矿物的力学性质

自然金属元素矿物，如自然金、自然银和自然铜等均具强延展性； 某些硫化物矿物，如辉铜矿等也表现出一定的延展性。
肉眼鉴定矿物时，用小刀刻划矿物表面，若留下光亮的沟痕，而不出 现粉末或碎粒，则矿物具延展性，借此可区别于脆性矿物。
矿物力学性质总结：
矿物的力学性质基本上都与化学键强度有关，其 中力学性质的异向性，如解理的异向性、硬度的 异向性，都与化学键强度分布的异向性有关。
例：方解石和文石（Ca［CO3］）的同质二像变体，前者 的结构比后者“疏松”（其相对密度分别为2.72和2.94， Ca2+的配位数分别为6和9），相应的方解石的硬度为3，文 石的硬度为3.5~4
矿物的硬度：
矿物硬度的异向性：同一晶体不同方向上，硬度 可能不同，如：蓝晶石（也称二硬石）。
精确地测量出各不同方向上的硬度， 还可以绘出硬度等值曲线：
矿物的磁性：
肉眼鉴定时的矿物磁性分级：据矿物被马蹄形磁 铁或磁化小刀吸引的强弱，将矿物分为三级： (1)强磁性：矿物块体或较大的颗粒能被吸引。如
磁铁矿。 (2) 弱磁性：矿物粉末能被吸引。如铬铁矿。 (3) 无磁性：矿物粉末也不能被吸引。如黄铁矿。
矿物的磁性：
矿物的磁性是由组成矿物的原子或离子的未成对电子的 自旋磁矩产生的，离子的未成对电子越多，矿物的磁性就越 强，反之，则弱或不显磁性。
a0=0.246nm
C
解理、裂开、断口：
解理的表示方法：用单形符号可以表示出解理 的方向性与组数（同一方向的解理为一组解理）， 还可以反映出解理面夹角。
例如：石盐、方铅矿有 {100}解理，在已知是等轴晶 系的前提下，可知：解理面垂直 3个晶轴，有3组解理，解理面 夹角为90度；
闪锌矿有{110}解理，在 已知是等轴晶系的前提下，可知： 解理面在两晶轴之间，有6组解 理，解理面夹角120度和90度；
解理、裂开、断口：
裂开也可以用单形符号表示，如：磁铁矿常见{111} 裂开，这是因为原来的固溶体钛磁铁矿在温度下降 后将钛铁矿出溶出来，而钛铁矿的{0001}面网与 磁铁矿的{111}面网相似，因此附着在磁铁矿的 {111}面网定向排列，导致磁铁矿沿{111}裂开。
磁铁矿的{111}裂开，从现象上还是与解理有些区别： 没有解理面密集。
测定硬度的方法：大致可分为刻划法、压入法、研磨法等， 其中前两种目前应用最广。
（1）刻划法。用十种硬度递增的矿物为标准来测定矿物的 相对硬度，以确定矿物抵抗外来刻划的能力，此即摩斯硬度 计（常用于矿物的肉眼鉴定）。
摩氏硬度计：
1－滑石；2－石膏；3－方解石；4－萤石；5－磷灰石；6－ 长石；7－石英；8－黄玉；9－刚玉；10－金刚石。
金刚石结构中{111}面网 间距大，产生解理
NaCl结构中{100}是电性 中和面，产生解理
解理、裂开、断口：
3）沿同号离子相邻的面网裂开（主要针对离子晶格）。 4）对于多键型晶格，一般沿分子键裂开； 5）对于金属键晶格，一般无解理，因为金属键各向键性均匀。
[0001]
c0 =0.680nm
(0001)
(2.1～2.2)和石膏(2.3)等。 (2) 中级：相对密度在2.5～4之间。大多数非金属矿物属
此级别。如石英(2.65)，萤石(3.18)和金刚石(3.52)等。 (3) 重级：相对密度大于4。硫化物及自然金属元素矿物。
如黄铁矿(4.9～5.2)，自然金(1.56～1.93) 等。
矿物的的密度：
矿物的磁性分类：（按在外磁场中磁化的强弱归类）
（1）磁性矿物：包括铁磁性 (如自然铁等)和亚铁磁性(磁黄铁矿和磁铁 矿等)矿物。在外磁场被强烈磁化，磁化方向与外磁场方向相同，既可 被永久磁铁所吸引，又能吸引铁质物体。 （2）电磁性矿物：包括反铁磁性 (赤铁矿、自然铂和方锰矿等)和顺磁 性 (如黑云母、普通辉石和黑钨矿等) 。在外磁场中磁化微弱，与外磁 场磁化方向相同，只能被磁场强度大的电磁铁吸引。 （3）抗磁性或逆磁性矿物：磁化方向与外磁场方向相反，微略表现出 被排斥的性质 (如方解石、萤石和自然银等) 。
对不完全解理和极不完全解理，肉眼见不到解理面，以 后都以解理不发育或无解理描述。
白云母的极完全解理 方解石的完全解理
普
磷
通
灰
角
石
闪
的
石
不
的
完
中
全
等
解
解
理
理
石英的极不完全解理
解理、裂开、断口：
关于解理面的观察，要注意以下几点：
解理面的观察一定要在单晶体内部观察，对集合体，要首 先划出单颗粒范围，再观察；对隐晶集合体无解理可言。
（三）矿物的电学性质：导电性
导电性：指矿物对电流的传导能力，它主要取决于 化学键类型及内部能带结构特征。
作用下沿一定结晶学方向裂开。现象与解 理一样，但成因不一样。
非晶体结构的原因指：定向包裹体、定向出溶 体在晶体结构中的某些面网上排列，导致这些面网 容易破裂。
