矿物的物理性质
第七章 矿物的物理性质
弹性、挠性、脆性、延展性。 其中绝大多数矿物具有脆性，自然金属具强 延展性，有些矿物（如辉铜矿、方铅矿等） 具微弱延展性，表现为磨损后可出现光滑平 面或棱角，可刻划出光亮刻痕等现象。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
三、矿物的其它物理性质
1.比重 ⑴比重的概念及级别 比重指纯净的矿物在空气中的重量与同体积 纯水重量之比。分为三级： 轻比重：2.5以下，如石膏； 中等比重：2.5-4，大多数矿物，如石英、 方解石、正长石等； 重比重：大于4，如重晶石、方铅矿等。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
一、矿物的光学性质
2.条痕色
矿物在未上釉的瓷板上磨划留下的粉末的颜色 （矿物硬度应低于瓷板）。条痕色主要不是矿 物的表面色，而是光线透过极细的颗粒后呈现 的颜色。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
一、矿物的光学性质
透明度高的矿物，条 痕色白色或很浅的颜 色。半透明矿物的微 粒对透过光表现明显 吸收，条痕呈各种彩 色。不透明矿物的微 粒也透不过可见光， 呈现黑色条痕。
二、矿物的力学性质
b. 晶体结构中质点的排列方式 结构不紧密者，硬度低，如石英（离子电位 高）比刚玉（离子电位低）的硬度小，即前 者的结构不如后者紧密；层状结构的矿物由 于层间联系力小，硬度一般较低，如滑石、 石墨、辉钼矿等；含结晶水的矿物一般硬度 较低，如石膏。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
二、矿物的力学性质
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
三、矿物的其它物理性质
3.发光性 ⑴发光性的概念 矿物受外界能量的刺激，能发出可见光的性质 为发光性。荧光、磷光。 ⑵影响因素 晶格中的微量杂质产生的晶格缺陷成为能发射 可见光的中心。
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
第四章 矿物的物理性质
② 锯齿状断口：
呈尖锐锯齿状，见于强延展性 的自然金属元素矿物。
③ 平坦状断口：
断面较平坦，见于块状矿物。
④ 参差状断口：
呈参差不平状，见于大多数脆性 矿物及块状或粒状集合体。
⑤ 土状断口：
断面粗糙、呈细粉状，为土状 矿物特有。
⑥ 纤维状断口：
呈纤维丝状，见于纤维状矿物 集合体上。
二、矿物的硬度
1）矿物光泽的等级一般是确定的，
但变异光泽因矿物产出的状态不同 而异。 2）光泽是矿物鉴定的依据之一， 也是评价宝石的重要标志。
五、特殊光学效应
由于宝石内部具有包裹体、双晶、 微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。
常见的有：
猫眼效应猫眼效应、星光效应星光效 应、变色效应等。
产生的原因：
裂开的产生取决于杂质的夹层及 机械双晶等结构以外的非固有因素。
裂开面 沿
(1) 定 向 排 列的外 来 微 细 包 裹 体 或 固溶体离溶物 夹层 ; 的 产生 (2) 由应 力 作 用造成的聚 片 双 晶的接 合 面
（1）裂开只见于某些矿物的某些
光线在金刚石晶体中传播示意
n1
n2
4）玻璃光泽玻璃光泽：
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。
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）油脂光泽油脂光泽：
