第二章-礦物的基本性質(zhì)課件

礦物的基本性質(zhì)

本章的主要內(nèi)容礦物的光學(xué)性質(zhì)礦物的力學(xué)性質(zhì)礦物的熱學(xué)性質(zhì)礦物的電磁學(xué)性質(zhì)礦物的表面性質(zhì)礦物的化學(xué)性質(zhì)1.礦物的光學(xué)性質(zhì)礦物對光線的吸收、反射和折射表現(xiàn)出的各種性質(zhì)。

顏色

光澤

白度

透明度

發(fā)光性顏色

顏色是具有一定波長的電磁波，一定波長的可見光會呈現(xiàn)一定的顏色。

礦物對可見光區(qū)域內(nèi)不同波長的光選擇吸收后透射、反射出其余光波的混合色即為礦物的顏色。

紅橙黃綠蘭青紫770620592578500464446390nm礦物顏色的描述：單色法：標(biāo)準(zhǔn)色+程度詞（深、淺、濃、淡、暗等）如深蘭色、淺黃色、暗紅色二名法：次色+主色如黃綠色、紫紅色、棕黑色類比法：以常見物質(zhì)的顏色相比擬如蘋果綠、咖啡色、玫瑰紅

礦物顏色一般用目測法作定性描述，在某些情況下（寶石鑒定）用定量表征：色調(diào)、亮度與飽和度。5可編輯課件PPT黃銅礦的銅黃色6可編輯課件PPT自然金的金黃色abcdefghijklmnop7可編輯課件PPT孔雀石【翠綠色】孔雀石的翠綠色8可編輯課件PPT辰砂【朱紅色】辰砂的朱紅色硫化汞9可編輯課件PPT磁鐵礦的鐵黑色10可編輯課件PPT石英（紫水晶洞）11可編輯課件PPT蛋白石蛋白石脫水成石髓，彩色、具同心圓條帶結(jié)構(gòu)者稱為瑪瑙12可編輯課件PPT暗色的燧石燧石是古人類制作石器的主要材料13可編輯課件PPT薔薇輝石14可編輯課件PPT橄欖石基性、超基性巖漿巖的造巖礦物。典型的橄欖綠色15可編輯課件PPT礦物呈色的原因

（1）成分中過渡金屬元素的電子躍遷、離子間的電荷轉(zhuǎn)移或結(jié)構(gòu)中存在色心等引起。

色素離子：能使礦物呈色的過渡型離子，主要有Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni離子；次有W、Mo、U、Cu和稀土元素等的離子。（2）礦物中的裂紋、包裹體、雙晶紋以及表面存在氧化薄膜等引起的干涉、衍射、散射。

