第十四讲矿物学通论3(矿物的物理性质)分析

我们看到的条痕色，主要不是矿物的反射色，而是透射色。
条痕色的一般规律表现为：
（1）透明度高的矿物，其微粒几乎不吸收光线，因此其
条痕为白色或略呈浅色。即使这些矿物因含少量色素离子或 机械杂质，其大颗粒颜色很深，甚至为黑色，其条痕仍然是 白色的。例如常见的“暗色”造岩矿物——普通辉石和普通 角闪石，其颜色为黑色，但条痕却是白色的。
（4）蜡状光泽——在透明矿物的隐晶质或非晶
质致密块状体表面上，呈现象蜡烛表面那样的光泽，
如块状叶腊石的光泽；
（5）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，如 锡石、燧石、沥青铀矿等； （6）土状光泽——即光泽黯淡，或者说无光泽，
就象土块那样，如高岭石、烟灰状辉铜矿、褐铁矿、
（2）半透明矿物的微粒对透射光表现明显的吸收，因此
其条痕呈现各种颜色。如辰砂的条痕为红色，孔雀石的条痕 为绿色等，多数呈浅彩色类的颜色。
（3）不透明矿物的微粒也不透光，因此，当其表面反射
消失后，呈现出黑色条痕。例如：黄铁矿、黄铜矿、方铅
矿、毒砂等许多具不同金属色的硫化物皆为黑色条痕；自 然金属具很强的延展性，在素瓷上画出的条痕不是粉末而 是覆盖在素瓷上的薄片，其表面仍然光滑，所以这部分矿 物的条痕不呈黑色而呈与矿物颜色一致的金属色。但若进 一步采用适当的方法，如在白纸上擦或用手擦，其条痕仍 然是黑色的。
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③变彩（异彩）—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。。
锖 色
变ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ彩
晕 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。
长时间内 ，还能发的光叫磷光(phosphorescence)。
矿物受热而发光的性质称为热光性。
（二）矿物的力学性质和其它性质
指矿物在外力作用下表现出来的各种物理性
质，要求重点掌握解理、硬度和比重；理解裂开、
断口和磁性；了解弹性、挠性、脆性和延展性等。 1. 解理 (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。 裂成的光滑平面，叫做解理面。 对解理的描述从三个方面入手：
玻璃光泽
R=10-4%。如同玻璃般的光泽
金属光泽
半金属光泽
金刚光泽
玻璃光泽
当矿物呈细小集合体或表面不平坦或某种特殊条件下，矿 物的光泽常表现出各种变异的特点，这种光泽称为变异光泽， 主要有： （1）丝绢光泽——透明矿物呈纤维状集合体时，呈现似丝 绸的光泽，如石棉。它的产生显然是与集合体的形态特征密切 相关的； （2）油脂光泽——解理不发育的透明矿物表面象沾有液态 油脂一样的光泽。油脂光泽适用于颜色较浅的矿物，如霞石、 石英；另外还有称为树脂光泽或松脂光泽的则适用于颜色较深 的，特别是黄棕色的透明矿物，如琥珀、浅色闪锌矿； （3）珍珠光泽——透明矿物沿一组极完全解理裂成一迭薄 片时，同时还具有弹性的那些解理薄片的平面上呈现似珍珠或 贝壳内壁的那种柔和而多采的光泽，如云母的{001}面上和石膏 的{010}面上常见。珍珠光泽是由于一系列解理面对光反复产生 反射，并相互发生干涉所造成的，而且常呈现乳光；
（390～770nm）中不同波长的光
波选择性吸收后，透射和反射的 各种波长可见光的混合色。 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
矿物颜色的类型
色，但反光明显较金属光泽弱；后者虽反光较强，但条痕深彩色，
（3）金刚光泽：反射很强，但呈钻石状的耀眼反光，即
金刚石所具有的光泽特点。但一般地来说，只要矿物不具有 金属光泽的特点，也不具有玻璃光泽和其它变异光泽的特点， 相应的矿物条痕呈浅彩色，半透明，即可定为金刚光泽。 （4）玻璃光泽：反射弱，呈平板玻璃一样的反光，相应 的矿物条痕无色、白色、浅色，透明，颜色为非金属色。如 方解石、石英、正长石、普通角闪石等绝大多数造岩矿物。
铝土矿等的光泽。 透明矿物和不透明矿物的微粒集合体均可呈现 土状光泽。
珍珠光泽
丝绢光泽
蜡状光泽
土状光泽
石英的油脂光泽
矿物光学性质关系表
