5矿物的物理性质及化学性质
矿石物料知识点总结
矿石物料知识点总结矿石物料的特性1. 物理性质矿石的物理性质包括密度、硬度、颜色、透明度等。
矿石的密度常用于矿石的鉴定和分选工作，硬度则直接影响了矿石的加工和利用。
颜色和透明度则是在矿石检测和观察过程中的重要依据。
2. 化学性质矿石的化学性质是指矿石在化学成分上的特征，这些特征直接决定了矿石的矿物组成和化学性质。
对于不同用途的矿石物料来说，其化学性质也有所不同，例如金属矿石与非金属矿石的差异。
3. 结构性质矿石的结构性质包括晶体形态、断口结构、质地等，这些性质直接关系到矿石的加工利用和性能表现。
晶体形态常用于鉴定矿石种类，质地则直接决定了矿石的工艺性能。
4. 热学性质矿石的热学性质是指矿石在热学过程中的性能表现，包括热膨胀系数、热导率、热容等，这些性质直接关系到矿石在高温环境下的稳定性和性能表现。
矿石物料的分类1. 金属矿石金属矿石是指含有金属元素的矿石，主要包括铁矿、铜矿、铝矿、铅锌矿等。
金属矿石是工业生产的重要原料，具有良好的导电、导热、机械性能和耐腐蚀性能。
2. 非金属矿石非金属矿石是指不含金属元素的矿石，主要包括石灰石、石膏、石英砂、滑石、蛭石等。
非金属矿石广泛应用于建筑材料、化工原料、玻璃制品、陶瓷制品等领域。
3. 稀土矿石稀土矿石是指含有稀土元素的矿石，主要包括氟碳铈矿、磷灰石、铈矿、锆铪石等。
稀土矿石是高新技术产业的重要原料，具有重要的战略地位。
矿石物料的应用1. 冶金工业金属矿石是冶金工业的主要原料之一，主要用于冶炼和精炼金属。
铁矿、铜矿、铝矿等被广泛应用于钢铁、有色金属、铝业等行业。
2. 建材工业石灰石、石膏、石英砂等非金属矿石是建筑材料工业的主要原料之一，广泛应用于水泥、建筑石材、玻璃等产品的生产。
3. 化工工业非金属矿石如滑石、蛭石等被广泛应用于橡胶、塑料、涂料等化工产品的生产。
4. 电子工业稀土矿石在电子工业中扮演着重要的角色，被广泛应用于半导体材料、光学材料和磁性材料的生产。
地壳的组成物质矿物
三、矿物的化学组成
1、矿物化学成分的类型 （1）单质矿物（自然金、金刚石） （2）化合物 （3）含水化合物（含有H2O和OH-、H+、 H3O-离子的化合物） A、吸附水 B、结构水
三、矿物的化学组成
类质同像——组成矿物的离子被性质相近的离子所置 换，而置换后矿物的晶体结构不变。
镁橄榄石 橄榄石 铁橄榄石 Mg2[SO4] [Mg,Fe][SO4] Fe2[SO4] 酸性斜长石 中性斜长石 基性斜长石 Na2[AlSi3O8] [Na,Ca][(Al,Si)4O8] Ca[Al2Si2O8] 方解石 白云石 CaCO3 [Ca,Mg][CO3]2
水晶，无色透明，六方柱及菱 面体的聚形
墨水晶，含锰
二氧化硅胶体沉积而成的隐晶质矿物，白 色、灰白色者称玉髓（或称石髓、髓玉）， 白、灰、红等不同颜色组成的同心层状或平 行条带状者称玛瑙，不纯净、红绿色各色称 碧玉，黑、灰各色者称燧石。
玛瑙（雨花石）
碧玉（据中国地质博物馆）
石 英 的 生 长 纹
11、石英 SiO2
石英有多种同质多像变体。最常见的石英晶体 为六方柱及菱面体的聚形，柱面上有明显的横 纹。在岩石中常为它形粒状，晶洞中常形成晶 簇，在石英脉中常为致密块状。无色透明的晶 体称水晶。此外，还有含杂质的带颜色的紫水 晶、烟水晶、蔷薇水晶等。鉴定特征：六方柱 及晶面横纹，典型的玻璃光泽，很大的硬度， 小刀不能刻划），无 解理。隐晶质各类具明 显的脂肪光泽。
滑石，致密块状集合体
滑石
14、石榴子石R″3R″2[SiO4]3 晶体发育良好。呈菱形十二面体、四角三八面体，或两 者的聚形。 鉴定特征：晶体良好，颜色较深，硬度很高，比重较大。 石榴子石常见与变质岩中，有的产于火成岩中，如福建 同安城北花岗岩中。可做磨料，透明美丽者可做宝石。
矿物的物理性质和化学性质
矿物的物理性质和化学性质矿物是地球内部成分在自然界中形成的固体物质，具有一定的物理性质和化学性质。
本文将介绍矿物的物理性质和化学性质，并探讨其在地质学和矿物学中的重要性。
一、矿物的物理性质1. 密度矿物的密度是指矿物质量与体积之间的比值，通常用克/立方厘米（g/cm³）表示。
矿物的密度与其成分和结构有关，不同矿物的密度差异较大。
例如，金刚石的密度为3.52g/cm³，而方解石的密度为2.71g/cm³。
2. 硬度矿物的硬度是指矿物表面抵抗划伤的能力。
莫氏硬度尺是衡量矿物硬度的常用工具，将矿物按照其硬度分为10个等级，从1级到10级。
