矿物形态与物理性质.pptx

矿矿 物物 形形 态态集合体形态集合体形态不规则不规则晶面特征晶面特征结晶习性结晶习性规则规则单体形态单体形态不规则不规则规则规则双晶双晶平行连晶平行连晶粒状粒状柱状柱状片状片状结核体结核体晶面条纹晶面条纹蚀象蚀象显晶质显晶质隐晶质隐晶质分泌体分泌体鲕状体鲕状体钟乳状钟乳状理想形态理想形态一、矿物单体的形态一、矿物单体的形态 只有晶质矿物才能呈现单体，所以矿物的单体形态是指矿物单晶体的形态。1理想晶体与实际晶体理想晶体与实际晶体 在结晶学中，主要讨论的是理想晶体。所谓理想晶体理想晶体，是指它的内部结构严格地服从空间格子规律，外形应为规则的几何多面体，面平、棱直，同一单形的晶面同形等大。实际上晶体在其生长过程中或晶体长成之后，总是不可避免地要受到外界复杂因素的种种影响，致使晶体不能按理想形态发育；此外，晶体在形成之后，还可能受到溶蚀和破坏。因而，实际晶体实际晶体和理想晶体相比，相差很远，不能表现出理想晶体所具有的全部特征。实际晶体就内部结构而言，并非严格按照空间格子规律所形成。其外形与理想晶体也常有一定的差距。晶面也非平面，同一单形的晶面也非同形等大，从而形成“歪晶歪晶”。2.晶体习性晶体习性晶晶体体习习性性：其含义一是同种晶体所习见的形态；二是晶体在三维空间延伸的比例。在相同的生长条件下，一定成分的同种矿物，总是有它自己的常见形态，矿物晶体的这种性质与其成分、结构和形成环境密切相关晶体上出现某种或某几种单形，是因为晶面应平行强键，且是面网密度最大的面网。但由于结晶时的环境不同，不同面网的相对生长速度会有变化，以致最后保留在晶体上的晶面可能不同或有所增减。我们可以利用单形出现的情况来鉴定矿物及分析矿物形成的条件。不同成因的锆石形态不同温度下形成的方解石的形态晶体的另一个习性，是其在三维空间延伸的情况。有以下三种：1）三三向向等等长长：晶体沿X、Y、Z轴大致相等发育，呈等轴状或粒状。即a=b=c，晶体结构在三维空间是相等或差异很小。如石榴子石、黄铁矿。2）二二向向延延展展：晶体沿两个方向特别发育，而另一方向发育较差，a=bc，呈板状、片状等。如石墨、云母等。这些矿物常具有坚强的构造层。3）一向伸长：）一向伸长：晶体沿一个方向特别发育，即有a=b1cm），小的叫杏仁体（25%。呈抛光金属般的光泽，呈抛光金属般的光泽，矿物具金属色金属色，条痕条痕呈黑色黑色或金属色金属色，不透明不透明。半金属光泽半金属光泽R=25-19%。呈未刨光金属般的光泽，呈未刨光金属般的光泽，矿物呈金属色金属色，条痕条痕为棕色棕色、褐色褐色等深彩色深彩色，不透明不透明半透明半透明。金刚光泽金刚光泽R=19-10%。如同金刚石般的光泽如同金刚石般的光泽,颜色颜色和条痕条痕均呈浅浅色色（如浅黄浅黄、桔红桔红、浅绿浅绿等）、白色白色或无色无色，半透明半透明透明透明。玻璃光泽玻璃光泽R=10-4%。如同玻璃般的光泽如同玻璃般的光泽,矿物为无色无色、白色白色或浅浅色色，条痕条痕呈无色无色或白色白色，透明透明。矿物光泽的分级矿物光泽的分级:按照反射率的大小，光泽分为按照反射率的大小，光泽分为四级四级.金属光泽金属光泽半金属光泽半金属光泽金刚光泽金刚光泽玻璃光泽玻璃光泽另外，由于反射光受到矿物的颜色、表面平坦程度及集合方式的影响，常呈现出特殊的变异光泽：油油脂脂光光泽泽：颜色浅、具有玻璃光泽或金刚光泽的矿物，在不平坦断面上呈现的如同油脂面上见到的那种光泽。如石英，断口为油脂光泽。树树脂脂光光泽泽：颜色黄黄褐、具金刚光泽的矿物，如闪锌矿、雄黄等，在不平坦面上，可以见到象松香等树脂平面所呈现的那样的光泽。