礦物學(xué)通論課件

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礦物學(xué)通論

第一章緒論第二章礦物的化學(xué)組成第三章礦物的形態(tài)第四章

礦物的物理性質(zhì)第五章

礦物的成因*第一章

緒論1.

礦物和礦物學(xué)

礦物－由地質(zhì)作用所形成的結(jié)晶態(tài)的天然化合物或單質(zhì)，它們具有均勻且相對固定的化學(xué)組成和確定的晶體結(jié)構(gòu)；它們在一定的物理化學(xué)條件範(fàn)圍內(nèi)穩(wěn)定，是組成巖石和礦石的基本單元。目前，已發(fā)現(xiàn)的礦物種數(shù)有3000多種，基本上都產(chǎn)自地殼中，但目前的研究已經(jīng)擴大到地幔和宇宙中的其他天體。*

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礦物學(xué)－是研究天然礦物的一門學(xué)科，其研究內(nèi)容不僅包括礦物的成分、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、性質(zhì)、成因、產(chǎn)狀和用途，還研究礦物在時間和空間的分佈規(guī)律及其形成和變化歷史。

礦物學(xué)是地質(zhì)學(xué)科中最基本的學(xué)科之一，它是巖石學(xué)、礦床學(xué)、地球化學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地史學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)，而且與結(jié)晶學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)密切相關(guān)。由此可見，學(xué)好本門課程是十分重要的。

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2．礦物學(xué)發(fā)展簡史

礦物學(xué)是一門古老而近代又得到了迅速發(fā)展的學(xué)科。它在發(fā)展過程中，曾經(jīng)經(jīng)歷過幾次深刻的變革，其發(fā)展與變革都是與生產(chǎn)的發(fā)展以及新理論、新方法的引進密切相關(guān)。礦物學(xué)的發(fā)展可劃分為以下四個階段：(1)

萌芽階段：早在原始社會的石器時代，人們就開始利用礦物和巖石製作生產(chǎn)工具和裝飾品。從奴隸社會到封建社會開始應(yīng)用金屬，並由銅器時代向鐵器時代過渡，說明當(dāng)時各種金屬礦產(chǎn)以大量開採，礦冶事業(yè)得到發(fā)展。世界上最早技術(shù)礦物原料的書籍首推中國的《山海經(jīng)》（成書於春秋末戰(zhàn)國初，即西元前475年前後），該書中提到80多種礦物、巖石、礦石的名稱。這個時期的總特點是對礦物肉眼鑒定外表特徵為主。*(2)

描述礦物階段：19世紀(jì)中葉，在化學(xué)元素學(xué)說、原子－分子學(xué)說、組成化合物原子的配比定律和門捷列夫週期表的提出之後，借助化學(xué)分析、偏光顯微鏡及晶體測角儀等方法開始系統(tǒng)的研究礦物，使礦物得以迅速發(fā)展，形成了獨立的科學(xué)。這個階段礦物學(xué)總的特點是對礦物種的描述和鑒定，且基本上是宏觀的研究。(3)

從宏觀研究進入到微觀研究的新階段：19世紀(jì)末（1895年）倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線後，1912年勞埃用晶體作為光柵，發(fā)現(xiàn)了晶體對X射線的衍射現(xiàn)象，使人們獲得了用實驗方法研究晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要手段，從而使礦物學(xué)從宏觀研究躍進到微觀研究的新領(lǐng)域。*(4)

現(xiàn)代礦物學(xué)階段：最近二十年來，由於物理學(xué)、化學(xué)中的一些近代理論如晶體場理論、配位場理論、分子軌道理論、能帶理論被應(yīng)用於礦物學(xué)研究；一系列電子光學(xué)和鐳射測試技術(shù)的引入；各種波譜手段的建立；礦物熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)測定新技術(shù)，特別是高溫超壓等實驗技術(shù)的實現(xiàn)；電子電腦技術(shù)的配合使用，等等，促使礦物學(xué)發(fā)生了全面深刻的變化，導(dǎo)致礦物學(xué)的第四次變革，使礦物學(xué)進入近代礦物學(xué)階段。中國自建國以來，礦物學(xué)得到迅速發(fā)展。1950年發(fā)現(xiàn)了我國第一個新礦物－香花石；至今陸續(xù)發(fā)現(xiàn)並被國際礦物學(xué)會（IMA）通過的中國新礦物已達(dá)數(shù)十種。*3、礦物學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)係結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)普通化學(xué)物理化學(xué)膠體化學(xué)巖石學(xué)地球化學(xué)地學(xué)原理環(huán)境科學(xué)材料科學(xué)礦床學(xué)環(huán)境工程*

礦物種是指具有相同的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)的一種礦物。人們給予每一種礦物的名稱，就是礦物的種名。礦物亞種(亦稱變種或異種)是指同屬於一個種的礦物，但在化學(xué)組成、物理性質(zhì)等方面有一定程度的變異者。國際和國內(nèi)均有相應(yīng)機構(gòu)－“新礦物及礦物命名委員會”來規(guī)範(fàn)礦物種名。4、礦物種的概念*

幾個需要強調(diào)的問題：

化學(xué)成分不同即為不同礦物種；化學(xué)成分相同，晶體結(jié)構(gòu)不同，亦為不同礦物種；類質(zhì)同象：端員礦物為獨立礦物種，對過渡組份,通常按其兩種端員組份比例的不同範(fàn)圍而劃分為幾個不同的礦物種,但近來趨向於按50%來二分；同質(zhì)多象：不可逆—獨立礦物可逆——同一礦物種的不同亞種；多形：同一礦物的不同多形作為一個礦物種；混雜礦物（混合礦物），不是獨立礦物種（如褐鐵礦、鋁土礦等）。**5、礦物的命名鎢錳鐵礦(Mn,Fe)WO4，自然金(Au)，自然銅（Cu）重晶石（相對密度大）、方解石（具菱面體解理）、孔雀石（孔雀綠色）、電氣石（具有焦電性）黃銅礦（CuFeS2、銅黃色），磁鐵礦（Fe3O4、具強磁性）石榴子石（四角三八面體或菱形十二面體狀似石榴子），十字石（具十字形雙晶）方鉛礦（PbS、立方體晶形及解理）

綠柱石（綠色、柱狀晶體）香花石（發(fā)現(xiàn)於我國香花嶺），高嶺石（我國江西高嶺地方產(chǎn)者最著名）章氏硼鎂石（或鴻釗石，hungchsaoite）（為紀(jì)念我國地質(zhì)學(xué)家章鴻釗而命名）志忠石（紀(jì)念我國礦物學(xué)家彭志忠）

結(jié)合成分及物性：依據(jù)成分：依據(jù)物性：依據(jù)形態(tài)：形態(tài)與物性：人名：地名：形態(tài)與成分：*礦具有金屬光澤或從中提煉金屬黃銅礦

石非金屬光澤的礦物方解石正長石

砂以細(xì)小顆粒產(chǎn)出的礦物辰砂硼砂

玉寶玉石石料剛玉黃玉

華地表次生的並呈鬆散狀的礦物鈷華鉬華

礬易溶於水的硫酸鹽明礬膽礬

礦物名稱尾碼的含義：*6、礦物的分類礦物的分類體系:

礦物種是基本單元,分類體系的級序是:大類－類－(亞類)－族－(亞族)－種－(亞種)礦物的分類方案:

化學(xué)成分的分類:Dana的分類,Strunz的分類晶體化學(xué)的分類:

目前普遍採用的分類地球化學(xué)的分類:

前蘇聯(lián)礦物成因的分類:

前蘇聯(lián)礦物結(jié)構(gòu)的分類:

