礦物的物理性質

第二章礦物的物理性質掌握內(nèi)容礦物的光學性質礦物的力學性質礦物的電學、磁學、比重等其他性質礦物的肉眼鑒定方法礦物的物理性質與選礦的關系2/5/20231概述礦物的物理性質，取決于礦物本身的化學成份和內(nèi)部構造。借助礦物的物理性質的差異來識別礦物、利用礦物和尋找礦物資源。礦物的物理性質，包括礦物的光學性質、力學性質和其他物理性質等。2/5/20232§1礦物的光學性質主要是指礦物對光線的吸收、反射和折射所表現(xiàn)出的各種性質，以及由礦物引起的光線干涉和散射等現(xiàn)象。用肉眼能觀察到的礦物光學性質有礦物的顏色、條痕、光澤和透明度等。

2/5/20233一、顏色礦物對可見光中的不同波長發(fā)生選擇性吸收和反射后，在人眼中引起的感覺。礦物對各種波長的可見光普遍而均勻地吸收時，隨吸收程度不同礦物呈現(xiàn)出無色、白色、灰色和黑色等色調(diào)。如果礦物對不同波長的可見光選擇性吸收時，則礦物呈現(xiàn)出被吸收光波的顏色而表現(xiàn)出特定的顏色。在礦物學中，傳統(tǒng)地將礦物的顏色分為自色、他色和假色三類。2/5/20234繽紛多彩的礦物顏色－自色自色：是礦物本身所固有的顏色。這種顏色主要取決于礦物的內(nèi)部構造和化學成份（如含有色素離子）。鋼灰色赤鐵礦集合成玫瑰形－鐵玫瑰天藍色的膽礬紅褐色的金紅石2/5/20235石英的不同顏色－他色(機械混入物呈色)黃色-黃棕色黃晶無色水晶棕黑色煙晶玫瑰色粉紅色石英白色-灰白色乳石英紫色紫水晶2/5/20236假色假色：由于某些物理原因所引起的顏色。如黃銅礦表面因氧化膜所引起的錆(qiang)色，方解石解理引起的暈色等。

2/5/20237二、條痕（Streak）條痕是指礦物粉末的顏色，一般是將礦物在白色無釉瓷板上刻劃后，觀察其留下的粉末顏色。條痕色比礦物顏色穩(wěn)定，所以是重要的鑒定特征。

輝鉬礦辰砂黃銅礦鉻鉛礦赤鐵礦雌黃灰色紅色黑色黃色紅棕色金黃色2/5/20238三、光澤（Luster）光澤是礦物表面對光的反射能力，決定于礦物的表面性質和反射率的大小。常用描述礦物光澤的術語有：金屬光澤、珍珠光澤、玻璃光澤、油脂光澤和絲絹光澤等。石英晶體的玻璃光澤“纖維石膏”

表面的絲絹光澤石鹽表面的油脂光澤赤鐵礦上的暗淡金屬光澤方鉛礦表面上的金屬光澤2/5/20239礦物的光澤可用于識別寶石。假寶石往往呈玻璃光澤，真寶石是金剛光澤，絲絹光澤、脂肪光澤和珍珠光澤。2/5/202310四、透明度（Transparency）透明度：礦物能透過可見光的程度。礦物薄片(厚0.03mm)能清晰透視其他物體的礦物為透明，能通過光線，但不能清晰透視其他物體者為半透明，光線完全不能通過者為不透明。

光線可以透過水藍寶石半透明光線不能通過黃金不透明透過方解石菱面體看物體出現(xiàn)呈重影，因為光線折射兩次透明2/5/202311礦物在外力(如打擊、擠壓或拉伸、扭力等)作用下所表現(xiàn)的物理機械性質，稱為礦物的力學性質。礦物的力學性質主要有解理、裂開、斷口、硬度、韌性等。§2礦物的力學性質2/5/202312礦物在外力作用下，沿一定的結晶方向破裂成光滑平面的能力，稱為解理。規(guī)則的破裂面稱解理面。如未產(chǎn)生破裂而只是出現(xiàn)裂紋，稱為解理紋。

方鉛礦的立方體解理冰洲石完全的菱面體解理沿鋰云母晶體底面極完全解理

一、解理2/5/202313解理產(chǎn)生的原因：主要取決于結晶構造中質點的排列及質點間連接力的性質。在同極鍵晶體中，幾何因素起著重要的作用，解理面往往平行于結點密度最大的面網(wǎng)。