條痕色

根據(jù)礦物顏色產(chǎn)生的原因可分為自色、他色和假色。

自色與礦物本身的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)直接相關(guān)。

他色是外來雜質(zhì)混入所染成的顏色，也可以是氣、液包裹體的存在而引起的顏色。

假色是由于某些物理原因造成的與本質(zhì)無關(guān)的顏色，如轉(zhuǎn)動礦物出現(xiàn)顏色變化。

條痕色是指礦物在白色無釉瓷上劃擦?xí)r所留下粉末的顏色。只有硬度低于瓷板的礦物才能測其條痕色。17可編輯課件PPT條痕（黃鐵礦、赤鐵礦）墨綠色櫻紅色18可編輯課件PPT光澤礦物的光澤是指礦物表面對可見光的反光能力。光澤的強(qiáng)弱與折射率N及反射率R、吸收系數(shù)有關(guān)。一般礦物學(xué)中根據(jù)折射率的大小將光澤進(jìn)行分級。金屬光澤：N>3反光極強(qiáng)，如光亮的金屬器皿半金屬光澤：N=2.6-3反光強(qiáng)度介于金屬光澤和非金屬光澤之間，比較暗淡金剛光澤：N=1.9-2.6玻璃光澤：N=1.3-1.9油脂光澤、松脂光澤、土狀光澤……19可編輯課件PPT自然金的金屬光澤20可編輯課件PPT布達(dá)拉宮的金頂21可編輯課件PPT黃鐵礦“愚人金”【金屬光澤】黃鐵礦（愚人金）的金屬光澤22可編輯課件PPT赤鐵礦【半金屬光澤】赤鐵礦的半金屬光澤23可編輯課件PPT金剛石的金剛光澤鉆石24可編輯課件PPT水晶的玻璃光澤晶簇25可編輯課件PPT葉臘石的油脂光澤青田石的油脂光澤葉臘石花好月圓26可編輯課件PPT田黃石的油脂光澤田黃石的油脂光澤葉臘石價(jià)值1800萬的清朝康熙印章套裝27可編輯課件PPT葉臘石的光澤雞血石的油脂光澤葉臘石朱紅色的為辰砂（硫化汞）28可編輯課件PPT翡翠硬玉（緬甸玉）硬玉是鈉和鋁的硅酸鹽，歸入輝石礦物；而軟玉則是鈣和鎂的硅酸鹽，屬閃石礦物。29可編輯課件PPT珍珠光澤，如白云母、滑石等:30可編輯課件PPT高嶺石的土狀光澤31可編輯課件PPT白度和透明度白度礦物的白度是指礦物(多指粉末)反射白光的能力，亦指其潔白的程度。白度是陶瓷、造紙、涂料等填料礦物重要技術(shù)指標(biāo)之一。礦物中的有機(jī)質(zhì)、碳質(zhì)、鐵鈦等雜質(zhì)的存在會影響白度。透明度透明度是指礦物晶體允許可見光透過的程度。礦物的顏色、包體、解理、裂紋以及集合體特征等都影響透明度。透明度是鑒定寶石品種和質(zhì)量的重要依據(jù)之一。32可編輯課件PPT發(fā)光性

礦物的發(fā)光性是指礦物在外來能量的激發(fā)下，發(fā)出可見光的性質(zhì)。

礦物發(fā)光性不是全部物質(zhì)發(fā)光，只是某些受激部分發(fā)光(發(fā)光中心)，而且不伴隨大量的熱輻射，是冷光。當(dāng)激發(fā)作用停止發(fā)光持續(xù)10-8秒以上者稱磷光，10-8秒內(nèi)迅速消失者稱熒光。

不是所有礦物在受激時能發(fā)光，少數(shù)礦物的發(fā)光是有用它們本身固有的特性，大多數(shù)礦物則常因微量雜質(zhì)元素存在有關(guān)。如含稀土元素的螢石和方解石常常產(chǎn)生熒光。含鈣的磷酸鹽中有鑭族元素代替鈣時常發(fā)出磷光。33可編輯課件PPT瑪瑙的熒光短波紫外線下34可編輯課件PPT方解石的熒光短UV下長UV下35可編輯課件PPT石英和云母的熒光短UV下36可編輯課件PPT鋅黃長石

的熒光短UV下37可編輯課件PPT2.礦物的力學(xué)性質(zhì)礦物在外力作用下所表現(xiàn)出的各種物理性質(zhì)。

相對密度

硬度與耐磨性

解理、斷口與裂開

機(jī)械形變

抗壓、抗折及抗拉強(qiáng)度

相對密度

礦物的相對密度是指礦物（純凈的單礦物）的質(zhì)量與4℃時同體積水的質(zhì)量之比。

礦物的相對密度主要取決于化學(xué)組成中所含元素的原子量大小和晶體結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)堆積的緊密程度。

