6 矿物的物理性质及化学性质

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光泽
当矿物表面不平整、带有极细小孔隙、 或不是单晶体而是隐晶质或非晶质集 合体时，会表现一些特殊的光泽： 油脂光泽
丝绢光泽
珍珠光泽
土状光泽
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光泽
油脂光泽 解理不发育的透明矿物， 在不平坦的断口上表现 的如同固态油脂一样的 光泽。 如石英、石榴石的断口 丝绢光泽 透明矿物呈纤维状集合 体时，表面呈现丝绸一 样的光泽。 如纤维状石膏、石棉
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颜色
他色：由于矿物中带色的机械混入物（固体、气 体和液体包裹体等杂质）引起的颜色。
实例：刚玉Al2O3，纯净时无色，当含微量元素铬 Cr时，形成红色（红宝石），当含微量元素铁Fe、 钛Ti时形成蓝色（蓝宝石)。 特点：他色很不稳定，常因产地、形成条件的不 同而异，一般不能作为鉴定矿物的依据，但有时 可作为某些矿物的辅助识别标志。
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透明度
透明矿物 允许绝大部分可见光透过，隔着其薄片或碎 块刃边，可清晰看到物体的轮廓。 如白云母、石英、长石
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透明度
半透明矿物 隔着矿物仅能见另一侧 物体的模糊阴影。 如辰砂、闪锌矿 不透明矿物 基本不允许可见光透过， 隔着其薄片或碎块刃边 看不见任何物体。 如磁铁矿、黄铁矿
志之一。
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条痕
黄铜矿的条痕------带绿的黑色 黄铁矿的条痕------黑色
黄铜矿 23
黄铁矿
条痕
同种矿物有时可出现不同的颜色。 实例：块状赤铁矿的条痕------樱红色
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条痕
透明矿物的条痕都是浅灰色或白色，因此对于 透明矿物之间的区别，条痕的实际意义不大。
条痕对不透明矿物的鉴定具有极重要的意义，
一束光通过一块部分透明宝石时的路径示意图
矿物的光学性质：矿物对可见光的吸收、 反射、折射和透射时所表现的颜色、条痕、 光泽、透明度等性质，也包括矿物受外部 能量激发所产生的发光性质等。
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颜色
颜色：一种生理感 觉，当波长在大约 390~770nm范围内 的电磁波辐射，刺 激人们的视神经时， 就有颜色的感觉。 颜色是对光选择性 吸收的结果。
5
颜色
矿物对光全部吸收——黑色 对所有波长的色光均匀吸收——不同程度的灰色 基本上不吸收——无色或白色 选择吸收某些波长的色光——吸收色光的互补色
6
颜色
矿物的呈色机理 过渡金属元素的内部电子跃迁激发 Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni以及W、Mo、U、 Cu、稀土等过渡型离子的元素，都能以内电 子跃迁的方式使矿物呈现色彩，称为“色素离 子”。 能带间电子跃迁转移 许多自然金属和硫化物矿物的彩色，如辰砂 （HgS）吸收除红光外的其它波长的可见光而 呈红色。
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光泽
珍珠光泽 部分透明、解理完全或极完 全的矿物，由于内层解理面 反射光相互干涉形成类似珍 珠或贝壳珍珠层表面的柔和 又多彩的光泽。 如白云母、方解石的解理面 土状光泽 粉末状或土状隐晶质矿物集 合体表面呈现的类似粘土样 的黯淡光泽。 如隐晶质高岭石
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光泽
蜡状光泽 树脂光泽
第三章第三章矿物通论矿物通论?矿物及矿物学的概念?矿物的化学成分?矿物的晶体化学1?矿物的形态?矿物的物理性质及化学性质?矿物的成因和成因标志?矿物的鉴定研究方法第四节第四节矿物的物理性质及化学性质矿物的物理性质及化学性质p91矿物的物理性质及化学性质矿物的化学组成和晶体结构矿物的形成条件2鉴定矿物判断成因矿物利用矿物的物理性质及化学性质矿物的物理性质矿物的物理性质及化学性质及化学性质?矿物的光学性质?颜色?条痕?光泽?透明度?发光性?矿物的力学性质?矿物的力学性质?硬度?解理?断口?相对密度?弹性挠性脆性延展性及可塑性?矿物的其他物理性质?磁性?电学性质?其它物性?矿物的化学性质自学3一一矿矿物物的的光光学学性性质质4?矿物的光学性质
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硬度
摩氏硬度：以十种硬度递增的矿物为标准，
来测定矿物的相对硬度。 在野外，常用指甲（硬度2左右）、铜钥 匙（3）、铁刀（5~5.5）、碎瓷片 （6~6.5）帮助测定矿物的硬度。
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硬 度
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硬度
硬度很大程度上取决于矿物的成分和结构：
原子晶格的矿物硬度最高，如金刚石； 离子晶格的矿物硬度通常较高，但随离子性 质的不同而变化较大； 金属晶格矿物的硬度较低（除某些过渡金属 外） ； 分子晶格的矿物硬度最低，如自然硫。
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颜色
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颜色
