1、第二章 礦物,第一節(jié) 礦物的形態(tài) 第二節(jié) 礦物的物理性質(zhì) 第三節(jié) 礦物的化學(xué)性質(zhì) 第四節(jié) 礦物的形成與共生 第五節(jié) 礦物的分類(lèi)及鑒定,第一節(jié) 礦物的形態(tài)Crystal Form of Mineral,概念：礦物是指天然產(chǎn)出的具有相對(duì)固定的化學(xué)成分和物理特征的單質(zhì)與化合物。,礦物是巖石或礦石的基本組成單位。 所謂自然產(chǎn)出就是地球中的礦物都是由地質(zhì)作用形成的。那些人工合成的產(chǎn)物，如人造金剛石等其特性與天然產(chǎn)出的礦物相同但不屬于礦物，常稱(chēng)人造礦物。礦物必須是均勻的固體。水、空氣并非固體不是礦物；花崗巖雖是固體，但是它是由長(zhǎng)石、石英、黑云母等多種物質(zhì)聚集而成的，其不同部分并不均勻，故不是礦物；煤無(wú)一定

2、的化學(xué)式，也不屬于礦物。,礦物的形態(tài)是指礦物的單體及同種礦物集合體的形狀而言。 由于化學(xué)成分與內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，不同礦物具有不同性質(zhì)與特征，根據(jù)其性質(zhì)與特征就能識(shí)別和鑒定它們。 晶質(zhì)體與非晶質(zhì)體 晶質(zhì)體是指內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）在三維空間周期性重復(fù)且有規(guī)律排列的固體，簡(jiǎn)稱(chēng)晶體。所以礦物大都屬于晶體。晶體中各質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合力就是化學(xué)鍵，包括離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵。此外，還有分子間的引力。由于晶體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)呈有序的排列，所以晶體內(nèi)部就具有格子構(gòu)造，稱(chēng)為晶體結(jié)構(gòu)。在晶體中，習(xí)慣上還根據(jù)肉眼對(duì)晶粒的能否分辨而分為顯晶質(zhì)和隱晶質(zhì)兩類(lèi)。按規(guī)律排列且具有格子構(gòu)造的物質(zhì)既為結(jié)晶質(zhì)，結(jié)晶質(zhì)在空間的有限部分即為晶體。

3、,圖2-1 鹽巖晶體構(gòu)造,例如，鹽巖（NaCl），由于其內(nèi)部的和在空間的三個(gè)方向上按等距離排列，所以外表就呈現(xiàn)出立方體的晶形，如圖2-1所示。不同晶體，其質(zhì)點(diǎn)的種類(lèi)不同，質(zhì)點(diǎn)的排列方式和間距不同，因而具有不同的晶體結(jié)構(gòu)。,非晶質(zhì)體中內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的排列沒(méi)有一定的規(guī)律，所以外表就不具有固定的幾何形態(tài)。例如蛋白石（SiO2）、褐鐵礦等。大多數(shù)礦物是晶質(zhì)的，但非晶體礦物中的膠體礦物也有一定數(shù)量。應(yīng)該指出，晶質(zhì)和非晶質(zhì)并非一成不變的，在一定的溫度、壓力條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的。例如結(jié)晶的鐵氫氧鎂石可以變?yōu)榉蔷з|(zhì)，而蛋白石可以轉(zhuǎn)化為結(jié)晶的石英。,單體形態(tài)可分為兩種，一種是由單一形狀的晶面所組成的晶體，稱(chēng)為單形。

4、例如，圖2-2所示黃鐵礦的立方體晶形，就是有六個(gè)同樣的正方形晶面所組成的；磁鐵礦的八面體晶形則是由八個(gè)同樣的等邊三角形晶面所組成的。另一種是由數(shù)種單形聚合而成的晶體，稱(chēng)為聚形。如石英的晶體通常是由六方雙錐和六方柱這兩種單晶聚合而成的（圖2-2）。,單形,聚形,礦物集合體形態(tài) （一）礦物顯晶集合體的形態(tài) 顯晶集合體(phanerocrystalline aggregate)是肉眼或借助于放大鏡即能分辨出礦物各單體的集合體 。 根據(jù)單體的晶體習(xí)性及集合方式，顯晶集合體的形態(tài)常見(jiàn)有 柱狀(columnar)、 針狀(acicular)、 板狀(tabular)、 片狀(schistic)、 鱗片狀(

5、scaly)、 葉片狀(foliated)、 粒狀(granular)。,柱狀集合體（石英）,針狀集合體（輝秘礦）,片狀集合體（白云母）,粒狀集合體（方鉛礦）,其他特殊形態(tài)的集合體： (1) 纖維狀集合體(fibrous aggregate): (2) 放射狀集合體(radiated aggregate)： (3) 晶簇(druse)：,纖維狀集合體（直閃石石棉）,放射狀集合體（紅柱石）,水晶晶簇,（三） 礦物隱晶集合體和膠體的形態(tài) 1、隱晶集合體(cryptocrystalline aggregate)： 只在顯微鏡的高倍鏡下才可分辨礦物單體的集合體。 2、膠態(tài)集合體(colloidal a

6、ggregate)： 即使在顯微鏡下也不能辨別出單體界線的集合體，不存在單體。 膠體的表面張力膠態(tài)集合體趨向于球狀，內(nèi)部形成同心狀或放射纖維狀構(gòu)造(radial fibrous structure)。 按照形成方式及外貌特征，常見(jiàn)的隱晶及膠態(tài)集合體主要有： (1) 分泌體(secretion) ； (2) 結(jié)核體(concretion)； (3) 鮞狀及豆?fàn)罴象w(oolitic & pisolitic aggregates) (4) 鐘乳狀集合體(stalactitic aggregate）。, (1) 分泌體(secretion)： 形成方式：巖石（或礦物）空洞中，膠體或晶質(zhì)物質(zhì)自洞壁 中