丝丝绢绢光光泽泽：在透明、具玻璃光泽且个体细小呈纤维状集合体或解理完全的矿物，如石棉、纤维石膏等，具有象蚕丝或丝织品那样的光泽。珍珍珠珠光光泽泽：解理发育的浅色透明矿物，如白云母、滑石等，在它们的解理面上所看到的那种象贝壳凹面上呈现的那种柔和而多彩的光泽。树脂光泽树脂光泽：珍珠光泽珍珠光泽丝绢光泽丝绢光泽蜡状光泽蜡状光泽影响因素影响因素：主要是矿物的化学键类型化学键类型：1）具金属键金属键的矿物一般呈金属光泽金属光泽或半金属光泽半金属光泽；2）具共价键共价键的矿物一般呈金刚光泽金刚光泽或玻璃光泽玻璃光泽；3）具离离子子键键或分分子子键键的矿物，对光的吸收程度小，反反光光很弱很弱，光泽光泽即弱弱。矿物光学性质关系表矿物光学性质关系表5.矿物的发光性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。发发光光体体一一旦旦停停止止受受激激(10-8秒)，发发光光现现象象消消失失，所发的光为萤萤光光(fluorescence)；在外界能量撤除以后(10-8秒)，还能发的光叫磷磷光光(phosphorescence)。矿物受热而发的光的性质称为热光性热光性。二、二、矿物的力学性质矿物的力学性质是矿物在外力作用下表现出来的各种物理性质，解理、裂理（裂开）、断口、硬度、延展性、弹性和脆性等。解理和硬度可鉴定矿物。1.解理、裂开和断口解理、裂开和断口(1)解理(cleavage)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，叫做解理解理。裂成的光滑平面，叫做解理面解理面。解理面一般平行于面网密度最大的面网、阴阳离子电性中和的面网、两层同号离子相邻的面网以及化学键力最强的方向。解理解理产产生的原因生的原因A 解理面一般平行于解理面一般平行于面网密度最大的面网面网密度最大的面网B平行于由异号离子组平行于由异号离子组成的电性中和的面网成的电性中和的面网C当相邻面网为同号离子的当相邻面网为同号离子的面网时，其间易产生解理面网时，其间易产生解理D 平行于化学键力平行于化学键力最强的方向最强的方向 根据解理的完好程度，一般分为五级：根据解理的完好程度，一般分为五级：(1)(1)极极完完全全解解理理：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)(2)完完全全解解理理：易获得解理，常裂成规则的解理块，解理面较大光滑而平坦，如方解石、方铅矿等。(3)(3)中中等等解解理理：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)(4)不不完完全全解解理理：较难得到解理，解理面小且不光滑平坦，碎块上主要是断口，如磷灰石、绿柱石。(5)(5)极极不不完完全全解解理理：很难得到解理，仅在显微镜下偶尔可见零星的解理面，石英一般认为没有解理。不同种的矿物，其解理特征不同，有的无解理；有的有一组解理；而有的则有几组解理。（2）断断口口(fracture)：具极不完全解理的矿物，尤其是没有解理的晶质和非晶质矿物，它们受外力打击后，都会发生无一定方向的破裂，其破裂面就是断口。根据的断口形状，断口可分为：贝贝壳壳状状断断口口: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。锯齿状断口锯齿状断口：呈尖锐锯齿状，如自然铜的断口。参参差差状状断断口口：呈参差不平的形状，如磷灰石的断口。