假色：由于某种物理原因 （如光的内反 射、内散射、干涉、衍射等）及氧化作
用而引起的颜色。
特点：假色不是矿物的固有特征，一般
不具有鉴别的意义。
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颜色
实例： 晕色-白云母、方解石等具有完全解理或裂隙的矿 物，由于一系列的解理面或裂隙面之间光的反射、 干涉引起的彩色。 乳光-蛋白石的SiO2胶体微粒使光发生漫反射引起。
锖色-某些不透明金属矿物表面氧化膜引起反射光 的干涉产生的彩色。
变彩-由于矿物内部有微细叶片状包裹物引起光的 干涉作用（月长石），或由于本身内部结构的特 征（蛋白石）。
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晕 色
乳 光
锖 色
变 彩
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欧泊—十月诞生石—希望和安乐之石
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颜色
自色主要由矿物固有因素决定，对鉴定 矿物有重要意义；
第三章 矿物通论
矿物及矿物学的概念 矿物的化学成分
矿物的晶体化学
矿物的形态
矿物的物理性质及化学性质
矿物的成因和成因标志
矿物的鉴定研究方法
1
第四节 矿物的物理性质及化学性质
P91
矿物的化学组成 和晶体结构 矿物的形成条件 矿 及物 化的 学物 性理 质性 质
矿 及物 化的 学物 性理 质性 质
他色可作为鉴定某些矿物的辅助依据；
假色一般不具有鉴定意义。
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矿物颜色的命名与描述
标准色谱法 利用标准色谱中的颜色来描述矿物的颜色，如斜长石 的颜色为白色。 当矿物颜色与标准色谱颜色有深浅等差别时，可在标 准色谱前加上适当的形容词，如浅灰色、淡红色。 类比法：以生活中常见实物的颜色来描述矿物的颜色， 如赤铁矿的猪肝色，橄榄石的橄榄绿色，雄黄的桔红色。 二名法：当矿物颜色介于两种标准色谱色之间，可将次 要颜色作为主要颜色的形容词定在主要颜色名称之前， 如黄绿色。
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硬度
硬度是矿物物理性质中具普遍性的， 比较固定的性质，因而是一项重要的 鉴定特征。 测量矿物的硬度时，要在洁净、新鲜 的单个晶面上进行。 刻划时，用力要缓且均匀，避免用力 压掘。 硬度也是影响矿石工艺加工生产和选 矿成本的重要因素之一。
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解理
解理：矿物晶体受力作用后，沿一定方向裂开形 成一系列光滑平面的性质。 裂成的光滑平面，称为解理面。
解理面一般平行于面网密度最大的面网、阴阳离 子电性中和的面网、两层同号离子相邻的面网以 及化学键力最强的方向。
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解理
分类依据：解理产生的难易、解理片
厚薄、解理面大小及平整光滑程度 极完全解理 完全解理 中等解理 不完全解理 极不完全解理
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解理
极完全解理：极易产生 解理，解理片极薄，解 理面大而平坦光滑。 如白云母、黑云母 完全解理：容易产生解 理，并形成规则的解理 块，解理面较大，且平 坦光滑。 如方解石
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解理
中等解理：可以产生解理，但解理面不大，且平坦及光滑程 度较差，碎块上既有解理面又有断口，如普通辉石。 不完全解理：不易产生解理，解理面小且平坦光滑程度差， 碎块上以断口为主，如磷灰石。 极不完全解理（无解理）：肉眼见不到解理面，碎块上只发 育断口，如石英。
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解理
鉴定解理时，需要观察解理的完善程度、组数及 其夹角等。
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发光性
分类依据：发光性质 萤光性
• 矿物在受外界能量激发时发光，激发停止(10-8秒)发 光立即停止。 • 如金刚石、白钨矿在紫外光照射下的发光现象。
磷光性
• 激发停止后(10-8秒)仍能继续发光一段时间的性质。 • 如磷灰石的热发光。
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特殊的光学效应
由于宝石内部具有包裹体、双晶、微
鉴定矿物 判断成因
2
矿物利用
矿物的光学性质 矿物的物理性质 颜色 及化学性质 条痕 光泽 透明度 矿物的其他物理性质 发光性 磁性 矿物的力学性质 电学性质 硬度 其它物性 解理 矿物的化学性质（自学） 断口 相对密度 弹性、挠性、脆性、延展性及可塑性
3
一、 矿 物 的 光 学 性 质
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光泽
分类依据：反射率的大小
金属光泽
半金属光泽
金刚光泽
玻25% 象一般金属磨光面的光泽 实例：黄铁矿、方铅矿 半金属光泽 R=19-25% 象一般未经磨光的金属表 面的反光。 实例：磁铁矿
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光泽
金刚光泽 R=10-19% 象金刚石所呈现的光泽 实例：金刚石、闪锌矿 玻璃光泽 R=4-10% 象普通玻璃表面呈现的光泽 实例：石英、方解石
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光泽