王濮的“系統(tǒng)礦物學(xué)”*推薦使用的分類以晶體化學(xué)分類為基礎(chǔ)，既考慮礦物的化學(xué)組成的特點，也考慮晶體結(jié)構(gòu)的特點。首先根據(jù)化學(xué)組成的基本類型，分為五個大類。大類以下，根據(jù)陰離子(包括絡(luò)陰離子)的種類分為類，有時在類以下再分為亞類，如矽酸鹽。類以及亞類以下，一般即為族。具體為:第一大類自然元素礦物第二大類硫化物及其類似化合物(單硫化物,雙硫化物,

硫鹽)第三大類鹵素化合物(氟化物,氯化物)第四大類氧化物和氫氧化物(簡單氧化物,複雜氧化物,

氫氧化物)第五大類含氧鹽包括(矽酸鹽，硝酸鹽,碳酸鹽,硫酸鹽,鉻酸鹽,鎢酸鹽,鉬酸鹽,磷酸鹽,砷酸鹽,釩酸鹽,硼酸鹽)*礦物的晶體化學(xué)分類簡介類別劃分依據(jù)舉例

大類化合物類型含氧鹽礦物大類類陰離子或絡(luò)陰離子種類矽酸鹽礦物（亞類）絡(luò)陰離子結(jié)構(gòu)類型族晶體結(jié)構(gòu)型式(化學(xué)組成類似結(jié)構(gòu)類型相同)

（亞族）陽離子種類種一定的晶體結(jié)構(gòu)和一定的化學(xué)成分

鈉長石（亞種）化學(xué)組成／物性／形態(tài)等方面的差異

架狀結(jié)構(gòu)矽酸鹽長石族斜長石亞族肖鈉長石*思考題礦物種的概念。金剛石和石墨的化學(xué)成分都是C，它們是否屬於同一個礦物種？α-石英和β-石英是否屬於同一個礦物種？褐鐵礦和鋁土礦是獨立的礦物種嗎？礦物按晶體化學(xué)分為哪幾大類？礦物的命名可以依據(jù)很多因素。黃銅礦的命名依據(jù)什麼？石榴子石的命名依據(jù)什麼？方鉛礦、方解石、香花石、高嶺石的命名分別依據(jù)什麼？在礦物的名稱中：礦、石、砂、玉、華、礬分別有什麼含義？*化學(xué)組成變化化學(xué)組成基本固定的礦物

非化學(xué)計量礦物

化學(xué)組成不固定的礦物

類質(zhì)同象礦物含層間水和沸石水礦物膠體礦物如NaCl，Mg(OH)2如Fe1-xS

第二章礦物的化學(xué)組成*

一、地殼的化學(xué)成分

礦物是地殼中各種地質(zhì)作用的產(chǎn)物，所以地殼的化學(xué)成分限制了礦物的化學(xué)成分。

豐度是元素在低殼中的平均含量。美國的克拉克和華盛頓1882年提出了地殼中50多種化學(xué)元素平均含量表。把地殼中化學(xué)元素平均含量的重量百分?jǐn)?shù)稱為“克拉克值”。

O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg這八種元素占地殼總重量的98.59%，其中O占地殼重量的一半，Si占地殼重量的1/4多。

O占地殼體積的93%以上?？梢哉f地殼由O的陰離子組成，金屬陽離子(Si、Al、K、Na、Ca等)充填其空隙中。*

元素週期表中的絕大多數(shù)在地殼中都可以找到，但各種元素在地殼中的含量卻相差很大。原因在於原子核的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。隨著原子序數(shù)的增大，核內(nèi)質(zhì)子間的斥力的增加大於核力的增加，核內(nèi)的結(jié)合能降低，原子核趨於不穩(wěn)定，元素的豐度也要降低。豐度高的元素分佈於週期表的開端，自Co(Z=27)以後，元素的豐度有顯著降低。對於微量元素，可分為兩類：

聚集元素：豐度雖低趨向集中，可形成獨立礦種。Au、Ag、Hg、Sb等。

分散元素：豐度雖高趨向分散，不易形成獨立礦種。以類質(zhì)同象方式存在於其他礦物中。Cs、Se、In等。*

二、礦物化學(xué)成分的變化

礦物按化學(xué)成分可分成兩種類型：單質(zhì)－是由同種元素的原子自相結(jié)合組成的，如金剛石，自然金等；化合物－是由兩種或兩種以上不同的化學(xué)元素的原子組成的。又可分為：

簡單化合物：由一種陽離子和一種陰離子組成。

NaCl、PbS

單鹽化合物：由一種陽離子和一種絡(luò)陰離子組成。

Ca[CO3]、Mg[SiO4]

複化合物（複鹽）：由兩種以上陽離子與同種（絡(luò)）陰離子組成。CuFeS2、CaMg[CO3]*

礦物的化學(xué)成分無論是單質(zhì)還是化合物，並不是絕對不變的，通常都在一定的範(fàn)圍內(nèi)有所變化。變化的原因:

對晶質(zhì)礦物而言，主要是元素的類質(zhì)同象代替；

(Mg，F(xiàn)e)[SiO4]

對膠體礦物來說，主要是膠體是吸附作用。

含沸石水或?qū)娱g水的礦物。

非化學(xué)計量的礦物，化學(xué)組成不符合定比定律和倍比定律。（F1-xS）磁黃鐵礦。通常所說的某種礦物成分中含有某些混入物，除了因類質(zhì)同象代替和吸附而存在的成分外，還包括以顯微包裹體形式存在的機械混入物。*

三、膠體礦物的成分

1.膠體礦物的概念

膠體是一種物質(zhì)的微粒（10A－1000A）分散在另一種物質(zhì)之中，所形成的不均勻的細(xì)分散系。前者稱為分散相（或分?jǐn)?shù)質(zhì)），後者稱為分散媒（或分散介質(zhì)）。無論是固體、液體或氣體，都可以是分散相，也可以是分散媒。按照分散系統(tǒng)中分散相和分散媒的量比關(guān)係，將膠體作如下劃分：*1）膠溶體 分散相的量遠(yuǎn)少於分散媒的膠體系統(tǒng)。分散相的質(zhì)點呈懸浮狀態(tài)存在於分散媒中。2）膠凝體分散相的量遠(yuǎn)多於分散媒的膠體系統(tǒng)，整個膠體呈凝固態(tài)。

膠體礦物中微粒的排列和分佈是不規(guī)則和不均勻的，外形上不能形成規(guī)則的幾何多面體，在光學(xué)性質(zhì)上具非晶質(zhì)體特點，故通常將膠體礦物看成非晶質(zhì)礦物。但它的微?？梢允墙Y(jié)晶的，因粒徑太小，是一種超顯微的晶質(zhì)（如粘土礦物）。*2、膠體的基本性質(zhì)（1）膠體質(zhì)點帶有電荷膠體質(zhì)點帶有電荷主要是由於破鍵機理。多數(shù)無機膠體的分散相質(zhì)點是晶質(zhì)的，其表面電荷不飽和，這個微粒叫膠核。膠核要吸附一些存在於介質(zhì)中，而為膠核成分中所含有的某種離子，在膠體外面形成一個吸附層，構(gòu)成帶一定電荷的膠粒。為了平衡吸附層的電荷，帶電的膠粒還要吸附介質(zhì)中其他離子團，這種離子被吸附得比較松，在介質(zhì)中有一定的自由移動能力，形成一個擴散層。以膠體帶有正負(fù)電荷的不同，可將膠體分為正膠體和負(fù)膠體。

*氫氧化鐵膠體顆粒的結(jié)構(gòu)示意圖*（2）膠體對介質(zhì)中離子的吸附具有選擇性是指膠粒在不同溶液中僅能吸附一定的與膠粒電荷相反的離子，而對其他物質(zhì)則不吸附或吸附程度很小。 膠體對離子的選擇性，還表現(xiàn)在對一些離子吸附的難易程度不同，進而表現(xiàn)為被吸附離子之間的交換。通常，陽離子電價越高，置換能力越強，一旦被膠體吸附，就難被置換；在電價相等時，置換能力隨離子半徑增大而增強。金屬陽離子置換能力按下列順序遞減：

