矿物的主要物理性质
第七章 矿物的物理性质
弹性、挠性、脆性、延展性。 其中绝大多数矿物具有脆性，自然金属具强 延展性，有些矿物（如辉铜矿、方铅矿等） 具微弱延展性，表现为磨损后可出现光滑平 面或棱角，可刻划出光亮刻痕等现象。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
三、矿物的其它物理性质
1.比重 ⑴比重的概念及级别 比重指纯净的矿物在空气中的重量与同体积 纯水重量之比。分为三级： 轻比重：2.5以下，如石膏； 中等比重：2.5-4，大多数矿物，如石英、 方解石、正长石等； 重比重：大于4，如重晶石、方铅矿等。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
一、矿物的光学性质
2.条痕色
矿物在未上釉的瓷板上磨划留下的粉末的颜色 （矿物硬度应低于瓷板）。条痕色主要不是矿 物的表面色，而是光线透过极细的颗粒后呈现 的颜色。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
一、矿物的光学性质
透明度高的矿物，条 痕色白色或很浅的颜 色。半透明矿物的微 粒对透过光表现明显 吸收，条痕呈各种彩 色。不透明矿物的微 粒也透不过可见光， 呈现黑色条痕。
二、矿物的力学性质
b. 晶体结构中质点的排列方式 结构不紧密者，硬度低，如石英（离子电位 高）比刚玉（离子电位低）的硬度小，即前 者的结构不如后者紧密；层状结构的矿物由 于层间联系力小，硬度一般较低，如滑石、 石墨、辉钼矿等；含结晶水的矿物一般硬度 较低，如石膏。
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
二、矿物的力学性质
矿物学通论
第七章 矿物的物理性质
三、矿物的其它物理性质
3.发光性 ⑴发光性的概念 矿物受外界能量的刺激，能发出可见光的性质 为发光性。荧光、磷光。 ⑵影响因素 晶格中的微量杂质产生的晶格缺陷成为能发射 可见光的中心。
矿物的物理性质和化学性质
矿物的物理性质和化学性质矿物是地球内部成分在自然界中形成的固体物质，具有一定的物理性质和化学性质。
本文将介绍矿物的物理性质和化学性质，并探讨其在地质学和矿物学中的重要性。
一、矿物的物理性质1. 密度矿物的密度是指矿物质量与体积之间的比值，通常用克/立方厘米（g/cm³）表示。
矿物的密度与其成分和结构有关，不同矿物的密度差异较大。
例如，金刚石的密度为3.52g/cm³，而方解石的密度为2.71g/cm³。
2. 硬度矿物的硬度是指矿物表面抵抗划伤的能力。
莫氏硬度尺是衡量矿物硬度的常用工具，将矿物按照其硬度分为10个等级，从1级到10级。
例如，石膏的硬度为2，而钻石的硬度为10。
3. 断口矿物的断口是指矿石断裂后的表面形貌。
常见的断口有贝壳状断口、贝壳状断口和贝壳状断口等。
不同矿物的断口形态可以提供有关矿物内部结构的信息。
4. 光泽矿物的光泽是指矿物在光线照射下反射光的特性。
常见的光泽有金属光泽、玻璃光泽、树脂光泽等，不同矿物的光泽类型可以帮助对其进行初步鉴定。
5. 色彩矿物的颜色是指其表面呈现的颜色特征，可以通过肉眼观察。
然而，颜色可能会受到杂质的影响，因此不能仅凭颜色来确定矿物的种类。
二、矿物的化学性质1. 化学成分矿物的化学成分是指矿物中各种化学元素的含量和组合方式。
不同矿物具有不同的化学成分，这些成分直接决定了矿物的性质和特征。
例如，方解石的化学成分为CaCO3，而石英的化学成分为SiO2。
2. 反应性矿物的反应性是指矿物与其他物质发生化学反应的能力。
例如，含铁矿物在受热条件下可以发生氧化反应，产生石锰矿等。
3. 溶解性矿物的溶解性是指矿物在不同溶剂中的溶解程度。
某些矿物可以在水中溶解而形成溶液，而其他矿物则不能溶解。
溶解性也是鉴定矿物的重要性质之一。
4. 酸碱性矿物的酸碱性是指矿物在酸性或碱性环境中的反应性。
有些矿物可以与酸、碱反应，产生溶液或沉淀等。
这种反应性可以帮助矿物学家确定矿物的种类。