在異極鍵中，解理面常產(chǎn)生于：（1）解理面平行于陰陽離子電荷大部分已中和的平面；（2）解理面產(chǎn)生于同類質點的兩個面網(wǎng)之間2/5/202314據(jù)解理的難易和完善程度將解理分為四個等級：極完全解理：如云母等完全解理：如方解石等；中等解理：如輝石、角閃石等；不完全解理：如石英等。礦物晶體具有對稱性，所以解理往往不只一組，而是有著與其對稱要素相聯(lián)系的組數(shù)。2/5/202315二、斷口和裂開用地質錘敲打礦物，它會斷裂，并露出粗糙凹凸不平的表面，這就是斷口。常用的斷口術語有：參差狀、貝殼狀、鋸齒狀和裂片狀。蛋白石的貝殼狀斷口裂開（假解理）：礦物在外力影響下，沿一定方向分裂的性質。一般沿雙晶，尤其是聚片雙晶的結合面而產(chǎn)生。2/5/202316三、硬度硬度是礦物抵抗外來機械作用力(如刻劃、壓入、研磨等)侵入的能力。1822年莫斯(Mohs)發(fā)明了一套硬度標準，從硬度最小(1級)的滑石到硬度最大(10級)的金剛石。礦物摩氏硬度也可用日常用品來大致測定。石英：7

玻璃：6刀刃：5.5硬幣：3.5手指甲：2.52/5/202317莫氏硬度計的十種標準礦物

：金剛石10剛玉9黃玉8石英7正長石6磷灰石:5螢石4方解石3石膏2滑石12/5/202318礦物的絕對硬度可通過各種顯微硬度儀測定。礦物的硬度與解理一樣具異向性，這是由于在同一晶面上，不同方向的行列中質點的排列密度不同。沿著質點排列緊密的行列刻劃相對較為容易，而垂直質點排列緊密的行列刻劃相對較難。測量礦物硬度的金剛石錐體2/5/202319四、韌性礦物受壓軋、錘擊、彎曲或拉引等力作用時所出現(xiàn)的抵抗能力，叫韌性?？煞譃橄铝袔追N：脆性：礦物受力時容易破碎的性質。如鏡鐵礦硬度大于小刀，但由于具有明顯的脆性，因此可被小刀壓碎出現(xiàn)粉末或小粒。脆性是離子鍵礦物的一種特性。延展性：在錘擊或拉引下，容易形成薄片或細絲的性質，是金屬鍵礦物的一種特性。一般情況下溫度升高，延展性增強。金屬鍵的礦物在外力作用下的一個特征就是產(chǎn)生塑性形變，這就意味著離子能夠移動重新排列而失去粘接力，這是金屬鍵礦物具有延展性的根本原因。金屬鍵程度不同，則延展性也有差異。自然金具有良好的延展性2/5/202320撓性：礦物在外力作用下發(fā)生彎曲形變，當外力取消后，彎曲的形變不能恢復原狀的性質。如石膏、綠泥石、滑石等。具撓性的礦物，在其內(nèi)部結構中，單位層與層之間，靠余鍵相連，當它受外力彎曲時，兩層之間可相對移動，能夠形成新的余鍵而處于平衡，沒有恢復力，因而彎曲后不能恢復原狀。

彈性：礦物在外力作用下發(fā)生彎曲形變，當外力取消后，又恢復原狀的性質。如云母、石棉。彈性的實質是：一些層狀結構的礦物，其單位層之間存在著一定的離子鍵連接力，當受外力彎曲時，這些離子鍵也被拉長或壓短，各單位層能夠變彎和移動。當外力取消后，這些離子鍵恢復正常，并使各個單位層恢復到原位。2/5/202321§3礦物的比重礦物的比重(G)：是純凈、均勻的單礦物在空氣中的重量與同體積的水在4℃時重量之比。如果礦物在空氣中的重量為P克，礦物在4℃水中的重量為P1克，則

G=P/(P-P1)石英比重：2.65方鉛礦比重：7.5

礦物的比重可分為三級：輕級：比重小于2.5。如石墨(2.5)、自然硫(2.05)；中級：比重由2.5～4。如石英(2.65)，金剛石(3.5)；重級：比重大于4。如重晶石(4.3-4.7)，磁鐵礦(4.6-5.2)。2/5/202322§4礦物的電學性質礦物的電學性質包括導電性、壓電性、焦電性等。這些性質在鑒定找礦以及應用上都有重要意義。2/5/202323一、導電性礦物對電流的傳導能力稱為礦物的導電性。它主要取決于礦物的能帶結構類型而分為絕緣體、良導體、半導體礦物。

礦物導電性的強弱用導電率γ（歐姆－1·厘米－1）表示。γ大于102歐姆－1·厘米－1以上的礦物為導體；γ小于10－12歐姆－1·厘米－1的礦物為非導體；γ介于二者之間的屬于半導體礦物。半導體礦物中，雜質元素的存在及晶格缺陷對其導電性能影響很大。因此，可以利用雜質元素來改變半導體礦物的導電性能。

2/5/202324二、介電性某些礦物在電場中被極化的性質。通常用測定其介電系數(shù)（電容率）來研究。當幾種礦物同時在一種電介質液體中時，礦物的介電常數(shù)比電介質溶液大的就被電極所吸引，并可以把某些礦物從許多其他礦物中分離出來。因此在研究單礦物樣品時，用介電分離法可以既快又好地將單礦物分離。2/5/202325三、礦物的荷電性礦物在受外力作用（摩擦、加熱、加壓）影響下，發(fā)生帶電現(xiàn)象的性能。實質上就是礦物中的熱能或機械能轉化為電能的形式。

