第十四讲矿物学通论3(矿物的物理性质)分析

铝土矿等的光泽。 透明矿物和不透明矿物的微粒集合体均可呈现 土状光泽。
珍珠光泽
丝绢光泽
蜡状光泽
土状光泽
石英的油脂光泽
矿物光学性质关系表
5. 矿物的发光性
矿物在接受外界能量的照射下，能发射可见光的性质 称为发光性。其实质是矿物晶格吸收了较高外加能量，然后 以较低能量再发射出来造成的。 如果在激发因素作用于矿物时，矿物产生发光现象， 而当激发因素停止作用时，发光现象便迅速消失。这种发光 现象称为“萤光” (fluorescence)， 如白钨矿在紫外线 照射下发鲜明的浅蓝色萤光 ； 在外界能量撤除以后，在较
长时间内 ，还能发的光叫磷光(phosphorescence)。
矿物受热而发光的性质称为热光性。
（二）矿物的力学性质和其它性质
指矿物在外力作用下表现出来的各种物理性
质，要求重点掌握解理、硬度和比重；理解裂开、
断口和磁性；了解弹性、挠性、脆性和延展性等。 1. 解理 (cleavage) ： 矿物晶体在外力作用下，沿着一定的结晶学方 向破裂成一系列光滑平面的固有性质，叫做解理。 裂成的光滑平面，叫做解理面。 对解理的描述从三个方面入手：
•
③变彩（异彩）—某些透明矿物，因内部存在许多厚度与
可见光波长相当的微细叶片状或层状结构，引起光的衍射、 干涉作用，导致其不均匀分布的各种颜色会随观察方向的不
同而发生变换。。
锖 色
变 彩
晕 色
矿物颜色的命名和描述方法
矿物的颜色多种多样，在描述时所采用的原则是简 明、通俗，力求确切， A 标准色谱法：利用标准色谱描述矿物的颜色。 B 类比法：最好用常见物体作比喻，如铅灰、铁黑、天蓝、 樱红、乳白等。 C 二名法：当矿物的色彩是由多种色调构成时，便采用此 法，如黄绿、橙黄等。如系同一颜色，但在色上有深浅、 浓淡之分时，则在色别之前加上适当的形容词，如深蓝、 暗绿、鲜红等。
（4）蜡状光泽——在透明矿物的隐晶质或非晶
质致密块状体表面上，呈现象蜡烛表面那样的光泽，
如块状叶腊石的光泽；
（5）沥青光泽——半透明或不透明的黑色矿物， 解理不发育，在不平坦的断口上具沥青状光亮，如 锡石、燧石、沥青铀矿等； （6）土状光泽——即光泽黯淡，或者说无光泽，
就象土块那样，如高岭石、烟灰状辉铜矿、褐铁矿、
玻璃光泽和金刚光泽的共同特点是反光不象金属，但两
者的划分也没有确切的界线，一般通过表面的反光特点和条 痕色加以区别。
矿物光泽的分级
按照反射率的大小，光泽分为四级： 金属光泽 金刚光泽 R>25%。呈抛光金属般的光泽 R=19-10%。如同金刚石般的光泽 半金属光泽 R=25-19%。呈未刨光金属般的光泽
对于透明矿物来说，所透过光波的颜色就是该矿物的颜 色；对于不透明矿物来说，它的颜色主要决定于其表面反射 光波的颜色。 根据产生颜色的原因不同，可将矿物的颜色分为三种： （1）自色——指矿物本身所固有的颜色，它的产生与矿物本 身的化学成分和内部结构直接有关。如果是色素离子引起呈 色，那么，这些离子必须是矿物本身固有的组分（包括类质 同象组分），而不是外来的机械混入物。自色总是比较固定 的，在鉴定矿物上具有重要意义。 矿物自色的呈色机理可归纳为以下几种： ① 过渡型金属元素（色素离子）的d-d电子跃迁 ② 元素或离子间的电子转移 ③ 晶体结构缺陷造成的电子转移（色心） ④ 能带间电子的转移（能带理论）
具金属色的矿物为不透明的。
矿物的透明度不同，对它们所采用的研究手段也不同。 透明和半透明矿物采用透射偏光显微镜观察和研究，而不 透明矿物属于反射偏光显微镜研究的范畴。
4. 光泽：是指矿物表面对可见光反射的强度和特点。
根据矿物新鲜平滑表面（晶面、解理面或磨光面）反射光的
强弱和特点，配合矿物的条痕和透明度，可将光泽分为四级： （1）金属光泽：反射最强，呈明显强烈的镜面反射，相应的 矿物条痕深色，颜色呈金属色，不透明，如自然铜、方铅矿等； （2）半金属光泽：反射比金属光泽弱，相应的矿物条痕呈深 彩色至黑色，颜色呈金属色，不透明，如磁铁矿、铁闪锌矿等； 金属光泽和半金属光泽，两者没有确切的界线，主要根据条 痕和反光的强弱进行综合判断。如磁铁矿和黑钨矿，前者条痕黑 所以这两个矿物的光泽都只能定为半金属光泽。
