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  矿物的物理性质
   
             作者:       文章来源:网络      点击数:17180      更新时间:2012-04-12
   
 

     由于矿物的化学成分不同,晶体构造不同,从而表现出不同的物理性质。其中有些必须借助仪器测定(如折光率、膨胀系数等),有些则可凭借感官即能识别,后者是肉眼鉴定矿物的重要依据。
   1.颜色 矿物具有各种颜色,如赤铁矿、黄铁矿、孔雀石、蓝铜矿、黑云母等都是根据颜色命名的。
    因矿物本身固有的化学组成中含有某些色素离子而呈现的颜色,称为自色。具有自色的矿物,颜色大体固定不变,因此是鉴定矿物的重要标志之一。如矿物中含有Mn4+,呈黑色;含有Mn2+,呈紫色;含有Fe3+,呈樱红色或褐色;含有Cu2+,呈蓝色或绿色,等等。
    有些矿物的颜色,与本身的化学成分无关,而是因矿物中所含的杂质成分引起的,称为他色。如纯净水晶(SiO2)是无色透明的,若其中混入微量不同的杂质,即可具有紫色、粉红色、褐色、黑色等。无色、浅色矿物常具他色,他色随杂质不同而改变,因此一般不能作为矿物鉴定的主要特征。
    有些矿物的颜色是由某些化学的和物理的原因而引起的。如片状集合体矿物常因光程差引起干涉色,称为晕色,如云母;容易氧化的矿物在其表面往往形成具一定颜色的氧化薄膜,称为锖色,如斑铜矿。以上都统称为假色。
    2.条痕 矿物粉末的颜色称为条痕。通常是利用条痕板(无釉瓷板),观察矿物在其上划出的痕迹的颜色。由于矿物的粉末可以消除一些杂质和物理方面的影响,所以比其颜色更为固定。有些矿物如赤铁矿,其颜色可能有赤红、黑灰等色,但其条痕则为樱红色,是一致的;有些矿物如黄金、黄铁矿,其颜色大体相同,但其条痕则相差很远,前者为金黄色,后者则为黑或黑绿色。因此条痕在鉴定矿物上具有重要意义。
    3.光泽 矿物表面的总光量或者矿物表面对于光线的反射形成光泽。光泽有强有弱,主要取决于矿物对于光线全反射的能力。光泽可以分为以下几种:
  (1)金属光泽矿物表面反光极强,如同平滑的金属表面所呈现的光泽。某些不透明矿物,如黄铁矿、方铅矿等,均具有金属光泽。
  (2)半金属光泽较金属光泽稍弱,暗淡而不刺目。如黑钨矿具有这种光泽。
  (3)非金属光泽是一种不具金属感的光泽。又可分为:
  金刚光泽——光泽闪亮耀眼。如金刚石、闪锌矿等的光泽。
  玻璃光泽——象普通玻璃一样的光泽。大约占矿物总数70%的矿物,如水晶、萤石、方解石等具此光泽。
  此外,由于矿物表面的平滑程度或集合体形态的不同而引起一些特殊的光泽。有些矿物(如玉髓、玛瑙等),呈脂肪光泽;具片状集合体的矿物(如白云母等),常呈珍珠光泽;具纤维状集合体的矿物(如石棉及纤维石膏等),则呈丝绢光泽;而具粉末状的矿物集合体(如高岭石等),则暗淡无光,或称土状光泽。
    4.透明度 指光线透过矿物多少的程度。矿物的透明度可以分为3级:
  (1)透明矿物:矿物碎片边缘能清晰地透见他物,如水晶、冰洲石等。
  (2)半透明矿物:矿物碎片边缘可以模糊地透见他物或有透光现象,如辰砂、闪锌矿等。
  (3)不透明矿物:矿物碎片边缘不能透见他物,如黄铁矿、磁铁矿、石墨等。
    一般所说矿物的透明度与矿物的大小厚薄有关。大多数矿物标本或样品,表面看是不透明的,但碎成小块或切成薄片,却是透明的,因此不能认为是不透明。
    透明度又常受颜色、包裹体、气泡、裂隙、解理以及单体和集合体形态的影响。例如无色透明矿物,其中含有众多细小汽泡就会变成乳白色;又如方解石颗粒是透明的,但其集合体就会变成不完全透明,等等。
    5.硬度 指矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的程度。根据硬度高的矿物可以刻划硬度低的矿物的道理,德国摩氏(F.Mohs)选择了10种矿物作为标准,将硬度分为10级,这10种矿物称为“摩氏硬度计”(表2-2)。
    摩氏硬度计只代表矿物硬度的相对顺序,而不是绝对硬度的等级,如果根据力学数据,滑石硬度为石英的1/3500,而金刚石硬度为石英的1150倍。尽管如此,但利用摩氏硬度计测定矿物的硬度是很方便的。例如将欲测定的矿物与硬度计中某矿物(假定是方解石)相刻划,若彼此无损伤,则硬度相等,即可定为3;若此矿物能刻划方解石,但不能刻划萤石,相反却为萤石所刻划,则其硬度当在3—4之间,因此可定为3.5。余此类推。