7、心層層沉淀充填而成。 特征：卵圓形，同心層狀，中心往往留有空腔或晶簇。 直徑大于1cm的分泌體稱(chēng)晶腺(geode)，如瑪瑙晶腺； 直徑小于1cm者稱(chēng)作杏仁體(amygdaloid)。 (2) 結(jié)核體(concretion) 形成方式：由隱晶質(zhì)或膠凝物質(zhì)圍繞某一中心自?xún)?nèi) 向外逐漸生長(zhǎng)而成。 特征：球狀、瘤狀、透鏡狀和不規(guī)則狀，直徑一般1cm以上。內(nèi)部常具同心層狀、放射纖維狀或致密狀構(gòu)造。 例：黃鐵礦、磷灰石、方解石、白鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等結(jié)核。,分泌體|瑪瑙,(3) 鮞狀及豆?fàn)罴象w(oolitic and pisolitic aggregates) 指由膠體物質(zhì)圍繞懸浮狀態(tài)的細(xì)砂粒等

8、層層凝聚并沉積于水底呈圓球形、卵圓形和同心層狀的礦物集合體。 鮞狀集合體：半數(shù)以上球粒的直徑小于2mm，如鮞狀赤鐵礦、鮞狀鋁土礦； 豆?fàn)罴象w：球粒直徑一般為數(shù)毫米。 腎狀集合體：球粒直徑一般為幾厘米者。 (4) 鐘乳狀集合體(stalactitic aggregate): 指在巖石的洞穴或裂隙中，由真溶液蒸發(fā)或膠體凝聚，在同一基底上向外逐層堆積而形成的集合體之統(tǒng)稱(chēng)。 特征：內(nèi)部具同心層狀、放射狀、致密狀或結(jié)晶粒狀構(gòu)造；外部往往呈圓錐形、圓柱形、半球形、半橢球形和葡萄狀等形狀。 類(lèi)似成因者：葡萄狀(botryoidal)集合體 。 例： 石鐘乳(stalactite)； 石筍(stalagmi

9、te)； 石柱(stalactostalagmite)。,鐘乳狀（方解石),腎狀(硬錳礦),其他礦物集合體形態(tài)： A）塊狀集合體(massive aggregate)： 憑肉眼或放大鏡不能辨別其顆粒界限的礦物致密塊體。 B）土狀集合體(earthy aggregate)： 礦物呈細(xì)粉末狀較疏松地聚集成塊。 C）粉末狀集合體(powdery aggregate)： 礦物呈粉末狀分散附在其他礦物或巖石的表面。 D）被膜狀集合體(filmy aggregate)： 呈薄膜狀附著于其它礦物（或巖石）表面。 E）樹(shù)枝狀集合體（dendritic aggregate ）： 集合體形態(tài)似樹(shù)枝或樹(shù)葉葉脈狀。

10、F）皮殼狀集合體（crustiform aggregate ）： 似皮殼包在其它礦物（或巖石）表面，內(nèi)部構(gòu)造呈平行或垂直皮殼狀。 G）鹽華狀集合體（efflorescence-like aggregate ）： 熱泉或火山口附近呈凝華狀堆積體。,皮殼狀（孔雀石）,第二節(jié) 礦物的物理性質(zhì)Physical Properties of Minerals,一、礦物的光學(xué)性質(zhì) 二、礦物的力學(xué)性質(zhì) 三、礦物的其它性質(zhì) 電學(xué)性質(zhì) 磁學(xué)性質(zhì) 熱學(xué)性質(zhì) ,一 礦物的光學(xué)性質(zhì) 礦物的光學(xué)性質(zhì)(optical properties)是指礦物對(duì)可見(jiàn)光的反射、折射、吸收等所綜合表現(xiàn)出來(lái)的各種性質(zhì)。 包括： 礦物的顏色

11、、 條痕、 光澤、 透明度。,顏色互補(bǔ)示意圖,紫,青,黃綠,綠,藍(lán),紅,橙,黃,（一）礦物的顏色： 1、顏色(color)的定義： 是礦物對(duì)入射的白色可見(jiàn)光(390770nm)中不同波長(zhǎng)的光波吸收后，透射和反射的各種波長(zhǎng)可見(jiàn)光的混合色。 自然光呈白色，由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、青、紫七種色光組成。對(duì)角扇形區(qū)為互補(bǔ)色。,礦物顏色與其對(duì)光的作用關(guān)系： 黑色均勻地全部吸收自然白光； 白色或無(wú)色基本上不吸收； 灰色均勻地吸收各種色光； 被吸收的色光的補(bǔ)色選擇性地吸收某種波長(zhǎng)的色光。 礦物顏色的成因類(lèi)型： 自色 他色 假色,(1) 自色(Idiochromatic color)： 由礦物本身固有的化學(xué)成分和

12、內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定的顏色。 (2) 他色(allochromatic color)： 是指礦物因含外來(lái)帶色的雜質(zhì)、氣液包裹體等所引起的顏色。如煙水晶 (3) 假色(pseudochromatic color)： 是自然光照射在礦物表面或進(jìn)入到礦物內(nèi)部所產(chǎn)生的反射、干涉、衍射、散射等物理光學(xué)效應(yīng)而引起的礦物呈色。假色只對(duì)個(gè)別礦物有輔助鑒定意義。,礦物中常見(jiàn)的假色主要有： 錆色(tarnish)： 指某些不透明礦物表面氧化薄膜引起反射光的干涉而呈現(xiàn)出的彩色。如斑銅礦表面的藍(lán)、靛、紅、紫斑駁色。 暈色(iridescence)： 指某些透明礦物內(nèi)部平行密集的解理面或裂隙面對(duì)光連續(xù)反射使礦物表面出現(xiàn)如同彩