H>AL>Ba>Sr>Ca>Mg>NH4>K>Na>Li*(3)膠體微粒具有巨大的表面能晶質(zhì)的膠體微粒內(nèi)部原子排列是有序和週期重複的，每個原子的力場是對稱的，但表面邊界上原子力場的對稱性破壞，出現(xiàn)剩餘鍵力，即表面能。膠體礦物微粒表現(xiàn)的靜電力和吸附現(xiàn)象就是這種表面能的表現(xiàn)和作用。膠體的吸附就是一個降低表面能的過程。具有巨大表面能的膠體礦物，總是要把能量傳給周圍物質(zhì)，使其能量降低到與周圍物質(zhì)相平衡狀態(tài)，也即從無序向有序過渡，最後形成礦物結(jié)晶相的趨勢。這表現(xiàn)為膠體微粒的凝聚，分散相與分散媒分離，即脫水作用。*3．膠體礦物的形成地殼中的水膠凝體礦物，絕大部分都形成於表生作用中，表生作用中形成的膠體礦物，大體上經(jīng)歷了兩個階段：1）形成膠體溶液

原生礦物(物理風(fēng)化)磨蝕膠體微粒原生礦物(化學(xué)風(fēng)化)分解離子或分子這些物質(zhì)進一步飽和聚集，形成膠體溶液，它是形成膠體礦物的物質(zhì)基礎(chǔ)。2）膠體溶液的凝聚膠體溶液在遷移過程中或彙聚於水盆地後，或因不同電荷質(zhì)點發(fā)生電性中和而沉澱，或因水分蒸發(fā)而凝聚，從而形成各種膠體礦物。*細(xì)分散系

非晶質(zhì)

無規(guī)則幾何外形

可變性和複雜性

極大比表面積

帶電荷

選擇性吸附

膠體的特點膠體

風(fēng)化

膠體溶液

凝聚蒸發(fā)/中和

膠體礦物

膠體

膠體礦物的特點

膠體及膠體礦物的特點

膠體礦物形成——海濱地帶和巖石風(fēng)化殼中礦物/巖石

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四、礦物中的水水是礦物中的重要組成部分，礦物的許多性質(zhì)都與水有關(guān)。根據(jù)礦物中水的存在形式以及它們在晶體結(jié)構(gòu)中的作用，分為兩類：一類是不參加晶格的，與礦物晶體結(jié)構(gòu)無關(guān)，統(tǒng)稱吸附水。另一類是參加晶格或與礦物晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的，包括結(jié)晶水、沸石水、層間水和結(jié)構(gòu)水。

1、吸附水不參加晶格的吸附水，是滲入在礦物集合體中，為礦物顆?；蛄严侗砻鏅C械吸附的中性的水分子。不屬於礦物的化學(xué)成分，不寫入化學(xué)式。常壓下，在100—110℃時，吸附水就會全部從礦物中逸出而不破壞晶格。吸附水可以呈氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)。*2、結(jié)晶水以中性水分子存在於礦物中，在晶格中具有固定的位置，起著構(gòu)造單位的作用，是礦物成分的一部分。水分子數(shù)量與礦物的其他成分之間常成簡單比例。不同礦物中，結(jié)晶水與晶格聯(lián)繫的牢固程度是不同的，因此，其逸出溫度也有所不同。通常在100－200℃，一般不超過600℃。當(dāng)結(jié)晶水失去時，晶體的結(jié)構(gòu)遭到破壞和重建，形成新的結(jié)構(gòu)。3、沸石水

是存在於沸石族礦物中的中性水分子。沸石的結(jié)構(gòu)中有大的空洞及孔道，水就在這些空洞和孔道中，位置不十分固定，水的含量隨溫度和濕度而變化。在80－400℃範(fàn)圍內(nèi)，水即大量逸出，但不引起晶格的破壞，只引起物理性質(zhì)的變化。脫水後的沸石還可以重新吸水，並恢復(fù)原有的物理性質(zhì)。沸石水具有一定的吸附水的性質(zhì)，但其存在與結(jié)構(gòu)有關(guān)，且含量有一定的上限和下限範(fàn)圍。*

4、層間水

是存在於某些層狀結(jié)構(gòu)矽酸鹽的結(jié)構(gòu)層之間的中性水分子。水分子也聯(lián)結(jié)成層，加熱至110℃時，層間水大量逸出，結(jié)構(gòu)層間距相應(yīng)縮小，晶胞軸長C值減小，在潮濕環(huán)境中又可重新吸水。

5、結(jié)構(gòu)水

又稱化合水。是以（OH-）、H＋、（H3O＋）離子形式參加礦物晶格的“水”。結(jié)構(gòu)水在晶格中佔有一定位置，在組成上具有確定的含量比。由於與其它質(zhì)點有較強的鍵力聯(lián)繫，需要較高的溫度（大約在600－1000℃）才能逸出。當(dāng)其逸出後，結(jié)構(gòu)完全破壞，晶體結(jié)構(gòu)重新改組。*

五、礦物的晶體化學(xué)式

晶體化學(xué)式（或結(jié)構(gòu)式）既可表明礦物中各組分的種類，又能反映礦物中原子的結(jié)合情況。其書寫方法如下：1）陽離子寫在先，複鹽中陽離子按鹼性強弱排列。2）陰離子寫在後，絡(luò)陰離子用方括號[]括起。3）附加陰離子寫在主要陰離子或絡(luò)陰離子的後面。4）含水化合物的水分子寫在最後，並用“·”與其它組分分開。當(dāng)含水量不定時，用nH2O或aq(aquq—含水的縮寫)表示。SiO2·aq或Ca[SO4]·2H2O。5)

互為類質(zhì)同象代替的離子用圓括號（）括起來，它們中間以“，”分開，含量較多的元素一般寫在前面。Ca(Mg,Fe,Mn)[CO3]2－鐵白雲(yún)石*六、礦物的化學(xué)性質(zhì)

1、礦物的可溶性固體礦物與某種溶液相互作用時，礦物表面的質(zhì)點，由於本身的振動和受溶劑分子的吸引，離開礦物表面進入或擴散到溶液中去的過程稱為礦物的溶解。

2、礦物的可溶氧化性含有變價元素的礦物，暴露地表或處於地表條件下，受空氣中的氧和溶有氧、二氧化碳的水的作用，使處於還原態(tài)的離子變成氧化態(tài)，導(dǎo)致原礦物的破壞，並形成在氧化環(huán)境中穩(wěn)定的礦物。

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3、礦物與酸堿的反應(yīng)大部分自然元素礦物易溶於硝酸；

Au、Pt溶於王水。硝酸易溶解硫化物礦物，並有游離硫析出。大部分氧化物礦物可在鹽酸中溶解；所有的碳酸鹽礦物都溶於酸，鹽酸的效果最好；劇烈起泡，放出二氧化碳。矽酸鹽礦物大部分易溶於氫氟酸。*

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(chǔ)。晶體形態(tài)是其成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的反映，一定成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的礦物，具有一定的晶體形態(tài)特徵。當(dāng)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)特徵，這是我們識別礦物的一個基本準(zhǔn)則。研究礦物的形態(tài)，在鑒定礦物、研究其成因、指導(dǎo)找礦及利用礦物資源方面具有十分重要的意義。第三章礦物的形態(tài)