例如，石膏的硬度为2，而钻石的硬度为10。
3. 断口矿物的断口是指矿石断裂后的表面形貌。
常见的断口有贝壳状断口、贝壳状断口和贝壳状断口等。
不同矿物的断口形态可以提供有关矿物内部结构的信息。
4. 光泽矿物的光泽是指矿物在光线照射下反射光的特性。
常见的光泽有金属光泽、玻璃光泽、树脂光泽等，不同矿物的光泽类型可以帮助对其进行初步鉴定。
5. 色彩矿物的颜色是指其表面呈现的颜色特征，可以通过肉眼观察。
然而，颜色可能会受到杂质的影响，因此不能仅凭颜色来确定矿物的种类。
二、矿物的化学性质1. 化学成分矿物的化学成分是指矿物中各种化学元素的含量和组合方式。
不同矿物具有不同的化学成分，这些成分直接决定了矿物的性质和特征。
例如，方解石的化学成分为CaCO3，而石英的化学成分为SiO2。
2. 反应性矿物的反应性是指矿物与其他物质发生化学反应的能力。
例如，含铁矿物在受热条件下可以发生氧化反应，产生石锰矿等。
3. 溶解性矿物的溶解性是指矿物在不同溶剂中的溶解程度。
某些矿物可以在水中溶解而形成溶液，而其他矿物则不能溶解。
溶解性也是鉴定矿物的重要性质之一。
4. 酸碱性矿物的酸碱性是指矿物在酸性或碱性环境中的反应性。
有些矿物可以与酸、碱反应，产生溶液或沉淀等。
这种反应性可以帮助矿物学家确定矿物的种类。
矿物的定义
矿物的定义引言矿物是地球上形成的天然晶体固体物质，是构成岩石的基本组成部分。
它们普遍存在于地壳中，是地球内部和外部地质活动的产物。
矿物具有独特的物理和化学特征，可以通过它们的晶体结构和组成进行识别和分类。
本文将深入探讨矿物的定义及其重要性。
什么是矿物矿物的基本特征1.天然形成：矿物是自然形成的，不包括人工合成的物质。
2.晶体固体：矿物通常以晶体形式存在，具有一定的结晶结构和有序的排列方式。
3.物理性质：矿物具有一系列的物理特性，如硬度、光泽、断口、比重等。
4.化学成分：矿物由一种或多种化学元素组成，不同的元素组合形成了不同的矿物。
矿物与岩石的关系矿物是构成岩石的基本单位，岩石是由矿物聚集在一起形成的。
岩石可以由单一的矿物组成，也可以由多种不同的矿物组成。
因此，矿物深刻影响了岩石的性质和特征。
矿物的分类矿物的分类主要依据其化学成分和晶体结构。
下面将介绍几种常见的矿物分类方法。
按主要元素的分类1.硅酸盐矿物：主要成分为硅氧化物，如石英、长石等。
2.氧化物：主要成分为氧化物，如赤铁矿、磁铁矿等。
3.硫化物：主要成分为硫化物，如黄铁矿、闪锌矿等。
4.硝酸盐矿物：主要成分为硝酸盐，如硝石、芒硝等。
按晶体结构的分类1.纤维状矿物：晶体呈纤维状，如石棉、透闪石等。
2.片状矿物：晶体呈片状，如云母、绿泥石等。
3.针状矿物：晶体呈针状，如针铅矿、针铁矿等。
4.粒状矿物：晶体呈粒状，如砂砾石、黏土等。
按成因的分类1.火成矿物：由岩浆冷却结晶形成，如石英、长石等。
2.沉积矿物：由沉积作用形成，如石膏、方解石等。
3.再生矿物：由热液活动形成，如黄铁矿、方铅矿等。
4.变质矿物：由岩石在高温高压下发生变质形成，如石榴子石、绿帘石等。
矿物的重要性矿物在人类社会的发展中起着重要的作用，具有以下重要性。
资源开发和利用许多矿物是重要的天然资源，如铁矿石、煤炭、石油等。
它们广泛用于工业生产，如建筑、能源、交通运输等领域。
矿物资源的开发和利用对经济发展和社会进步起到至关重要的作用。
矿物的物理性质概要
举例：体心立方体，a=2.8610-8cm
思考：CsCl的密度？
各晶系晶体的晶胞体积计算公式：
等轴晶系 V a3
四方晶系 V a2c
六方晶系 Va2csin 60 三方晶系 Va3 13co 2s2co 3s
斜方晶系 V abc 单斜晶系 Vabscin
三斜晶系
V a1 b cc 2 o c s2 o c s2 o 2 s co cs o cs os
（五）矿物的发光性
实质是矿物晶格中的原子或离子的最外层吸收了 较高的外加能量，然后以较低能量（可见光）再 发射出来造成的。
{111}
金刚石
石墨
影响因素：
1）解理面一般平行于面网密度最大的面网。
一般在原子晶格的矿物中产生。如金刚石的解理平行{111}。
2）平行于由异号离子组成的电性中和的面网。
等型结构矿物的相对密度与相对原子量、半径间的关系
矿物 化学式 金属元素的相相对分子 阳离子 相对分子质 半径 相对
对原子质量 质量 半径nm 量增长率% 增长率 密度
菱镁矿Mg[CO3] 24.31 方解石Ca[CO3] 40.08 菱铁矿Fe[CO3] 55.85 菱锌矿Zn[CO3] 65.38