表2-2摩氏硬度计


 
     在野外工作,还可利用指甲(2—2.5)、小钢刀(5—5.5)等来代替硬度计。据此,可以把矿物硬度粗略分成软(硬度小于指甲)、中(硬度大于指甲,小于小刀)、硬(硬度大于小刀)三等。有少数矿物用石英也刻划不动,可称为极硬,但这样的矿物比较少。
  测定硬度时必须选择新鲜矿物的光滑面试验,才能获得可靠的结果。同时要注意刻痕和粉痕(以硬刻软,留下刻痕;以软刻硬,留下粉痕)不要混淆。对于粒状、纤维状矿物,不宜直接刻划,而应将矿物捣碎,在已知硬度的矿物面上摩擦,视其有否擦痕来比较硬度的大小。
  6.解理 在力的作用下,矿物晶体按一定方向破裂并产生光滑平面的性质叫做解理。沿着一定方向分裂的面叫做解理面。解理是由晶体内部格架构造所决定的。例如石墨,在不同方向碳原子的排列密度和间距互不相同,竖直方向质点间距等于水平方向质点间距的2.5倍。质点间距越远,彼此作用力越小,所以石墨具有一个方向的解理,即一向解理。
  有的矿物具有二向、三向、四向或六向节理,如食盐具有三个方向的解理,萤石具有四个方向的解理。
  不同的矿物,解理程度也常不一样。在同一种矿物上,不同方向的解理也常表现不同的程度。根据劈开的难易和肉眼所能观察的程度,解理可分为下列等级:
  (1)最完全解理 矿物晶体极易裂成薄片,解理面较大而平整光滑,如云母、石膏等。
  (2)完全解理 矿物极易裂成平滑小块或薄板,解理面相当光滑,如方解石、石盐等。
  (3)中等解理 解理面往往不能一劈到底,不很光滑,且不连续,常呈现小阶梯状,如普通角闪石、普通辉石等。
  (4)不完全解理 解理程度很差,在大块矿物上很难看到解理,只在细小碎块上才可看到不清晰的解理面,如磷灰石等。
  (5)极不完全解理(无解理) 如石英、磁铁矿等。
  对具有解理的矿物来说,同种矿物的解理方向和解理程度总是相同的,性质很固定,因此,解理是鉴定矿物的重要特征之一。
  7.断口 矿物受力破裂后所出现的没有一定方向的不规则的断开面叫做断口。断口出现的程度是跟解理的完善程度互为消长的,即一般说来,解理程度越高的矿物不易出现断口,解理程度越低的矿物才容易形成断口。
  根据断口的形状,可以分为贝壳状断口、锯齿状断口、参差状断口、平坦状断口等。其中最常见的为在石英、火山玻璃上出现的具同心圆纹的贝壳状断口。一些自然金属矿物常出现尖锐的锯齿状断口。
  8.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。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。
  9.弹性和挠性 矿物受力变形、作用力失去后又恢复原状的性质,称为弹性。如云母,屈而能伸,是弹性最强的矿物。
  矿物受力变形、作用力失去后不能恢复原状的性质,称为挠性。如绿泥石,屈而不伸,是挠性明显的矿物。
  10.比重 矿物重量与4℃时同体积水的重量比,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。
  11.磁性 少数矿物(如磁铁矿、钛磁铁矿等)具有被磁铁吸引或本身能吸引铁屑的性质。一般用马蹄形磁铁或带磁性的小刀来测验矿物的磁性。
  12.电性 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。
  13.发光性 有些矿物在外来能量的激发下发生可见光,若在外界作用消失后停止发光,称为萤光。如萤石加热后产生蓝色萤光;白钨矿在紫外线照射下产生天蓝色萤光;金刚石在X射线照射下亦发生天蓝色萤光。有些矿物在外界作用消失后还能继续发光,称为磷光,如磷灰石。利用发光性可以探查某些特殊矿物(如白钨矿)。
  14.其它性质 有些矿物具易燃性,如琥珀;有些易溶于水的矿物具有咸、苦、涩等味道;有些矿物具有滑腻感;有些矿物如受热或燃烧后产生特殊的气味。
  总之,充分利用各种感官,并通过反复实践,抓住矿物的主要特征,就可逐渐达到掌握肉眼鉴定重要矿物的目的。肉眼鉴定矿物是进一步鉴定的基础,也是野外工作所需要掌握的。

   
 
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