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1、第十四章矿物的物理性质第十四章矿物的物理性质第十四章第十四章矿物的物理性物的物理性质决定因素决定因素：矿物矿物的成分成分和结构结构矿物矿物的形成条件形成条件 研究意义研究意义：1）鉴别矿物鉴别矿物的主要依据主要依据2）提供有关提供有关矿物的信息信息3）广泛应用于国民经济中广泛应用于国民经济中矿物矿物的光学性质光学性质：矿物对可见光可见光的反射反射、折射折射、吸收吸收等所表现出来的各种性质性质。1矿物的光学性质矿物的光学性质一一、矿物的颜色矿物的颜色 颜色颜色：矿物对入射的白色可见光白色可见光（390770nm）中不同波长的光波吸收吸收后，透射透射和反射反射的各种波长可见光的混合色混合色。电磁波
2、谱电磁波谱1）当矿物对各色光同等程度各色光同等程度地均匀均匀 吸收吸收时，其所呈颜色取决于吸收程度吸收程度：若均匀均匀地全部吸收吸收，矿物呈黑色；若基本上均不吸收均不吸收，矿物呈无色无色或白色白色；若各色光皆被均匀各色光皆被均匀地吸收了一部分吸收了一部分，则视吸收量的多少吸收量的多少，而呈现不同浓度不同浓度的灰色灰色。2）当矿物选择性地吸收选择性地吸收某种波长的色光时，矿物呈现被吸收被吸收的色光色光的补色补色。根据产生产生的原因原因，矿物的颜色颜色通常分为 自色自色、他色他色和假色假色。1）自色自色：由矿物本身固有的化学成分化学成分和内部结构内部结构所决定的颜色,是由于组成矿物的原子或离子在可
3、见光可见光的激发激发下，发生电子跃迁电子跃迁 或转移转移所造成的。体色体色表面色表面色含过渡型离子过渡型离子的矿物，呈现出被吸收色光被吸收色光的的补色补色。 色素离子色素离子：能使矿物呈色呈色的过渡型过渡型 离子离子，主要有Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni离子；次有W、Mo、U、Cu 和稀土元素稀土元素等的离子。由惰性气体型离子惰性气体型离子所构成的矿物，对可见光不吸收不吸收，故呈无色无色或白色白色。2）他色他色：矿物因含外来带色的杂质外来带色的杂质、气液包裹体气液包裹体等所引起的颜色。 注意注意：少数矿物因晶格缺陷晶格缺陷（如色心色心）而引起。大部分碱金属碱金属和碱土金属碱土金属的化合
4、物化合物的呈色呈色主要与色心色心(最常见F心心)有关。如萤石萤石的紫色紫色等。3）假色假色：由物理光学效应物理光学效应所引起的颜色颜色，是自然自然光光照射在矿物表面矿物表面或进入到矿物内部矿物内部所产生的干涉干涉、衍射衍射、散射散射等而引起的颜色。锖色锖色：某些不透明矿物不透明矿物的表面氧化薄膜表面氧化薄膜引起反射反射光的干涉作用光的干涉作用而使矿物表面表面呈现斑驳陆离斑驳陆离的彩色彩色。晕色晕色： 某些透透明明矿矿物物内内部部一系列平行密集的解解理理面面或裂裂隙隙面面对光连连续续反反射射，引起光的干干涉涉，从而使矿物表表面面常出现如同水面上的油膜所形成的彩彩虹虹般般的色带色带。变彩变彩：某些
5、透明矿物透明矿物，因内部存在许多厚度与可厚度与可见光波长相当见光波长相当的微细叶片状微细叶片状或层状结构层状结构，引起光的衍射衍射、干涉干涉作用，导致其不均匀分布不均匀分布的各各种颜色种颜色会随观察方向观察方向的不同而发生变换变换。变彩变彩：乳光乳光：某些矿物中见到的一种类似于蛋清般蛋清般略带柔和淡蓝色调淡蓝色调的乳白色浮光乳白色浮光。这是由于矿物内部内部含有许多远比可见光波远比可见光波长为小长为小的其他矿物其他矿物或胶体微粒胶体微粒，使入射光发生漫反射漫反射所致。二二、矿物的条痕矿物的条痕 条痕条痕：矿物粉末粉末的颜色颜色，通常是以矿物在白白色无釉瓷板色无釉瓷板上擦划所留下的粉末的颜色颜色。