84.32 0.072 100.09 0.100 18.70 115.86 0.078 37.41 125.39 0.074 48.71
3.00 38.89 2.71 8.33 3.96
2.78 4.43
同质多像变体对相对密度的影响
变体 配位数 原子间距/ nm 形成条件 相对密度
石墨 3 0.142（层内） 高温、低压 2.1-2.2
“纤维石膏” 表面的丝绢光泽
油脂光泽 透明矿物，解理不发育，在不平坦 的断口上具油脂状光亮。如石英、石榴子石等 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。例 如锡石、磁铁矿、沥青铀矿等。 土状光泽 粉末状和土状集合体的矿物，表面 石盐表面的油脂光泽 暗淡无光。如高岭石、褐铁矿等。
矿 物
矿物一、矿物的概念矿物是地壳中的化学元素在各种地质作用下形成的自然产物 , 也就是说矿物是地质作用的产物。
大多数矿物是结晶的单质和化合物 , 它们具有比较固定的化学组成和晶体结构 , 因而也表现出一定的形态和物理化学性质。
是组成岩石和矿石的基本单元。
比较常见的造岩矿物不过百余种。
其中最常见的是硅酸盐矿物。
二、矿物的形态形态是矿物最醒目的外观特征之一。
不同的矿物，由于内部结构、成分等不同，往往有其特征性形态；同一种矿物，因为形成条件不同，也可能以不同的形态出现。
1. 矿物的单体形态矿物的单体形态有柱状、针状、纤维状、板状、片状、鳞片状、等轴状、粒状等。
结晶习性在相同的生长条件下，一定成分的同种矿物总是有它自己的习惯形态。
矿物晶体的这种性质，就叫做该矿物的结晶习性。
结晶习性主要有以下三种基本类型：一向延长的：晶体沿一个方向特别发育，包括柱状、针状等。
二向延展的：晶体沿两个方向特别发育，包括板状、片状等。
三向等长的：晶体沿三个方向大致相等地发育，呈等轴状或粒状。
晶面特征实际矿物晶体的晶面,都不是理想的平面,常常出现这样或那样的花纹,即晶面花纹。
晶面花纹对不同的矿物来说都有着各自的特色 , 它可作为矿物的鉴定标志。
2. 矿物的连生体形态天然矿物晶体, 除以单体存在外,常常彼此规则地连生在一起 , 形成各种所谓的连生体。
3. 矿物的集合体形态矿物呈单体出现的比较少，常见的是聚集形成的各种集合体。
同种矿物的许多个体聚集在一起的群体叫做矿物的集合体。
自然界的矿物大多是以集合体的形式出现的，对于结晶质矿物来说，其集合体形态主要取决于单体的形态和它们集合体的方式；而对于胶体矿物来说，其集合体形态则依形成条件而定。
矿物的集合体形态主要有: 粒状集合体、晶簇、结核体和钟乳状体。
由各方向发育大致相等的颗粒组成的集合体，叫做粒状集合体。
按颗粒大小,又可分为粗粒状 ( 直径> 5m)、中粒状(直径达到 1～5mm) 和细粒状 (直径<1m) 集合体。
矿物的物理性质
前言
定义：即矿物作为整体化合物所具有的各方面的物理学性质总和，主要包括矿物的光学性质、力学性质、电学性质、磁学性质、热学性质（导热性、热膨胀性质、挥发性）及其放射性、可塑性、流变性等。
矿物物理性质的影响因素：成分、结构、形态、环境的物理化学条件等因素。物理化学条件是通过热力学原理控制矿物的物理性质。
2矿物的破裂性质（解理、裂开、断口） 解理和断口：矿物受到外力（如敲打、挤压）的作用后，矿物沿着一定的结晶方向发生破裂，若裂出光滑的平面的性质则称为解理，相应的面称为解理面；若裂出的凸不平且方向任意的断面称为断口。
影响解理的因素有：主要是由于矿物晶体结构决定的，由于晶体具有异向性，在不同的结晶方向键力是有差异的，解理面往往是沿着面网间化学键力最弱的方向产生的。多平行面网密度最大的方向或平行异号离子组成的电中性面网而产生解理。。
*
由于光泽与透明度、条痕有关，所以用肉眼观察光泽时一般需参考矿物的条痕和透明度。 表4-1 矿物的光泽分类及与透度、条痕的关系
光泽
金属光泽
半金属光泽
金刚光泽
玻璃光泽
反射率（R）/（%）
>25
19~25
10~19
4~10
条痕
黑色、灰黑、绿黑、或金属色
深色（棕色、褐色）
01
值得注意的是在判别矿物是否透明的基础理论是在标准厚度下，而对于手标本上的矿物和岩石是否透明，常是从矿物的边缘观察。
02
影响矿物的透明度的因素包括：矿物中的包裹体、气泡、杂质、裂隙及矿物的集合体形式等。
03
*
4 矿物的光泽：
是指矿物表面的反射能力，按照反射率的大小，光泽分为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽和玻璃光泽