*礦物形態(tài)集合體形態(tài)不規(guī)則晶面特徵結(jié)晶習(xí)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(jié)核體晶麵條紋蝕象顯晶質(zhì)隱晶質(zhì)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(zhì)礦物才能呈現(xiàn)單體，所以礦物的單體形態(tài)是指礦物單晶體的形態(tài)。1．理想晶體與實際晶體在結(jié)晶學(xué)中，主要討論的是理想晶體。所謂理想晶體，是指它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)嚴(yán)格地服從空間格子規(guī)律，外形應(yīng)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後，總是不可避免地要受到外界複雜因素的種種影響，致使晶體不能按理想形態(tài)發(fā)育；此外，晶體在形成之後，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(yuǎn)，不能表現(xiàn)出理想晶體所具有的全部特徵。實際晶體就內(nèi)部結(jié)構(gòu)而言，並非嚴(yán)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(xí)性

晶體習(xí)性：其含義一是同種晶體所習(xí)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(zhì)與其成分、結(jié)構(gòu)和形成環(huán)境密切相關(guān)。晶體上出現(xiàn)某種或某幾種單形，是因為晶面應(yīng)平行強鍵，且是面網(wǎng)密度最大的面網(wǎng)。但由於結(jié)晶時的環(huán)境不同，不同面網(wǎng)的相對生長速度會有變化，以致最後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(xiàn)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(xí)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(jié)構(gòu)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=b>c，呈板狀、片狀等。如石墨、雲(yún)母等。這些礦物常具有堅強的構(gòu)造層。3）一向伸長：晶體沿一個方向特別發(fā)育，即有a=b<c，呈柱狀、針狀等，如輝石、角閃石等。這些礦物在晶體結(jié)構(gòu)上常具有一個方向鍵力很強。*晶體習(xí)性

三向等長

粒狀一向延長柱狀／棒狀／針狀兩向延展板狀／片狀*影響晶體習(xí)性的因素有以下幾個方面：(1)

成分、結(jié)構(gòu)對礦物晶體延伸習(xí)性起制約作用A

成分簡單、對稱程度高的礦物，一般成粒狀。如自然金、金剛石、方鉛礦、石鹽。B

晶胞形狀對低級晶族礦物晶體延伸習(xí)性的影響。低級晶族礦物晶體的形狀是沿最小軸長方向延伸，或沿最大軸長方向縮扁的。C

晶體習(xí)性晶面常平行結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵最強的方向。(2)

生成環(huán)境對礦物晶體習(xí)性的影響結(jié)晶溫度、結(jié)晶速度、介質(zhì)的酸鹼度和雜質(zhì)的存在、介質(zhì)的流動方向和形成晶體的空間部位等都會對晶體習(xí)性產(chǎn)生影響。*3．晶面花紋除了結(jié)晶習(xí)性外，還要瞭解晶面的特徵。實際晶面不是理想的平面，常出現(xiàn)各種花紋，即晶面花紋。晶面花紋對不同的礦物來說都有著各自特色，因此，它可作為礦物的鑒定標(biāo)誌。*(1)晶麵條紋：是指晶面上可以見到的一系列平行或交叉的條紋，它們嚴(yán)格地沿著一定的晶體學(xué)方向排列。根據(jù)形成機理不同可以分成聚形紋和聚片雙晶紋。

聚形紋它是在晶體生長過程中，由相互鄰接的兩個單形的狹長晶面交替發(fā)育而形成的。在一個晶體上，同一單形的各晶面，只要有條紋出現(xiàn)，它的樣式和分佈狀況總是相同的。因此，利用晶麵條紋的特徵，不僅可以鑒定礦物，而且還有助於作單形分析和對稱分析。晶面花紋有以下三種：*

聚片雙晶紋是由聚片雙晶所引起的條紋。和聚形紋相比，聚片雙晶紋較平直、細(xì)密而均勻。聚形紋只出現(xiàn)在晶面上，晶面消失也隨之消失；而聚片雙晶紋貫穿晶體內(nèi)部，故晶面消失後它不隨之消失。*（2）晶面螺紋

晶面上的螺旋紋是晶體螺旋狀生長的結(jié)果。它與形成條件和晶體的成分結(jié)構(gòu)有關(guān)。高溫比低溫生長的晶體具有更圓的螺旋紋，成分和結(jié)構(gòu)簡單的晶體常簡單圓形螺旋紋，而成分和結(jié)構(gòu)複雜的晶體則呈現(xiàn)多邊形螺旋紋。*（3）蝕象是晶面受到溶蝕而遺留下來的一種具有一定形狀的凹斑。蝕象的形狀和分佈主要受晶面內(nèi)質(zhì)點排列方式的控制。不同種類的晶體，蝕象的形狀和位向一般不同，同一晶體不同單形的晶面上，也不一樣。晶體上性質(zhì)相同的晶面上的蝕象相同。同一晶體上屬於一種單形的晶面其蝕象才相同。*

二、礦物集合體的形態(tài)

同種礦物的多個單體聚集在一起的群體叫做礦物集合體。自然界的礦物大多數(shù)是以集合體的形式出現(xiàn)的，其集合體形態(tài)主要取決於單體的形態(tài)和它們集合的方式。根據(jù)集合體中礦物顆粒大小可分為三種：肉眼可以辨認(rèn)單體的為顯晶集合體，顯微鏡下才能辨認(rèn)單體的隱晶集合體，在顯微鏡下也不能辨認(rèn)單體的為膠態(tài)集合體。*

顯晶集合體形態(tài)

按單體的結(jié)晶習(xí)性及集合方式的不同可分為粒狀、片狀、板狀、針狀、柱狀、棒狀、放射狀、纖維狀、晶簇狀等集合體

粒狀集合體片／板狀集合體*毛髮狀集合體棒狀集合體放射狀集合體針狀集合體*

一群發(fā)育完好的晶體，一端固定在一共同的基底上，另一端向空間自由發(fā)育，則叫做晶族。晶族中發(fā)育最好的晶體其延伸方向與基底近於垂直，不垂直於基底的晶體在生長過程中常被排擠而淘汰，這種現(xiàn)象稱為“幾何淘汰律”。*晶簇*

2.隱晶和膠態(tài)集合體這類集合體，可以由溶液直接結(jié)晶或由膠體生成。也可以由膠體礦物老化而成。膠體由於表面張力的作用，常使集合體趨向於形成球狀外貌，膠體老化後，常變成隱晶質(zhì)或顯晶質(zhì)，其內(nèi)部形成放射狀或纖維狀構(gòu)造，此外，還可以呈緻密狀、土狀等。按其外形和成因可分為：*

結(jié)核體：它是圍繞某一核心自內(nèi)向外發(fā)育而成的球狀、凸鏡狀或瘤狀的礦物集合體。組成結(jié)核體的物質(zhì)可以是細(xì)晶質(zhì)或膠體非晶質(zhì)。結(jié)核的大小通常直徑在1釐米以上；多存在於緻密巖石或疏鬆的沉積物中，在風(fēng)化帶和氧化殼中也能見到。其物質(zhì)來源一般源於周圍的巖石。其內(nèi)部常具同心層狀構(gòu)造，當(dāng)膠體老化後，往往可以看到有細(xì)長的晶體從中心向外呈放射狀排列，因而具有放射狀構(gòu)造，如黃鐵礦結(jié)核。*黃鐵礦結(jié)核*

鮞狀及豆?fàn)罴象w：由許多形狀如同魚卵大小的球粒所組成的集合體，稱為鮞狀集合體；形狀、大小如豆的稱豆?fàn)罴象w。它們通常為膠體溶液沉澱而成。膠體物質(zhì)開始圍繞懸浮狀態(tài)的細(xì)紗、有機質(zhì)碎屑或氣泡等凝聚，當(dāng)?shù)揭欢ù笮r，便沉於水底，由於水體的流動，鮞粒還可以在水底下不斷滾動而繼續(xù)增大。兩者都具有明顯的同心層狀構(gòu)造。