矿物的物理性质概要
举例：体心立方体，a=2.8610-8cm
思考：CsCl的密度？
各晶系晶体的晶胞体积计算公式：
等轴晶系 V a3
四方晶系 V a2c
六方晶系 Va2csin 60 三方晶系 Va3 13co 2s2co 3s
斜方晶系 V abc 单斜晶系 Vabscin
三斜晶系
V a1 b cc 2 o c s2 o c s2 o 2 s co cs o cs os
（五）矿物的发光性
实质是矿物晶格中的原子或离子的最外层吸收了 较高的外加能量，然后以较低能量（可见光）再 发射出来造成的。
{111}
金刚石
石墨
影响因素：
1）解理面一般平行于面网密度最大的面网。
一般在原子晶格的矿物中产生。如金刚石的解理平行{111}。
2）平行于由异号离子组成的电性中和的面网。
等型结构矿物的相对密度与相对原子量、半径间的关系
矿物 化学式 金属元素的相相对分子 阳离子 相对分子质 半径 相对
对原子质量 质量 半径nm 量增长率% 增长率 密度
菱镁矿Mg[CO3] 24.31 方解石Ca[CO3] 40.08 菱铁矿Fe[CO3] 55.85 菱锌矿Zn[CO3] 65.38
84.32 0.072 100.09 0.100 18.70 115.86 0.078 37.41 125.39 0.074 48.71
3.00 38.89 2.71 8.33 3.96
2.78 4.43
同质多像变体对相对密度的影响
变体 配位数 原子间距/ nm 形成条件 相对密度
石墨 3 0.142（层内） 高温、低压 2.1-2.2
“纤维石膏” 表面的丝绢光泽
油脂光泽 透明矿物，解理不发育，在不平坦 的断口上具油脂状光亮。如石英、石榴子石等 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。例 如锡石、磁铁矿、沥青铀矿等。 土状光泽 粉末状和土状集合体的矿物，表面 石盐表面的油脂光泽 暗淡无光。如高岭石、褐铁矿等。
矿物的物理性质
前言
定义：即矿物作为整体化合物所具有的各方面的物理学性质总和，主要包括矿物的光学性质、力学性质、电学性质、磁学性质、热学性质（导热性、热膨胀性质、挥发性）及其放射性、可塑性、流变性等。
矿物物理性质的影响因素：成分、结构、形态、环境的物理化学条件等因素。物理化学条件是通过热力学原理控制矿物的物理性质。
2矿物的破裂性质（解理、裂开、断口） 解理和断口：矿物受到外力（如敲打、挤压）的作用后，矿物沿着一定的结晶方向发生破裂，若裂出光滑的平面的性质则称为解理，相应的面称为解理面；若裂出的凸不平且方向任意的断面称为断口。
影响解理的因素有：主要是由于矿物晶体结构决定的，由于晶体具有异向性，在不同的结晶方向键力是有差异的，解理面往往是沿着面网间化学键力最弱的方向产生的。多平行面网密度最大的方向或平行异号离子组成的电中性面网而产生解理。。
*
由于光泽与透明度、条痕有关，所以用肉眼观察光泽时一般需参考矿物的条痕和透明度。 表4-1 矿物的光泽分类及与透度、条痕的关系
光泽
金属光泽
半金属光泽
金刚光泽
玻璃光泽
反射率（R）/（%）
>25
19~25
10~19
4~10
条痕
黑色、灰黑、绿黑、或金属色
深色（棕色、褐色）
01
值得注意的是在判别矿物是否透明的基础理论是在标准厚度下，而对于手标本上的矿物和岩石是否透明，常是从矿物的边缘观察。
02
影响矿物的透明度的因素包括：矿物中的包裹体、气泡、杂质、裂隙及矿物的集合体形式等。
03
*
4 矿物的光泽：
是指矿物表面的反射能力，按照反射率的大小，光泽分为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽和玻璃光泽
第四章 矿物的物理性质
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。
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
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。