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：
（1） 若键力很微弱，受力后，层间或 链间可发生相对位移而弯曲，由于基本上 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； （2） 若层间或链间以一定强度的 离子键联结，受力时发生相对晶格位移， 同时所产生的内应力能在外力撤除后 使形变迅速复原而表现出弹性； （3） 当键力相当强时，矿物则表现出 脆性。
矿物的其它物理性质
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟矿物的其它物理性质1．矿物的弹性和挠性矿物的弹性是指某些片状或纤维状的矿物，受外力作用时，能发生弯曲而并不断裂，当外力解除后又能恢复到原来状态的性质。
例如云母、石棉等矿物均具有弹性。
矿物的挠性则是指某些片状或纤维状矿物受外力作用时，能发生弯曲而并不断裂，但当外力解除后不再能恢复到原来状态的性质。
例如绿泥石就具有挠性。
矿物的弹性和挠性，都决定于晶格内部的构造特点。
例如绿泥石、滑石等晶体，都属于层状构造，在其相邻的构造单元层之间，只以微弱的分子键力相联系，当受力时，层间即可发生相对位移，使整个薄片弯曲，而基本上不产生内应力，因此，当外力解除后，内部就没有力量促使晶格恢复到原来的状态，从而表现为挠性。
具有弹性的矿物，例如云母属于层状构造，但在它的相邻的构造单元层之间，还存在有低价、大半径的阳离子K1+，因而使层之间的键力有一定程度的加强。
当受力时，层间虽然仍可发生相对位移，使整个薄片弯曲，但位移破坏了K1+与阳离子之间的平衡位置，因而产生了内应力；当外力解除后，这种内应力就要促使质点恢复到平衡位置，结果就表现出弹性。
矿物的弹性和挠性，主要是区别云母、绿泥石等一些矿物的鉴定特征。
2．矿物的延展性与脆性矿物在受到外力的拉引时，能发生塑性形变趋向于形成细丝的性质，称为矿物的延性；在受到外力的碾压或锤击时，能发生塑性形变而趋向于形成薄片的性质，则称为矿物的展性。
延性和展性几乎是同时并存的，一般就通称为延展性。
通常温度升高，延展性增强；混入杂质等则使延展性降低。
如自然金、自然银、自然铜等矿物具有良好的延展性。
延展性是金属键矿物的一种特性。
矿物受外力作用时容易破碎的性质称为脆性。
脆性矿物用刀刻划时易产生粉末。
大多数矿物都具有脆性。
如方铅矿、黑钨矿等。
当用小刀刻划具有延展性的矿物时，矿物表面被。
矿物的物理性质
矿物物理性质矿物的物理性质矿物的物理性质包括:颜色、条痕、光泽、透明度、硬度、解理、断口、比重等。
大体可以归结为三大类，即：光学、力学、特异性质。
矿物的光学性质矿物颜色（1）自色矿物本身所具有的颜色（2）他色：不是矿物本身所具有的颜色，而是因为矿物含有机械混入物或杂质离子，致使矿物呈现出与其自色不同的颜色。
红宝石(含Cr)蓝宝石(含Ti4+或Fe2+)刚玉（Al2O3）水晶（石英，SiO2）紫水晶（含Fe、Mn）水晶（3）假色：也不是矿物本身的颜色，而且多数只存在于矿物表面，主要是由于化学（风化）或物理的原因而使矿物呈现的颜色。
斑铜矿（假色）条痕（色）就是矿物在瓷板上划出的粉末的颜色。
条痕色更稳定，硬度大或浅色矿物一般无条痕。
褐铁矿与赤铁矿的条痕色褐铁矿：褐色赤铁矿：缨红色透明度冰州石（透明）是指矿物透过可见光的能力1．透明石英（半透明）2．半透明3．不透明辉石（不透明）光泽矿物表面对光线的反射强度1．金属光泽2．半金属光泽3．非金属光泽金属光泽（黄铁矿）半金属光泽（磁铁矿）珍珠光泽（白云母）玻璃光泽（石英）金刚光泽（金刚石） 非金属光泽又可进一步分为：金刚光泽、玻璃光泽、丝绢光泽、珍珠光泽、土状光泽、油脂光泽、沥青光泽等。