矿物的成分性质分类
4）珍珠光泽（pearly luster）：浅色透明矿物的 极完全解理面上的如珍珠表面或蚌壳内壁柔和 而多彩的光泽。 5）丝绢光泽（silky luster）：具玻璃光泽的无色 或浅色透明矿物的纤维状集合体表面常呈蚕丝 或丝织品状的光亮。 6）蜡状光泽（waxy luster）：某些透明矿物的 隐晶质或非晶质致密块体上的似蜡烛表面的光 泽。 7）土状光泽（earthy luster）：呈土状、粉末 状或疏松多孔状集合体的矿物表面如土块般暗 淡无光。
矿物种
• 矿物并非固定不变的，任何一种矿物都只是在一定 的物理化学条件下相对稳定，得以保存
• 矿物是岩石和矿石的基本组成单位 • 当前，矿物学通常以天然结晶质无机物为主要研究 对象，液体和气体均不在现代矿物之列
矿物学的研究内容及其分析测试技术
1. 矿物学的研究内容
研究矿物的成分、结构、形态、物理性质、成因、 产状、用途和它们相互间的内在联系 矿物的化学成分：（1）单质：金刚石，自然金 （2）化合物：橄榄石，斜长石等 物理性质：晶形、颜色、光泽、解理、裂理、断口、 硬度、条痕等特征
4）玻璃光泽： 反光较弱，呈普通平 板玻璃表面的反光。矿物为无色、白 色或浅色，条痕呈无色或白色，透明。
石英晶簇
• 注意：矿物不平坦的表面或矿物集合体的表面上的 特殊变异光泽： 1）油脂光泽（greasy luster）：某些解理不发育的浅 色透明矿物的不平坦断口上呈现的似油脂般的光泽。 2）树脂光泽（resinous luster）：某些具金刚光泽的 黄、褐或棕色透明矿物的不平坦断口上的似松香般 的光泽。 3）沥青光泽（pitchy luster）：解理不发育的半透明 或不透明黑色矿物的不平坦断口上乌亮沥青状光泽。
2．矿物学的研究分析测试技术 电子显微镜观测 电子探针分析 化学分析法 光谱类分析 X射线分析 穆斯堡尔谱
第二章 矿物-矿物的化学性质、分类
2.胶体及其吸附作用
1）胶体：一种或几种物质的微细质点（粒径0.001-0.1um）分散在另一种 物质之中所形成的不均匀分散体系。 包括分散相（分散质、胶体颗粒）和分散介质（分散媒）。 自然界胶体主要形成于表生作用，难溶矿物破碎成微细颗粒（ 0.0010.1um）时，分散在水中形成胶体溶液。 2）胶体矿物的形成 胶体颗粒带有电荷，与带不同电荷的胶体颗粒或离子发生相互作用时，胶 体颗粒便相互中和而失去电荷凝聚下沉与分散介质分离，逐渐凝固而形成胶 体矿物。如带负电荷的SiO2胶体颗粒与带正电荷的Fe（OH）3胶体颗粒相遇 时，凝聚成含SiO2的褐铁矿， SiO2含量不固定，因此，胶体矿物的化学组 成常常不固定，成分可以发生变化。 3）胶体吸附作用 除胶体矿物形成时本身的含量变化大，另外胶体颗粒还能吸附分散介质中 的离子，使其矿物成分不稳定而发生变化。如硬锰矿（mMnO2· MnO· 2O） nH 中常混入少量K2O、BaO、CaO、ZnO等组分，原因是带负电荷的MnO2胶 体颗粒能够从水溶液中吸附K+、Ba+、Ca+、Zn+等阳离子。
第三节 矿物的化学性质
矿物的形态和物理性质是其化学成分和内部构造在一定地质 条件下的综合反映，因此研究矿物的化学成分和内部构造对于 鉴定矿物、利用矿物和分析矿物的形成条件极其重要。 一、矿物的化学成分 矿物形成于地壳中，组成元素来自于地壳及其深处，是地壳中 元素永不停止的迁移运动中的相对静止状态的聚集形式，包括 单质和化合物。矿物的化学成分并不是绝对固定的，它可以在 一定范围内发生变化。引起矿物化学成分变化的原因有以下几 种： 二、矿物化学成分变化 1.固溶体：两种或两种以上彼此不能化合的组分，相互混溶成 均匀的固态物质，如日常所见的合金。按其组成方式分为： 1）交替固溶体：类质同像； 2）侵入固溶体：一种组分侵入于另一种组分结晶构造的间隙 之中，其中一部分就是以机械混入物形式出现的杂质。
《矿物的物理性质》课件
硬度测定中常用的工具
2
能力，通过摩氏硬度试验可以确定矿 物的硬度级别。
硬度测定中常用的工具包括硬度划痕
试验、矿物硬度比较试验和纳氏硬度
计。
3
矿物的硬度表
根据摩氏硬度试验结果，可以制作硬 度表，用于矿物的鉴定和分类。
光学性质
光学性质的定义
矿物光学各向异性
光学性质是指矿物与光的相互 作用，包括折射、吸收、反射、 散射等现象。
矿物在不同方向上的光学性质 不同，可以通过偏光显微镜观 察矿物的光学行为。