土状断口土状断口：为土状矿物所特有的粗糙断口，如块状高岭石的断口。锯锯齿齿状状断断口口参参差差状状断断口口土土状状断断口口贝贝壳壳状状断断口口（3）裂理）裂理(parting)矿物受外力作用，有时可沿着一定的结晶学方向裂成平面的非固有性质，称为裂裂理理或或裂裂开开。与解理的成因不同：A裂开通常是沿着双晶结合面特别是聚片双晶的结合面发生，B或因晶格中某一定方向的面网间存在它种物质的夹层而造成定向破裂。刚玉晶体上的刚玉晶体上的1011裂理裂理2.硬度硬度是指矿物抵抗某种外来机械作用力（如刻划、压入或研磨）侵入能力。通常用摩摩氏氏硬硬度度计计作为硬度的等级的标准。其它矿物的硬度是与摩氏硬度计中的标准矿物互相刻划，相比较来确定的。在野外工作中，用摩氏硬度计中的矿物作为比较标准有时不够方便，常借用指甲（2）、铜具（3）、小刀（56.5）等代替标准硬度的矿物来帮助测定被鉴定矿物的硬度。摩氏硬度是一种相对硬度，应用时极为方便，但较粗略。因此在对矿物作详细研究时，常需要测矿物的绝对硬度。通常采用的绝对硬度值是维克用压入法测定的，称为维氏硬度维氏硬度。摩氏硬度计十种矿物的维氏硬度维氏硬度如下（单位kg/mm2）：滑石2正长石930石膏35石英1120方解石172黄玉1250萤石248硬玉2100磷灰石610金刚石10000矿物硬度是内部结构牢固程度的表现，主要取决于化学键的类型和强度。离子键型矿物硬度较高、共价键型矿物硬度高、金属键型矿物硬度低、分子键型矿物硬度最低。决定化学键强度的因素及对硬度的影响有以下几个方面：1）原子价态和原子间距 矿物的硬度随组成矿物的原子或离子电价的增高而增大，与原子间距的平方成反比。2）原子的配位数 在其它条件相同的情况下，矿物硬度随原子配位数增大而增大。3）离子共价键的状态 大多数矿物中，组成元素之间的化学键为离子共价键的中间过渡类型，硬度随共价性程度的增大而增大。硬度还体现晶体的对称性，即不同方向上的硬度不同。3矿物的比重矿物的比重：是指矿物（纯净的矿物）的重量与4时同体积水的重量之比。其数值与密度的数值相同。矿物的比重变化范围很大，从小于1（如琥珀）到23（铂族矿物）不等。自然金属元素矿物比重最大，盐类矿物比重最小。大多数矿物的比重都在23.5之间。矿物比重可分为三级：矿物比重可分为三级：轻级：比重小于2.5。如石墨，石盐，石膏等。中级：比重2.54，大多数矿物的比重属于此级。如石英，萤石，金刚石等。重级：比重大于4，如重晶石，自然金，黄铁矿等。对晶体结构类型相同的矿物来讲，矿物的比重随所含元素原对晶体结构类型相同的矿物来讲，矿物的比重随所含元素原 子量的增大而增大，随原子或离子半径的增大而减小，见表子量的增大而增大，随原子或离子半径的增大而减小，见表14-2。方铅矿方铅矿 PbS(Pb=207.21,7.4-7.6g/cm3)重晶石重晶石 BaSO4(Ba=137.36,4.3-4.7g/cm3)但当原子量的增大不足以抵消因原子或离子半径增大所减小的比但当原子量的增大不足以抵消因原子或离子半径增大所减小的比重时，则原子量虽然增大，比重反而减小重时，则原子量虽然增大，比重反而减小。在原子量、原子或离子半径相同或相近的情况下，原子或离子的在原子量、原子或离子半径相同或相近的情况下，原子或离子的配位数越大，比重越大。配位数越大，比重越大。