第14章 矿物的物理性质
解理、裂开、断口:
解理与晶体结构的关系:总的说是沿化学键弱的面网裂开。 具体有以下情况: 1)沿面网间距大的方向裂开(主要针对原子晶格); 2)沿电性中和面裂开(主要针对离子晶格)。如NaCl晶 体; (图片) 3)沿同号离子相邻的面网裂开(主要针对离子晶格)。如 萤石晶体; 4)对于多键型晶格,一般沿分子键裂开; (图片) 5)对于金属键晶格,一般无解理,因为金属键各向键性均 匀。
矿物的透明度:
矿物的透明度:透过光的程度。 划分等级:以矿物碎片边沿部分是否透光划分:透明、半 透明、不透明。 还可根据条痕划分: 无色、白色条痕-透明, 彩色条痕-半透明, 黑色条痕-不透明。 (思考:为什么可根据条痕?)
矿物的光泽:
矿物的光泽:矿物表面反光的能力。 划分等级:一般要结合条痕来划分。 金属光泽:反光最强,具金属色,条痕黑色,不透明。 半金属光泽:反光较强,也具金属色,条痕深彩色,不透 明-半透明。 金刚光泽:反光稍弱,不具金属色,条痕彩色,半透明- 透明。 玻璃光泽:反光很弱,像玻璃,虽然很光亮,但不刺眼。 条痕无色、白色,透明。 光泽等级的划分是比较难的,要靠经验,条痕是一个非常好 的评判参考。
矿物的硬度:
矿物硬度的分级:
摩斯硬度计
用这十种矿物刻划所测矿物,就可测出矿物的硬度。 但在野外我们一般分3级:
硬度大:小刀刻不动,硬度>5.5 硬度中等:小刀能刻动,但指甲刻不动,5.5 >硬度 > 2.5 硬度小:指甲能刻动,硬度 <2.5
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)。
矿物光学性质总结:
1)矿物光学性质的机理:
白光入射 反射光的颜色,形成不透 明矿物的颜色;
反射光的强度,决定了矿 物的光泽
透过光的颜色,形成透明 矿物的颜色; 透过光的强度,决定了矿 物的透明度
矿物光学性质总结:
2)矿物各种光学性质的关系:
条痕无色、白色--透明--玻璃光泽 条痕彩色--透明--金刚光泽 条痕深彩色--半透明--半金属光泽 条痕黑色--不透明--金属光泽
金光泽:
半金属光泽:
金刚光泽:
玻璃光泽:
矿物的光泽:
此外,还有一些特殊(变异)光泽的描述名称: 树脂光泽: 这些光泽的名称是根据形像来命名的,并 沥青光泽: 不是光泽等级名称。它们与光泽等级的 珍珠光泽: 关系一般为:沥青光泽对应金刚光泽或 丝绢光泽: 半金属光泽,树脂、珍珠光泽对应金刚 光泽,其余都对应玻璃光泽。 油脂光泽: 腊状光泽: 特殊光泽有的是因为矿物集合体产生,如 丝绢光泽、土状光泽;有的是在不平坦 土状光泽: 的断口上产生,如油脂光泽;有的是在 极完全解理面上产生,如珍珠光泽。
石英油脂光泽:
矿物的发光性:
矿物的发光性:在外加能量激发下矿物发出可见光。 一般外加能量为高能辐射(紫外光、X射线等);也 可以为加热、摩擦等。 矿物发光性的实质:矿物内部电子在外加高能(大于可见 光能)作用下,跃迁到较高的能级,处于激发态;由 于在激发态不稳定,电子又跳回到较低能级(过渡 态),也可能再回到基态,这时电子的能量就以较低 能量的可见光发出来。
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:破裂成片,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。
贝壳状断口
参差状断口
矿物的硬度:
矿物的硬度:抵抗外来机械作用(刻划、压入、研磨)
的能力。不能用冲击力。 矿物的硬度直接与矿物内部化学键强度、结构紧密度有关。 对于化学键:原子晶格(共价键)硬度大,其次为离子晶 格(离子键),金属晶格、分子晶格、氢键晶格的硬度 较低。 对于结构紧密度:等型等键结构,离子(原子)半径越小, 硬度越大;例如:Mg[CO3]-Ca[CO3](Mg比Ca小, 所以Mg[CO3]-硬度大) 同化学成分的矿物,则呈最紧密堆积结构的、或配位数大 的,硬度越大,例如:方解石与文石(Ca[CO3]) (方解石中Ca为6次配位,文石中Ca为9次配位,所 以文石硬度大)
绿
黄绿
矿物的颜色:
如果是无色、灰色、黑色:
白光
白光
白光
各色光全部透过
各色光全部透过一点
各色光全部吸收
矿物的颜色:
那么,为什么会对可见光产生吸收?矿物内部的电子吸收 可见光的能量发生跃迁。这是矿物能呈色的最根本的 原因。 可见光的能量是很小的,所以,矿物晶体结构中必须要有 能级差很小的电子轨道,电子才能吸收可见光的能量 发生跃迁。 有以下几种情况: 1)过渡型离子内部电子跃迁: 未满的d轨道发生分裂后, 分裂能级与可见光能量相当, 使的电子可以发生跃迁。 与可见光能量相当