偏光显微镜在矿物学中 的应用
偏光显微镜可以帮助研究者观 察矿物的光学性质，鉴别不同 矿物和矿物的特殊性质。磁ຫໍສະໝຸດ 和电性质1 矿物磁性的分类和
测定方法
2 矿物的电性质
3 磁性和电性质的应
用
矿物可以表现出电性质，
根据矿物对磁场的响应，
《矿物的物理性质》PPT课件
矿物的物理性质是矿物学中重要的研究内容之一，掌握矿物的物理性质对于 矿物的鉴定和应用具有重要意义。
概述
矿物的定义
矿物是地质体内的天然无机物质，具有一定 的化学成分和晶体结构。
矿物的分类
矿物可以根据其化学成分和晶体结构进行分 类，常见的分类方法包括化学分类和结构分 类。
密度和比重
参考文献
1. 矿物学教程，何昆明等编，地质出版社，2010年 2. 矿物鉴定，李振亚等编，地质出版社，2014年 3. Minerals and Mineraloids in Marine Sediments: An Optical
Identification Guide，J. Faber and H. Kudrass，Springer， 2016
包括电导、极化、压电
常见矿物物理性质及鉴定特征
常见矿物物理性质及鉴定特征自然金：物理性质：颜色和条痕均为金黄色，金属光泽、无解理；硬度２－３,比重15.6-18.3，纯金为19.3，具有延展性。
鉴定特征：金黄色、强金属光泽、比重大、富延展性；在空气中不氧化、化学性质稳定，只溶于王水。
自然硫：物理性质：硫黄色，条痕白色至淡黄色，晶面呈金刚光泽，断口油脂光泽，透明至半透明。
鉴定特征：黄色、油脂光泽、硬度小、性脆，有硫臭味，易溶于CS2，易燃、火焰呈蓝紫色。
石墨：物理性质：铁黑至钢灰色，条痕光亮黑色，金属光泽，隐晶集合体呈土状者光泽暗淡，不透明。
性软，有滑腻感，易污染手指。
鉴定特征：铁黑色、条痕亮黑色，一组极完全解理，硬度小、染手。
与辉钼矿相似，但辉钼矿具更强的金属光泽、比重稍大，在涂釉瓷板上辉钼矿的条痕色黑中带绿，而石墨的条痕不带绿色。
辉铜矿(Cu2S)：物理性质：新鲜面铅灰色，风化表面黑色，常带锖色；条痕暗灰色；金属光泽，不透明。
解理｛110｝不完全，硬度2.5-3，比重5.5-5.8，略具延展性。
鉴定特征：铅灰色，硬度小、弱延展性，小刀刻划可留下光亮沟痕。
方铅矿(PbS)：物理性质：铅灰色、条痕黑色，金属光泽。
有平行｛100｝三组完全解理解理面互相垂直。
鉴定特征：铅灰色，黑色条痕，强金属光泽，立方体完全解理，硬度小、比重大。
有Pb的被膜反应，溶于HNO，并3白色沉淀。
有PbSO4闪锌矿(ZnS)：物理性质：颜色变化大，从无色到浅黄、棕褐至黑色，随成分中铁含量的增加而变深，亦有绿、红黄等色、系由微量元素引起；条痕由白色至褐色，松脂光泽至半金属光泽，透明至半透明，具平行｛110｝的六组完全解理，硬度3.5-4、比重3.9-4.2，不导电。
鉴定特征：颜色变化大，可据晶形、多组解理、硬度小鉴别。
辰砂(HgS)：物理性质：鲜红色，表面呈铅灰色之锖色；鲜红色条痕；金刚光泽，半透明。
鉴定特征：鲜红色的颜色和条痕，比重大。
黄铜矿(CuFeS2)：物理性质：黄铜黄色，表面常有蓝、紫褐色的斑状锖色；绿黑色条痕；金属光泽，不透明，硬度3-4，比重4.1-4.3，性脆。
第二章 矿物学基础
石膏双晶中的双晶轴
尖晶石双晶中的双晶面
双晶类型 接触双晶：两个晶体以一个平面相接触。如石膏的双晶 ；锡石的双晶；尖晶石的双晶等
双晶类型 穿插双晶：两个晶体互相穿插，结合面不规则。如萤石 的穿插双晶; 正长石穿插双晶；十字石的穿插双晶等。
如黄铁矿的铁十字双晶
双晶类型 聚片双晶：由多个片状单体组成，按同一双晶规律结合 连生在一起，结合面相互平行。如钠长石的聚片双晶,
平行连晶 同种晶体 规则连生 连生 双晶
浮生和交生 不规则连生
异种晶体
① 平行连晶
若干个同种晶体，彼此平行地连生在一起，且连 生这的每一个晶体相对应的晶面和晶棱都相互平行 ，这种连生成为平行连生。
平行连生的每一个晶体，内部格子构造都是相互平 行、连续的。
沿角顶方向连生
沿晶棱方向连生
沿晶面法线方向连生
石墨结构
金刚石结构
1.3 矿物中的水
水是矿物中的重要组成部分，矿物的许多性质都
与水有关。
根据矿物中水的存在形式以及它们在晶体结构中
的作用，将矿物中的水分为吸附水、结晶水和结构
水三种基本类型，以及性质介于结晶水与吸附水之间 的层间水和沸石水两种过渡型。
① 吸附水
吸附水是指被机械地吸附于矿物颗粒的表面及裂缝， 或渗入矿物集合体中的中性水分子(H2O).
