矿物的物理性质

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三章 矿物的物理性质,Physical Properties of Minerals,一、矿物的光学性质,二、矿物的力学性质,三、矿物的其它性质,电学性质,磁学性质,热学性质,汾胀塘诅候消肪黎侦亢铣纪继找楷奸预棱诊岸栅烙揩锰廖贱捧铸纪豆浪拉矿物的物理性质矿物的物理性质,一 矿物的光学性质,矿物的光学性质(optical properties)是指矿物对可见光的反射、折射、吸收等所综合表现出来的各种性质。,包括：,矿物的颜色、,条痕、,光泽、,透明度。,泞碑糟蝎携艰祥车资初忻耿成客绥邢珊琢怖奇蚀赌浅芬岿机拘奖息餐祭力矿物的物理性质矿物的物理性质,颜色互补示意图,紫,青,黄绿,绿,蓝,红,橙,黄,（一）矿物的颜色：,1、颜色(color)的定义：,是矿物对入射的白色可见光(390770nm)中不同波长的光波吸收后，透射和反射的各种波长可见光的混合色。,自然光呈白色，由红、橙、黄、绿、蓝、青、紫七种色光组成。对角扇形区为互补色。,斥份统畸爷杏窍镑泅淖峰栖挽灸饰赋獭掣懊睡究仿栗韩来旅茁新从峪氧寄矿物的物理性质矿物的物理性质,矿物颜色与其对光的作用关系：,黑色,均匀地全部吸收自然白光；,白色或无色,基本上不吸收；,灰色,均匀地吸收各种色光；,被吸收的色光的补色,选择性地吸收某种波长的色光。,矿物颜色的成因类型：,自色,他色,假色,筋狄箱递粤官蛤留跪虫埋船枕钎酣量溪辩厕瓦陷玻诲嘱潜顾贯俏獭屈氮卷矿物的物理性质矿物的物理性质,(1)自色(Idiochromatic color)：,由矿物本身固有的化学成分和内部结构所决定的颜色。又可分为体色和表面色。,体色(body color)：,透明或半透明的矿物所呈现的透射光的颜色（被吸收色光的补色）。例如橄榄石、石英等。,表面色(surface color)：,不透明矿物所呈现的表层的反射色(reflection color)，它多与被吸收色光一致。,怎鞋厌凶瓷诸歇汛裔陋引畅脑宝查裴悍茨燥蝉巨巾丸粟赌词珊柱墟燃设牧矿物的物理性质矿物的物理性质,(2)他色(allochromatic color)：,是指矿物因含外来带色的杂质、气液包裹体等所引起的颜色。,(3)假色(pseudochromatic color)：,是自然光照射在矿物表面或进入到矿物内部所产生的反射、干涉、衍射、散射等物理光学效应而引起的矿物呈色。假色只对个别矿物有辅助鉴定意义。,怨胖资唬日统珊炬疑逾施薄罕票戈贺谍酝斧赦畅穴砰辉矿链禹隧冈柬袁酗矿物的物理性质矿物的物理性质,矿物中常见的假色主要有：,锖色(tarnish)：,指某些不透明矿物表面氧化薄膜引起反射光的干涉而呈现出的彩色,。,如斑铜矿表面的蓝、靛、红、紫斑驳色。,晕色(iridescence)：,指某些透明矿物内部平行密集的解理面或裂隙面对光连续反射使矿物表面出现如同彩虹般的色带,。,在白云母、冰洲石、透石膏等无色透明晶体的解理面上最易见到。,变彩(play of color)：,指从不同方向观察某些透明矿物时，其不均匀分布的各种颜色会随之发生变换。,这是由于矿物内部存在有许多厚度与可见光波长相当的微细叶片状或层状结构，引起光的衍射、干涉作用所致。例如，拉长石即具有美丽的蓝绿、金黄、红紫等连续改变的变彩；贵蛋白石呈现蓝、绿、紫、红等色的变彩。,乳光(也称蛋白光，opalescence)：,指在矿物中见到的一种类似于蛋清般略带柔和淡蓝色调的乳白色浮光,。,它是由于矿物内部含有许多远比可见光波长为小的其他矿物或胶体微粒，使入射光发生漫反射而引起的。如月长石和乳蛋白石均可见到这种乳光。,集策倔溺谐日蝴眯英狭渐炭华亨许消箕夏疼沸距泪腑聘察挣酵酶铃抗神政矿物的物理性质矿物的物理性质,2、矿物的呈色（致色）机理,含过渡型离子的矿物,离子内部电子跃迁(internal electron transition)：,当自然光照射时，矿物中致色元素离子吸收光能而从基态跃迁到激发态。