理论教育 矿物的物理性质简介

矿物的物理性质简介

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:矿物的物理性质,取决于矿物的化学成分和内部构造。矿物的物理性质特征是鉴别矿物的重要依据。图1.3方解石的解理矿物受力破裂后,不具方向性的不规则破裂面称为断口。矿物解理的发育程度,对岩石的力学性质会产生重要的影响。表1.1摩氏硬度计将需要鉴定硬度的矿物与表中矿物相互刻画即可确定其硬度,如需要鉴定的矿物能刻画长石但不能刻画石英,而石英可以刻画它,则它的硬度可定为6.5度。

矿物的物理性质简介

矿物的物理性质,取决于矿物的化学成分和内部构造。由于不同矿物的化学成分或内部构造不同,因而反映出不同的物理性质。矿物的物理性质有形态、颜色、硬度、解理、光泽、断口、条痕、透明度和重度等。矿物的物理性质特征是鉴别矿物的重要依据。

(1)矿物的形态

形态是矿物的重要外表特征,它与矿物的化学成分和内部结构以及生长环境有关,是鉴定矿物和研究矿物成因的重要标志之一。

图1.2 矿物的几种外形

矿物呈单体出现时,由于晶体的习性使它常具有一定的外形,有的形态十分规则。例如,岩盐是立方体磁铁矿是八面体,石榴子石是菱形十二面体(图1.2),云母呈六方板状或柱状,水晶呈六方锥柱状。

矿物单体的形态虽然多种多样,但归纳起来可分为3种类型:

①一向延伸 晶体沿一个方向特别发育,呈柱状、针状或纤维状晶形,如石英、辉锑矿、纤维石膏等。

②二向延伸 晶体沿两个方向特别发育,呈片状、板状,如云母、石膏等。

③三向延伸 晶体沿三个方向发育大致相同,呈粒状,如铁矿、磁铁矿等。

矿物集合体(aggregate)是指同种矿物多个单晶聚集生长的整体外观,其形态不固定,常见的有:粒状集合体,如磁铁矿;鳞状集合体,如云母;鲕状或肾状集合体,如赤铁矿;放射状集合体,如红柱石(形如菊花又称“菊花石”);簇状集合体,如石英晶簇。

自然界产出的矿物晶体多半发育不好,完整的矿物晶体是比较少见的。应当指出,矿物是否结晶与是否具有规则外形是两个概念。矿物晶粒常常挤在一起生长,使晶体不能发育成良好的晶形。只有当矿物在地质作用过程中有足够的空间和时间让其自由发育,方能形成良好的晶体。有些矿物化学成分相同,如石墨金刚石都由元素碳(C)组成,由于它们所受地质作用性质不同,则形成的晶体结构不同,也就成为不同的矿物了。因此,矿物形态是识别矿物的重要依据之一。有些矿物的化学成分不同,如岩盐和黄铁矿,但都可呈立方体产出,可见矿物的形态又不是识别矿物的唯一依据。

(2)矿物的颜色和条痕

矿物的颜色(color)是矿物对入射可见光中不同波长光线选择吸收后,透射和反射的各种波长光线的混合色。矿物因本身固有的化学成分中含有某些色素离子而呈现的颜色,称为自色。如:Mn4+,呈黑色;Mn2+,呈紫色;Fe3+,呈樱红色或褐色;Cu2+,呈蓝色或绿色;等等。矿物的颜色自古引人注目,许多矿物就是以其颜色而得名。如黄铁矿(铜黄色)、赤铁矿(红色,又名红铁矿)、孔雀石(翠绿色)、褐铁矿(褐色)等。不透明的金属矿物颜色比较固定,而某些透明矿物常因含有杂质或因风化而出现其他颜色。如不含杂质的水晶是无色透明的,因含杂质呈现红色、紫色、黄色、烟色等。新鲜黄铁矿呈铜黄色,经风化后呈暗褐色。

矿物粉末的颜色称为矿物的条痕(streak)。一般是看矿物在白色无釉的瓷板上划出的线条的颜色。矿物的条痕色比矿物表面颜色更固定,如赤铁矿块体表面可呈现红、钢灰色,但条痕总是樱桃红色,因而更具有鉴定意义。