13、虹般的色帶。在白云母、冰洲石、透石膏等無(wú)色透明晶體的解理面上最易見(jiàn)到。 變彩(play of color)： 指從不同方向觀察某些透明礦物時(shí)，其不均勻分布的各種顏色會(huì)隨之發(fā)生變換。這是由于礦物內(nèi)部存在有許多厚度與可見(jiàn)光波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)奈⒓?xì)葉片狀或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，引起光的衍射、干涉作用所致。例如，拉長(zhǎng)石即具有美麗的藍(lán)綠、金黃、紅紫等連續(xù)改變的變彩；貴蛋白石呈現(xiàn)藍(lán)、綠、紫、紅等色的變彩。 乳光(也稱(chēng)蛋白光，opalescence)： 指在礦物中見(jiàn)到的一種類(lèi)似于蛋清般略帶柔和淡藍(lán)色調(diào)的乳白色浮光。它是由于礦物內(nèi)部含有許多遠(yuǎn)比可見(jiàn)光波長(zhǎng)為小的其他礦物或膠體微粒，使入射光發(fā)生漫反射而引起的。如月長(zhǎng)石和乳蛋白石均可見(jiàn)

14、到這種乳光。,2、礦物的呈色（致色）機(jī)理 含過(guò)渡型離子的礦物離子內(nèi)部電子躍遷(internal electron transition)： 當(dāng)自然光照射時(shí)，礦物中致色元素離子吸收光能而從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。礦物將呈現(xiàn)所吸收色光的補(bǔ)色。 （外電子層d軌道或f軌道能級(jí)分裂，能級(jí)間的能量差與可見(jiàn)光中的某種波長(zhǎng)的光波相當(dāng)而致其被吸收，又稱(chēng)dd躍遷或ff躍遷。 含變價(jià)元素礦物離子間電荷轉(zhuǎn)移(interionic charge transfer)： 在外加能量的激發(fā)下，礦物晶體結(jié)構(gòu)中變價(jià)元素的相鄰離子之間發(fā)生電子躍遷(稱(chēng)為電荷轉(zhuǎn)移)，而使礦物致色。 如Fe2+與Fe3+，Mn2+與Mn3+或Ti3+與Ti4

15、+之間最易發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。例如藍(lán)閃石即是由于結(jié)構(gòu)中存在Fe2+與Fe3+之間的電荷轉(zhuǎn)移而呈藍(lán)色。,自然金屬或硫化物礦物能帶間電子躍遷(interband transition)： 能帶理論認(rèn)為，礦物中的原子或離子，其外層電子均處于一定的能帶。能帶的下部為價(jià)帶(valence band)，上部為導(dǎo)帶(conduction band)，兩者間為禁帶(forbidden band) 。 礦物可吸收能量高于禁帶寬度的色光，使電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶而呈色。 如辰砂(HgS)的禁帶寬度為3210-16J，相當(dāng)于620nm的波長(zhǎng)，故礦物能吸收除紅光以外的其它色光而呈紅色。 堿金屬和堿土金屬化合物礦物色心(col

16、or centre)： 色心是一種能選擇性吸收可見(jiàn)光波的晶格缺陷，它能引起相應(yīng)的電子躍遷而使礦物呈色。 如螢石(CaF2)的紫色、石鹽(NaCl)的藍(lán)色即分別是因晶格中F-空位和Cl-空位所引起的F心所致。,說(shuō)明： A）能夠使礦物呈色的過(guò)渡型離子稱(chēng)為色素離子(chromophoric ion)。主要有周期表中第四周期的Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni，以及次要的W、Mo、U、Cu和稀土元素的離子，其中最常見(jiàn)的是通常分別使礦物致綠色和褐紅色的Fe2+和Fe3+。 B）對(duì)于僅由惰性氣體型離子所構(gòu)成的礦物，因其基態(tài)與激發(fā)態(tài)能級(jí)間的能量差遠(yuǎn)比可見(jiàn)光的能量為大，可見(jiàn)光不能激發(fā)電子而使其發(fā)生躍遷，即

17、礦物對(duì)可見(jiàn)光不吸收，故呈現(xiàn)無(wú)色或白色。,（二）礦物的條痕： 1、條痕(streak)的概念： 礦物的條痕是礦物粉末的顏色。通常是指礦物在白色無(wú)釉瓷板上擦劃所留下的粉末的顏色。 2、礦物的條痕的意義： 能消除假色、減弱他色、突出自色。 條痕對(duì)于鑒定不透明礦物和鮮艷彩色的透明半透明礦物，尤其是硫化物或部分氧化物和自然元素礦物，具有重要意義。 根據(jù)條痕的微細(xì)變化，可大致了解礦物成分的變化，推測(cè)礦物的形成條件。,（三）礦物的透明度 1、礦物透明度(transparency或diaphaneity)的概念： 透明度是指礦物允許可見(jiàn)光透過(guò)的程度。 一般將礦物的透明度劃分為三級(jí)： (1) 透明(transp

18、arent或diaphanous)： 能允許絕大部分光透過(guò)，礦物條痕常為無(wú)色、白色或略淺色。如石英、方解石和普通角閃石等。 (2) 半透明(translucent)： 可允許部分光透過(guò)，礦物條痕呈各種彩色(如紅、褐等色)。如辰砂、雄黃和黑鎢礦等。 (3) 不透明(opaque)： 基本不允許光透過(guò)，礦物具黑色或金屬色條痕。如方鉛礦、磁鐵礦和石墨等。 2、判別透明度等級(jí)的依據(jù)： 1）礦物邊緣的透光程度條痕； 2）0.03mm厚度的礦物薄片，在偏光顯微鏡下觀察。,3、影響透明度的因素： 1）化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)。 吸收系數(shù)大的礦物，其透明度即低。一般地，金屬晶格由于內(nèi)部存在著自由電子，因而其對(duì)光的吸