礦物的相對密度對礦物的鑒定、分離和選礦具有重要作用。硬度

礦物的硬度是指當(dāng)?shù)V物受到刻劃、壓入或研磨等作用時，所表現(xiàn)出來的機(jī)械強(qiáng)度。

硬度的表征方法

（1）用摩斯硬度計(jì)，用相互刻劃的方法測定其相對硬度。

（2）利用顯微硬度儀測定其顯微硬度(亦稱壓入硬度或絕對硬度)。

摩斯硬度HM與顯微硬度H之間的關(guān)系大致為:滑石石膏方解石螢石磷灰石正長石石英黃玉剛玉金剛石12345678910指甲為2—2.5，小刀約5—5.5摩氏硬度計(jì)〔F.Mohs（德）〕41可編輯課件PPT滑石142可編輯課件PPT石膏243可編輯課件PPT方解石344可編輯課件PPT螢石4夜明珠45可編輯課件PPT磷灰石546可編輯課件PPT正長石647可編輯課件PPT石英748可編輯課件PPT黃玉849可編輯課件PPT剛玉950可編輯課件PPT金剛石10——有色鉆石51可編輯課件PPT鑲金剛砂的鉆頭52可編輯課件PPT耐磨性礦物的耐磨性是指礦物受摩擦?xí)r所表現(xiàn)出來的機(jī)械強(qiáng)度，用耐磨率(或耐磨度)來表征。礦物的耐磨率是指一定尺寸和形狀的晶體在耐磨試驗(yàn)機(jī)上承受一定的荷重，并置于一定的磨損條件下，經(jīng)過規(guī)定的磨程磨削后，試樣單位受磨面積上的磨蝕量。礦物的耐磨性隨硬度的增高而增高。

礦物的硬度和耐磨性主要取決于礦物的結(jié)構(gòu)和鍵強(qiáng)。

影響硬度的主要因素有:原子價(jià)態(tài)和原子間距配位數(shù)離子鍵和共價(jià)鍵的狀態(tài)53可編輯課件PPT解理

解理是礦物晶體受外來作用時，沿一定的結(jié)晶學(xué)方向作平面破裂的性質(zhì)。破裂的平面稱解理面。解理的方向服從于晶體的對稱性。解理的發(fā)生及其完善程度取決于晶體結(jié)構(gòu)中不同方向上鍵強(qiáng)的差異，解理平行于強(qiáng)健，解理面一般平行于網(wǎng)面密度最大或陰陽離子電性中和或同號離子相鄰的網(wǎng)面。解理是鑒定礦物的重要標(biāo)志之一。54可編輯課件PPT

極完全解理云母完全解理方解石中等解理正長石不完全解理磷灰石極不完全解理石英55可編輯課件PPT云母的極完全解理56可編輯課件PPT冰洲石的完全解理57可編輯課件PPT方鉛礦的完全解理58可編輯課件PPT鋰輝石{110}中等解理59可編輯課件PPT橄欖石{100}、{010}不完全解理60可編輯課件PPT斷口

斷口是礦物晶體在外力作用下所產(chǎn)生的不規(guī)則破裂面?；瘜W(xué)鍵強(qiáng)度在個方向差別不大的礦物晶體(如石英、石榴子石等)的斷口發(fā)育。

高硬度礦物易于形成尖銳的棱角。

礦物斷口的形態(tài)主要有：

貝殼狀斷口

纖維狀及多片狀斷口

鋸齒狀斷口

參差狀斷口

階梯狀斷口61可編輯課件PPT璞玉的貝殼狀斷口62可編輯課件PPT燧石的貝殼狀斷口燧石為玉髓的隱晶結(jié)構(gòu)63可編輯課件PPT裂開

裂開也是礦物受外力作用沿一定結(jié)晶學(xué)方向產(chǎn)生的平面破裂，但與解理不同的是它并非礦物固有的特征，其產(chǎn)生系在一定網(wǎng)面間有離溶成因的夾層等因素造成的。64可編輯課件PPT機(jī)械形變

機(jī)械形變是指礦物受到外力作用時所產(chǎn)生的形狀、體積的變化。

根據(jù)變形物體在外力停止作用后能否恢復(fù)原狀，可分為彈性形變和塑性形變。

塑性形變的實(shí)質(zhì)是形變結(jié)果使晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)處于新的平衡或準(zhǔn)平衡位置，使晶體達(dá)到了新的勢能最小值，從而是形變不能再自動恢復(fù)。

產(chǎn)生塑性形變的機(jī)理，一種是形成機(jī)械雙晶，另一種是晶格滑移。晶格滑移是塑性形變的主要形式，它未導(dǎo)致晶格破壞，但可以使晶體伸長或變扁，從而表現(xiàn)出延性和展性。65可編輯課件PPT金磚俗話說：一斤黃金包一畝地。1g黃金可制成約50m2的金箔；經(jīng)過2萬多次敲擊，金箔厚度僅0.15μm，相當(dāng)于頭發(fā)的1／500。66可編輯課件PPT抗壓、抗折、抗拉強(qiáng)度