5. 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。 如果在激发因素作用于矿物时，矿物产生发光现象， 而当激发因素停止作用时，发光现象便迅速消失。这种发光 现象称为“萤光” (fluorescence)， 如白钨矿在紫外线 照射下发鲜明的浅蓝色萤光 ； 在外界能量撤除以后，在较
经常使矿物呈色的过渡型离子
离子 Cr3+ 绿 钙铬榴石 菱锰矿 蔷薇辉石 软锰矿 Cu2+ [UO2]2+ 黄 钙铀云母 绿 孔雀石，绿松石 Fe3+ 红 褐 赤铁矿 褐铁矿 绿帘石 绿高岭石 蓝铜矿 颜色 矿物举例 离子 颜色 矿物举例
红
刚玉(红宝石)
Fe2+
绿
阳起石，绿泥石
Mn2+
玫瑰
黄绿
蓝
Mn4+
由此可见，条痕消除了假色，减弱了他色，突出了自色，
它比颜色更稳定，是鉴定矿物，尤其是区别金属和非金属 矿物的重要鉴定特征之一。
3. 透明度——前面已多次用到了透明度的概念，
其文字定义为：
矿物允许光线透过的程度。按透光的程度分为：
透明、半透明、不透明。透光程度的划分标准为：
用肉眼直接观察矿物：当隔着厚度为0.03mm的
自色、他色、假色
自色(idiochromatic)：矿物本身固有的成分结构所决定的颜色 他色(allochromatic)：由杂质、气液包裹体所引起的颜色 假色(pseudochromatic) ：是因物理光学效应而产生的颜色
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。
黑
（2）他色—指矿物由于外来带色杂质的机械混入或含气 液包裹体所染成的颜色。如紫水晶、烟水晶、墨晶、紫色萤
石、黑色方解石（机械混入有机质）。
引起他色的原因主要与色素离子的存在有关，但这些色 素离子不是矿物本身所固有的组分。如前面所列的三种水晶 颜色和萤石的颜色，而乳白色石英的乳白色，是含较多的气 液包裹体所致。
具金属色的矿物为不透明的。
矿物的透明度不同，对它们所采用的研究手段也不同。 透明和半透明矿物采用透射偏光显微镜观察和研究，而不 透明矿物属于反射偏光显微镜研究的范畴。
4. 光泽：是指矿物表面对可见光反射的强度和特点。
根据矿物新鲜平滑表面（晶面、解理面或磨光面）反射光的
强弱和特点，配合矿物的条痕和透明度，可将光泽分为四级： （1）金属光泽：反射最强，呈明显强烈的镜面反射，相应的 矿物条痕深色，颜色呈金属色，不透明，如自然铜、方铅矿等； （2）半金属光泽：反射比金属光泽弱，相应的矿物条痕呈深 彩色至黑色，颜色呈金属色，不透明，如磁铁矿、铁闪锌矿等； 金属光泽和半金属光泽，两者没有确切的界线，主要根据条 痕和反光的强弱进行综合判断。如磁铁矿和黑钨矿，前者条痕黑 所以这两个矿物的光泽都只能定为半金属光泽。
矿物薄片，若可清晰地看到其后物体轮廓的细节，则
矿物是透明的；若仅能见到其后物体的大致轮廓，则
为半透明；若见不到其后物体，则为不透明。
在实际操作中，一般利用矿物的条痕色来间接判断其
透明度：
条痕为无色、白色、浅色的矿物一般是透明的；条痕 为浅彩色（浅褐、红、绿）的矿物一般是半透明的；条痕 为深色的矿物（黑色或金属色）一般为不透明的。 从颜色上来说，呈非金属色的矿物为透明或半透明的，
对于透明矿物来说，所透过光波的颜色就是该矿物的颜 色；对于不透明矿物来说，它的颜色主要决定于其表面反射 光波的颜色。 根据产生颜色的原因不同，可将矿物的颜色分为三种： （1）自色——指矿物本身所固有的颜色，它的产生与矿物本 身的化学成分和内部结构直接有关。如果是色素离子引起呈 色，那么，这些离子必须是矿物本身固有的组分（包括类质 同象组分），而不是外来的机械混入物。自色总是比较固定 的，在鉴定矿物上具有重要意义。 矿物自色的呈色机理可归纳为以下几种： ① 过渡型金属元素（色素离子）的d-d电子跃迁 ② 元素或离子间的电子转移 ③ 晶体结构缺陷造成的电子转移（色心） ④ 能带间电子的转移（能带理论）
解理、硬度等力学性质；与重力作用表现比重；与
电能作用表现一系列电学性质。
重点讲解光学性质、力学性质和比重。
（一）矿物的光学性质 矿物的光学性质是指矿物对自然光 的反射、折射和吸收等所表现出来的各 种性质。包括矿物的颜色、条痕、光泽 和透明度。
一束光通过晶体时的路径示意图
1. 矿物的颜色
定义：矿物对入射的白色可见光
（1）方向：解理产生的方向总是垂直于结构中化学键强 度较弱的方向，即晶体结构中质点平面间联系力相对较弱的
部位产生解理。这就是产生解理的根本原因，而引起面网间
联系力减弱的原因可归纳为以下四方面： ① 解理面一般平行晶格中面网密度较大的面网，而这 些面网之间的间距也相对较大，因而其间的化学键力相对较 弱；例如金刚石晶体构造中主要面网的间距如下：||{111}为