19、收比原子晶格和離子晶格要強(qiáng)得多。而離子晶格的吸收程度又因離子類(lèi)型而異：銅型離子對(duì)光的吸收很強(qiáng)，過(guò)渡型離子、惰性氣體型離子的吸收能力則依次降低。 2）顏色深淺和厚度； 3）礦物中的裂隙、包裹體； 4）礦物的集合方式； 5）表面風(fēng)化程度。,（四）礦物的光澤 1、礦物光澤(luster)的概念： 指礦物表面對(duì)可見(jiàn)光的反射能力。礦物對(duì)光的折射和吸收越強(qiáng)，反光能力越大，光澤越強(qiáng)，反之則弱。 2、礦物光澤的等級(jí)： (1) 金屬光澤(metallic luster)： (2) 半金屬光澤(submetallic luster)： (3) 金剛光澤(adamantine luster)： (4) 玻璃光澤(v

20、itreous luster)：,光澤： 礦物表面呈現(xiàn)的光亮程度，稱(chēng)為光澤。,3、礦物的特殊光澤： (1) 油脂光澤(greasy luster)： (2) 樹(shù)脂光澤(resinous luster)： (3) 瀝青光澤(pitchy luster)： (4) 蠟狀光澤(waxy luster)： (5) 絲絹光澤(silky luster)： (6)珍珠光澤(pearly luster)： (7) 土狀光澤(earthy luster)：,注意：礦物肉眼鑒定時(shí)，根據(jù)礦物新鮮平滑的晶面、解理面或磨光面上反光能力的強(qiáng)弱，同時(shí)配合礦物的條痕和透明度進(jìn)行光澤等級(jí)的判定。 金剛光澤、玻璃光澤（半金屬光

21、澤）統(tǒng)稱(chēng)為非金屬光澤。,金剛光澤（辰砂）,金屬光澤（金）,半金屬光澤 （針鐵礦）,玻璃光澤 （水鎂石）,金屬光澤 （黃鐵礦）,半金屬光澤 （鉻鐵礦）,金剛光澤 （金剛石）,玻璃光澤 （水晶）,一般來(lái)說(shuō)，具金屬鍵的礦物，一般呈現(xiàn)金屬或半金屬光澤；具共價(jià)鍵、離子鍵或分子鍵的礦物呈現(xiàn)金剛光澤或玻璃光澤。,珍珠光澤（白云石）,絲絹光澤（石棉）,土狀光澤（高嶺土）,二 礦物的力學(xué)性質(zhì) 礦物的力學(xué)性質(zhì)(mechanical properties)是指礦物在外力(如敲打、擠壓、拉引和刻劃等)作用下所表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)。 包括： 解理、裂開(kāi)和斷口； 硬度； 脆性； 延展性； 彈性和撓性。,(一) 礦物的解理、裂開(kāi)

22、和斷口 1、解理(cleavage) （1）解理的概念 礦物晶體在應(yīng)力（敲打、擠壓等）作用下，沿一定結(jié)晶學(xué)方向破裂成一系列光滑平面的固有特性稱(chēng)為解理，這些光滑的平面稱(chēng)為解理面(cleavage plane)。 （2）解理的分級(jí)： 通常按照破裂的難易程度，將解理分為五個(gè)等級(jí)。 I.極完全解理(eminent cleavage)： 礦物受力后極易裂成薄片，如云母的001解理；石墨的0001解理 II. 完全解理(perfect cleavage)： 礦物受力后易裂成光滑的平面或規(guī)則的解理塊，常見(jiàn)平行解理面的階梯。如方鉛礦的100解理；方解石的1011解理等。 III. 中等解理(good or f

23、air cleavage)： 解理面較小而不很平滑，且不太連續(xù)，常呈階梯狀，如藍(lán)晶石的010解理等。 IV. 不完全解理(poor or imperfect cleavage)： V. 極不完全解理(cleavage in traces)：,(3)解理發(fā)育的一般規(guī)律及其主要影響因素有： （I）解理沿著晶格中面網(wǎng)密度最大的方向發(fā)育。例如金剛石平行100、110、111的面網(wǎng)間距分別為0.089nm、0.126nm、0.154nm，因而其解理沿111產(chǎn)生。 （II）解理面平行于由異號(hào)離子組成的電性中和面。例如石鹽具平行100解理。 （III）當(dāng)相鄰面網(wǎng)為同號(hào)離子組成的面網(wǎng)時(shí)，解理面易平行于該面網(wǎng)發(fā)

24、育。如螢石結(jié)構(gòu)中，111面網(wǎng)的間距雖非最大，但該方向存在均由F-離子組成的相鄰面網(wǎng)，由于靜電斥力使其面網(wǎng)間聯(lián)結(jié)力弱，導(dǎo)致解理沿111面網(wǎng)產(chǎn)生。 （IV）解理面易平行于晶體內(nèi)化學(xué)鍵最強(qiáng)的方向發(fā)育。對(duì)多鍵型的分子晶格，解理面平行于由分子鍵聯(lián)結(jié)的面網(wǎng)，如石墨具層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)鍵力遠(yuǎn)比層間的分子鍵強(qiáng)，故其解理平行0001。,注意： 1）解理是某些晶體固有的性質(zhì)，解理面總是平行晶格中特定的面網(wǎng)，它既表現(xiàn)出明顯的異向性，也反映了晶體的對(duì)稱(chēng)性。 2）描述：?jiǎn)涡畏?hào)-方向、組數(shù)、夾角 等級(jí)。 3）解理的概念只適用于礦物顯晶質(zhì)單晶體。,(4)解理面和晶面的區(qū)別： （1）本質(zhì)上說(shuō)，晶面受力消失，解理面受力后出現(xiàn)；