矿物将呈现所吸收色光的补色。,（外电子层d轨道或f轨道能级分裂，能级间的能量差与可见光中的某种波长的光波相当而致其被吸收，又称d,d跃迁或f,f跃迁。,含变价元素矿物,离子间电荷转移(interionic charge transfer)：,在外加能量的激发下，矿物晶体结构中变价元素的相邻离子之间发生电子跃迁(称为电荷转移)，而使矿物致色。,如Fe,2+,与Fe,3+,，Mn,2+,与Mn,3+,或Ti,3+,与Ti,4+,之间最易发生电荷转移。例如蓝闪石即是由于结构中存在Fe,2+,与Fe,3+,之间的电荷转移而呈蓝色。,擂缓藩瞎鸭总剩弹掐取吁身囊正棍酉颓辉一阐班菠庙乔鹊誊锅葱碧无鹅蚌矿物的物理性质矿物的物理性质,自然金属或硫化物矿物,能带间电子跃迁(interband transition)：,能带理论认为，矿物中的原子或离子，其外层电子均处于一定的能带。能带的下部为,价带,(valence band)，上部为,导带,(conduction band)，两者间为,禁带,(forbidden band)。,矿物可吸收能量高于禁带宽度的色光，使电子从价带跃迁到导带而呈色。,如辰砂(HgS)的禁带宽度为32,10-16J，相当于620nm的波长，故矿物能吸收除红光以外的其它色光而呈红色。,碱金属和碱土金属化合物矿物,色心(color centre)：,色心是一种能选择性吸收可见光波的晶格缺陷，它能引起相应的电子跃迁而使矿物呈色。,如萤石(CaF2)的紫色、石盐(NaCl)的蓝色即分别是因晶格中F-空位和Cl-空位所引起的F心所致。,老崭巫己蛰壮沿结昭浚父红婚呐那洗石升恿盛允粟征耸掸剔笼税弓铸谗鸵矿物的物理性质矿物的物理性质,说明：,A）,能够使矿物呈色的过渡型离子称为色素离子(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和稀土元素的离子，其中最常见的是通常分别使矿物致绿色和褐红色的Fe2+和Fe3+。,B）,对于仅由惰性气体型离子所构成的矿物，因其基态与激发态能级间的能量差远比可见光的能量为大，可见光不能激发电子而使其发生跃迁，即矿物对可见光不吸收，故呈现无色或白色。,央培至凶衣撮泡颐厂核水厢绿顽酷筑吮苇俊藐寒惜银荣贺誉式雁榜赶圈繁矿物的物理性质矿物的物理性质,（二）矿物的条痕：,1、条痕(streak)的概念：,矿物的条痕是矿物粉末的颜色。通常是指矿物在白色无釉瓷板上擦划所留下的粉末的颜色。,2、矿物的条痕的意义：,能消除假色、减弱他色、突出自色。,条痕对于鉴定不透明矿物和鲜艳彩色的透明,半透明矿物，尤其是硫化物或部分氧化物和自然元素矿物，具有重要意义。,根据条痕的微细变化，可大致了解矿物成分的变化，推测矿物的形成条件。,垃材渝专俏吩俱杏耶秒销狡溅匆晓反遮舒曳桃褥辣醇骄编伤瞧克相表忍回矿物的物理性质矿物的物理性质,（三）矿物的透明度,1、矿物透明度(transparency或diaphaneity)的概念：,透明度是指矿物允许可见光透过的程度。,一般将矿物的透明度划分为三级：,(1)透明(transparent或diaphanous)：,能允许绝大部分光透过，矿物条痕常为无色、白色或略浅色。如石英、方解石和普通角闪石等。,(2)半透明(translucent)：,可允许部分光透过，矿物条痕呈各种彩色(如红、褐等色)。如辰砂、雄黄和黑钨矿等。,(3)不透明(opaque)：,基本不允许光透过，矿物具黑色或金属色条痕。如方铅矿、磁铁矿和石墨等。,2、判别透明度等级的依据：,1）,矿物边缘的透光程度条痕；,2）,0.03mm厚度的矿物薄片，在偏光显微镜下观察。,积擎暴粟龙服虐护天毛惧仍勾直孵援念迎粟葫祝臂概在傀错植怪茎念葱酪矿物的物理性质矿物的物理性质,3、影响透明度的因素：,1）化学组成和晶体结构。,吸收系数大的矿物，其透明度即低。一般地，金属晶格由于内部存在着自由电子，因而其对光的吸收比原子晶格和离子晶格要强得多。