影响因素：主要是矿物的化学组成和晶格类型
具金属键的矿物一般呈金属光泽或半金属光泽；
具共价键的矿物一般呈金刚光泽或玻璃光泽；
具离子键或分子键的矿物，对光的吸收程度小，
反光很弱，光泽即弱。
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光泽
光泽是矿物鉴定的重要依据之一，也是评价宝石 的重要标志。 矿物光泽的等级一般是确定的。 但特殊光泽因矿物产出的状态不同而异，不是矿 物的固有属性。 实例：石膏
因为这些矿物的条痕色调多样而明朗。
条痕不适用于硬度高于条痕板的矿物。
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光泽
光泽：矿物晶体平整表面对可见光的反射能力， 光泽的强弱用反射率R来表示。
反射率：光垂直入射矿物表面时的强度与反射光 强度的比值。 矿物反射率的大小，主要取决于折射率和吸收系 数。
矿物的折射率和吸收系数 越大，反射率越高，光泽 也就越强
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硬度
晶体结构中质点排列方式对硬度的影响也很大， 结构不紧密将降低硬度。 如滑石------层状结构------硬度低 含结晶水的矿物，其硬度通常也不高。 如石膏 矿物晶体的硬度具有方向性和对称性，即不同方 向上的硬度有所不同，对称的方向上硬度完全一 致。 如蓝晶石------二硬石
细球状结构等特殊内在因素，导致光
的干涉、散射、衍射等现象，使宝石
显现出特殊的光学效应。
如猫眼效应、星光效应
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猫眼效应
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星光效应
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二、矿物的力学性质
力学性质：指矿物在外 力作用下表现出来的硬 度、解理、裂开、断口 等物理性质。
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硬度
硬度：矿物抵抗外力机械作用的强度。 分类依据：机械力性质不同 刻划硬度 压力硬度 研磨硬度 矿物肉眼鉴定中，广泛应用摩氏硬度（属于刻划 硬度）。
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矿物光学性质比较表
颜色 透明度 透明 非金属色 金属色 不透明 透明-半透明 微透明
条痕
光泽
白色
玻璃 石盐 方解石 石英
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白色-彩色
金刚 金刚石 自然硫 闪锌矿
深彩色
半金属 赤铁矿 磁铁矿
黑色
金属 自然铜 方铅矿 黄铁矿
实例
发光性
发光性：矿物受到外界能量激发（如加热、紫外 线、X射线等）时发出可见光的性质。 实质：矿物晶体结构中的质点受外界能量激发， 发生电子跃迁，在电子由激发态回到基态的过程 ， 又将吸收的能量以可见光的形式释放出来。 少数矿物的发光性是自身固有的特性， 如白钨 矿Ca[WO4]（与含钼有关）。 大多数矿物的发光性与晶格中存在微量杂质元 素（活化剂）。如闪锌矿中只需含 0.01%的铜 就能发光。
• 玻璃光泽——按反射率 • 丝绢光泽——纤维状集合体表面 • 珍珠光泽——极完全解理面
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透明度
透明度：矿物晶体允许可见光透过的程度。 透明度和光泽是互补的两种属性。 肉眼观察矿物的透明度：通常隔着矿物薄片或碎 块的刃边观察光亮处的近物，并根据所见物体的 清晰程度进行分类。 透明矿物 半透明矿物 不透明矿物
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颜色
在观察与描述矿物颜色时，应注意：
对于晶质矿物，以矿物单晶体新鲜 面颜色为准； 对于隐晶质和非晶质，应以纯净集 合体新鲜断面的颜色为准 。 注意观察矿物颜色的细微差别。
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条痕
条痕：矿物在白色素烧瓷板上擦划后所留
下的矿物粉末的颜色。 条痕可以消除假色、减弱他色的影响，比
矿物的颜色更稳定，是鉴定矿物的重要标
Mn2+
玫瑰
菱锰矿 蔷薇辉石
软锰矿
褐
蓝
褐铁矿
蓝铜矿
Mn4+
黑
Cu2+
绿
孔雀石，绿松石
9
蓝宝石 辰砂 萤石
10
颜色
分类依据：颜色产生的原 因及颜色的稳定程度
自色
他色 假色
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颜色
自色：由矿物固有的化学成分和结构等内部因素 而使矿物具有的颜色。 实例：孔雀石的翠绿色，如黄铜矿的铜黄色，赤 铁矿的红色 特点：自色是矿物的固有属性，是矿物最基本的 特征和鉴别标志。
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颜色
矿物的呈色机理
原子或离子间的电荷转移
如蓝宝石：由于 Fe2 + → Ti4+的电子跃迁，形 成 Fe3+ → Ti3+ 组合吸收了红橙光，而呈现深 蓝色。 色心呈色
如萤石（CaF2）的紫色：缺失F-而形成的电 子色心引起。
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颜色
离子 Cr3+ 颜色 红 绿 矿物举例 刚玉 钙铬榴石 离子 颜色 Fe2+ 绿 红 Fe3+ 矿物举例 阳起石，绿泥石 赤铁矿
某些矿物晶体上，可能沿着不同方向发育完善程 度相同或不同的解理。 如石盐晶体可沿三个互相垂直的方向发育完全 解理。 重晶石可沿一个方向发育完全解理，另两个方 向发育中等解理。