聚片双晶
钠长石
双晶类型 环状双晶：两个以上的单体以同一双晶规律连生呈环状 (可封闭,可开口), 但双晶结合面互不平行, 依次以等 角度相交。按单体的个数有三连晶、四连晶…等等。如
金绿宝石的六连晶，锡石的八连晶
cyclic twinning in inverted low quartz 金绿宝石
矿物的物理性质
① 典型原子晶格的硬度很高；但具以配位键 为主的原子晶格的大多数硫化物矿物，因键力不 太强，故硬度并不高。
② 离子晶格矿物的硬度通常较高，但随离子 性质的不同而变化较大。
③ 金属晶格矿物的硬度较低(某些过渡金属除 外)。
④分子晶格因分子间键力极微弱，其硬度最 低。
贝壳状断口: 呈圆形的光滑曲面，面上常出现不 规 则的同心条纹，形似贝壳状。如石英和玻璃质体。
锯齿状断口：呈尖锐锯齿状，如自然铜的断口。 参差状断口：呈参差不平的形状，如磷灰石的断口。 土状断口：为土状矿物所特有的粗糙断口，如块状 高岭石的断口。
锯 齿 状 断 口
参 差 状 断 口
贝
土
பைடு நூலகம்
壳
状
状
断
断
口
解理产生的原因
A 解理面一般平行于 面网密度最大的面网
B 平行于由异号离子组 成的电性中和的面网
C 当相邻面网为同号离子的 面网时，其间易产生解理
D 平行于化学键力 最强的方向
根据解理的完好程度，一般分为五级：
(1) 极完全解理：极易获得解理，解理面大 而平坦，极光滑，解理片极薄，如云母、 石墨等的解理。
(2) 完全解理：易获得解理，常裂成规那么 的解理块，解理面较大光滑而平坦，如方 解石、方铅矿等。
(3) 中等解理：较易得到解理，但解理面不 大，平坦和光滑程度也较差，碎块上即有 解理面又有断口，如普通辉石等矿物的解 理。
(4) 不完全解理：较难得到解理，解理面小
矿物的解理
一组解理
二组解理
三组解理
❖ 摩氏硬度计十种矿物的维氏硬度如下〔单位 kg/mm2〕：
❖ ① 滑石 2
矿物的基本特性(精)
成分可变化合物矿物——类质同像
化合物成分不固定，在一定范围或任一比例发生变化。 类质同像——在结晶格架中，性质相近的离子互相顶替 的现象。 类质同像发生的条件：离子半径相差不大，离子电荷符 号相同，电价相同。 如：镁橄榄石为： Mg2［ SiO 4］ Mg2+ Fe2+都是二价阳离子； 离子半径： 0.78A 0.83A 因此， 但不破坏结晶格架。 Mg2+ 经常可以被 Fe2+所置换， 这样，在纯 Mg2［ SiO 4］和纯 Fe2 ［ SiO 4］之间，出现含 Fe2[SiO 4]百分比不同的过渡类型。
2.1.2.2 双晶
在自然晶体中， 常发现两个或两个以上的晶体有规律地连 生在一起，称为双晶。 最常见的有三种类型：接触双晶、穿插双晶、聚片双晶。 对某些矿物来说，双晶是重要的鉴定特征之一。
2.1.2.3 结晶习性
结晶习性——在相同条件下形成的同种晶体经常所具 有的形态，称为结晶习性。 一向延伸型——即晶体沿一个方向特别发育。 如石棉、石膏等常形成柱状、针状、纤维状。 二向延伸型——即晶体沿两个方向特别发育。 如云母、石墨、辉钼矿等常形成板状、片状、鳞片状。 三向延伸型——即晶体沿三个方向特别发育。 如黄铁矿、石榴子石等常形成粒状、近似球状。 晶面条纹——有些矿物晶体的晶面上常具有一定形式 的条纹。 水晶晶体的六方柱晶面上具有横条纹；在黄铁矿的立 方体晶面上，具有互相垂直的条纹；斜长石晶面上常有细 微密集的条纹（双晶纹） 。 这些特征对于鉴定矿物也有一定意义。
摩氏硬度计
1 滑石
2 石膏
3 方解石
4 萤石
5 磷灰石
2.1.2.晶质体和非晶质体
晶质体——就是化学元素的离子、离子 团或原子按一定规则重复排列而成的固体。 晶质体是具有格子构造的固体。 非晶质或非晶质体——有些看起来像晶 体的物质如玻璃、琥珀、松香等，它们内部 质点的排列，不具有格子构造，而被称之为 非晶质或非晶质体。 晶体——具有良好几何外形的晶质体， 通称为晶体。 晶质体生长时，如果有足够的空间，则 晶质体往往表现为一定的几何外形，即具有 晶面、晶棱。就形成了晶体。 晶质体和晶体除了外表形态有区别外， 内部结构并无任何区别，所以二者概念基本 相同。
矿物的物理性质
矿物的物理性质矿物的物理性质每种矿物都以其固有的物理性质与其他矿物相区别，这些物理性质从本质上来说，是由矿物的化学成分和晶体构造所决定的。
常见的可用来区分不同矿物的物理性质主要有颜色、条痕、光泽、透明度、硬度、解理、断口、密度和相对密度等。
(1)颜色:颜色是矿物对可见光波的吸收作用引起的。
太阳光是由七种不同波长的色光所组成的，当矿物对它们均匀吸收时，可因吸收的程度不同，使矿物呈现出白、灰、黑色（全部吸收）；如果只吸收某些色光，就呈现另一部分色光的混合色。
根据矿物颜色产生的原因，可将颜色分为自色、他色、假色三种。
自色：它是矿物本身固有的颜色。
自色取决于矿物的内部性质，特别是所含色素离子的类别。
例如赤铁矿之所以呈砖红色，是因为它含Fe3+，孔雀石之所以呈绿色，是因为它含Cu2+。
自色比较固定，因而具有鉴定意义。
他色：是矿物混入了某些杂质所引起的，与矿物的本身性质无关。
他色不固定，随杂质的不同而异。
如纯净的石英晶体是无色透明的，但含碳的微粒时就呈烟灰色（即墨晶），含锰就呈紫色（即紫水晶），含氧化铁则呈玫瑰色（即玫瑰石英）。
由于他色具有不固定的性质，所以对鉴定矿物没有很大的意义。
假色：是由于矿物内部的裂隙或表面的氧化薄膜对光的折射、散射所引起的。