石英（油脂光泽）矿物的力学性质矿物的力学性质是指矿物在外力作用下所表现出来的性质。
硬度是指矿物抵抗外力刻划、压入、研磨等机械作用的能力。
摩氏硬度计：滑石(1)、石膏(2)、方解石(3)、萤石(4)、磷灰石(5)、长石(6)、石英(7)、黄玉(8)、刚玉(9)、金刚石(10)摩氏硬度计只代表矿物硬度的相对顺序，而不能说明硬度的绝对大小，各级之间的硬度差异也是不可比的。
如：石英硬度（7）为滑石硬度（1）的3500倍金刚石（10）硬度则为石英硬度的1150倍在实际和野外工作中为了方便应用，摩氏硬度的确定常借用指甲（2-2.5）、小刀（5-5.5）、碎玻璃（6）等简便工具来代替使用。
《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
矿物的物理性质
矿物的物理性质矿物的光学性质：颜色：矿物对入射光的选择性吸收后（均匀吸收随吸收量有多到少为黑色、深灰色、浅灰色、白色等。
不均匀吸收即选择性吸收呈现被吸收光的补色），通过透射和反射所呈现的颜色。
互补色关系图：红橙黄（黄绿）绿黑青紫颜色产生的原因：自色：矿物本身的颜色，对鉴定矿物有着重要的意义。
他色：非矿物本身的颜色，由混入到矿物中的杂质元素引起。
假色：由于光的干涉等物理原因造成的。
颜色命名方法有两种：1.标准色谱法：运用红橙黄绿蓝青紫、白灰黑等色谱图与矿物颜色进行对比命名。
2.类比法：联系生活中实物的颜色。
条痕：矿物在白色无釉瓷板上擦划后留下的矿物粉末的颜色。
（鉴定意义不大）光泽：矿物表面对可见光的发射能力。
根据反射光的强弱划分光泽为四级。
金属光泽：如黄铁矿等半金属光泽：如磁铁矿等金刚光泽：如闪锌矿等玻璃光泽：如石英等透明度：矿物允许可见光透过的程度。
根据清晰程度划分为三种。
透明（如云母、长石、石英等）半透明（如雄黄等）不透明（如黄铁矿等）三种发光性：矿物受到外界能量激发时发出可见光的性质（即矿物吸收外界能量后再以可见光的形式释放出来）。
按发光性质分为两种。
萤光性（外界能量激发矿物发光，激发停止发光消失，如白钨矿）磷光性（外界能量激发矿物发光，激发停止后能发光一段时间，如磷灰石）矿物的力学性质硬度：矿物抵抗外力机械作用的能力。
摩氏硬度：滑-石-方-萤-磷-长-石英-黄玉-刚-金刚，指甲2小刀5.5。
解理：矿物受力作用后沿一定方向裂开，形成一系列光滑平面的性质。
根据解理发育完善程度划分5个级别。
极完全解理（如白云母、黑云母等）完全解理（如方解石等）中等解理（如普通辉石等）不完全解理（如磷灰石等）极不完全解理（如α-石英等）断口：矿物受力作用后在任意方向上裂成凹凸不平的面。
（非晶质准矿物或无解理的矿物的破裂面以断口为主）根据形状划分为参差状断口（如磷灰石等）贝壳状断口（如α-石英等）锯齿状断口（如自然铜等）土状断口（如高岭石等）脆性（容易破碎）、延展性（容易被拉伸变薄）、弹性（外力撤销恢复原状）、挠性（外力撤销后不能恢复原状）矿物的相对密度：纯净均匀的单矿物与同体积水在4℃时的密度比。
矿物的物理性质
矿物的物理性质矿物的比重矿物的比重是指纯净、均匀的单矿物在空气中的重量与同体积水在4℃时重量之比。
如果矿物在空气中的重量为P克，同体积水在4℃时的重量为P克，则1矿物的密度（D）是指矿物单位体积的重量，度量单位为克/立方厘米(g/cm3)。
矿物的比重在数值上等于矿物的密度。
矿物比重的变化幅度很大，可由小于1（如琥珀）至23（如饿钉族矿物）。
自然金属元素矿物的比重最大，盐类矿物比重较小。
矿物比重可分为三级：轻级比重小于2.5。