方解石方解石 CaCO3(6,2.71g/cm3)文石文石 CaCO3(9,2.95g/cm3)矿物形成时的温度矿物形成时的温度(T)和压力和压力(P)对矿物的比重也有影响对矿物的比重也有影响T增大增大CN降低降低形成小比重矿物形成小比重矿物 方解石中温方解石中温 文石低温文石低温P增大增大CN增大增大形成大比重矿物形成大比重矿物 石墨石墨2.23金刚石金刚石3.504 4矿物的脆性和延展性矿物的脆性和延展性 脆脆性性是指矿物受外力作用时易破碎的性质。如食盐、方解石等。脆性是离子键矿物的一种特性。具有过渡型离子共价键的矿物，离子键彻底程度越高，矿物的脆性就越强。延延展展性性：是指矿物在锤击或拉伸下，容易成为薄片或细丝的性质。如自然金等。5 5矿物的弹性和挠性矿物的弹性和挠性 弹弹性性：是指矿物在外力作用下发生弯曲形变，当外力解除后又恢复原状的性质。如云母。挠性挠性：是指矿物受外力作用发生弯曲形变，当外力作用解除后不能恢复原状的性质。如滑石、绿柱石等 三、矿物的电学性质三、矿物的电学性质1.导导电电性性：是指矿物对电流的传导能力。它取决于化学键的类型。具金属键的矿物，因为在晶体结构中有自由电子存在，导电性就强。如自然金属矿物和某些金属硫化物，是电良导体；离子键或共价键矿物导电性弱或不导电。如石棉、云母等。因此，矿物的导电能力差别很大。某些矿物当温度增高时导电性增强，温度降低时具绝缘体性质。还有些矿物的导电性具有方向性。2.荷荷电电性性：矿物在外部能量作用下，能激起矿物晶体表面荷电的性质，称为矿物的荷电性。荷电性分为：a压电性压电性：是指某些矿物晶体，当受到定向压力或张力作用时，能激起晶体表面荷电的现象。b b热电性热电性：是指某些矿物晶体，当受热或冷却时，能激起矿物晶体表面荷电的现象。L3+-电气石受热荷电90 四、矿物的磁性四、矿物的磁性 指矿物能被永久磁铁或电磁铁吸引或排斥的性质指矿物能被永久磁铁或电磁铁吸引或排斥的性质矿物的磁性分为三类矿物的磁性分为三类矿物磁性分成三级矿物磁性分成三级 强磁性强磁性 矿物粉末能被永久矿物粉末能被永久磁铁吸起。如磁铁矿磁铁吸起。如磁铁矿 弱磁性弱磁性 矿物粉末能被永久矿物粉末能被永久磁铁吸引，但不能跃至磁铁磁铁吸引，但不能跃至磁铁上。如铬铁矿上。如铬铁矿 无磁性无磁性 矿物粉末不能被永矿物粉末不能被永久磁铁吸引。如黄铁矿久磁铁吸引。如黄铁矿 逆磁性矿物逆磁性矿物 矿物在外磁场作用下，矿物在外磁场作用下，产生很弱的感应磁场，其磁化方向与产生很弱的感应磁场，其磁化方向与外磁场方向相反，磁化率很小，表现外磁场方向相反，磁化率很小，表现为被永久磁铁所排斥；为被永久磁铁所排斥；电磁性矿物电磁性矿物 矿物在外磁场作用下，矿物在外磁场作用下，产生的感应磁性稍大，其磁化方向与产生的感应磁性稍大，其磁化方向与外磁场方向相同，磁化率不大，为正外磁场方向相同，磁化率不大，为正值，表现为受磁场的吸引。这类矿物值，表现为受磁场的吸引。这类矿物不被永久磁铁吸引，但可被电磁铁吸不被永久磁铁吸引，但可被电磁铁吸引；引；磁性矿物磁性矿物 矿物的碎块或粉末能被永矿物的碎块或粉末能被永久性磁铁所吸引。久性磁铁所吸引。思考题闪锌矿（Zn,Fe）S的黑褐色，含有细分散赤铁矿的红色石英，透明方解石在裂隙附近呈现的五颜六色分别属于自色、他色和假色的哪一类颜色？何谓条痕色？条痕色和透明度有何关系？简述晶格类型对光学性质的影响。何谓相对硬度和绝对硬度？摩氏硬度属于哪一类硬度，它如何分级？解理的定义。画示意图说明解理产生的各种原因。裂理和解理有何异同？说出下列解理的组数和夹角（90、60和斜交）：立方体、八面体、菱面体、四方柱100、斜方柱110。肉眼鉴定中比重如何分级？何谓矿物的发光性？何谓荧光，何谓磷光？何谓矿物的弹性和挠性？