其中由裂隙所引起的假色，称为晕色，如方解石解理面上常出现的虹彩；由氧化薄膜所引起的假色，称为锖色，如斑铜矿表面常出现斑驳的蓝色和紫色。
(2)条痕:矿物粉末的颜色称为条痕，通常将矿物在素瓷条痕板上擦划得之。
条痕可清除假色，减弱他色而显示自色，所以较为固定，具有重要的鉴定意义。
例如赤铁矿有红色、钢灰色、铁黑色等多种颜色，然而其条痕却总是樱红色。
但条痕对于鉴定浅色的透明矿物没有多大意义，因为这些矿物的条痕几乎都是白色或近于无色，难以区别。
(3)光泽:矿物表面反射光线的能力，称为光泽。
按反光的强弱，光泽可分为金属光泽、半金属光泽和非金属光泽。
金属光泽：类似于金属磨光面上的反射光，闪耀夺目。
第三章矿物的宏观鉴定特征
柱
状
板 状 集 合 体
一、矿物的形态
长，往往存在空位、位错等各种缺陷。面不同形等大，棱不一 定直，形成歪晶。 2、晶体形貌 晶体形貌:矿物晶体的宏观形态和晶体表面微形貌。 （1）、晶体宏观形态 晶体宏观形态：宏观几何多面体形态。宏观形态与成分、结构 及形成环境有关，从晶体习性、对称、定向、单形及符号研 究。 晶体习性:同种晶体所形成单形和其在三维空间的延伸比例。 不同环境形成的一种晶体出现某种或某几种单形。可利用单形 出现情况鉴别和分析矿物的形成条件。
盐华状集合体：可溶性盐类所组成的被膜。如干旱地面的硝石。 皮壳状集合体：矿物成较厚的层覆盖于其它矿物或岩石表面。 块状集合体：肉眼看不到单体的界限的致密块状体。
三、矿物形态的观察与描述
注意问题： 1）单体：观察晶体习性、单形、对称、定向、晶面特征（花 纹、蚀象）、连生类型和规律。 2）集合体：显晶质：圈定单体和判断单体习性，单体间的界 限，轮廓、面、棱、解理面或断口等、光泽强度、色泽等。 确定单体形态，按结晶习性与集合方式描述集合体形态。 3）隐晶与胶态集合体 描述外表、内部形态。
辉 锑 矿 晶 簇
晶 簇
放射状
异 极 矿 钟 乳 状 、 皮 壳 状
葡 萄 状
同心层状
葡 萄 状
分泌体——晶腺
自 然 铜 [ ]
土 状 集 合 体
二、矿物的物理性质
根据矿物的物理性质识别、利用和寻找矿物资源。 矿物的物理性质取决于化学成分、内部结构，遵循对称性与异 向性。
一、矿物的光学性质
一、矿物的形态
一、矿物的形态
3、晶体表面微形貌 体表面微形貌包括：晶面条纹、晶面螺纹、生长层、生 长丘、蚀象。 （1）、晶面花纹 晶面花纹：晶面上的细微形态，微形貌中的重要组成部 分。 类型：晶面条纹、晶面螺纹 1）晶面条纹 晶面条纹：许多晶体的晶面上沿一定结晶方向排列的一 系列平行或交叉的粗细宽窄不同的条纹。 如：黄铁矿立方体、五角十二面体三组互相垂直的花纹。 电气石的柱面纵纹（一个方向过度到另一个方向的微 小变化，使其横断面为球面三角形）。
工程地质学-第一章 矿物与岩石
5. 解理：矿物晶体在外力打击下，能沿一定方向裂开的 性质。
6. 断口：矿物在受外力打击出现的不规则裂面。 7. 硬度：矿物抵抗机械作用（如刻画、压入、研磨）的 能力，用摩氏硬度表示，分为十级。 表示十级硬度的十重矿物：
滑石方，萤磷长，石英黄玉刚玉刚
第二节 火成岩
岩浆侵入地壳内部所形成的岩石称为侵入岩（深成岩或浅 成岩）；岩浆喷出地表后冷凝或堆积而成的岩石称为喷出岩。 岩浆是高温高压并富 含气体的熔融体。
第四节 变质岩
一、变质作用类型 变质岩是地壳中原来的岩石经变质作用而形成的岩石。
根据变质因素和变质方式的不同，可以分为： 1．接触变质作用
发生在侵入体与围岩的接触带内的一种变质作用。 热接触变质作用：变质过程中侵入体与围岩间无化学成分的 相互交代 接触交代变质作用：变质过程中侵入体与围岩间有化学成分 的相互交代
2. 颜色：矿物在自然光下呈现的颜色，分自色、他色。 自色：矿物本身固有的颜色 他色：矿物中被杂质的颜色所混杂，呈现其他颜色。 3. 条痕：矿物在白色无釉磁板上摩擦留下的粉末的颜色 4. 光泽：矿物表面对可见光的反射能力。依据强弱可分 为：金属光泽、半金属光泽、非金属光泽。 造岩矿物一般呈非金属光泽：玻璃光泽、油脂光泽、珍 珠光泽、丝绢光泽。
2．动力变质作用 又称碎裂变质作用，是在构造运动产生的强应力作用下，使 原岩及其组成矿物发生变形、机械破碎及轻微的重结晶现象 的一种变质作用。
3．区域变质作用 由于区域性的地壳活动，在大范围内发生的变质作用，称 为区域变质作用。在区域变质作用过程中，温度、压力和溶 液等物理化学因素的变化都比较复杂，实际上是各种变质 因素综合影响的结果。
1 力学强度高 2 抗风化能力差 3 岩石的结构和构造对工程地质及水文地质性质影响大
5矿物的物理性质及化学性质
16
晕色
17
乳光
颜色
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-转动观察某些矿物时，其表面可以呈现出不 同的可变化的颜色。如拉长石，在一定角度范围 内可以看到美丽的蓝绿、金黄、红紫等连续改变 的变彩 、变彩欧泊。多数是源于矿物内部有微细 叶片状包裹物，引起光的干涉作用。
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。
57
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。
颜色 透明度
条痕 光泽
非金属色
金属色
透明 透明-半透明 微透明 不透明
白色
白色-彩色 深彩色 黑色
玻璃
金刚 半金属 金属
实例
石盐 方解石
石英
金刚石 自然硫 闪锌矿
赤铁矿 磁铁矿
自然铜 方铅矿 黄铁矿
43