25、（2）晶面黯淡，解理面光亮； （3）晶面微觀不平坦，常有晶面花紋，解理面平坦，或出現(xiàn)規(guī)則解理臺(tái)階。,2裂開(kāi) （1）裂開(kāi)(或稱(chēng)裂理，parting) 是指某些礦物晶體在應(yīng)力作用下，有時(shí)可沿著晶格內(nèi)一定的結(jié)晶方向破裂成平面的性質(zhì)。裂開(kāi)的平面稱(chēng)為裂開(kāi)面(parting plane)。 （2）裂開(kāi)解理區(qū)別 產(chǎn)生的原因不同。表示方式相同單形符號(hào)。 裂開(kāi)：雜質(zhì)夾層、聚片雙晶的接合面。不是礦物本身固有的特性。 解理：結(jié)構(gòu)決定。礦物本身固有的特性 如某些含鈦磁鐵礦可見(jiàn)平行111的裂開(kāi)；方解石在應(yīng)力作用下，?？裳?112聚片雙晶裂開(kāi)等。 裂開(kāi)面不直接受晶體結(jié)構(gòu)控制。因而裂開(kāi)不是礦物本身固有的特性，它只出現(xiàn)于某些

26、礦物在特定環(huán)境下形成的某些晶體上。,3斷口(fracture) 斷口是礦物受力后沿任意方向破裂而形成的斷面，稱(chēng)為斷口。 常見(jiàn)的礦物斷口，主要有如下幾種： (1) 貝殼狀斷口(conchoidal fracture) (2) 鋸齒狀斷口(hackly fracture) (3) 參差狀斷口(uneven fracture) (4) 平坦?fàn)顢嗫?even fracture) (5) 土狀斷口(earthy fracture) (6) 纖維狀斷口(fibrous fracture),(二) 礦物的硬度 1、礦物的硬度(hardness)： 是指礦物抵抗外來(lái)機(jī)械作用(如刻劃、壓入或研磨等)的能力。它是

27、鑒定礦物的重要特征之一。 2、測(cè)定硬度的方法： 大致可分為刻劃法、壓入法、研磨法等，其中前兩種目前應(yīng)用最廣。 （1）刻劃法。1812年奧地利Friedrich Mohs提出用十種硬度遞增的礦物為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)定礦物的相對(duì)硬度，以確定礦物抵抗外來(lái)刻劃的能力，此即摩斯硬度計(jì)(Mohs scale of hardness)。 摩氏硬度計(jì)： 1滑石；2石膏；3方解石；4螢石；5磷灰石；6長(zhǎng)石；7石英；8黃玉；9剛玉；10金剛石。,指甲(2.02.5)、小鋼刀(56)、銅針(3)、玻璃(5.56.0)、鋼針(5.56.0),礦物的物理性質(zhì)硬度,礦物抵抗外力刻劃、研磨的能力，稱(chēng)為硬度。,硬度對(duì)比的標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)為摩氏

28、硬度。,3、影響礦物硬度的主要因素： （1）化學(xué)鍵的類(lèi)型及強(qiáng)度。 一般地，典型原子晶格離子晶格 金屬晶格分子晶格氫鍵為主的礦物。 （2）含H2O或OH-者硬度通常都很低。 如石膏(CaSO42H2O)和硬石膏(CaSO4)的硬度分別為2和33.5。,3、影響礦物硬度的主要因素： （3）離子晶格礦物： 當(dāng)?shù)V物結(jié)構(gòu)類(lèi)型相同(等型結(jié)構(gòu))時(shí)，若離子電價(jià)也相同，則礦物的硬度隨離子半徑的減小而增高。 例：rMg2+0.066nm，rCa2+0.108nmH菱鎂礦(MgCO3)=3.54.5H方解石(CaCO3)(3) 若離子半徑相近，則離子電價(jià)越高的礦物硬度越大。 例: rCa2+=0.112nm, rT

29、h4+=0.105nmH螢石(CaF2)= 4H方釷石(ThO2) (6.5)。 當(dāng)結(jié)構(gòu)類(lèi)型不同，但其他因素類(lèi)同時(shí)，礦物的硬度則隨質(zhì)點(diǎn)堆積的緊密程度的增高(即陽(yáng)離子的配位數(shù)增高)而增大。 例：D方解石（CaCO3）= 2.72D文石（CaCO3）=2.94，CNCa2+方解石=6CN文石=9H3方解石H文石3.54。,(三) 礦物的彈性與撓性 1、礦物的彈性(elasticity)： 礦物在外力作用下發(fā)生彎曲形變，當(dāng)外力撤除后，在彈性限度內(nèi)能夠自行恢復(fù)原狀的性質(zhì)，稱(chēng)為彈性。 具層狀結(jié)構(gòu)的云母及鏈狀結(jié)構(gòu)的角閃石石棉表現(xiàn)出明顯的彈性。 2、礦物的撓性(flexibility)： 某些礦物在撤除使其

30、發(fā)生彎曲形變的外力后，不能恢復(fù)原狀，這種性質(zhì)稱(chēng)為撓性。如滑石、綠泥石、蛭石、石墨和輝鉬礦等。 3、彈性和撓性的本質(zhì)： 礦物的彈性和撓性取決于晶格內(nèi)結(jié)構(gòu)層間或鏈間鍵力的強(qiáng)弱。如果鍵力很微弱，受力時(shí)基本上不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，故形變后內(nèi)部無(wú)力促使晶格恢復(fù)到原狀而表現(xiàn)出撓性；反之則表現(xiàn)出彈性。,(四) 礦物的脆性與延展性 1、礦物的脆性(brittleness)： 是指礦物受外力作用時(shí)易發(fā)生碎裂的性質(zhì)，它與礦物的硬度無(wú)關(guān)。自然界絕大多數(shù)非金屬晶格礦物都具有脆性，如自然硫、螢石、黃鐵礦、石榴子石和金剛石等。 2、礦物的延展性(ductility)： 礦物受外力拉引時(shí)易成為細(xì)絲的性質(zhì)稱(chēng)為延性(ductility