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。
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 夹层 ; 的 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
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：
（1） 若键力很微弱，受力后，层间或 链间可发生相对位移而弯曲，由于基本上 不产生内应力，故 形变后内部无力促使 晶格恢复到原状而表现出挠性； （2） 若层间或链间以一定强度的 离子键联结，受力时发生相对晶格位移， 同时所产生的内应力能在外力撤除后 使形变迅速复原而表现出弹性； （3） 当键力相当强时，矿物则表现出 脆性。
矿物的其它物理性质
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟矿物的其它物理性质1．矿物的弹性和挠性矿物的弹性是指某些片状或纤维状的矿物，受外力作用时，能发生弯曲而并不断裂，当外力解除后又能恢复到原来状态的性质。
例如云母、石棉等矿物均具有弹性。
矿物的挠性则是指某些片状或纤维状矿物受外力作用时，能发生弯曲而并不断裂，但当外力解除后不再能恢复到原来状态的性质。
例如绿泥石就具有挠性。
矿物的弹性和挠性，都决定于晶格内部的构造特点。
例如绿泥石、滑石等晶体，都属于层状构造，在其相邻的构造单元层之间，只以微弱的分子键力相联系，当受力时，层间即可发生相对位移，使整个薄片弯曲，而基本上不产生内应力，因此，当外力解除后，内部就没有力量促使晶格恢复到原来的状态，从而表现为挠性。
具有弹性的矿物，例如云母属于层状构造，但在它的相邻的构造单元层之间，还存在有低价、大半径的阳离子K1+，因而使层之间的键力有一定程度的加强。
当受力时，层间虽然仍可发生相对位移，使整个薄片弯曲，但位移破坏了K1+与阳离子之间的平衡位置，因而产生了内应力；当外力解除后，这种内应力就要促使质点恢复到平衡位置，结果就表现出弹性。
矿物的弹性和挠性，主要是区别云母、绿泥石等一些矿物的鉴定特征。
2．矿物的延展性与脆性矿物在受到外力的拉引时，能发生塑性形变趋向于形成细丝的性质，称为矿物的延性；在受到外力的碾压或锤击时，能发生塑性形变而趋向于形成薄片的性质，则称为矿物的展性。
延性和展性几乎是同时并存的，一般就通称为延展性。
通常温度升高，延展性增强；混入杂质等则使延展性降低。
如自然金、自然银、自然铜等矿物具有良好的延展性。
延展性是金属键矿物的一种特性。
矿物受外力作用时容易破碎的性质称为脆性。
脆性矿物用刀刻划时易产生粉末。
大多数矿物都具有脆性。
如方铅矿、黑钨矿等。
当用小刀刻划具有延展性的矿物时，矿物表面被。
矿物的物理性质
矿物物理性质矿物的物理性质矿物的物理性质包括:颜色、条痕、光泽、透明度、硬度、解理、断口、比重等。
大体可以归结为三大类，即：光学、力学、特异性质。
矿物的光学性质矿物颜色（1）自色矿物本身所具有的颜色（2）他色：不是矿物本身所具有的颜色，而是因为矿物含有机械混入物或杂质离子，致使矿物呈现出与其自色不同的颜色。
红宝石(含Cr)蓝宝石(含Ti4+或Fe2+)刚玉（Al2O3）水晶（石英，SiO2）紫水晶（含Fe、Mn）水晶（3）假色：也不是矿物本身的颜色，而且多数只存在于矿物表面，主要是由于化学（风化）或物理的原因而使矿物呈现的颜色。
斑铜矿（假色）条痕（色）就是矿物在瓷板上划出的粉末的颜色。
条痕色更稳定，硬度大或浅色矿物一般无条痕。
褐铁矿与赤铁矿的条痕色褐铁矿：褐色赤铁矿：缨红色透明度冰州石（透明）是指矿物透过可见光的能力1．透明石英（半透明）2．半透明3．不透明辉石（不透明）光泽矿物表面对光线的反射强度1．金属光泽2．半金属光泽3．非金属光泽金属光泽（黄铁矿）半金属光泽（磁铁矿）珍珠光泽（白云母）玻璃光泽（石英）金刚光泽（金刚石） 非金属光泽又可进一步分为：金刚光泽、玻璃光泽、丝绢光泽、珍珠光泽、土状光泽、油脂光泽、沥青光泽等。