色，但反光明显较金属光泽弱；后者虽反光较强，但条痕深彩色，
（3）金刚光泽：反射很强，但呈钻石状的耀眼反光，即
金刚石所具有的光泽特点。但一般地来说，只要矿物不具有 金属光泽的特点，也不具有玻璃光泽和其它变异光泽的特点， 相应的矿物条痕呈浅彩色，半透明，即可定为金刚光泽。 （4）玻璃光泽：反射弱，呈平板玻璃一样的反光，相应 的矿物条痕无色、白色、浅色，透明，颜色为非金属色。如 方解石、石英、正长石、普通角闪石等绝大多数造岩矿物。
经常使矿物呈色的过渡型离子
离子 Cr3+ 绿 钙铬榴石 菱锰矿 蔷薇辉石 软锰矿 Cu2+ [UO2]2+ 黄 钙铀云母 绿 孔雀石，绿松石 Fe3+ 红 褐 赤铁矿 褐铁矿 绿帘石 绿高岭石 蓝铜矿 颜色 矿物举例 离子 颜色 矿物举例
红
刚玉(红宝石)
Fe2+
绿
阳起石，绿泥石
Mn2+
玫瑰
黄绿
蓝
Mn4+
他色也是比较固定的，而且是某些矿物的特征性颜色，
这样的他色也可作为鉴定矿物的依据之一。
• （3）假色—因矿物存在裂隙或表面氧化薄膜，使入射自然光 在矿物表面或进入到矿物内部产生干涉、衍射、散射等物理 光学效应所引起的颜色。常见的假色主要有：
•
① 锖色—某些不透明矿物的表面氧化薄膜引起反射光的
干涉作用而使矿物表面呈现斑驳陆离的彩色。 ② 晕色—某些透明矿物内部一系列平行密集的解理面或 裂隙面对光连续反射，引起光的干涉，从而使矿物表面常出 现如同水面上的油膜所形成的彩虹般的色带。
在观察与描述矿物颜色时，应注意下列问题：
a 以矿物新鲜面颜色为准，尽可能避开假色和他色； b 注意观察矿物颜色的细微差别； c 注意区分金属色（不透明矿物）和非金属色（透明— 半透明矿物）。
2. 矿物的条痕色：是指矿物在无釉素瓷板上摩擦时留
下的粉末的颜色。只有硬度比素瓷板低的矿物（绝大多数
的矿物）才能用此法获得条痕。 硬度高于素瓷板的矿物，几乎都是透明或半透明的， 其粉末全是白色，没有必要再试条痕色。 多数情况下，矿物的条痕色比颜色更深。这是因为粉 末的表面凹凸不平，缝隙甚多，反射能力很弱。但入射光 进入粉末内部遇到的每一颗粒界面都要反射光线，因而内 部的反射能力很强，而向外则表现为相互干涉很强。所以，
自色、他色、假色
自色(idiochromatic)：矿物本身固有的成分结构所决定的颜色 他色(allochromatic)：由杂质、气液包裹体所引起的颜色 假色(pseudochromatic) ：是因物理光学效应而产生的颜色
体色、表色
体色：物体内部所表现出来的颜色。当白光透入矿物达一 定深度，且在此过程中选择吸收不同波长的色光而 呈现出其互补色，为矿物所固有的颜色，如橄榄石 吸收紫光而呈橄榄绿色 表色：即反射色，只有物体的反射光所呈现的颜色，不 透明矿物因吸收非常强，因而表现的都是表面色。
黑
（2）他色—指矿物由于外来带色杂质的机械混入或含气 液包裹体所染成的颜色。如紫水晶、烟水晶、墨晶、紫色萤
石、黑色方解石（机械混入有机质）。
引起他色的原因主要与色素离子的存在有关，但这些色 素离子不是矿物本身所固有的组分。如前面所列的三种水晶 颜色和萤石的颜色，而乳白色石英的乳白色，是含较多的气 液包裹体所致。
由此可见，条痕消除了假色，减弱了他色，突出了自色，
它比颜色更稳定，是鉴定矿物，尤其是区别金属和非金属 矿物的重要鉴定特征之一。
3. 透明度——前面已多次用到了透明度的概念，
其文字定义为：
矿物允许光线透过的程度。按透光的程度分为：
透明、半透明、不透明。透光程度的划分标准为：
用肉眼直接观察矿物：当隔着厚度为0.03mm的
（1）方向：解理产生的方向总是垂直于结构中化学键强 度较弱的方向，即晶体结构中质点平面间联系力相对较弱的
部位产生解理。这就是产生解理的根本原因，而引起面网间
联系力减弱的原因可归纳为以下四方面： ① 解理面一般平行晶格中面网密度较大的面网，而这 些面网之间的间距也相对较大，因而其间的化学键力相对较 弱；例如金刚石晶体构造中主要面网的间距如下：||{111}为
解理、硬度等力学性质；与重力作用表现比重；与
电能作用表现一系列电学性质。
