矿物的物理性质

指甲(2.0～2.5)、小钢刀(5～6)、铜针(3)、玻璃(5.5～6.0)、 钢针(5.5～6.0)
3、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。
（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。
断口的描述方法：
矿物的断口主要藉于其形状来描述， 常见的有：
①贝壳状断口贝壳状断口： 呈圆形或椭圆形的光滑曲面，
出现以受力点为中心的不很规则 的同心圆波纹，形似贝壳。
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。
这是由于矿物内部含有许多 远比可见光波长为小的其他矿物 或胶体微粒，使入射光发生漫反射 所致。
二、矿物的条痕
条痕：
矿物粉末的颜色，通常是以矿物在白色 无釉瓷板上擦划所留下的粉末的颜色。
矿物的条痕能消除假色、减弱他色、 突出自色，比矿物颗粒的颜色更为稳定、 更有鉴定意义。
① 不透明矿物和鲜艳彩色的条痕
3．断口
断口：
矿物内部若不存在由晶体结构 所控制的弱结合面网，则受力后
将沿任意方向破裂成不平整的断面。
① 解理和断口产生的难易程度互为 消长。晶格内各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。
② 断口既可见于矿物单晶体上，也可 出现在同种矿物的集合体中。
③ 断口不具对称性，不反映矿物的 内部特征。只作为鉴定矿物的辅助依据。
尤其是硫化物或部分氧化物和自然 元素矿物，具重要鉴定意义；而浅色或 白色、无色透明矿物的条痕多为白色、 浅灰色等浅色，无鉴定意义。
② 某些矿物由于类质同像混入物 的影响，条痕和颜色会有所变化。
根据条痕的微细变化，可大致 了解矿物成分的变化，推测矿物的 形成条件。
三、矿物的透明度
透明度：
矿物允许可见光透过的程度。
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：
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。
4）珍珠光泽：
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：
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
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
硬度： 矿物抵抗外来机械作用
(如刻划、压入或研磨等)的能力。
硬度的测定方法硬度的测定方法：
大致有刻划法、静压入法、 动压入法、研磨法、弹跳法 和 摇摆法等。
矿物肉眼鉴定中，通常采用 摩斯硬度 ( HM )，系一种刻划硬度。
而持续发光时间＜10-8秒的发光 称荧光。
注意：
矿物的发光性与晶格中存在 微量杂质元素及因杂质而产生 的晶格缺陷有关。
§2 矿物的力学性质
矿物的力学性质：
矿物在外力（如敲打、挤压、 拉引、刻划等）作用下所表现出来 的性质。
一、矿物的解理、裂开和断口
1．解理 解理：
矿物晶体受应力作用而超过弹性 限度时，沿一定结晶学方向破裂成 一系列光滑平面。这些光滑的平面 称解理面。
② 矿物中的裂隙、包裹体，及矿物 的集合方式、颜色深浅和表面风化 程度。
四、矿物的光泽
光泽：
矿物表面对可见光的反射能力。
矿物反光的强弱主要取决于 矿物对光的折射和吸收的程度。
据矿物新鲜平滑的晶面、解理面 或磨光面上反光的强弱，配合矿物
的条痕和透明度，矿物的光泽分四个
等级：
1）金属光泽金属光泽：
据矿物碎片刃边的透光程度， 配合矿物的条痕，矿物的透明度
分三级：
1）透明：
能透过绝大部分光，条痕为 无色、白色或浅色。
2）半透明：
可允许部分光透过，条痕呈红、褐等 各种彩色。
3）不透明：
基本不允许光透过，条痕呈黑色或 金属色。
影响因素：
① 主要与其对可见光的吸收程度 有关，即取决于矿物的晶格类型和 阳离子类型。
解理 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 符号以表示解理的方向、组数和 夹角。解理面上之解理纹可反映出 解理的组数和夹角。
解理的等级：
解理，据其产生的难易程度及完好性， 通常分为五级：
①极完全解理极完全解理：
矿物受力后极易裂成薄片， 解理面平整而光滑。
② 完全解理：
矿物受力后易裂成光滑的平面或 规则的解理块，解理面显著而平滑， 常见∥解理面的阶梯。
摩斯硬度计： 以十种硬度递增的矿物为标准
来测定矿物的相对硬度。
1812年奥地利Friedrich Mohs提出用十种硬度递增 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(Mohs scale of hardness)。
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。
4<H例方: r钍Ca石2+(ⅧT=hO02.1)1(26n.5m),。rTh4+Ⅷ=0.105nm——H萤石(CaF2)=
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。
例：D方解石（Ca［CO3］）= 2.72<D文石（Ca［CO3］） =3.25.～944，。CNCa2+方解石=6<CN文石=9——H3方解石<H文石
③ 中等解理：
矿物受力后常破裂成 较小的不很平滑的平面， 解理面不太连续，常呈 阶梯状，且闪闪发亮， 清晰可见。
④ 不完全解理：
矿物受力后不易裂出 解理面，仅断续可见 小而不平滑的解理面。
⑤ 极不完全解理：即无解理。
矿物受力后很难出现解理面， 仅在显微镜下偶尔可见零星的 解理缝。
注意：
晶体中可有一种或几种不同等级 的解理。