石英（油脂光泽）矿物的力学性质矿物的力学性质是指矿物在外力作用下所表现出来的性质。
硬度是指矿物抵抗外力刻划、压入、研磨等机械作用的能力。
摩氏硬度计：滑石(1)、石膏(2)、方解石(3)、萤石(4)、磷灰石(5)、长石(6)、石英(7)、黄玉(8)、刚玉(9)、金刚石(10)摩氏硬度计只代表矿物硬度的相对顺序，而不能说明硬度的绝对大小，各级之间的硬度差异也是不可比的。
如：石英硬度（7）为滑石硬度（1）的3500倍金刚石（10）硬度则为石英硬度的1150倍在实际和野外工作中为了方便应用，摩氏硬度的确定常借用指甲（2-2.5）、小刀（5-5.5）、碎玻璃（6）等简便工具来代替使用。
矿物的形态及物理性质
矿物的形态及物理性质
矿物的形态及物理性质
矿物指的是在地质结构中形成的天然物质，也又称作矿石，它们形成独特的岩石，在我们日常生活中很难检测。
那么矿物的形态以及物理性质又有哪些呢？
一是矿物的形态，它们的形态特征多种多样，主要表现为多边形和圆形，同时还有不规则形态等；如硬石英、金刚石等均为六角形，正立方体、正二十面体等晶体形态最为常见，但也有一些为特别形态的矿物，如半连晶体、复式、空心体、灌木体等。
二是矿物的物理性质，主要表现为硬度、断开面、熔点、密度、质转、断口、显影以及特殊现象等。
其中硬度是衡量矿物的主要物理性质，常用的是米氏硬度评价法；断口是矿物内部界面的形状特征，矿物间的断口钝硬因子可以帮助我们判断矿物种类；断开面是表现矿物层面结构特征，用于表示矿物的尺寸和结构；密度是指矿物质量与体积的比值；质转是指矿物外表形状的变化；显影效应是描述矿物间相互作用力；熔点是指在一定温度条件下矿物发生变性的温度点；而特殊现象是指一类矿物的分布范围和表明特征。
总结起来，矿物的形态以及物理性质有多种多样，各具特色，有助于我们更好的了解矿物的性质，正是因为矿物特性越丰富，它可以用于更多的场景，帮助我们更准确的了解晶体的结构和性质，为地质学行业的发展进步提供帮助和支撑。
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⑴斜长石 39% ⑵钾长石12% ⑶石英12% ⑷辉石11%
⑸角闪石5%
⑹云母 5% ⑺稀土矿物4.6% ⑻橄榄石 3%
⑼方解石1.5% ⑽白云石 0.9% ⑾磁铁矿（＋钛铁矿） 1.5％ 其他矿物4.5%
16
本章学习要求
了解组成地壳的主要物质成分；矿物与岩石的概念 及特征；初步掌握识别矿物的一般方法。
要有以下形状：
8
第一章
2.矿物的形状
①一向延伸型晶体：柱状、针状、纤维状等。如： 石英、绿柱石、电气石、石棉等。
②二向延展型晶体：板状、片状等。如： 云母、 重晶石等。
③三向等长型晶体：粒状。如：石榴子石、黄铁矿 等。
自然界中绝大多数矿物是以集合体的形态出现， 即同种矿物的不规则连生体。
9
第一章
非晶质体——内部质点没有规 律，没有规则的几何外形。又分为 玻璃质体（火山作用形成的）和胶 质体（沉淀作用形成的）。
6
第一章
1. 矿物概述
地质作用：在地质历史发展的过程中，促使地 壳的组成物质、构造和地表形态不断变化的作 用，统称为地质作用。可以分为:
内力地质作用：包括：地壳运动、地震作用、 岩浆作用和变质作用。
11
第一章
3。矿物的主要物理性质
③光泽——是指矿物表面对可见光的反射能力。
分为：
金属光泽：方铅矿、黄铜矿
半金
属光泽：磁铁矿、黑钨矿
金刚光泽：金刚石、锌闪矿
玻璃光泽：石英、长石、方解石
非金属光泽、油脂光泽、珍珠光泽（云母）、
丝绢光泽（绢云母）、蜡状光泽（叶腊石）、
土状光泽（高岭石）等
12
第一章
3。矿物的主要物理性质
学习重点
重点是矿物的形态、主要物理性质及常见矿物的识别。
作业及思考题
1. 解理、条痕的概念 2.矿物的主要物理性质有哪些？ 3.主要造岩矿物有哪几种？（写出名称及化学式）
17
外力地质作用：包括：风化作用、剥蚀作用、 搬运作用、沉积作用和成岩作用。
第一章