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。
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。
22
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。
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24
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。
25
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。
8
颜色
离子 颜色 红
Cr3+ 绿
Mn2+ 玫瑰
Mn4+ 黑
矿物举例 刚玉
钙铬榴石 菱锰矿 蔷薇辉石
软锰矿
离子 颜色 矿物举例
Fe2+ 绿 阳起石，绿泥石
红
赤铁矿
Fe3+ 褐
褐铁矿
蓝
蓝铜矿
Cu2+
绿 孔雀石，绿松石
9
辰砂 萤石
10
蓝宝石
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
18
锖色
19
变彩拉长石
欧泊 十月诞生石 希望和安乐之石
20
颜色
欧泊的英文为Opal，源于拉丁文Opalus， 意思是 “集宝石之美于一身”。
古罗马自然科学家普林尼曾说：“在一块欧泊石 上，你可以看到红宝石的火焰，紫水晶般的色斑， 祖母绿般的绿海，五彩缤纷，浑然一体，美不胜 收。”
21
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；
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。
13
颜色
14
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。
15
颜色
晕色-白云母、冰洲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。
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”。
矿物的折射率和吸收系数 越大，反射率越高，光泽
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。
4
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。
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。
乳光-某些宝石显示的一种乳白色或像珍珠光泽柔和 的辉光，这是胶态集合体或超显微晶质如蛋白石或 玉髓等的光色。源于胶体分散相或超显微粒子的漫 反射效应。
16
晕色
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乳光
颜色
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-转动观察某些矿物时，其表面可以呈现出不 同的可变化的颜色。如拉长石，在一定角度范围 内可以看到美丽的蓝绿、金黄、红紫等连续改变 的变彩 、变彩欧泊。多数是源于矿物内部有微细 叶片状包裹物，引起光的干涉作用。
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。
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矿物颜色的命名与描述
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。
2
鉴定矿物 判断成因 矿物利用
矿物的光学性质 颜色 条痕
矿物的物理性质 及化学性质
光泽
透明度 发光性 矿物的力学性质 硬度 解理
矿物的其他物理性质 磁性 电学性质 其它物性
断口
矿物的化学性质（自学）
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
一束光通过一块部分透明宝石时的路径示意图
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
矿物的化学组成 和晶体结构
矿物的形成条件
P91
矿 及物 化的 学物 性理 质性
质
矿
及物
化的
学物
性理
质性
质
条痕对不透明矿物的鉴定具有极重要的意义， 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。
29
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。
11
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。
12
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)。
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 志之一。
26
条痕
黄铜矿的条痕------带绿的黑色 黄铁矿的条痕------黑色
黄铜矿 27
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。