抗壓、抗折及抗拉強(qiáng)度是礦物材料機(jī)械強(qiáng)度的主要性能參數(shù)。

礦物材料抵抗單軸壓力破壞時的最大能力為抗壓強(qiáng)度。

抗折強(qiáng)度是指一定尺寸和形狀的樣品，在靜彎曲負(fù)荷作用下抵抗斷裂的強(qiáng)度。

抗拉強(qiáng)度指礦物材料抵抗單軸拉伸破壞的最大能力。影響上述三種強(qiáng)度的主要因素有：

礦物的成分和結(jié)構(gòu)，尤其是鍵強(qiáng)及其分布方向；

晶體中的包裹體及裂隙

礦物顆粒的大小、膠結(jié)物的種類67可編輯課件PPT3.礦物的熱學(xué)性質(zhì)

一、導(dǎo)熱性熱傳導(dǎo)是指物質(zhì)直接接觸部分之間的熱傳遞。這種傳熱過程是依靠物質(zhì)微觀質(zhì)點(diǎn)（分子、原子或電子的能力傳遞而實(shí)現(xiàn)的，與宏觀運(yùn)動無關(guān)。導(dǎo)熱是物質(zhì)的本能。影響礦物材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素主要有：

礦物的成分及晶體結(jié)構(gòu)晶體缺陷

雜質(zhì)

裂隙和包裹體

68可編輯課件PPT

二、熱膨脹性礦物的熱膨脹以線熱膨脹率表征。

熱膨脹率指礦物每升高絕對溫度1度，礦物長度增長量同原長度的比值。

根據(jù)熱膨脹曲線的形狀與溫度的關(guān)系，可分為：

正常熱膨脹：隨溫度升高，熱膨脹曲線連續(xù)上升，兩者具有良好的線性關(guān)系；

異常熱膨脹：熱膨脹曲線隨溫度升高呈現(xiàn)非一致的上升或下降，曲線與溫度沒有良好的線性關(guān)系。礦物的熱膨脹性與其晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵性質(zhì)密切相關(guān)。69可編輯課件PPT

礦物的熱膨脹服從礦物對稱性。等軸晶系和非晶質(zhì)礦物只有一個熱膨脹率，中級晶族礦物有兩個主熱膨脹率，低級晶族有三個主熱膨脹率。

晶體結(jié)構(gòu)以氧的最緊密堆積為基礎(chǔ)的，具有較大的熱膨脹率。

熱膨脹在具有開闊空隙結(jié)構(gòu)的礦物中除溫度效應(yīng)外，還有兩種附加效應(yīng)；

（1）

原子或離子能夠朝向結(jié)構(gòu)中開闊空隙呈現(xiàn)非均一振動的效應(yīng)，結(jié)果在此方向膨脹率減?。?/p>

（2）伴有配位多面體轉(zhuǎn)動的效應(yīng)。

礦物的熱膨脹性隨化學(xué)鍵強(qiáng)度不同而異。鍵力強(qiáng)的方向熱膨脹小，分子鍵方向膨脹率大，離子鍵次之，共價(jià)鍵最小，常有負(fù)膨脹現(xiàn)象。70可編輯課件PPT71可編輯課件PPT

三、耐熱性耐熱性是礦物抵抗由于加熱而引起的成分和晶體結(jié)構(gòu)破壞的能力。在加熱過程中，礦物成分的破壞主要通過氧化、還原、分解、失水、放出氣體等方式；晶體結(jié)構(gòu)的破壞主要有相變、分解、熔融等。

礦物的耐熱性與晶體類型及化學(xué)成分密切相關(guān)。

共價(jià)鍵>離子鍵>金屬鍵>分子鍵

含水、氫氧根、易與氧形成揮發(fā)性氣體的元素（如C、S、N）以及含助熔成分（如K2O、Na2O、CaO、MgO）的礦物耐熱性較差。Al代Si將增加硅酸鹽礦物的熱穩(wěn)定性。72可編輯課件PPT4.礦物的電磁學(xué)性質(zhì)

一、磁性礦物的磁性指礦物受外磁場作用時，因被磁化而呈現(xiàn)出能被外磁場吸引或排斥或?qū)ν饨绠a(chǎn)生磁場的性質(zhì)。

礦物磁性主要來源于組成成分中的原子磁矩或離子磁矩。而原子磁矩或離子磁矩又主要來自核外電子的自旋磁矩和軌道磁矩。礦物的磁性由磁化率X來表征，它等于磁化強(qiáng)度M與外磁場強(qiáng)度H的比值。