如石墨（2.5）、自然硫（2.05-2.08）、食盐（2.1-2.5）、石膏（2.3）等。
中级比重由2.5到4。
大多数矿物的比重属于此级。
如石英（2.65）、斜长石（2.61-2.76）、金刚石（3.5）等。
重级比重大于4。
如重晶石（4.3-4.7）、磁铁矿（4.6-5.2）、白钨矿（5.8-6.2）、方铅矿（7.4-7.6）、自然金（14.6-18.3）等。
矿物的比重决定于其化学成分和内部结构，主要与组成元素的原子量、原子和离子半径及堆积方式有关。
此外矿物的形成条件--温度和压力对矿物的比重的变化也起重要的作用。
应该指出，同一种矿物，由于化学成分的变化、类质同象混入物的代换、机械混入物及包裹体的存在、洞穴与裂隙中空气的吸附等等对矿物的比重均会造成影响。
所以，在测定矿物比重时，必须选择纯净、未风化矿物。
矿物的硬度矿物的硬度是指矿物抵抗外来机械作用力(如刻画、压入、研磨等)侵入的能力。
早在1822年，Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体，这是所谓的摩氏硬度计。
按照他们的软硬程度分为十级：1）滑石6）正长石2）石膏7）石英3）方解石8）黄玉4）萤石9）刚玉5）磷灰石10）金刚石各级之间硬度的差异不是均等的，等级之间只表示硬度的相对大小。
利用摩氏硬度计测定矿物硬度的方法很简单。
将预测矿物和硬度计中某一矿物相互刻划，如某一矿物能划动方解石，说明其硬度大于方解石，但又能被萤石所划动，说明其硬度小于萤石，则该矿物的硬度为3到4之间，可写成3-4。
矿物的物理性质
贝壳状
锯齿状
参差状
石英的贝壳状断口
脆性和延展性 矿物受力极易破碎，不能弯曲，称为脆性。
这类矿物用刀尖刻划即可产生粉末。 大部分矿物具有脆性，如方解石。
矿物受力发生塑性变形，如锤成薄片、拉成 细丝，这种性质称为延展性 延展性。 延展性
这类矿物用小刀刻划不产生粉末，而是留下光 亮的刻痕。 如金、自然铜等。
同种矿物的解理方向和解理程度总是相同的， 性质很固定，是鉴定矿物的重要特征之一。
解理的等级
最完全解理
完全解理
中等解理
不完全解理
极不完全解理
总之：只有结晶质矿物才具有解理。 总之：只有结晶质矿物才具有解理。它反应了晶体结 方向上面网间结合力的差异性（ 构中不同 方向上面网间结合力的差异性（解理发生 在结合力较弱的位置）。 在结合力较弱的位置）。 解理发生的位置： 解理发生的位置： 在面网密度大的面网之间； ①在面网密度大的面网之间； 电性中和的面网之间； ②电性中和的面网之间； 两层同号离子相邻的面网之间； ③两层同号离子相邻的面网之间； 键力较弱的面网之间。 ④键力较弱的面网之间。 实际的解理，是由一种或几种因素控制的。 实际的解理，是由一种或几种因素控制的。 解理是结晶质矿物的一种稳定的物理性质，是鉴 解理是结晶质矿物的一种稳定的物理性质， 定矿物的重要依据。 定矿物的重要依据。
量比，称为矿物的比重。
矿物的化学成分中若含有原子量大的元素或 者矿物的内部构造中原子或离子堆积比较紧 密，则比重较大；反之则比重较小。 大多数矿物比重介于2.5—4之间；一些重金 属矿物常在5—8之间；极少数矿物（如铂族 矿物）可达23。
矿物的磁性、 矿物的磁性、电性和发光性
矿物的磁性是指矿物被永久磁铁和电磁铁吸引，或矿物本 身能够吸引铁质物体的性质。 矿物的磁性，主要是由于矿物成分中含有铁、钴、镍、 钛等元素所致。 一般用马蹄形磁铁或带磁性的小刀来测验矿物的磁性。 有些矿物受热生电，称热电性，如电气石； 有些矿物受摩擦生电，如琥珀； 有的矿物在压力和张力的交互作用下产生电荷效应，称为 压电效应，如压电石英。 压电石英已被广泛地应用于现代科学技术方面。