重点讲解光学性质、力学性质和比重。
（一）矿物的光学性质 矿物的光学性质是指矿物对自然光 的反射、折射和吸收等所表现出来的各 种性质。包括矿物的颜色、条痕、光泽 和透明度。
一束光通过晶体时的路径示意图
1. 矿物的颜色
定义：矿物对入射的白色可见光
第十四讲 矿物学通论（3）
四、矿物的物理性质
矿物的化学组成 和晶体结构 矿物的形成条件 矿物 的 物 理 性 质
矿物 的 物 理 性 质
鉴定矿物
判断成因
矿物利用
矿物同自然界各种物理能量相互作用所表现出 的一系列性质称为矿物的物理性质。
例如：与光能作用表现一系列光学性质。如颜
色、条痕色、光泽、透明度等；与机械力作用表现
矿物薄片，若可清晰地看到其后物体轮廓的细节，则
矿物是透明的；若仅能见到其后物体的大致轮廓，则
为半透明；若见不到其后物体，则为不透明。
在实际操作中，一般利用矿物的条痕色来间接判断其
透明度：
条痕为无色、白色、浅色的矿物一般是透明的；条痕 为浅彩色（浅褐、红、绿）的矿物一般是半透明的；条痕 为深色的矿物（黑色或金属色）一般为不透明的。 从颜色上来说，呈非金属色的矿物为透明或半透明的，
（390～770nm）中不同波长的光
波选择性吸收后，透射和反射的 各种波长可见光的混合色。 矿物的光学效应——反射、吸收、透射
矿物对光全部吸收时，矿物呈黑色
对所有波长的色光均匀吸收，矿物呈不同程度的灰色
基本上都不吸收则为无色或白色 选择吸收某些波长的色光，矿物呈现吸收色光的互补色
矿物颜色的类型
我们看到的条痕色，主要不是矿物的反射色，而是透射色。
条痕色的一般规律表现为：
（1）透明度高的矿物，其微粒几乎不吸收光线，因此其
条痕为白色或略呈浅色。即使这些矿物因含少量色素离子或 机械杂质，其大颗粒颜色很深，甚至为黑色，其条痕仍然是 白色的。例如常见的“暗色”造岩矿物——普通辉石和普通 角闪石，其颜色为黑色，但条痕却是白色的。
1.545Å，||{110}为1.262Å，||{100}为0.892Å，其中以{111}
面网间的距离最大，因而金刚石具有||{111}中等解理；而且， {111}面网也是面网密度最大的面网。
② 离子晶格中电性中和的面网间联系力相对较弱。 所谓电性中和面网就是由阴阳离子组成的，正负电荷相 等的质点平面。例如在石盐晶体中||{100}方向的面网即为电 性中和平面，相邻两电性中和面网间不仅有异号离子的吸引 力，而且存在同号离子的排斥力，而||{111}方向的相邻二面
玻璃光泽
R=10-4%。如同玻璃般的光泽
金属光泽
半金属光泽
金刚光泽
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玻璃光泽
当矿物呈细小集合体或表面不平坦或某种特殊条件下，矿 物的光泽常表现出各种变异的特点，这种光泽称为变异光泽， 主要有： （1）丝绢光泽——透明矿物呈纤维状集合体时，呈现似丝 绸的光泽，如石棉。它的产生显然是与集合体的形态特征密切 相关的； （2）油脂光泽——解理不发育的透明矿物表面象沾有液态 油脂一样的光泽。油脂光泽适用于颜色较浅的矿物，如霞石、 石英；另外还有称为树脂光泽或松脂光泽的则适用于颜色较深 的，特别是黄棕色的透明矿物，如琥珀、浅色闪锌矿； （3）珍珠光泽——透明矿物沿一组极完全解理裂成一迭薄 片时，同时还具有弹性的那些解理薄片的平面上呈现似珍珠或 贝壳内壁的那种柔和而多采的光泽，如云母的{001}面上和石膏 的{010}面上常见。珍珠光泽是由于一系列解理面对光反复产生 反射，并相互发生干涉所造成的，而且常呈现乳光；
（2）半透明矿物的微粒对透射光表现明显的吸收，因此
其条痕呈现各种颜色。如辰砂的条痕为红色，孔雀石的条痕 为绿色等，多数呈浅彩色类的颜色。
（3）不透明矿物的微粒也不透光，因此，当其表面反射
消失后，呈现出黑色条痕。例如：黄铁矿、黄铜矿、方铅
矿、毒砂等许多具不同金属色的硫化物皆为黑色条痕；自 然金属具很强的延展性，在素瓷上画出的条痕不是粉末而 是覆盖在素瓷上的薄片，其表面仍然光滑，所以这部分矿 物的条痕不呈黑色而呈与矿物颜色一致的金属色。但若进 一步采用适当的方法，如在白纸上擦或用手擦，其条痕仍 然是黑色的。