裂开面不直接受晶体结构控制。因而裂开不是矿物本 身固有的特性，它只出现于某些矿物在特定环境下形成的 某些晶体上。因此裂开有时可以帮助推测矿物的成分、成 因特点及形成历史等。
1 滑石
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 石膏
3 方解石
4 萤石
5 磷灰石
6 正长石
7 石英
8 黄玉
9 刚玉
10 金刚石
矿物的硬度：
在野外工作，还可利用指甲（2—2.5）、小钢刀（5—5.5） 等来代替硬度计。
据此，可以把矿物硬度粗略分成软（硬度小于指甲）、中（硬度大于指 甲，小于小刀）、硬（硬度大于小刀）三等。有少数矿物用石英也刻划 不动，可称为极硬，但这样的矿物比较少。
如滑石、绿泥石、蛭石、石墨和辉钼矿等。
矿物的弹性和挠性取决于晶格内结构层间或链间键力的 强弱。如果键力很微弱，受力时基本上不产生内应力，故形 变后内部无力促使晶格恢复到原状而表现出挠性；反之则表 现出弹性。
（四）矿物的脆性与延展性：
（1）矿物的脆性：是指矿物受外力作用时易发生碎裂的性质，它与矿物 的硬度无关。
（2）含H2O或OH-者硬度通常都很低:如石膏(Ca［SO4］·2H2O) 和硬石膏(Ca［SO4］)的硬度分别为2和3～3.5。
（3）离子晶格矿物： （a）当矿物结构类型相同(等型结构)时，若离子电价也
相同，则矿物的硬度随离子半径的减小而增高。
例：rMg2+＝0.066nm，rCa2+＝0.108nm——菱镁矿(Mg［CO3］) 的硬度(3.5～4.5)大于方解石(Ca［CO3］)的硬度(3)。
测定硬度时必须选择新鲜矿物的光滑面试验，才能获得可靠的 结果。
同时要注意刻痕和粉痕（以硬刻软，留下刻痕；以软刻硬，留 下粉痕）不要混淆。
对于粒状、纤维状矿物，不宜直接刻划，而应将矿物捣碎，在 已知硬度的矿物面上摩擦，视其有否擦痕来比较硬度的大小。
矿物的硬度：
影响矿物硬度的主要因素：
（1）化学键的类型及强度: 一般地，典型原子晶格>离子晶格> 金属晶格>分子晶格>氢键为主的矿物。
例如，石英的密度为2.65g/cm3；4℃时纯水的密 度为1g/cm3。
2、矿物的相对密度:指纯净的单矿物在空气中的质 量与4℃时同体积的水的质量之比。（无量纲）
矿物的的密度：
3、矿物相对密度分级：
肉眼鉴定矿物时，通常将矿物相对密度（比重）分三级： (1) 轻级：相对密度小于2.5。如石墨(2.09～2.23)，石盐
4、影响矿物相对密度的主要因素： （1）组成元素的原子量越大，相对密度越大。 （2）半径增大，相对密度减小。
（3）质点堆积越紧密，即原子或离子的配位数越 高的，其相对密度则越大。
（4）高压环境下形成的矿物的相对密度较大；高 温下相对密度较小。
（二）矿物的磁性：
矿物的磁性：矿物在外磁场作用下被磁化所表现出能被外 磁场吸引、排斥或对外界产生磁场的性质。
自然界绝大多数非金属晶格矿物都具有脆性，如自然硫、萤石、黄 铁矿、石榴子石和金刚石等。
（2）矿物的延展性：矿物受外力拉引时易成为细丝的性质称为延性，矿 物在锤击或碾压下易形变成薄片的性质称为矿物的展性。物体的延性和展 性往往总是同时并存，故一般统称为延展性。它是矿物受外力作用发生晶 格滑移形变的一种表现，是金属键矿物的一种特性。
二、矿物的力学性质
矿物的力学性质是指矿物在外力(如敲打、挤 压、拉引和刻划等)作用下所表现出来的性质。
包括：（1）矿物的解理、裂开和断口； （2）矿物的硬度； （3）矿物的弹性和挠性。 （4）矿物的脆性与延展性；
（一）解理、裂开、断口：
解理：在外力作用下，沿一定结晶学方向破 裂形成一系列光滑平面的性质。破裂面叫解理面。
矿物的硬度：
（b）若离子半径相近，则离子电价越高的矿物硬度越大。
例: rCa2+Ⅷ=0.112nm, rTh4+Ⅷ=0.105nm——萤石(CaF2)的硬 度(4)大于方钍石(ThO2)的硬度(6.5)。 （c）当结构类型不同，但其他因素类同时，矿物的硬度则 随质点堆积的紧密程度的增高(即阳离子的配位数增高)而增 大。
解理、裂开、断口：
断口：矿物晶体受力后将沿任意方向破裂而形成 各种不平整的断面。
矿物的解理与断口产生的难易程度是互为消长的。晶 格内各个方向 的化学键强度近于相等的矿物晶体，受力后 ，形成一定形状的断口，而很难产生解理。
与解理不同的是，断口也针对隐晶集合体，如土状断 口是土状集合体矿物表现出来的一种断口形状。
解理的概念只适用于矿物显晶质单晶体。
1）与晶体结构有关，沿化学键弱的面网裂开； 2）可以有多个方向的解理并且分布具有对称性，因
为晶体结构是对称的； 3）可以用单形符号来描述解理的结晶学方向性，因
为单形描述的是性质相同的一组晶面，而解理是 性质相同的一组面网产生的。