矿物学 第四章 矿物的物理性质2-力学性质及其它物性 图文
石英贝壳状断口
黄铁矿的断口
小结：解理、裂开和断口的识别
1、解理
1）区分晶面与解理面； 2）全面描述解理应包括：等级、方位、组数、夹角；
3）解理组数必须在同一单体上进行：一般选棱、角较突出、
自由面出露较多的颗粒上，对着光线转动矿物不同方向观察； 解理的组数与夹角可从解理纹得到反映。
2、裂开：产生的原因与解理不同；
例如：
石盐、方铅矿：‖{100}立方体解理，三组互相垂直； 闪锌矿：‖{110}菱形十二面体的解理，六组； 石墨：‖{0001}平行双面的解理，一组。
★解理面上之解理纹可示出解理的组数和夹角。
解理的组数和夹角可在解理面上的解理纹上 体现出来。
∥01 1}
∥{001}
∥{hk0}
的异向性特点。
2．裂开
某些矿物晶体在应力作用下，有时可沿着晶格内一定的结晶方 向破裂成平面。裂开的平面称裂开面。 注意：从现象上看，裂开酷似解理，也只能出现在晶体上。
产生的原因与解理不同： 主要取决于杂质的夹层及机械双晶等结构以外的非固有因素。 裂开面往往沿下列方向产生：
（1）裂开只见于某些矿物的某些晶体上，也可能不遵循晶体 的对称性。
晶体中可有一种或几种不同等级的解理。
白云母的极完全解理 ‖{001}
方铅矿 ‖{100}完全解理
方解石‖{ 101 1 }完全解理
辉石的中等解理
‖{110}
角闪石晶体
橄榄石的不完全解理
解理的表示方法：
★解理反映出晶体的异向性和对称性。 通常用相应的单形及其符号来表示解理的 方向、组数和夹角。
∥{110} ∥{001}
矿物的解理
方解石 萤石
闪锌矿
重晶石
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
6矿物的物理性质guo
另外： （1）矿物的硬度具有异向性 （2）矿物结构中存在羟基、中性水分子硬度明显降低 石膏Ca[SO4]•2H2O(1-2) 硬石膏Ca[CO3](3-4.5)
二、矿物的其它物理性质
比重
磁性
脆性
延展性 弹性
挠性
1、比重
定义： 是指纯净的矿物（宝石）在空气中的重量与同体积的纯 水（4℃时）的重量之比。 比重首先决定于组成元素的原子量，其次组成矿物的 离子或原子的体积、晶体结构的紧密程度也起着重要作 用，类质同象、包裹体、晶格缺陷对比重有一定影响。 比重是一个无量纲数，数值大小与密度一般相同。比 重（或密度）是矿物（宝石）的重要性质之一，可作为 鉴定特征。
沿任意方向破裂 并呈各种凹凸不 平的断面。 它不是矿物固有 的特性； 晶体或非晶体矿 物上均可产生； 同种矿物的断口 常会有一定的形 态，可作为辅助 鉴定特征。
沿一定结晶方 向裂开的性质 。 它不是矿物固 有的特性； 在对某些矿物 来说有鉴定意 义，还可用作 分析矿物的成 因及形成历史
实
质
鉴 定 意 义
是由于在晶体内部存在着一定方向的力学薄弱面。
强调：
解理是由矿物的晶体结构决定的 解理产生在面网间化学键联结力最弱的方向
解理的分级
根据解理产生的难易程度，可将矿物 的解理分成五个等级：
A 极完全解理 矿物在外力作用下极易裂 成薄片。解理面光滑、平整。很难发生断 口。如云母、石墨、辉钼矿等； B 完全解理 矿物在外力作用下，很容易 沿解理方向裂成平面（但不成薄片）。解 理面平滑。如方解石、方铅矿、萤石等；
条痕 光泽 透明度
无色或白色 无色或白色 浅色或彩色 深色或金属色 玻璃－－－－金刚－－－－半金属－－－－金属 透明－－－－－－－半透明－－－－－－不透明
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。
矿物的物理性质
.