(3)矿物的光泽

矿物表面反射光线的特点称为光泽(luster)。根据矿物新鲜平滑面上反射光线的情况将光泽分为:

①金属光泽(metallic luster) 矿物表面反光最强,犹如光亮的金属器皿表面,如方铅矿、黄铁矿。

②半金属光泽(submetallic luster) 类似金属光泽,但较为暗淡,像没有磨光的铁器,如赤铁矿、磁铁矿。

③非金属光泽(nonmetallic luster) 不具金属感的光泽。可分为:a.金刚光泽,矿物反射光较强,像金刚石那样闪亮耀眼,如金刚石、闪锌矿等;b.玻璃光泽,反光较弱,像玻璃的光泽,如水晶、萤石等。

上述光泽都是指矿物的光滑表面(晶面或解理面)上的光泽而言。倘若矿物表面不平坦或为集合体的表面或解理发育引起的光线折射、反射等,均可出现以下特殊光泽:

珍珠光泽 光线在解理面间发生多次折射和内反射,在解理面上呈现珍珠一样的光泽,如云母等。

②丝绢光泽 纤维状或细鳞片状矿物,由于光的反射相互干扰,形成丝绢般的光泽,如纤维石膏和绢云母等。

油脂光泽 矿物表面不平,致使光线散射,如石英断口上呈现的光泽。(www.daowen.com)

④蜡状光泽 像石蜡表面呈现的光泽,如蛇纹石、滑石等致密块状矿物表面的光泽。

⑤土状光泽 矿物表面暗淡如土,如高岭石等松散细粒块体矿物表面所呈现的光泽。

(4)矿物的解理与断口

矿物受力后沿一定方向规则裂开的性质称为解理(cleavage)。裂开的面称为解理面(cleavage plane)。如菱面体的方解石被打碎后仍然呈菱面体(图1.3),云母可揭成一页一页的薄片。矿物中具有同一方向的解理面算一组解理,如方解石有三组解理,长石有两组解理,云母只有一组解理。各种矿物解理发育程度不一样,解理面的完整程度也不相同。按解理面的完好程度解理可分为:

①极完全解理 极易劈开成薄片,解理面大而完整、平滑光亮,如云母。

②完全解理 常沿解理方向开裂成小块,解理面平整光滑,如方解石。

③中等解理 既有解理面又有断口,如正长石。

④不完全解理 常出现断口,解理面很难出现,如磷灰石。

图1.3 方解石的解理

矿物受力破裂后,不具方向性的不规则破裂面称为断口(fracture)。常见的有贝壳状断口(如石英)、参差状断口(如黄铁矿)、锯齿状断口(如自然铜、石膏等)等。

矿物解理的完全程度与断口是相互消长的。解理完全时,则不显断口;反之,解理不完全或无解理时,则断口显著。

解理是矿物的一个重要鉴定特征。矿物解理的发育程度,对岩石力学性质会产生重要的影响。

(5)矿物的硬度

矿物抵抗外力刻画、压入、研磨的能力,称为硬度(hardness)。通常是指矿物相对软硬程度。如用两种矿物相互刻画,受伤者硬度小。1824年,德国矿物学家德里克·摩斯(Friedrich Mohs)选择10种软硬不同的矿物作为标准,组成1~10度的相对硬度系列,称为“摩氏硬度计”。见表1.1。

表1.1 摩氏硬度计

将需要鉴定硬度的矿物与表中矿物相互刻画即可确定其硬度,如需要鉴定的矿物能刻画长石但不能刻画石英,而石英可以刻画它,则它的硬度可定为6.5度。

在野外,常利用指甲(硬度2.5度)、小刀(硬度5.5度)、玻璃片(硬度6.5度)来粗测矿物硬度,区分许多外观相似的矿物。

图1.4 冰洲石的重折射现象

矿物表面因风化会使硬度降低,因而在测试矿物硬度时应在矿物单体的新鲜面上进行。

(6)矿物的其他性质

矿物的相对密度、透明度、磁性、放射性等对鉴定某些矿物是很重要的。例如,磁铁矿和赤铁矿,用磁铁极易区分;方解石和重晶石,可以利用相对密度来区分;无色透明的冰洲石,可以利用其特殊的重折射现象来鉴别,如图1.4所示。

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