*

分泌體：巖石中的球狀或不規(guī)則形狀的空洞，被膠體溶液從洞壁開始逐層地向中心滲透沉澱充填而成；中心經(jīng)常留有空腔，有時長有晶族。由於溶液的週期性沉澱，常出現(xiàn)環(huán)帶構(gòu)造。大的叫晶腺（>1cm），小的叫杏仁體（<1cm）。晶腺杏仁體生長順序*

鐘乳狀集合體：由溶液或膠體失水而逐漸形成的集合體。將其形狀與常見物體類比而給予不同的名稱，如葡萄狀、鐘乳狀等。附著於洞穴頂部形成下垂的鐘乳體成為石鐘乳；而溶液滴到洞穴底部自下而上生長的成為石筍；石鐘乳和石筍連接起來則稱為石柱。鐘乳狀體長具有同心層狀、放射狀、緻密狀或結(jié)晶粒狀構(gòu)造，這是凝膠再結(jié)晶的結(jié)果。*葡萄狀集合體腎狀集合體鐘乳狀集合體*

此外，在描述礦物集合體時，還經(jīng)常用到其他一些術(shù)語，如：粉末狀礦物集合體、土狀集合體以及沉積在礦物或巖石表面的礦物薄膜稱之為被膜狀集合體，被膜較厚者又叫做皮殼，而由可溶性鹽類形成的被膜特稱為鹽華等。一定的礦物常呈現(xiàn)某種集合體形態(tài)，同時，某些集合體形態(tài)還常與一定的成因相聯(lián)系。所以，礦物集合體的形態(tài)，一方面可作為鑒定礦物的依據(jù)之一，而且也可作為礦物的成因標(biāo)誌之一。**

隱晶質(zhì)集合體*

三、礦物形態(tài)的觀察和描述方法 對於單體礦物來說，要觀察晶體習(xí)性，描述其單形和對稱，進行晶體定向。要研究晶面特徵，描述晶面花紋、蝕象等。對於規(guī)則連生體，要描述其連生類型和規(guī)律。對於集合體，若為顯晶質(zhì)體，首先要圈定單體及判斷單體的結(jié)晶習(xí)性。在集合體中單體間的界限可能是單體的晶面、晶棱、解理面或斷口。單體形態(tài)確定後，按晶體結(jié)晶習(xí)性和集合方式描述顯晶集合體形態(tài)。對隱晶與膠態(tài)集合體來說，既要描述起外表，又要描述其內(nèi)部形態(tài)。*思考題同一種礦物的理想晶體形態(tài)和實際（天然）晶體有何異同？為什麼鮞狀集合體不能稱為粒狀集合體？聚形紋與聚片雙晶紋有何區(qū)別？如何判斷集合體中的單體形態(tài)？鐘乳石稱為方解石的柱狀集合體對嗎？為什麼？*第四章

礦物的物理性質(zhì)礦物的物理性質(zhì)鑒定礦物判斷成因礦物利用礦物的物理性質(zhì)礦物的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)礦物的形成條件*

一、礦物的光學(xué)性質(zhì)礦物的光學(xué)性質(zhì)是指礦物對自然光的反射、折射和吸收等所表現(xiàn)出來的各種性質(zhì)。包括礦物的顏色、條痕、光澤和透明度。一束光通過晶體時的路徑示意圖*電磁波譜圖longershorter*1.

礦物的顏色定義：是一種生理感覺，當(dāng)波長在大約390~770nm範(fàn)圍內(nèi)的電磁波輻射，刺激人們的視神經(jīng)時，就有顏色的感覺。是對光選擇性吸收的結(jié)果礦物的光學(xué)效應(yīng)——反射、吸收、透射

礦物對光全部吸收時，礦物呈黑色

對所有波長的色光均勻吸收，礦物呈不同程度的灰色

基本上都不吸收則為無色或白色

選擇吸收某些波長的色光，礦物呈現(xiàn)吸收色光的互補色*礦物的呈色機理：1）過渡金屬元素的內(nèi)部電子躍遷當(dāng)?shù)V物中含有過渡金屬元素時，無論是主要還是次要成分，它們都是礦物產(chǎn)生顏色的基礎(chǔ)。這是由於過渡金屬離子的d軌道或f軌道，會發(fā)生晶體場分裂。所產(chǎn)生的能量差大約在25000cm-1到14000cm-1的範(fàn)圍，其與某種可見光的波長相當(dāng)，在d-d或f-f軌道的電子躍遷，便可吸收某種可見光。色素離子是使礦物呈色的主要離子。如第四週期的Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni及稀土元素。

惰性氣體型離子所構(gòu)成的礦物通常是無色的。因為其p軌道同其最鄰近的空軌道間的能量差遠(yuǎn)比可見光的能量大，其電子在可見光能量的作用下，不能被激發(fā)，不發(fā)生電子躍遷，從而可見光不能被吸收，因此礦物是無色的。*離子顏色礦物舉例離子顏色礦物舉例Cr3+紅剛玉(紅寶石)Fe2+綠陽起石，綠泥石綠鈣鉻榴石Fe3+紅赤鐵礦Mn2+玫瑰菱錳礦薔薇輝石褐褐鐵礦黃綠綠簾石綠高嶺石Mn4+黑軟錳礦Cu2+藍(lán)藍(lán)銅礦[UO2]2+黃鈣鈾雲(yún)母綠孔雀石，綠松石經(jīng)常使礦物呈色的過渡型離子*2）元素離子間的電子轉(zhuǎn)移或電荷轉(zhuǎn)換在晶體結(jié)構(gòu)中相鄰離子間在外來能量作用下可產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移，即電子可以從一個原子的軌道上躍遷到另一個原子的軌道上去，離子產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移，伴隨著電子轉(zhuǎn)移有很強烈的吸收。如藍(lán)寶石，F(xiàn)e2+的一個電子可吸收白光中的橙黃色光而發(fā)生躍遷，轉(zhuǎn)移到相鄰的Ti4+中去，使（Fe2+＋Ti4+

）組合變?yōu)椋‵e3+＋Ti3+）組合，晶體則表現(xiàn)為深藍(lán)色。實質(zhì)上是光化學(xué)反應(yīng)的氧化－還原過程。3）晶體結(jié)構(gòu)缺陷造成的電子轉(zhuǎn)移一些礦物在晶體結(jié)構(gòu)中具有能吸收光而呈現(xiàn)顏色的色心。色心是晶體結(jié)構(gòu)缺陷，主要是晶格位置未被離子佔據(jù)而形成的空位，故能捕獲電子，並使該電子的能量狀態(tài)發(fā)生變化，其激發(fā)態(tài)和基態(tài)之間能量差與可見光相對應(yīng)。最常見的色心是F色心（電子色心），它是一電子佔據(jù)陰離子的空位而形成的。如果電子佔據(jù)到晶格間隙之中稱為F’色心，它也能造成礦物呈色。陽離子的空位而形成的色心叫V色心。*a)Schottky(vacancy)-seenwithsteelballsinlastframeb)ImpurityForeignionreplacesnormalone(solidsolution)NotconsideredadefectForeignionisadded(interstitial)Bothcombineda.Schottkydefectb.Interstitial(impurity)defect*

4）能帶間的電子轉(zhuǎn)移在晶體結(jié)構(gòu)中，由於原子間的距離很小，每個原子的外層電子都與鄰近原子中的電子發(fā)生強烈的相互作用，形成具有一定寬度的能量範(fàn)圍的能帶。完全被電子佔據(jù)的稱為滿帶；部分佔據(jù)的稱為導(dǎo)帶；相鄰能帶之間的能量範(fàn)圍稱為禁帶。不同能帶間的電子受到激發(fā)時可發(fā)生躍遷。而能帶間的能量差多與可見光的能量相對應(yīng)，故可吸收一定波長的可見光而使晶體呈色。*礦物顏色的類型