37
解理组数与夹角还可以根据矿物晶体标本上的解理 纹来判断：
解理、裂开、断口：
解理的等级： 1）极完全解理：破裂成薄片，平整而光滑，如云母； 2）完全解理：破裂成板块，较平整而光滑，如方解石； 3）中等解理：破裂成不太平整的面，但在较小的范围内隐
约可见平面，如白钨矿； 4）不完全解理：基本上见不到解理面，但隐约可见断断续
续的面，如磷灰石； 5）极不完全解理：无解理面，如石英。
对不完全解理和极不完全解理，肉眼见不到解理面，以后都
以无解理或解理不发育描述。
.
39
黑云母的极完全解理
方解石的完全解理
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。
（也是吸收光的补色） .
靛
橙
蓝 绿
黄 黄绿
互补色
5
矿物的颜色：
对于彩色：
白光入射
白光入射
黄光被反射
透明矿物
不透明矿物
蓝色光被吸收了，呈现蓝色 的补色：橙色
（体色）
吸收了全部的光，但其中的黄光
被反射了，所以呈黄色（黄
色也可以理解为吸收光的补
. 色）
6
矿物的颜色：
如果是无色、灰色、黑色：
白光
白光
白光
.
1
第14章 矿物的物理性质
矿物的光学性质 矿物的力学性质 矿物的其他性质
颜色 条痕 透明度 光泽 发光性
解理、裂开、断口 相对密度（比重性
.
2
一、矿物的光学性质：
矿物的颜色：
自色：矿物成分与结构决定的矿物本身固有的颜色；
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B、电荷转移——含不同价态离子矿物的呈色
矿物中含有变价金属离子，由于晶体场效应的影响，当电子 受到自然光的照射后从一个离子的轨道跃迁到与之相邻的另 一离子轨道上去，伴随电子的转移有很强的吸收，而使矿物 呈色
Fe2＋ Mn2+ Fe3+
பைடு நூலகம்
Fe3+ Mn4＋ Ti4+
使矿物呈色的过渡型离子
离子 颜色 矿物举例 离子 颜色
满带
1.77-3.10ev）能量间隔在可见光的
满带
范 围 内 ， 矿 物 可 选 择 能 量 比 自 身 Eg
大的各种色光，使电子跃迁而呈其
互补色。如辰砂等矿物Eg在2.5ev，
吸收绿色光，呈红色。
（3）矿物带隙宽度大（ Eg>3.10ev)大于可见光的能量，可 将光不被吸收而大部分透过，矿物无色透明
矿物举例
红 刚玉(红宝石) Fe2+ 绿 阳起石，绿泥石
Cr3+
绿
钙铬榴石
红
赤铁矿
Mn2+ 玫瑰
Mn4+ 黑 [UO2]2+ 黄
菱锰矿 蔷薇辉石
软锰矿 钙铀云母
Fe3+ 褐
黄绿
蓝 Cu2+
绿
褐铁矿 绿帘石 绿高岭石 蓝铜矿
孔雀石，绿松石
C、带隙跃迁（自然金属及硫化物）
能带理论认为，结晶体中的电子不再被个别原子所束缚，而为 整个晶体所共有，并在晶体内部的一个三维空间的周期性势场 中运动。电子运动时的能量限定在一定的区域中，它有一定的 上下限值，这些电子运动所允许的能量区域就称为能带。
能带理论中，电子在能带能级上的充填首先成对充填在较低能 量的能级上。
完全被电子填满的原子轨道形成的较低能量的能带称为满带， 由未充满电子的原子轨道所形成的较高能量的能带称为导带， 满带与导带之间的能量间隙为禁带。
若禁带宽度与某种可见光能量相当，矿物收自然光照射时，处 于满带的低能电子会吸收能量大于禁带的部分色光而越过禁带 到达高能态的导带，从而使矿物致色。
矿物颜色的类型
自色、他色、假色
自色是指矿物本身固有的成分、结构所决定的颜色。 自色对矿物鉴定有着重要的意义。
他色是由杂质、气液包裹体所引起的颜色