根據(jù)選礦需要，可分為：磁性礦物（磁鐵礦、雌黃鐵礦）

電磁性礦物（黑云母、角閃石）

無磁性礦物（方解石、石英）

73可編輯課件PPT

二、導(dǎo)電性礦物的導(dǎo)電性指礦物對電流的傳導(dǎo)能力。

導(dǎo)電性的強(qiáng)弱用電阻率（電阻系數(shù)）來表示。

礦物的導(dǎo)電能力很大程度上取決于化學(xué)鍵的類型，具有金屬鍵的礦物導(dǎo)電性強(qiáng)，離子鍵、共價(jià)鍵或分子鍵礦物導(dǎo)電性弱或不導(dǎo)電。另外，它還受組分、溫度、濕度、裂隙等因素的影響。

根據(jù)導(dǎo)電能力不同，礦物可分為良導(dǎo)體礦物、半導(dǎo)體礦物和非導(dǎo)體礦物。74可編輯課件PPT

三、介電性礦物的介電性指礦物在外加電場中產(chǎn)生感應(yīng)電荷的性質(zhì)，它由介電常數(shù)來表征。

礦物的介電常數(shù)反映礦物在外加電場中的極化作用。極化作用越大，介電常數(shù)越大。

礦物微粒在電場作用下電荷發(fā)生位移（產(chǎn)生出偶極矩）稱為極化。從微觀上可分為電子極化、離子極化、偶極子轉(zhuǎn)向極化和空間電荷極化。

礦物的介電性是評價(jià)絕緣材料和制作電容材料的重要指標(biāo)。75可編輯課件PPT

四、壓電性礦物的壓電性指礦物晶體在垂直極軸方向受到壓應(yīng)力或張應(yīng)力時，在極軸兩端產(chǎn)生電荷的性質(zhì)。

兩端電荷數(shù)量相等而符號相反，且荷電量正比于應(yīng)力的大小。應(yīng)力方向反轉(zhuǎn)時，兩端電荷易號。

如果在極軸兩端使之分別有電性相反的電荷時，則發(fā)現(xiàn)兩端之間產(chǎn)生伸長或縮短，稱為電致伸縮。

只有不具對稱中心而有極軸存在的晶體才有可能具有壓電性。

晶體的壓電性在各種換能器、超聲波發(fā)生器及諧振片等方面應(yīng)用廣泛。76可編輯課件PPT5.礦物的表面性質(zhì)

礦物表面上的質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）所處的狀態(tài)與內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)不同，從而使礦物表面具有一系列特殊的性質(zhì)。

礦物的表面性質(zhì)與礦物的表面成分、表面結(jié)構(gòu)、表面電子態(tài)、比表面積、表面能以及所處的介質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)。

比表面積和表面能

吸附性

表面電性

礦物與液體親和性77可編輯課件PPT

一、比表面積和表面能單位重量礦物所具有的表面積稱為比表面積。

比表面積是表征礦物表面性質(zhì)的基本指標(biāo)之一。影響礦物比表面積的主要因素有多種，粒度越小、顆粒間膠結(jié)力越弱、解理越發(fā)育、分散程度越高，比表面積越大。

位于表面的質(zhì)點(diǎn)處于礦物晶體與介質(zhì)（氣體或液體）的界面上，電價(jià)不飽和，同時受到晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)和介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的引力，兩者引力不平衡使礦物表面形成一定的勢能，稱之為表面能。單位面積上的表面能稱比表面能。

表面能與比表面積、溫度、壓力及介質(zhì)條件有關(guān)，并對礦物吸附性、表面電性等產(chǎn)生重要影響。78可編輯課件PPT

二、吸附性由于表面能的存在，一切礦物都不同程度地具有吸附介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)到其表面上的能力。礦物的這種性質(zhì)稱為吸附性。

礦物的吸附有物理吸附和化學(xué)吸附。

影響礦物吸附的主要因素有：

礦物和被吸附物質(zhì)的種別

表面積

溫度