自色、他色、假色

自色(idiochromatic)：礦物本身固有的成分結(jié)構(gòu)所決定的顏色

他色(allochromatic)：由雜質(zhì)、氣液包裹體所引起的顏色

假色(pseudochromatic)：是因物理光學(xué)效應(yīng)而產(chǎn)生的顏色

體色、表色體色：物體內(nèi)部所表現(xiàn)出來的顏色。當(dāng)白光透入礦物達(dá)一定深度，且在此過程中選擇吸收不同波長的色光而呈現(xiàn)出其互補色，為礦物所固有的顏色，如橄欖石吸收紫光而呈橄欖綠色表色：即反射色，只有物體的反射光所呈現(xiàn)的顏色，不

透明礦物因吸收非常強，因而表現(xiàn)的都是表面色。*物理光學(xué)效應(yīng)（假色）蛋白光(opalescence):

在乳蛋白石上可以看到，是一個略帶藍(lán)色的乳白光。它是由於蛋白石的SiO2膠體微粒使入射光發(fā)生漫射而引起的。錆色(tarnish):

是由於光的干涉作用引起的。硫化物表面常因氧化產(chǎn)生很薄的薄膜,受日光照射後薄膜的兩側(cè)均會反射，反射光干涉後有的光波消失或減弱，有的則得到加強。因而在礦物表面上看到的是斑駁陸離的彩色變彩(playofcolour):

是由於衍射現(xiàn)象而呈色的。在拉長石的某些面上，可以看到隨觀察方向的不同而有藍(lán)、綠、黃、紅等顏色的變換，故稱變彩。*錆色

暈色

變彩

*

礦物顏色的命名和描述方法礦物的顏色多種多樣，在描述時所採用的原則是簡明、通俗，力求確切，

A標(biāo)準(zhǔn)色譜法：利用標(biāo)準(zhǔn)色譜描述礦物的顏色。

B類比法：最好用常見物體作比喻，如鉛灰、鐵黑、天藍(lán)、櫻紅、乳白等。

C二名法：當(dāng)?shù)V物的色彩是由多種色調(diào)構(gòu)成時，便採用此法，如黃綠、橙黃等。如系同一顏色，但在色上有深淺、濃淡之分時，則在色別之前加上適當(dāng)?shù)男稳菰~，如深藍(lán)、暗綠、鮮紅等。

在觀察與描述礦物顏色時，應(yīng)注意下列問題：

a以礦物新鮮面顏色為準(zhǔn)；

b注意觀察礦物顏色的細(xì)微差別。*2.條痕（粉末色）

條痕是礦物在條痕板上擦劃後留下的痕跡（實際上是礦物的粉末）的顏色。由於它消除了假色，減低了他色，因而比礦物顆粒的顏色更為固定，故可用來鑒定礦物。如黃銅礦與黃鐵礦，外表顏色近似，但黃銅礦的條痕顏色為帶綠的黑色，而黃鐵礦的條痕為黑色，以此，可以區(qū)別它們。同種礦物有時可出現(xiàn)不同的顏色，如塊狀赤鐵礦，有時為黑色，有時為紅色，但它們的條痕都是櫻紅色。條痕對不透明礦物的鑒定很重要，而透明礦物的條痕大多為白色、灰白色，因此，對這類礦物來說，條痕則失去了鑒定礦物的意義。3.透明度礦物允許可見光透過的程度，稱為礦物的透明度。它取決於礦物對光的吸收率和礦物的厚薄等因素。

金屬礦物吸收率高，一般都不透明；非金屬礦物吸收率低，一般都是透明的。

在觀察礦物的透明度時，為了消除厚度的影響，通常是隔著礦物的破碎刃邊（或薄片）觀察光源一側(cè)的物體。根據(jù)所見物體的清晰程度，可將礦物的透明度大體分為透明、半透明和不透明三種。*透明：礦物能允許絕大部分的透射光透過，隔著這個礦物的薄片可以清晰地看到位於其另一側(cè)的物體輪廓細(xì)節(jié)，這樣的礦物稱為透明礦物。如石英、長石、方解石等。*半透明：礦物可允許部分透射光透過，隔著這種礦物的薄片能夠看到另一側(cè)有物體存在，但分辨不清輪廓，這樣的礦物稱為半透明礦物。如辰砂、雄黃等。不透明：礦物基本上不允許可見光透過，這樣的礦物為不透明礦物，如磁鐵礦、方鉛礦、石墨等。*4．光澤礦物的光澤是指礦物表面對光的反射能力。光澤的強弱用反射率R來表示。反射率是指光垂直入射礦物表面時的強度與反射光強度的比值。礦物反射率的大小，主要取決於折射率和吸收係數(shù)。礦物的折射率和吸收係數(shù)越大，反射率越高，光澤也就越強。

礦物的光澤通常根據(jù)反射光由強到弱的次序，可分為：*按照反射率的大小，光澤分為四級：金屬光澤

R>25%。呈拋光金屬般的光澤半金屬光澤

R=25-19%。呈未刨光金屬般的光澤金剛光澤

R=19-10%。如同金剛石般的光澤玻璃光澤

R=10-4%。如同玻璃般的光澤礦物光澤的分級金屬光澤半金屬光澤金剛光澤玻璃光澤*

另外，由於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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)的那樣的光澤。絲絹光澤：在透明、具玻璃光澤且個體細(xì)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：解理髮育的淺色透明礦物，如白雲(yún)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(xiàn)的那種柔和而多彩的光澤。

*礦物光學(xué)性質(zhì)關(guān)係表*

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(zhì)稱為發(fā)光性。其實質(zhì)是礦物晶格吸收了較高外加能量，然後以較低能量再發(fā)射出來造成的。發(fā)光體一旦停止受激(10-8秒)，發(fā)光現(xiàn)象消失，所發(fā)的光為螢光(fluorescence)；在外界能量撤除以後(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(zhì)稱為熱光性。*二、

礦物的力學(xué)性質(zhì)是礦物在外力作用下表現(xiàn)出來的各種物理性質(zhì)，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(jié)晶學(xué)方向破裂成一系列光滑平面的固有性質(zhì)，叫做解理。裂成的光滑平面，叫做解理面。解理面一般平行於面網(wǎng)密度最大的面網(wǎng)、陰陽離子電性中和的面網(wǎng)、兩層同號離子相鄰的面網(wǎng)以及化學(xué)鍵力最強的方向。

*解理產(chǎn)生的原因A

解理面一般平行於面網(wǎng)密度最大的面網(wǎng)B

平行於由異號離子組成的電性中和的面網(wǎng)C

當(dāng)相鄰面網(wǎng)為同號離子的面網(wǎng)時，其間易產(chǎn)生解理D

平行於化學(xué)鍵力最強的方向*

根據(jù)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，如雲(yún)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，僅在顯微鏡下偶爾可見零星的解理面，石英一般認(rèn)為沒有解理。不同種的礦物，其解理特徵不同，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(zhì)和非晶質(zhì)礦物，她們受外力打擊後，都會發(fā)生無一定方向的破裂，其破裂面就是斷口。根據(jù)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(xiàn)不規(guī)則的同心條紋，形似貝殼狀。如石英和玻璃質(zhì)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(parting)

礦物受外力作用，有時可沿著一定的結(jié)晶學(xué)方向裂成平面的非固有性質(zhì)，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(jié)合面特別是聚片雙晶的結(jié)合面發(fā)生，B

或因晶格中某一定方向的面網(wǎng)間存在它種物質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)。其他礦物的硬度是與摩氏硬度計中的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)有時不夠方便，常借用指甲（2）、銅具（3）、小刀（5－6.5）等代替標(biāo)準(zhǔn)硬度的礦物來幫助測定被鑒定礦物的硬度。摩氏硬度是一種相對硬度，應(yīng)用時極為方便，但較粗略。因此在對礦物作詳細(xì)研究時，常需要測礦物的絕對硬度。通常採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）：