解理、裂开、断口:
关于解理面的观察,要注意一下几点:
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。 解理等级的划分是比较难的,要凭经验。 解理面与晶面区别:解理面是破裂面,相互平行可产 生无穷多解理面,而晶面只是在表面;解理面上有解 理阶梯,是相互平行的解理在解理面上的表现,晶面 上有生长花纹:聚形纹、生长阶梯(多边形,螺旋 形)、生长丘、蚀像等。
矿物的条痕:
矿物的条痕:矿物粉末的颜色。通常在白色无釉瓷板上 刻画所得。 用处:矿物的条痕能消除假色、减弱他色、突出自色, 所以,它在鉴定矿物上比矿物颗粒的颜色更稳定、更 有效。例如:不同成因赤铁矿的颜色可在钢灰-红褐 色之间变化,但是它的条痕呈一种特征的且较稳定的 颜色:红棕色(樱桃红)。另外,条痕还可以帮助确 定矿物的光泽、透明度等级(见后叙)。 因此,条痕在鉴定矿物过程中非常有用!
解理、裂开、断口:
裂开:因为某些非晶体结构的原因,晶体在外力作用下
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。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。 思考:钛铁矿附着在磁铁矿的{111}面网定向排列属于什么 现象?
二、矿物的力学性质
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。
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,因为同一单 形的晶面性质相同,面网性质也相同,产生解理的性质也 相同。
矿物的弹性和挠性主要是针对一些层状或链状结构的矿物, 如果在层间或链间是离子键,则在外力作用下,层间 或链间可以发生一定晶格滑动,但离子键并没有被破 坏,一旦外力消失,离子键还会使晶格恢复原状;但 是,如果层间或链间使分子键,则在外力作用下分子 键很容易被破坏,破坏了的分子键不能使滑动了晶格 再恢复原状。
矿物的条痕:
与矿物颗粒颜色关系:矿物条痕的颜色可以与矿物 颗粒的颜色相同,也可以不同。一般来说,对 于透明矿物,两者基本一致,对于不透明矿物, 一般不一致,如:铜黄色、铅灰色的矿物条痕 都为黑色。为什么?(因为不透明矿物为反射光的颜色,
但条痕已经变为粉末,已经不能反光了,全都吸收了,所以为黑色)
与光泽、透明度关系: 白色、浅色条痕--透明、光泽弱 黑色、深色条痕--不透明、光泽强
矿物的颜色:
矿物自色的呈色机理:矿物对可见光吸收后,透射
和反射光的混合色。对透明矿物:吸收光的补色;对 不透明矿物:吸收光部分被反射的光的颜色。 彩色: 白光入射
透明矿物 白光入射 不透明矿物
黄光被反射
靛 蓝
紫
红 橙 黄
蓝色光被吸收了,所以矿物呈 现蓝光的补色:橙色 (体色)
吸收了大量的光,基本 不透射,但其中的 黄光被反射了 (表面色)
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。
解理、裂开、断口:
断口:与解理正好相反,晶体在外力作用下不裂开为
平面,而是不平整的,就叫断口。 断口的发育恰好与解理成反相关,完全解理则无断口,不 完全解理则发育的就是断口,所以没有必要对断口划 分等级。对断口的描述仅仅是根据形状,如: 贝壳状断口、锯齿状断口、参差状断口、土状断口等。 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。
第14章 矿物的物理性质
矿物的光学性质 矿物的力学性质
颜色 条痕 透明度 光泽 发光性
矿物的其他性质
解理、裂开、断口 密度(比重) 硬度 磁性 弹性与挠性 电性 脆性与延展性
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; 他色:矿物因含某种杂质而引起的颜色; 假色:由某种物理效应(干涉、衍射、散射)而引起的颜 色,包括:锖色:矿物表面氧化薄膜使光发生干涉而呈现的 各种彩色;晕色:矿物内部的裂隙使光发生散射、折射与干 涉形成的彩色;变彩:矿物中含一些定向包裹体或出溶体, 对光发生干涉、衍射所致;乳光:矿物中含一些细小包裹 体或出溶体对光发生漫射而呈。 自色是矿物固有的,是鉴定矿物的主要依据;他色不能鉴定矿 物,但能帮助判断矿物成分的变化;假色也不能鉴定矿物, 但能产生很好的光学效果,因此可以应用。