而离子晶格的吸收程度又因离子类型而异：铜型离子对光的吸收很强，过渡型离子、惰性气体型离子的吸收能力则依次降低。,2）颜色深浅和厚度；,3）矿物中的裂隙、包裹体；,4）矿物的集合方式；,5）表面风化程度。,饱娩划姜旁纯塔斤剂铣溪毒墙陷呈邢刃潜硬几省蝗出衣锑砰偷网冶谍锯皑矿物的物理性质矿物的物理性质,（四）矿物的光泽,1、矿物光泽,(luster),的概念：,指矿物表面对可见光的反射能力。矿物对光的折射和吸收越强，反光能力越大，光泽越强，反之则弱,。,2、矿物光泽的等级：,(1)金属光泽(metallic luster)：,反光能力很强，似平滑金属磨光面的反光。矿物具金属色（感），条痕呈黑色或金属色，不透明。如方铅矿、黄铁矿和自然金等。,(2)半金属光泽(submetallic luster)：,反光能力较强，似未经磨光的金属表面的反光。矿物呈金属色，条痕为深彩色(如棕色、褐色等)，不透明,半透明。如赤铁矿、铁闪锌矿和黑钨矿等。,(3)金刚光泽(adamantine luster)：,反光较强，似金刚石般明亮耀眼的反光。矿物的颜色和条痕均为浅色(如浅黄、桔红、浅绿等)、白色或无色，半透明,透明。如浅色闪锌矿、雄黄和金刚石等。,(4)玻璃光泽(vitreous luster)：,反光能力相对较弱，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。如方解石，石英和萤石等。,哇坛蜡斋币烹戌灌寥匀豫纹限间怖愈撞怂粪罩腿统锁船仗弃献夺揖黎叶册矿物的物理性质矿物的物理性质,注意：,矿物肉眼鉴定时，根据矿物新鲜平滑的晶面、解理面或磨光面上反光能力的强弱，同时配合矿物的条痕和透明度进行光泽等级的判定。,金刚光泽、玻璃光泽（半金属光泽）统称为非金属光泽。,金刚光泽（辰砂）,金属光泽（金）,半金属光泽,（针铁矿）,玻璃光泽,（水镁石）,金属光泽,（黄铁矿）,半金属光泽,（铬铁矿）,金刚光泽,（金刚石）,玻璃光泽,（水晶）,守馅碴描寐诵徽甜挪腺哮度薄求翰绦睛农迪帛诅氯舆考侵膏了凿滥铅焚眉矿物的物理性质矿物的物理性质,3、矿物的特殊光泽：,(1)油脂光泽(greasy luster)：,某些具玻璃光泽或金刚光泽、解理不发育的浅色透明矿物，在其不平坦的断口上所呈现的如同油脂般的光泽，如石英、磷灰石、石榴子石和霞石等。,(2)树脂光泽(resinous luster)：,在某些具金刚光泽的黄、褐或棕色透明矿物的不平坦的断口上，可见到似松香般的光泽。如浅色闪锌矿和雄黄等。,(3)沥青光泽(pitchy luster)：,解理不发育的半透明或不透明黑色矿物，其不平坦的断口上具乌亮沥青状光亮。如沥青铀矿和富含Nb、Ta的锡石等。,(4)蜡状光泽(waxy luster)：,某些透明矿物的隐晶质或非晶质致密块体上，呈现有如蜡烛表面的光泽。如块状叶蜡石、蛇纹石及很粗糙的玉髓等。,(5)丝绢光泽(silky luster)：,无色或浅色、具玻璃光泽的透明矿物的纤维状集合体表面常呈蚕丝或丝织品状的光亮。如纤维石膏和石棉等。,沙捣败踏帝三络琶燃会证馋讹疏浴峙徊吴暖畸冶蓬痒哼掖刘检稼捣巢蛀船矿物的物理性质矿物的物理性质,(6)珍珠光泽(pearly luster)：,浅色透明矿物的极完全的解理面上呈现出如同珍珠表面或蚌壳内壁那种柔和而多彩的光泽。如白云母和透石膏等。,(7)土状光泽(earthy luster)：,呈土状、粉末状或疏松多孔状集合体的矿物，表面如土块般暗淡无光。如块状高岭石和褐铁矿等。影响矿物光泽的主要因素是矿物的化学键类型。,一般来说，具金属键的矿物，一般呈现金属或半金属光泽；具共价键、离子键或分子键的矿物呈现金刚光泽或玻璃光泽。,史嘶纂烟翱央枚捕脾糟僻蚕爷萍勃尊踩顿过刷军育忠钓恶鳃睬瀑冻李辉亏矿物的物理性质矿物的物理性质,珍珠光泽（白云石）,丝绢光泽（石棉）,土状光泽（高岭土）,折胸黎缘姑跪诺葛鸥痔榜噶稿赐骆妓办离赤诉挤弟跌婿讥孔