31、)，指礦物在錘擊或碾壓下易形變成薄片的性質(zhì)稱(chēng)為礦物的展性(malleability)。物體的延性和展性往往總是同時(shí)并存，故一般統(tǒng)稱(chēng)為延展性(ductility)。 3、礦物延展性的本質(zhì)： 它是礦物受外力作用發(fā)生晶格滑移形變的一種表現(xiàn)，是金屬鍵礦物的一種特性。自然金屬元素礦物，如自然金、自然銀和自然銅等均具強(qiáng)延展性；某些硫化物礦物，如輝銅礦等也表現(xiàn)出一定的延展性。 肉眼鑒定礦物時(shí)，用小刀刻劃礦物表面，若留下光亮的溝痕，而不出現(xiàn)粉末或碎粒，則礦物具延展性，借此可區(qū)別于脆性礦物。,三 礦物的其它性質(zhì) 包括：礦物的密度、磁性、電性等。,（一） 礦物的相對(duì)密度 1、礦物的密度(density)： 指礦物

32、單位體積的質(zhì)量，其單位為g/cm3。它可以根據(jù)礦物的晶胞大小及其所含的分子數(shù)和分子量計(jì)算得出。例如，石英的密度為2.65g/cm3；4C時(shí)純水的密度為1g/cm3。 2、礦物的相對(duì)密度(relative density): 指純凈的單礦物在空氣中的質(zhì)量與4C時(shí)同體積的水的質(zhì)量之比。（無(wú)量綱） 3、礦物相對(duì)密度分級(jí)： (1) 輕級(jí)：相對(duì)密度小于2.5。 如石墨(2.092.23)，石鹽(2.12.2)和石膏(2.3)等。 (2) 中級(jí)：相對(duì)密度在2.54之間。 大多數(shù)非金屬礦物屬此級(jí)別。 如石英(2.65)，螢石(3.18)和金剛石(3.52)等。 (3) 重級(jí)：相對(duì)密度大于4。 硫化物及自然金

33、屬元素礦物。如黃鐵礦(4.95.2)，自然金(1.561.93) 。,4、影響礦物相對(duì)密度的主要因素： （1）組成元素的原子量越大，相對(duì)密度越大。 （2）半徑增大，相對(duì)密度減小。 （3）質(zhì)點(diǎn)堆積越緊密，即原子或離子的配位數(shù)越高的，其相對(duì)密度則越大。 （4）高壓環(huán)境下形成的礦物的相對(duì)密度較大；高溫下相對(duì)密度較小。,（二） 礦物的磁性 1、礦物的磁性(magnetism)： 是指礦物能被外磁場(chǎng)吸引、排斥或?qū)ν饨绠a(chǎn)生磁場(chǎng)的性質(zhì)。 2、礦物的磁性分類(lèi)： （1）磁性礦物(magnetic mineral) ： 包括鐵磁性(ferromagnetism)(如自然鐵等)和亞鐵磁性(ferrimagnetis

34、m)(磁黃鐵礦和磁鐵礦等)礦物。在外磁場(chǎng)被強(qiáng)烈磁化，磁化方向與外磁場(chǎng)方向相同，既可被永久磁鐵所吸引，又能吸引鐵質(zhì)物體。 （2）電磁性礦物(electromagnetic mineral) 包括反鐵磁性(antiferromagnetism) (赤鐵礦、自然鉑和方錳礦等)和順磁性(paramagnetism) (如黑云母、普通輝石和黑鎢礦等) 。在外磁場(chǎng)中磁化微弱，與外磁場(chǎng)磁化方向相同，只能被電磁鐵吸引。 （3）抗磁性或逆磁性礦物（diamagnetism) 磁化方向與外磁場(chǎng)方向相反，微略表現(xiàn)出被排斥的性質(zhì) (如方解石、螢石和自然銀等) 。,4、肉眼鑒定時(shí)的礦物磁性分類(lèi)： 據(jù)礦物被馬蹄形磁鐵或磁

35、化小刀吸引的強(qiáng)弱，將礦物分為三類(lèi)： （1）強(qiáng)磁性(stronger magnetism)： 礦物塊體或較大的顆粒能被吸引。如磁鐵礦。 (2) 弱磁性(weaker magnetism)： 礦物粉末能被吸引。如鉻鐵礦。 (3) 無(wú)磁性(nonmagnetism)： 礦物粉末也不能被吸引。如黃鐵礦。,（三） 礦物的電性與放射性 1導(dǎo)電性和介電性 （1）礦物的導(dǎo)電性(electric conductivity)： （a）具有金屬鍵的自然元素礦物和某些金屬硫化物為電的良導(dǎo)體(conductor)，如自然銅、石墨、輝銅礦和鎳黃鐵礦等； （b）離子鍵或共價(jià)鍵礦物具弱導(dǎo)電性或不導(dǎo)電，非金屬礦物為絕緣體(in

36、sulator)，如石棉、白云母、石英和石膏等； （c）大部分深色硫化物、硫鹽和氧化物，當(dāng)溫度升高時(shí)，導(dǎo)電性增強(qiáng)，溫度降低時(shí)則不導(dǎo)電，為半導(dǎo)體(semiconductor)，如閃鋅礦、黃鐵礦及型金剛石等。,（2）礦物的介電性(dielectricity)： 指不導(dǎo)電的(即電介質(zhì)的，dielectric)或?qū)щ娦詷O弱的礦物在外電場(chǎng)中被極化產(chǎn)生感應(yīng)電荷的性質(zhì)，常通過(guò)測(cè)定其介電常數(shù)(即電容率，dielectric constant)來(lái)研究。 介電常數(shù)的大小主要取決于陰、陽(yáng)離子的類(lèi)型、半徑、極化率及礦物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 硫化物和氧化物的介電常數(shù)較大用于礦物分選、劃分成礦階段、判斷礦床成因等。,2壓電性 壓