假色是因物理光学效应而产生的颜色。 锖色：某些硫化物表面的氧化膜引起的颜色(干涉色）
矿物的呈色机理
A、内电子转移——过渡型金属阳离子的呈色
（透明矿物）
V色心—晶格中由于阳离子缺位而引起的。从经典角度考虑， 缺少一个阳离子等于附近增加了一个负电荷，那么附近一个 阴离子必须称为“空穴”才能保持静电的平衡。
E、物理光学效应—光的反射、干涉等物理因素所引起的
矿物成色
假色：锖色、晕色、变彩、乳光
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。
过渡型阳离子具有未充满电子的d、f轨道，进入晶体场后发 生晶体场分裂，使离子外层电子轨道重新排列，(即这些轨道 发生能级分裂，形成两组或几组不同级别的轨道）新形成各 组间的能量差（晶体场分裂能）与可见光能量相当。当矿物 受到可见光照射时，便吸收与晶体场分裂能相当的色光，跃 迁到较高能级的轨道上。由于部分色光被吸收，使矿物呈现 其互补色。 过渡型离子——色素离子 同一离子进入不同晶体场呈色不同，如Cr3+使红宝石呈红色， 使钙铬榴石呈绿色。
D、色心呈色
由于种种物理化学因素，在晶体局部范围内，质点的排列偏 离严格的周期性重复规律，形成晶格缺陷。缺陷部位的电子 跃迁所需能量若减小到与可见光能量相当的程度，可见光照 射时便能选择性吸收色光而转移并呈色。
晶体中能选择吸收可见光的点缺陷称为色心。 F色心—晶格中由于阴离子缺位而引起的。对于整个晶格而 言，阴离子的缺位，空位即形成带正电荷的中心，它能捕获 附近离子中的电子，发生相应的电子转移，吸收某种波长的 色光而使晶体呈色。如石盐的蓝色，萤石的紫色
矿物的物理性质
一、矿物的光学性质
1、矿物的颜色 定义：对光选择性吸收的结果
可见光 380－760nm，其间波长由长至短依次显 示红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色，它们的混 合色为白色
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
（1）矿物带隙宽度窄（Eg<1.77ev， Eg＝0), 低于可见 光的能量，可见光中各种色光被大量吸收，矿物不透明，呈 现较强的表色。
若矿物对各种色光大致是均匀的吸
收并再辐射，按照反射能力大小的 导带 导带 导带 导带
不同而分别呈现为银白、锡白、钢 满带
灰、铅灰、铁黑色等。
满带 带隙 带隙
（2）矿物带隙宽度中等（ Eg＝
锖色(tarnish): 是由于光的干涉作用引起的。硫化 物表面常因氧化产生很薄的薄膜, 受日光照射后薄 膜的两侧均会反射，反射光干涉后有的光波消失或 减弱，有的则得到加强。因而在矿物表面上看到的 是斑驳陆离的彩色 。
变彩(play of colour): 是由于衍射现象而呈色的。在 拉长石的某些面上，可以看到随观察方向的不同而 有蓝、绿、黄、红等颜色的变换，故称变彩。
反射光是矿物表层对透射光吸收后的再辐射，而且某个波长 范围内的色光吸收的越多再辐射时它们的强度也越大，从而 使矿物呈现相应的表面色。所以，表面色表现为与被吸收色 光一致的颜色，而非补色。 如：黄铁矿对绿、黄、橙、红光均有较强的吸收与再辐射， 故呈它们的混和色浅黄铜色。
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。
蛋白石的变彩
赤铁矿表面的锖色
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。