荷電性根據(jù)所施外力的不同，有以下幾種：摩擦電性：如自然硫、金剛石、琥珀等用絲絹或毛皮摩擦時，帶電的現(xiàn)象。焦電性：如電氣石受熱時，在晶體的某些部位產(chǎn)生電荷。壓電性：如壓電石英在機械作用的張力或壓力影響下，因變形而呈現(xiàn)電荷的現(xiàn)象。在壓縮時產(chǎn)生正電荷的部位，在伸張時就會產(chǎn)生負電荷。2/5/202326§5礦物的磁性礦物的磁性是指礦物能被永久磁鐵或電磁鐵吸引，或礦物本身能夠吸引鐵質物體的性質。礦物的磁性主要是由礦物成分中含有鐵、鈷、鎳、鉻、鈦、釩等元素所致。磁性的強度與礦物中含有這些元素的多少，特別是與含鐵的多少有關。礦物的磁性主要是由組成元素的電子構型和磁性結構所決定。根據(jù)磁化率的大小，礦物的磁性可分為抗(逆)磁性、順磁性及鐵磁性三種。2/5/202327磁性的強弱也可用比磁化系數(shù)來表示。比磁化系數(shù)：是物體單位質量的磁化率，即1立方厘米的礦物在磁場強度為1奧斯特的外磁場中所產(chǎn)生的磁力。X比=X/G，x為磁化率，G為物體的比重。按比磁化系數(shù)的大小，礦物可分為四類：強磁性礦物：X比大于3000×10－6厘米3/克，如磁鐵礦、磁黃鐵礦，可用普通馬蹄磁鐵吸引；中磁性礦物：X比在600～3000×10－6厘米3/克之間，如鈦鐵礦、鉻鐵礦等，能用弱電磁鐵吸引；

弱磁性礦物：X比大于15～600×10－6厘米3/克之間，如赤鐵礦、褐鐵礦、黑鎢礦、黃鐵礦等，用強電磁鐵才能吸引；

非磁性礦物：X比小于15×10－6厘米3/克。如石英、方解石，強電磁鐵也不能吸引。

2/5/202328§6礦物的其他物理性質常用于礦物鑒定的礦物的其他物理性質還有：潤濕性、導熱性、發(fā)光性、放射性、自燃性等。一、潤濕性礦物表面能否被液滴所潤濕的性質。容易被水潤濕的礦物稱為親水性礦物，如云母、石英、方解石等；不容易被水潤濕的礦物稱為疏水性礦物，如滑石、石墨、方鉛礦等。礦物的潤濕性主要由礦物內(nèi)部構造所決定。2/5/202329礦物顆粒在水介質中上浮或下沉，起主導作用的是其潤濕性，而不是比重。根據(jù)礦物潤濕性的不同，引起礦物在水中上浮或下沉。因此，礦物的潤濕性是浮選的理論基礎。礦物潤濕性的大小，可以根據(jù)水在礦物表面所形成的接觸角θ的大小來確定。礦物ABCθ水空氣2/5/202330二、導熱性

不同的礦物具有不同的導熱性；而同種礦物，其導熱性也不相同，并且隨方向而異。利用礦物導熱性的差異，在選礦上可以分離礦物。

2/5/202331三、放射性放射性元素能夠自發(fā)地從原子核內(nèi)部放出粒子或射線，同時釋放出能量，這種現(xiàn)象叫做放射性，這一過程叫做放射性衰變。含有放射性元素（如U、Th、Ra等）的礦物叫做放射性礦物。在含有放射性元素離子的礦物中，這些離子經(jīng)過衰變后所產(chǎn)生的穩(wěn)定元素離子的大小和電價都發(fā)生了變化，必然要使礦物結構遭到破壞，如四價的U238最后衰變到Pb4+，常使晶格破壞而形成變非晶質體。放射性核放出的α-粒子即He2+具有很強的電子親合性，為一強氧化劑，這種衰變可使礦物中或相鄰礦物中所含的過渡金屬離子（如Fe2+）氧化成高價離子（Fe3+），從而使晶體結構發(fā)生破壞，可形成部分的變非晶質體。

2/5/202332四、發(fā)光性礦物在受到外界能量刺激時，能發(fā)光的現(xiàn)象。根據(jù)能量來源不同又分為：光致發(fā)光、場致發(fā)光、機械發(fā)光、熱發(fā)光。礦物發(fā)光的根本原因是電子在接受外界能量后發(fā)生激發(fā)，激發(fā)過程放出的能量以光波形式發(fā)散。含一些稀土元素和放射性元素的礦物，發(fā)光的顏色、強度各不相同，因此