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。
六、矿物的发光性 发光性：
某些矿物在外加能量的激发下 能明显地发出可见光。 激发源主要有：
紫外光、阴极射线、x射线、 射线和高速质子流等各种高能辐射， 以及加热、摩擦、可见紫光等。
磷光：矿物在外加能量的激发下
发光，当撤除激发源后，发光的 持续时间＞10-8秒；
丝织品状的光亮。
6）蜡状光泽：
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：
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。
影响因素：
主要是矿物的化学键类型：
1）具金属键的矿物一般呈金属光泽 或半金属光泽；
2）具共价键的矿物一般呈金刚光泽 或玻璃光泽；
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 的夹层 ;
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
晶体上，也可能不遵循晶体的对称性。
（2）裂开只对少数矿物有鉴定意义； 可推测矿物的成分、成因及形成历史。
注意：解理是晶质矿物才具有的特性。
解理产生的原因：
解理严格受晶体结构因素—— 晶格类型及化学键类型、强度和 分布的控制，解理面常沿面网间 化学键力最弱的面网产生。
① 原子晶格，各方向的化学键力 均等，解理面∥面网密度最大即d 最大的面网。
② 离子晶格，因静电作用，解理 沿由异号离子组成的、且 d大的 电性中和面网产生；或者，解理面 ∥两层同号离子层相邻的面网。
3、影响矿物硬度的主要因素：
（3）离子晶格矿物：
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——H菱镁矿(Mg ［CO3］)=3.5～4.5>H方解石(Ca［CO3］)(3)
若离子半径相近，则离子电价越高的矿物硬度越大。
研究意义：
① 解理是鉴定矿物的重要依据之一。 ② 对已知矿物，据解理可确定
其结晶方位及晶体的对称性。
③ 解理的特征，能反映出矿物
晶体结构的某些特点。
解理与晶面如何区别？
2．裂开
裂开裂开：
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， 只能出现在晶体上。
色素离子： 能使矿物呈色的过渡型
离子，主要有Ti、V、Cr、Mn、Fe、 Co、Ni离子；次有W、Mo、U、Cu 和稀土元素等的离子。
② 由惰性气体型离子所构成的矿物，
对可见光不吸收，故呈无色或白色。
2）他色：
矿物因含外来带色的杂质、 气液包裹体等所引起的颜色。
注意：
少数矿物因晶格缺陷（如色心）
而引起。大部分碱金属和碱土金属的 化合物的呈色主要与色心(最常见F心)
有关。如萤石的紫色等。
3）假色：
由物理光学效应所引起的颜色， 是自然光照射在矿物表面或进入 到矿物内部所产生的干涉、衍射、 散射等而引起的颜色。
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，
Chap.4
矿物的物理性质
决定因素： 矿物的成分和结构
矿物的形成条件
研究意义：
1）鉴别矿物的主要依据 2）提供有关矿物的信息 3）广泛应用于国民经济中
§1 矿物的光学性质
矿物的光学性质： 矿物对可见光的反射、折射、
吸收等所表现出来的各种性质。
一、矿物的颜色
颜色：
矿物对入射的白色可见光
（390～770nm）中不同波长的光波 吸收后，透射和反射的各种波长 可见光的混合色。
③ 多键型的分子晶格，解理面 ∥由分子键联结的面网。
[0001]
c0 =0.680nm
(0001)
a0=0.246nm
C
④ 金属晶格，由于失去了价电子 的金属阳离子为弥漫于整个晶格内 的自由电子所联系，晶体受力时 很易发生晶格滑移而不致引起键的 断裂。故金属晶格具强延展性而无 解理。
解理的表示方法：
3）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。
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。
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。
③变彩变彩：
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。
④乳光乳光：
某些矿物中见到的一种类似于
蛋清般 略带柔和淡蓝色调的 乳白色浮光。
电磁波谱
1）当矿物对各色光同等程度地均匀 吸收时，其所呈颜色取决于吸收程度：
① 若均匀地全部吸收，矿物呈黑色； ② 若基本上均不吸收，矿物呈无色或 白色； ③ 若各色光皆被均匀地吸收了一部分， 则视吸收量的多少，而呈现不同浓度的 灰色。
2）当矿物选择性地吸收某种波长 的色光时，矿物呈现被吸收的色光 的补色。
反光很强，似平滑金属磨光面 的反光。
矿物具金属色，条痕呈黑色 或金属色，不透明。
2）半金属光泽半金属光泽：
反光较强，似未经磨光的 金属表面的反光。
矿物呈金属色，条痕为棕色、 褐色等深彩色，不透明～半透明。
3）金刚光泽金刚光泽：
反光较强，似金刚石般明亮耀眼 的反光。
颜色和条痕均呈浅色（ 如 浅黄、桔红、浅绿等）、白色或无色， 半透明～透明。
紫 靛
红 橙
蓝
黄
绿 黄绿
根据产生的原因，矿物的颜色通常分为 自色、他色和假色。
1）自色：
由矿物本身固有的化学成分和内部结构 所决定的颜色,是由于组成矿物的原子或 离子在可见光的激发下，发生电子跃迁 或转移所造成的。
体色（透射出吸收光波的补色） 表面色（反射色）
① 含过渡型离子的矿物，呈现出 被吸收色光的补色。
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：