6、 矿物的条痕条痕能消除假色消除假色、减弱他色减弱他色、 突出自色突出自色，比矿物颗粒的颜色更为稳定更为稳定、更有鉴定意义更有鉴定意义。某些矿物由于类质同像混入物类质同像混入物的影响， 条痕条痕和颜色颜色会有所变化变化。根据条痕条痕的微细变化微细变化，可大致了解了解矿物成成 分分的变化变化，推测推测矿物的形成条件形成条件。不透明不透明矿物物和鲜艳彩色彩色的透明透明半透明矿物半透明矿物，尤其是硫化物硫化物或部分氧化物氧化物和自然元素自然元素矿物，具重要鉴定意义；而浅色浅色或白色白色、无色透明矿无色透明矿物物的条痕条痕多为白色白色、浅灰色浅灰色等浅色浅色，无鉴定意义。三三、矿物的透明度矿物的透明度
7、透明度透明度：矿物允许允许可见光透过可见光透过的程度程度。据矿物碎片刃边碎片刃边的透光程度透光程度，配合矿物的条痕条痕，矿物的透明度透明度分三级：1）透明透明：能透过绝大部分光透过绝大部分光，条痕条痕为无色无色、白色白色或浅浅色色。2）半透明半透明：可允许部分光部分光透过，条痕条痕呈红红、褐褐等各种彩色彩色。3）不透明不透明：基本不允许光透过不允许光透过，条痕条痕呈黑色黑色或 金属色金属色。影响因素影响因素：主要与其对可见光的吸收程度吸收程度有关，即取决于矿物的晶格类型晶格类型和阳离子类型阳离子类型。矿物中的裂隙裂隙、包裹体包裹体，及矿物的集合方式集合方式、颜色深浅颜色深浅和表面风化表面风化
8、程度程度。四四、矿物的光泽矿物的光泽 光泽光泽：矿物表面矿物表面对可见光可见光的反射能力。反射能力。矿物反反光光的强弱强弱主要取决于矿物对光的折射折射和吸收吸收的程度程度。据矿物新新鲜鲜平平滑滑的晶晶面面、解解理理面面或磨磨光光面面上反反光光的强强弱弱，配合矿物的条条痕痕和透透明明度度，矿矿物物的光泽光泽分四四个个等级等级：1）金属光泽金属光泽：反光很强反光很强，似平平滑金属磨光面滑金属磨光面的反光反光。矿物具金属色金属色，条痕条痕呈黑色黑色或金金属色属色，不透明不透明。2）半金属光泽：半金属光泽：反光较强，似未经磨未经磨光光的 金属表面金属表面的反光反光。矿物呈金属色金属色，条痕条痕为棕色棕
9、色、褐色褐色等深彩色深彩色，不透明不透明半透明半透明。3）金刚光泽：金刚光泽：反光较强，似金金刚石般明亮耀眼刚石般明亮耀眼的反光。颜色颜色和条痕条痕均呈浅色浅色（如浅黄浅黄、桔桔红红、浅绿浅绿等）、白色白色或无色无色，半透明半透明透透明明。光线在金刚石晶体中传播示意n1n24）玻璃光泽：玻璃光泽：反光较弱，呈普通平板玻璃表面普通平板玻璃表面的反光。矿物为无色无色、白色白色或浅色浅色，条痕条痕呈无色无色或白白色色，透明透明。矿物不平坦的表面不平坦的表面或矿物 集合体集合体的表表面上面上的特殊变异光泽特殊变异光泽：1）油脂光泽油脂光泽：某些解理不发育解理不发育的浅色透明矿物浅色透明矿物的不平坦断口
10、不平坦断口上呈现的似油脂般似油脂般的光泽光泽。2）树脂光泽树脂光泽：某些具金金刚刚光光泽泽的黄黄、褐褐或棕棕色色透透明明矿矿物物的不不平坦断口平坦断口上的似松香般似松香般的光泽。3）沥青光泽沥青光泽：解理不发育解理不发育的半透明半透明或不透明黑色矿物不透明黑色矿物的不平坦断口不平坦断口上乌亮沥青状光泽乌亮沥青状光泽。4）珍珠光珍珠光泽：浅色透明矿物浅色透明矿物的极完全解理面极完全解理面上的如珍珠珍珠表面表面或蚌壳内壁柔和蚌壳内壁柔和而多彩多彩的光泽。5）丝绢光泽丝绢光泽： 具玻璃光泽玻璃光泽的无色无色或浅色透明矿物浅色透明矿物的纤维状纤维状集合体表面集合体表面常呈蚕丝蚕丝或丝织品状丝织品状的光
11、亮。 6）蜡状光泽蜡状光泽：某些透明矿物透明矿物的隐晶质隐晶质或 非晶质致密块体上非晶质致密块体上的似蜡烛表面似蜡烛表面的光泽。7）土状光泽土状光泽：呈土状土状、粉末状粉末状或疏松多孔状集合体疏松多孔状集合体的矿物表面矿物表面如土块般土块般暗淡无光。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）具离子键离子键或分子键分子键的矿物，对光的吸收程度小，反光很弱反光很弱，光泽光泽即弱弱。矿物光泽光泽的等级等级一般是确定确定的，但变异光泽变异光泽因矿物产出产