37、電性和熱釋電性均主要存在于無(wú)對(duì)稱(chēng)中心、具極軸(即在該軸兩端無(wú)對(duì)稱(chēng)關(guān)系)的電介質(zhì)晶體中。 （1）礦物的壓電性(piezoelectricity)： 是指某些電介質(zhì)的單晶體，當(dāng)受到定向壓力或張力的作用時(shí)，能使晶體垂直于應(yīng)力的兩側(cè)表面上分別帶有等量的相反電荷的性質(zhì)。若應(yīng)力方向反轉(zhuǎn)時(shí)，則兩側(cè)表面上的電荷易號(hào)。晶體在機(jī)械壓、張應(yīng)力不斷交替作用下，即可產(chǎn)生一個(gè)交變電場(chǎng)，這種效應(yīng)稱(chēng)為壓電效應(yīng)(piezoelectric effect). （短錄像）,（3）礦物的放射性 某礦物由于含有放射性元素（如U、Th、Ra等）而使得該礦物具有放射性。 放射性：放射性元素自發(fā)地從原子核內(nèi)釋放出粒子或射線，同時(shí)釋放出能量，

38、稱(chēng)作放射性。元素釋放離子、能量的過(guò)程稱(chēng)作衰變過(guò)程。放射性衰變可以導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)破壞，甚至把晶體轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w。衰變過(guò)程中釋放出的粒子和能量可以氧化臨近礦物中所含的過(guò)渡金屬離子（如Fe2），使其變?yōu)楦邇r(jià)離子，從而使晶體結(jié)構(gòu)遭受破壞。,（五）礦物的發(fā)光性 1、定義： 自然界有些礦物在外加能量的激發(fā)下，往往能明顯地發(fā)出可見(jiàn)光，這種性質(zhì)稱(chēng)為礦物的發(fā)光性(luminescence)。 2、礦物發(fā)光的激發(fā)源： 能使礦物發(fā)光的激發(fā)源很多，主要有：紫外線、陰極射線、X射線、射線和高速質(zhì)子流等各種高能輻射，以及加熱、摩擦等。 礦物發(fā)光的實(shí)質(zhì)是礦物晶格中的原子或離子的外層電子受外加能量的激發(fā)時(shí)，首先從基態(tài)躍遷到較高能

39、級(jí)的激發(fā)態(tài)，由于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，受激電子隨即會(huì)自發(fā)地分段向基態(tài)躍遷，同時(shí)將吸收的部分能量以一定波長(zhǎng)的可見(jiàn)光的形式釋放出來(lái)。即光能光轉(zhuǎn)換過(guò)程。,3、礦物發(fā)光性的類(lèi)型： 按外加激發(fā)源的不同，礦物的發(fā)光性主要可分為以下幾種： (1) 熱發(fā)光(或稱(chēng)熱釋光，thermoluminescence)： 以一定的升溫速率對(duì)礦物樣品加熱使其發(fā)光。具體地有兩種研究方法： 天然熱發(fā)光(natural thermoluminescence)， 輻射熱發(fā)光(radiothermoluminescence) 。 目前，熱發(fā)光技術(shù)已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域，用以提供礦床成因和找礦信息、礦床(體)的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)、地質(zhì)年齡的測(cè)定、地層

40、對(duì)比和劃分、巖相古地理分析及地質(zhì)溫度計(jì)研究等。此外，熱發(fā)光還在材料、考古、隕石、核試驗(yàn)及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域均有深入和獨(dú)到的應(yīng)用。,(2) 陰極發(fā)光(cathodoluminescence)： 用電子槍產(chǎn)生的高速電子流（陰極射線）激發(fā)礦物，導(dǎo)致礦物發(fā)光。 陰極射線具有較高的激發(fā)密度，能使大多數(shù)礦物發(fā)光，因此，目前在礦物發(fā)光研究中得到更為普遍的應(yīng)用。例如，人們成功地利用陰極發(fā)光成像技術(shù)研究沉積巖石學(xué)問(wèn)題：通過(guò)碳酸鹽礦物的發(fā)光研究進(jìn)行地層對(duì)比；對(duì)石英砂顆粒的發(fā)光研究以確定變質(zhì)程度。陰極發(fā)光也廣泛應(yīng)用于寶石鑒定方面。 (3) X射線發(fā)光(X-ray luminescence)： 是用X射線激發(fā)樣品，導(dǎo)致礦

41、物發(fā)光。 對(duì)那些在紫外光和陰極射線激發(fā)下發(fā)光特征不明顯的礦物，是一種有效的手段。,(4) 光致發(fā)光(photoluminescence)： 是由紫外光或可見(jiàn)光等激發(fā)礦物而產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象。 這是過(guò)去礦物發(fā)光研究和鑒定的主要方法，特別是對(duì)白鎢礦和金剛石的鑒定、找礦和選礦更為有效。 尚有質(zhì)子發(fā)光(protonoluminescence)、摩擦發(fā)光(triboluminescence)和場(chǎng)致發(fā)光(electroluminescence)等。 按照發(fā)光持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，將礦物發(fā)出的光分為兩種： 磷光和熒光 礦物在外加能量的激發(fā)下發(fā)光，當(dāng)撤除激發(fā)源后，若發(fā)光的持續(xù)時(shí)間(即原子處于激發(fā)態(tài)的平均壽命)在10-8

42、s以上的發(fā)光，稱(chēng)為磷光(phosphorescence)，而小于10-8s的發(fā)光稱(chēng)熒光(fluorescence)。,4、礦物發(fā)光的本質(zhì)： 1）礦物的發(fā)光性幾乎總是與晶格中存在微量雜質(zhì)元素及因雜質(zhì)而產(chǎn)生的晶格缺陷有關(guān)。特別是礦物中含有的過(guò)渡元素(包括稀土元素和某些錒系元素)。這些雜質(zhì)元素的種類(lèi)和數(shù)量決定了礦物的發(fā)光性以及發(fā)射光的顏色和強(qiáng)度。 因?yàn)檫^(guò)渡元素具有未填滿(mǎn)的d軌道和f軌道，是電子在外加能量作用下發(fā)生躍遷和再發(fā)射可見(jiàn)光的最好條件。例如，含有稀土元素的螢石和方解石通常能產(chǎn)生熒光；有鑭系元素替代Ca的磷灰石常具磷光。目前彩色電視顯像系統(tǒng)所用的熒光材料即主要是由稀土元素的磷酸鹽構(gòu)成的。 2）大