2.矿物的形状
二、 矿物的形状
矿物的形状是指矿物的外貌特征，是矿物成分、 晶体构造和生成环境等综合影响的结果。
矿物的形状是鉴定矿物的重要特征之一，而且还 可以了解矿物的生成环境。
（一）、矿物单体的形状 矿物单体的形状是指矿物单个晶体的形状，主
（二）矿物的力学性质
指矿物抵抗外力作用（刻划、打击、压拉等）所表现出 来的性质。包括矿物的解理、断口、硬度。
①解理——矿物受外力作用后，沿一定方向裂开的性质。裂 开的光滑平面叫解理面。分为五段：
a.极完全解理：云母（一组）
b.完全解理：萤石（四组）、方解 石（三组）、方铅矿（三组）
c.中等解理：辉石（二 组）、角闪石（二组） d.不完全解理：磷灰石、 绿柱石 e极不完全解理（无解理）：
第一节 地壳
地球内部结构
1
3
第一章
1.组成地壳其中绝大多数元素都在地 壳中有所分布。地壳正是由这些化学元素自然形成矿物并组合 成岩石构成的。
克拉克值（地壳元素丰度）——地壳中化学元素平均重量百 分比。
表1-1 地壳主要元素质量分数（%）
氧（O） 49.13 硅（Si）26.00 铝（Al）7.45 铁（Fe）4.20 钙（Ca）3.25
（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、折射和吸收等所呈现的光 学现象。 主要有：颜色、条痕、光泽和透明度
①颜色——在矿物的新鲜面上直接观 察到的颜色。
②条痕——是矿物在较硬的瓷板上刻 划后所留下的粉末颜色。
条痕色与矿物颜色可以一致（褐 铁矿）也可以不一致（黄铁矿），是 鉴定矿物的重要依据之一。
2. 矿物的形状
（二）、矿物的集合体形态
①显晶质集合体
柱状、针状、纤维状集合体 板状、片状集合体 粒状集合体
②隐晶和胶态集合体
分泌体：如：玛瑙 结核体：如：鲕状、豆状 、肾状赤铁矿
钟乳状体：如：方解石钟乳、葡萄状 致密块状和土状块体：蛋白石、高岭土等
10
第一章
3. 矿物的主要物理性质
三、 矿物的主要物理性质
（三）、矿物的密度
在肉眼鉴定矿物时，一般凭经验用手掂量大致估计。分为三段：
轻矿物：密度2.5以下；如食盐、石膏
中等密度矿物：密度2.5－4；如正长石、 角闪石
重矿物：密度4以上；如黄铁矿、方铅矿
15
第一章
4。常见矿物
四、常见矿物
地壳中发现的矿物有三千多种，但是常见矿物只有几十种， 主要矿物不过十几种：
石英、石榴石 13
第一章
3。矿物的主要物理性质
②断口——矿物受外力作用后，沿任意方向裂成凹凸不 平的破裂面。常见的有：
a.贝壳状断口：石英 b.锯齿状断口：自然铜 c.参差不齐断口：黄铁矿 d.土状断口：高岭土
一般解理发育的矿物无断口，断口
发育的矿物无解理。
③硬度——指矿物抵抗摩擦或刻划的强度，是鉴定矿物的重 要依据之一。
多数矿物是由几种元素化合而成的。如：黄铁矿 （FeS2）、方解石（CaCO3）、石英（SiO2）。
5
第一章
1. 矿物概述
固态矿物（绝大多数矿物是以固体形态出现的）
其中大多数为晶质体，少数为非晶质体。
晶质体——内部质点（原子、离 子、分子）呈有规律的排列，在适宜 的条件下可形成规则的几何外形。晶 体又分为显晶质体和隐晶质体。
钠（Na）2.40 钾（K） 2.35 镁（Mg）2.35 氢（H） 1.00 合计： 98.13
3
第二节 矿 物
主要内容
一、 矿物概念 二、 矿物的形状 三、 矿物主要的物理性质 四、 常见的矿物
4
第一章
1. 矿物概述
第二节 矿物
一、矿物概念
矿物——是通过地质作用自然形成的具有一定化 学成分和物理性质的单质或化合物。 单质矿物——是由单独一种自然元素组成的。如： 石墨（C）、金（Au）。
摩氏硬度计——以选出的10种硬度不同的矿物，按硬度 小到硬度大排序，作为测定比较其他矿物硬度的标准：
14
第一章
3。矿物的主要物理性质
1.滑石，2.石膏，3.方解石，4.萤石，5.磷灰石， 6.正长石，7.石英，8.黄玉，9.刚玉，10.金刚石
在实际工作中，常用随身工具进行比较确定：手指甲 （硬度为2.5）、小刀或玻璃硬度为5.5。