12、出的状态状态不同而异。光泽光泽是矿物鉴定矿物鉴定的依据之一，也是评价宝石评价宝石的重要标志。五五、特殊光学效应特殊光学效应由于宝石内部具有包裹体包裹体、双晶双晶、微细球微细球状结构状结构等特殊内在因素，导致光的干涉干涉、散散射射、衍射衍射等现象，使宝石显现出特殊特殊的光学光学效应效应。常见的有：猫眼效应猫眼效应、星光效应星光效应、变色效应变色效应等。猫眼效应猫眼效应星光效应星光效应六六、矿物的发光性矿物的发光性发光性发光性：某些矿物在外加能量的激发外加能量的激发下能明显地发发出可见光出可见光。激发源激发源主要有：紫外光紫外光、阴极射线阴极射线、x射线射线、 射线射线和高速高速质子流质子流等各种
13、高能辐射高能辐射，以及加热加热、摩擦摩擦、可见紫光可见紫光等。磷光磷光：矿物在外加能量外加能量的激发激发下发光，当撤除激发源后，发光的持续时间持续时间10-8秒秒；而持续发光时间持续发光时间10-8秒秒的发光称荧光荧光。 注意注意：矿物的发发光光性性与晶格中存在微微量量杂杂质质元元素素及因杂质杂质而产生的晶格缺陷晶格缺陷有关。矿物的力学性质力学性质：矿物在外力外力（如敲打敲打、挤压挤压、拉引拉引、刻划刻划等）作用下所表现出来的性质性质。2矿物的力学性质矿物的力学性质一一、矿物的解理矿物的解理、裂开和断口裂开和断口1解理解理矿物晶体受应力作用应力作用而超过弹性限度超过弹性限度时，沿一定结晶学方向
14、一定结晶学方向破裂破裂成一系列光滑平面光滑平面。这些光滑光滑的平面平面称解理面解理面。注意注意：解理解理是晶质矿物晶质矿物才具有的特性。 解理产生解理产生的原因原因： 解理解理严格受晶体结构因素晶体结构因素晶格类型晶格类型及化学化学键类型键类型、强度强度和分布分布的控制，解理面解理面常沿面网间化面网间化学键力最弱学键力最弱的面网面网产生。原子晶格原子晶格，各方向的化学键力均等化学键力均等，解理面解理面面网密度最大面网密度最大即d最大最大的面网面网。离子晶格离子晶格，因静电作用静电作用，解理解理沿由异异号离子组成号离子组成的、且d大大的电性中和面网电性中和面网产生；或者，解理面解理面两层同号离子
15、层相邻两层同号离子层相邻的面网面网。多键型多键型的分子晶格分子晶格，解理面解理面由分分子键联结子键联结的面网面网。金属晶格金属晶格，由于失去了价电子的金属阳离子金属阳离子为弥漫于整个晶格内的自由电子自由电子所联系，晶体受力受力时很易发生晶格滑移晶格滑移而不致不致引起键键的断裂断裂。故金属晶格金属晶格具强延展性强延展性而无无 解理解理。解理解理的表示方法表示方法： 解理解理 反映出晶体的异向性异向性和对称性对称性。通常用相应的单形单形及其符号符号以表示解理解理的方向方向、组数组数和夹角夹角。解理面解理面上之解理纹解理纹可反映出解解理理的组数组数和夹角夹角。解理解理的等级等级：解理解理，据其产生产
16、生的难易程度难易程度及完好性完好性，通常分为五级五级：极完全解理极完全解理：矿物受力后极易裂成薄片极易裂成薄片， 解理面平整解理面平整而光滑光滑。完全解理完全解理：矿物受力后易裂成光滑的平面易裂成光滑的平面或 规则规则的解理块解理块，解理面显著显著而平滑平滑，常见解理面解理面的阶梯阶梯。中等解理中等解理：矿物受力后常破裂成较小较小的不很平滑不很平滑的平面平面，解理面不太连续解理面不太连续，常呈阶梯状阶梯状，且闪闪发亮闪闪发亮，清晰可见清晰可见。不完全解理不完全解理：矿物受力后不易裂出不易裂出 解理面解理面，仅断续可见小小而不平滑不平滑的解理面解理面。极不完全解理极不完全解理：即无无解理解理。矿物受力后很难出现解理很难出现解理面面，仅在显微镜下偶尔显微镜下偶尔可见零星零星的解理缝解理缝。注意注意：晶体晶体中可有一种一种或几种不同几种不同等级等级的解理解理。研究意义研究意义：解理解理是鉴定矿物鉴定矿物的重要依据之一。对已知矿物已知矿物，据解理解理可确定确定其结晶结晶 方位方位及晶体晶体的对称性对称性。解理解理的特征，能反映反映出矿物晶体结物晶体结 构构的某些特点某些特点。2裂开裂开 某些某
