬度。通常采用的絕對硬度值是維克用壓入法測定的，稱為維氏硬度。摩氏硬度計十種礦物的維氏硬度如下（單位kg/mm2）： 滑石 2 正長石 930 石膏 35 石英 1120 方解石 172黃玉 1250 螢石 248 硬玉 2100 磷灰石 610金剛石 10000 礦物硬度是內部結構牢固程度的表現，主要取決于化學鍵的類型和強度。離子鍵型礦物硬度較高、共價鍵型礦物硬度高、金屬鍵型礦物硬度低、分子鍵型礦物硬度最低。決定化學鍵強度的因素及對硬度的影響有以下幾個方面：1）原子價態(tài)和原子間距 礦物的硬

12、度隨組成礦物的原子或離子電價的增高而增大，與原子間距的平方成反比。2）原子的配位數 在其它條件相同的情況下，礦物硬度隨原子配位數增大而增大。3）離子共價鍵的狀態(tài) 大多數礦物中，組成元素之間的化學鍵為離子共價鍵的中間過渡類型，硬度隨共價性程度的增大而增大。 硬度還體現晶體的對稱性，即不同方向上的硬度不同。 3礦物的比重： 是指礦物（純凈的礦物）的重量與4時同體積水的重量之比。其數值與密度的數值相同。礦物的比重變化范圍很大，從小于1（如琥珀）到23（鉑族礦物）不等。自然金屬元素礦物比重最大，鹽類礦物比重最小。大多數礦物的比重都在23.5之間。 礦物比重可分為三級： 輕級：比重小于2.5。如石墨，石

13、鹽，石膏等。 中級：比重2.54，大多數礦物的比重屬于此 級。如石英，螢石，金剛石等。 重級：比重大于4，如重晶石，自然金，黃鐵礦等。對晶體結構類型相同的礦物來講，礦物的比重隨所含元素原 子量的增大而增大，隨原子或離子半徑的增大而減小，見表14-2。 方鉛礦 PbS (Pb=207.21, 7.4-7.6 g/cm3) 重晶石 BaSO4 (Ba=137.36, 4.3-4.7 g/cm3) 但當原子量的增大不足以抵消因原子或離子半徑增大所減小的比重時，則原子量雖然增大，比重反而減小。在原子量、原子或離子半徑相同或相近的情況下，原子或離子的配位數越大，比重越大。 方解石 CaCO3 (6, 2

14、.71 g/cm3) 文石 CaCO3 (9, 2.95 g/cm3)礦物形成時的溫度(T)和壓力(P) 對礦物的比重也有影響T增大 CN降低 形成小比重礦物 方解石中溫 文石低溫 P增大 CN增大 形成大比重礦物 石墨 2.23 金剛石3.504礦物的脆性和延展性 脆性是指礦物受外力作用時易破碎的性質。如食鹽、方解石等。脆性是離子鍵礦物的一種特性。具有過渡型離子共價鍵的礦物，離子鍵徹底程度越高，礦物的脆性就越強。 延展性：是指礦物在錘擊或拉伸下，容易成為薄片或細絲的性質。如自然金等。5礦物的彈性和撓性 彈性：是指礦物在外力作用下發(fā)生彎曲形變，當外力解除后又恢復原狀的性質。如云母。 撓性：是指

15、礦物受外力作用發(fā)生彎曲形變，當外力作用解除后不能恢復原狀的性質。如滑石、綠柱石等 三、礦物的電學性質1.導電性：是指礦物對電流的傳導能力。它取決于化學鍵的類型。 具金屬鍵的礦物，因為在晶體結構中有自由電子存在，導電性就強。如自然金屬礦物和某些金屬硫化物，是電良導體；離子鍵或共價鍵礦物導電性弱或不導電。如石棉、云母等。 因此，礦物的導電能力差別很大。某些礦物當溫度增高時導電性增強，溫度降低時具絕緣體性質。還有些礦物的導電性具有方向性。2.荷電性：礦物在外部能量作用下，能激起礦物晶體表面荷電的性質，稱為礦物的荷電性。荷電性分為：a壓電性：是指某些礦物晶體，當受到定向壓力或張力作用時，能激起晶體表面

16、荷電的現象。b熱電性：是指某些礦物晶體，當受熱或冷卻時，能激起礦物晶體表面荷電的現象。L3+- 電氣石受熱荷電91 四、礦物的磁性 指礦物能被永久磁鐵或電磁鐵吸引或排斥的性質礦物的磁性分為三類礦物磁性分成三級強磁性 礦物粉末能被永久磁鐵吸起。如磁鐵礦 弱磁性 礦物粉末能被永久磁鐵吸引，但不能躍至磁鐵上。如鉻鐵礦 無磁性 礦物粉末不能被永久磁鐵吸引。如黃鐵礦逆磁性礦物 礦物在外磁場作用下， 產生很弱的感應磁場，其磁化方向與外磁場方向相反，磁化率很小，表現為被永久磁鐵所排斥； 電磁性礦物 礦物在外磁場作用下， 產生的感應磁性稍大，其磁化方向與外磁場方向相同，磁化率不大，為正值，表現為受磁場的吸引。這類礦物不被永久磁鐵吸引，但可被電磁鐵吸引； 磁性礦物 礦物的碎塊或粉末能被永久性磁鐵所吸引。思