①滑石2

⑥正長石930

②石膏35

⑦石英1120③方解石172

⑧黃玉1250④螢石248

⑨硬玉2100

⑤磷灰石610

⑩金剛石≈10000

*

礦物硬度是內(nèi)部結(jié)構(gòu)牢固程度的表現(xiàn)，主要取決於化學(xué)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(xué)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(shù)在其他條件相同的情況下，礦物硬度隨原子配位數(shù)增大而增大。3）離子－共價鍵的狀態(tài)大多數(shù)礦物中，組成元素之間的化學(xué)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(xiàn)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（純淨(jìng)的礦物）的重量與4℃時同體積水的重量之比。其數(shù)值與密度的數(shù)值相同。礦物的比重變化範(fàn)圍很大，從小於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(shù)礦物的比重都在2－3.5之間。

礦物比重可分為三級：輕級：比重小於2.5。如石墨等。中級：比重2.5－4，大多數(shù)礦物的比重屬於此級。重級：比重大於4。*對晶體結(jié)構(gòu)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。方鉛礦PbS(Pb=207.21,7.4-7.6g/cm3)

重晶石Ba[SO4](Ba=137.36,4.3-4.7g/cm3)

但當(dāng)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(shù)越大，比重越大。方解石Ca[CO3](6,2.71g/cm3)

文石Ca[CO3](9,2.95g/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3.50*4．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(zhì)。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(xì)絲的性質(zhì)。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(dāng)外力解除後又恢復(fù)原狀的性質(zhì)。如雲(yún)母。

撓性：是指礦物受外力作用發(fā)生彎曲形變，當(dāng)外力作用解除後不能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。如滑石、綠柱石等*三、礦物的電學(xué)性質(zhì)1.導(dǎo)電性：是指礦物對電流的傳導(dǎo)能力。它取決於化學(xué)鍵的類型。具金屬鍵的礦物，因為在晶體結(jié)構(gòu)中有自由電子存在，導(dǎo)電性就強。如自然金屬礦物和某些金屬硫化物，是電良導(dǎo)體；離子鍵或共價鍵礦物導(dǎo)電性弱或不導(dǎo)電。如石棉、雲(yún)母等。因此，礦物的導(dǎo)電能力差別很大。某些礦物當(dāng)溫度增高時導(dǎo)電性增強，溫度降低時具絕緣體性質(zhì)。還有些礦物的導(dǎo)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(zhì)，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(dāng)受到定向壓力或張力作用時，能激起晶體表面荷電的現(xiàn)象。*b．熱電性：是指某些礦物晶體，當(dāng)受熱或冷卻時，能激起礦物晶體表面荷電的現(xiàn)象。L3+-

電氣石受熱荷電**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(zhì)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(chǎn)生很弱的感應(yīng)磁場，其磁化方向與外磁場方向相反，磁化率很小，表現(xiàn)為被永久磁鐵所排斥；

電磁性礦物

礦物在外磁場作用下，產(chǎn)生的感應(yīng)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(xiàn)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。*思考題閃鋅礦（Zn,Fe）S的黑褐色，含有細(xì)分散赤鐵礦的紅色石英，透明方解石在裂隙附近呈現(xiàn)的五顏六色分別屬於自色、他色和假色的哪一類顏色？何謂條痕色？條痕色和透明度有何關(guān)係？簡述晶格類型對光學(xué)性質(zhì)的影響。何謂相對硬度和絕對硬度？摩氏硬度屬於哪一類硬度，它如何分級？解理的定義。畫示意圖說明解理產(chǎn)生的各種原因。裂理和解理有何異同？說出下列解理的組數(shù)和夾角（90°、60°和斜交）：立方體、八面體、菱面體、四方柱{100}、斜方柱{110}。肉眼鑒定中比重如何分級？何謂礦物的發(fā)光性？何謂螢光，何謂磷光？何謂礦物的彈性和撓性？*礦物是地質(zhì)作用的產(chǎn)物,根據(jù)地質(zhì)作用的性質(zhì),將之劃分：內(nèi)生作用:

巖漿作用偉晶作用熱液作用外生作用:

風(fēng)化作用沉積作用(包括機械沉積,化學(xué)沉積和生物化學(xué)沉積

作用)變質(zhì)作用:

接觸變質(zhì)作用(包括熱變質(zhì)作用,接觸交代作用)

區(qū)域變質(zhì)作用第五章礦物的成因*形成礦物的地質(zhì)作用內(nèi)生作用巖漿作用偉晶作用接觸交代熱液作用火山作用風(fēng)化作用沉積作用接觸變質(zhì)區(qū)域變質(zhì)機械沉積化學(xué)沉積膠體沉積生物沉積外生作用變質(zhì)作用*

1.

內(nèi)生作用其能源來自地球內(nèi)部，主要是指與巖漿活動有關(guān)的作用。巖漿是處在地殼深處的高溫高壓下的富含揮發(fā)分的矽酸鹽熔融體。

巖漿的成分：地殼中的前八種元素占90%，揮發(fā)分占8－9%(H2O、CO2、H2S、Cl、F),另外，含有Cu、Pb、Zn、Cr、Ti、Ag、Hg、Sb等元素，可形成礦床。巖漿溫度在1000℃以上，壓力在5000－20000個大氣壓，可以流動。巖漿具有巨大的地質(zhì)作用力，其作用時間長、複雜、從地殼深處往壓力減小的方向活動過程中，有多個階段。*幹固相線幹固相線幹固相線TTT地溫線地溫線地溫線濕固相線PPP1280℃1280℃1450℃（a）(b)(c)

上地幔發(fā)生部分熔融的方式（據(jù)MenziesandChazot，1995）(a)流體和揮發(fā)份的加入導(dǎo)致固相線降低；(b)地幔溫度的上升；(c)地幔物質(zhì)絕熱減壓上升部分熔融發(fā)生的條件：*洋中脊－減壓*島?。尤肓黧w*熱點－加熱*

巖漿作用形成的礦物特點

在巖漿作用中，形成的主要礦物及其晶出的順序依次為：Mg,Fe矽酸鹽－橄欖石、輝石、角閃石、黑雲(yún)母；K,Na,Ca矽酸鹽－斜長石、正長石、微斜長石以及石英等造巖礦物。從而在巖漿作用過程中形成不同的礦物組合，構(gòu)成不同的巖石類型。巖漿作用可以形成重要的礦床，如超基性巖主要形成鉻、鉑或金剛石礦床；基性巖主要形成銅鎳硫化物礦床。

*

偉晶作用形成的礦物特點

以礦物晶體粗大為特徵，形成溫度400－700℃，形成深度約3－8km。一般分為巖漿偉晶作用和變質(zhì)偉晶作用幾乎所有的侵入巖都有自己相應(yīng)的偉晶巖，如花崗偉晶巖、鹼性偉晶巖、基性超基性偉晶巖等。其中分佈最廣、最有工業(yè)價值的是花崗偉晶巖，其次是鹼性偉晶巖。

