理论教育 矿物物理性质:水利水电工程地质成果

矿物物理性质:水利水电工程地质成果

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:矿物的物理性质是鉴别矿物的重要依据。2.1.2.1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。

矿物物理性质:水利水电工程地质成果

图2-1 岩盐的内部结构和晶体

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。矿物的物理性质是鉴别矿物的重要依据。

2.1.2.1 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。

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。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2-2),云母呈六方板状或柱状,水晶呈六方锥柱状。

图2-2 典型的3种矿物形态

矿物单体的形态虽然多种多样,但归纳起来可分为以下3种类型:

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。

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。

三向延伸。晶体沿3个方向发育大致相同,呈粒状,如黄铁矿、磁铁矿等。

矿物集合体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;鳞片状集合体,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。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生长,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,由于它们形成时所处的地质环境不同,出现了不同的晶体结构,形成了物理性质截然不同的两种矿物。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,可见矿物的形态不是识别矿物的唯一依据。

2.1.2.2 矿物的颜色和条痕

矿物的颜色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。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)、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。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。

2.1.2.3 矿物的光泽

矿物表面反射光线的特点称为光泽。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。矿物表面反光最强,如同光亮的金属器皿表面,如方铅矿、黄铁矿。

(2)半金属光泽。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。不具金属感的光泽。可分为金刚光泽——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;玻璃光泽——反光较弱,像玻璃的光泽,如水晶、萤石等。(www.daowen.com)

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,均可出现特殊光泽:

(1)珍珠光泽。光线在解理面间发生多次折射和内反射,在解理面上呈现的像珍珠一样的光泽,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。

(3)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。

(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。

2.1.2.4 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,裂开的面称为解理面。如菱面体的方解石被打碎后仍然呈菱面体,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。

矿物受力破裂后,不具方向性的不规则破裂面称为断口。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。

2.1.2.5 矿物的硬度

矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的能力,称为硬度。通常是指矿物相对软硬程度。如用两种矿物相互刻划,受伤者硬度小。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(表2-1),称为摩氏硬度计

表2-1 摩氏硬度计

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