43、多數(shù)礦物具有發(fā)光性，但許多礦物的發(fā)光性不穩(wěn)定，產(chǎn)地不同的同種礦物往往有的發(fā)光，有的不發(fā)光，甚至同一晶體不同部位的發(fā)光性也可有所差異。,3）當(dāng)?shù)V物不含雜質(zhì)元素或雜質(zhì)含量過(guò)多，都將導(dǎo)致礦物不發(fā)光。如方解石含微量Mn具發(fā)光性，而錳方解石卻不發(fā)光。顯然，這些礦物的發(fā)光性特征，可指示礦物的形成條件及雜質(zhì)含量等。 5、礦物發(fā)光性的意義： 自然界只有少數(shù)礦物的發(fā)光性比較穩(wěn)定，故可作為礦物鑒定及找礦、探礦、選礦、品位估計(jì)的重要依據(jù)。如在紫外光照射下，白鎢礦發(fā)特征的淺藍(lán)色熒光，獨(dú)居石呈鮮綠色熒光，鈣鈾云母發(fā)鮮明的黃綠色熒光等。,第三節(jié) 礦物的化學(xué)性質(zhì),二、類(lèi)質(zhì)同象和同質(zhì)異象,相同化學(xué)成分的物質(zhì)在不同的地質(zhì)條件下

44、形成不同的晶體結(jié)構(gòu)而成為不同的礦物，這種現(xiàn)象稱(chēng)為同質(zhì)異象。例如碳原子在一種情況下形成金剛石，另一種情況下形成石墨，而它們的性質(zhì)極不相同，金剛石是無(wú)色透明的最硬礦物，石墨是黑色不透明的極軟礦物，如圖2-13所示。 礦物晶體結(jié)構(gòu)中的某種原子或離子可以部分地被性質(zhì)相似的其它原子或離子替代而不破壞其晶體結(jié)構(gòu)，此種現(xiàn)象稱(chēng)為類(lèi)質(zhì)同象。例如，橄欖石 中的 與 就是類(lèi)質(zhì)同像的替代關(guān)系。礦物的化學(xué)式中凡是寫(xiě)在統(tǒng)一圓括弧內(nèi)并用逗號(hào)隔開(kāi)的元素都有此種關(guān)系。,三、膠體礦物,膠體軟錳礦,膠體礦物,膠磷灰石,四、礦物中的水,五、礦物的化學(xué)式,第四節(jié) 礦物的形成與共生,礦物的分類(lèi)及命名,礦物的分類(lèi)體系 化學(xué)分類(lèi) 晶體化學(xué)分

45、類(lèi)、地球化學(xué)分類(lèi)、礦物成因分類(lèi),礦物的晶體化學(xué)分類(lèi)原則,礦物命名,鎢錳鐵礦(Mn,Fe)WO4，自然金(Au)，自然銅（Cu） 重晶石（相對(duì)密度大）、方解石（具菱面體解理）、孔雀石（孔雀綠色）、電氣石（具有焦電性） 黃銅礦（CuFeS2、銅黃色），磁鐵礦（Fe3O4、具強(qiáng)磁性） 石榴子石（四角三八面體或菱形十二面體狀似石榴子），十字石（具十字形雙晶） 方鉛礦（PbS、立方體晶形及解理） 綠柱石（綠色、柱狀晶體） 香花石（發(fā)現(xiàn)于我國(guó)香花嶺），高嶺石（我國(guó)江西高嶺地方產(chǎn)者最著名） 章氏硼鎂石（或鴻釗石，hungchsaoite）（為紀(jì)念我國(guó)地質(zhì)學(xué)家章鴻釗而命名） 志忠石（紀(jì)念我國(guó)礦物學(xué)家彭志忠）,

46、成分及物性,成分,物性,形態(tài),形態(tài)與物性,地名,人名,形態(tài)與成分,礦 具有金屬光澤或從中提煉金屬 黃銅礦 石 非金屬光澤的礦物 方解石 正長(zhǎng)石 砂 以細(xì)小顆粒產(chǎn)出的礦物 辰砂 硼砂 玉 寶玉石石料 剛玉 黃玉 華 地表次生的并呈松散狀的礦物 鈷華 鉬華 礬 易溶于水的硫酸鹽 明礬 膽礬,礦物名稱(chēng)的后綴,常見(jiàn)礦物,化學(xué)組成：自然界中純金很少，常有Ag類(lèi)質(zhì)同像代替。自然金銀可形成完全類(lèi)質(zhì)同像系列。,晶體結(jié)構(gòu)：具有銅型結(jié)構(gòu)即：Au原子呈立方最緊密堆積，按立方面心格子分布,自然金gold (Au),形態(tài)：常見(jiàn)單形為立方體，菱形十二面體，八面體以及四六 面體、四角三八面體。但完好晶體少見(jiàn)。一般多呈不 規(guī)則粒狀,物性：金黃色，條痕金黃色、金屬光澤，硬度低,比重大，無(wú)解理，高導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能及極好的延展性和穩(wěn)定性,成因產(chǎn)狀：熱液作用（高、中、低溫?zé)嵋海?、外生作?砂金),(黃金在國(guó)際上計(jì)量單位用盎司(Ounce)表示，1盎司(oz)=31.103g)。,自然銅Copper（Cu）,等軸晶系、銅型結(jié)構(gòu) 銅紅色，條痕銅紅色金屬光澤，硬度2.5-3，比重大，延展性好，電和熱的良導(dǎo)體 單晶體少見(jiàn)，通常呈樹(shù)枝狀、片狀或致密塊狀集合體 形成于多種地