偉晶巖中揮發(fā)份大量聚集，富含堿質(zhì)和稀有、放射性元素（Nb,Ta,TR,U,Sn,Li,Rb,Cs等）。

主要礦物有長石、石英、雲(yún)母、鋰輝石、鋯石、鈮鉭鐵礦、褐釔鈮礦、磷鈰鑭礦等。

偉晶巖還可形成許多寶石礦物，如綠柱石、電氣石、黃玉、水晶等。

*鎂矽卡巖

圍巖是白雲(yún)巖或白雲(yún)質(zhì)灰?guī)r。

主要礦物

鎂橄欖石、尖晶石、透輝石、鎂鋁石榴子石、磁鐵礦等。

接觸交代作用形成的礦物特點

鈣矽卡巖

圍巖以石灰?guī)r為主。

主要礦物

鈣鋁石榴子石、鈣鐵石榴子石、透輝石、鈣鐵輝石、矽灰石、方柱石、符山石等。

發(fā)生在中酸性巖漿侵入體同碳酸鹽類的接觸帶，所形成的巖石稱為矽卡巖。後期有熱液礦化交代作用，形成Fe,Cu,W,Mo,B和多金屬等礦床。矽卡巖是在600－400

C左右形成的。金屬礦物在450－200

C形成，深度一般在1-4.5km。*高溫?zé)嵋?/p>

形成溫度約在500－300℃之間

W-Sn-Mo-Bi-Be-Fe的礦物組合及相應(yīng)的礦床

金屬礦物

黑鎢礦、輝鉬礦、輝鉍礦、磁黃鐵礦、毒砂非金屬礦物石英、雲(yún)母、黃玉、電氣石、綠柱石

中溫?zé)嵋?/p>

形成溫度在300－200℃之間

Cu-Pb-Zn的礦物組合和相應(yīng)的礦床

金屬礦物黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、自然金等

非金屬礦物石英、方解石、白雲(yún)石、菱鎂礦、重晶石等

低溫?zé)嵋?/p>

形成於200－50℃之間

As-Sb-Hg-Ag的礦物組合及相應(yīng)的礦床

金屬礦物雄黃、雌黃、輝銻礦、辰砂、自然銀等

非金屬礦物石英、方解石、蛋白石、重晶石等

熱液作用形成的礦物特點

巖漿期後熱液／變質(zhì)熱液／地下水熱液*造巖礦物與巖漿巖類似，區(qū)別在於出現(xiàn)高溫相礦物，如透長石、高溫石英等。礦物除形成斑晶外，均成隱晶質(zhì)。巖石具有氣孔、流紋構(gòu)造?；鹕綗嵋撼涮铎痘鹕綆r氣孔或交代火山巖，氣孔中由於充填物而成杏仁體構(gòu)造。主要礦物有沸石、蛋白石、方解石、自然銅等。由火山噴氣凝華的產(chǎn)物有自然硫、雄黃、雌黃、硫化物和石鹽等?；鹕阶饔眯纬傻V物的特點火山作用中礦物自巖漿熔體或火山噴氣中迅速結(jié)晶，或由火山熱液充填、交代火山巖而形成。在地表，巖漿在常壓、高溫下迅速結(jié)晶，形成與巖漿成分相對應(yīng)的各種噴出巖。自然硫**

風(fēng)化作用條件下形成礦物的特徵

包括物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化作用過程。原生礦物經(jīng)風(fēng)化後發(fā)生分解和破壞，形成在新的條件下穩(wěn)定的礦物和巖石。不同礦物抗風(fēng)化的能力是不同的：硫化物、碳酸鹽最易風(fēng)化，矽酸鹽、氧化物較穩(wěn)定；自然元素最穩(wěn)定。在風(fēng)化作用下，易溶解礦物的部分組分如K,Na,Ca等形成真溶液，被地表水帶走，留下殘餘空洞；部分難溶組分如Si,Al,Fe,Mn等則殘留在地表，生成氧化物、氫氧化物，如褐鐵礦、硬錳礦、錳土（在較大面積上分佈時，則稱“帽”，如“鐵帽”，“錳帽”等），鋁土礦、高嶺石等次生礦物。*金屬硫化物礦床易遭受風(fēng)化，在良好的風(fēng)化作用條件下，可以呈現(xiàn)垂直分帶，即從地表向地下深部分為氧化帶、次生硫化物富集帶和原生硫化物帶。它們的發(fā)育程度與地下水有關(guān)，其特點為：

次生富集帶

分佈地下水流動帶。從氧化帶淋濾出來的某些金屬硫酸鹽溶液滲透到潛水面以下，在還原條件下，與原生硫化物或與化學(xué)性質(zhì)活潑的圍巖（如石灰?guī)r）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成次生硫化物，從而增加了原生礦石中某些金屬的含量，使有用金屬富集，故稱之為次生富集帶。原生帶

分佈在大致相當(dāng)於滯留水帶。原生硫化物沒有遭受風(fēng)化。

氧化帶

分佈在地表至潛水面之間，大致相當(dāng)於地下水滲透帶。該部位水解作用和氧化作用非常強烈，硫化物在氧化過程中大部分金屬形成可溶性鹽類而被淋濾；一些鐵和錳的硫化物很容易被氧化，形成氧化物和氫氧化物，構(gòu)成鐵（錳）帽。*機械沉積：當(dāng)風(fēng)化產(chǎn)物被水流沖刷和再沉積時，物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的礦物，就形成機械沉積。如長石、石英砂及少量的重礦物，構(gòu)成砂巖等沉積巖。比重較大的有工業(yè)意義的重砂礦物，在河谷或其他有利地段集中堆積，形成漂砂礦床。Au，Pt化學(xué)沉積：由溶液直接結(jié)晶。多在乾旱炎熱氣候條件下，在乾涸的內(nèi)陸湖泊、半封閉的瀉湖及海灣中，各種鹽類溶液因過飽和而結(jié)晶。如在鹽湖中，結(jié)晶的礦物有石膏、硬石膏、石鹽、鉀鹽、光鹵石等。膠體沉澱：膠體溶液被帶入湖、海盆內(nèi)，受到電介質(zhì)的作用發(fā)生凝聚而沉澱，形成Fe,Mn,Al,Si的氧化物和氫氧化物，如赤鐵礦、鋁土礦、軟錳礦、硬錳礦等。膠休礦物常形成緻密塊狀、鮞狀、豆?fàn)睢⒛I狀等形態(tài)。生物沉積：生物有機體沉積而成。常由生物的骨骼和遺骸堆積而成。如石灰?guī)r、矽藻土、磷塊巖、煤、油葉巖、石油等。

沉積作用條件下形成礦物的特徵*接觸熱變質(zhì)作用條件下形成礦物的特點由於巖漿侵入使圍巖受到熱的影響而引起的變質(zhì)作用。引起圍巖的重結(jié)晶，也可形成新的礦物。由於圍巖的化學(xué)成分及變質(zhì)條件的不同，將產(chǎn)生不同的變質(zhì)礦物。以泥質(zhì)巖為例，泥質(zhì)巖在熱變質(zhì)熱變質(zhì)條件下形成各種角巖：

低級變質(zhì)（溫度不高）時生成斑點狀紅柱石；

中級變質(zhì)時（溫度中等），主要生成堇青石、石榴子石、白雲(yún)母；

高級變質(zhì)（高溫）下，生成矽線石、正長石、剛玉、石墨等。接觸熱變質(zhì)*

與原巖的成分和變質(zhì)程度密切相關(guān)；

向生成不含OH的方向發(fā)展；

向體積小、比重大的礦物轉(zhuǎn)化；

定向壓力下，柱狀和片狀礦物呈定向排列，使巖石具有片理和片麻理構(gòu)造。

區(qū)域變質(zhì)作用條件下形成礦物的特徵特點

伴隨區(qū)域構(gòu)造運動而發(fā)生的大面積的變質(zhì)作用。引起巖石（或礦床）發(fā)生變化的直接因素是高溫、高壓和以H2O、CO2為主要活動性組分的流體，使原巖礦物重結(jié)晶，並常常伴有一定程度的交代作用，結(jié)果形成新的礦物組合。

分類

低級區(qū)域變質(zhì)作用：一般為白雲(yún)母、綠簾石、陽起石、蛇紋石、滑石、綠泥石和黑雲(yún)母等含OH的矽