4矿物的物理性质-光学性质

宝石学基础：宝石矿物的物理性质（光学性质）光学性质光和宝石（自然光和偏振光）自然光经宝石（特别是各向异性宝石）反射、折射、双折射或选择性吸收等作用后，可转变成只在一个固定方向内振动的光波，这种光称为偏振光。

偏振光是在单一平面内并只在与传播方向垂直的一个方向上振动的光。

1、光的反射是指落到宝石表面的一部分光由表面折回的现象。

由光的反射而提供的一系列重要的光学效应：光泽：金刚光泽、亚金刚光泽、玻璃光泽、树脂光泽、丝绢光泽、金属光泽宝石的光泽也称反射率，可通过反射率仪来测试。

特殊光学效应：光彩、猫眼效应、星光效应、晕彩。

亮度：是指光从宝石亭部小面反射而导致冠部呈现的明亮和度，取决于宝石的透明度和琢磨比例。

2、光的折射折射：是指光穿过两个不同光密度的介质时（入射线与分界呈900除外），其传播方向发生变化的现象。

全内反射；以临界角（折射角等于900时）为基准，所有小于临界角的角度与分界面相遇的入射光，将离开光密度较大的物质而进入光疏介质中。

所有大于临界角的入射光与分界面相遇时，将发生全内反射（遵守反射定律）并留在光密度较大的物质中。

3、宝石的颜色颜色不是物质固有的特征，它只是光作用于人的眼睛而在人的头脑中产生的一种感觉。

这是颜色的本质。

颜色形成的条件：白光源、改变光的物质（致色元素）、接受残余光的人眼和解释它的人脑。

宝石颜色引起的因素：化学元素（自色元素、他色元素），铬元素致色的重要性。

（红宝石、祖母绿、变石），电荷转移（堇青石），晶体结构缺陷造成电子转移（电子色心和空穴色心，如萤石）主要致色元素（Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu），放射性元素如U、Th。

色散；如钻石干涉与衍射；如欧泊的晕彩。

月长石的光彩。

多色性：一轴晶宝石具二色性，二轴晶宝石具三色性。

4、宝石的透明度透明度就是指宝石矿物透过可见光的能力，主要与宝石矿物对光的吸收的强弱有关。

透明：宝石矿物碎片厚为0.01cm时能透光.半透明：宝石矿物碎片厚为0.01—0.001 cm之间时能透光。

地质学名词解释1、地质学：以地球为研究对象的一门自然科学。

当前，地质学主要是研究固体地球的表层——岩石圈，研究其物质组成，形成，分布及演化规律；研究地球的内部结构，地表形态及其发展演化的规律性。

2、将今论古：通过各种地质事件遗留下来的地质现象与结果，利用现今地质作用的规律，反推古代地质事件发生的条件、过程及其特点。

3、克拉克值：国际上把各种元素在地壳中的平均含量百分比。

4、变质作用：由内力地质作用致使岩石的矿物成分，结构，构造发生变化的作用称变质作用。

变质岩：由变质作用而形成的岩石。

5、矿物：在各种地质作用下形成的具有相对固定化学成分和物理性质的均质物体，是组成岩石的基本单位。

1、自然产物2、固定和均一的化学成分3、一般不孤立存在天之道，损有余而补不足。

人之道，则不然，损不足以奉有余（老子，《道德经》）矿物的四种形成方式：凝华（硫磺）、结晶（石英）、凝固(蛋白石)、重结晶（石棉）结晶习性：一向延伸、二向延伸、三向延伸类质同像：在结晶格架中，性质相近的离子可以互相顶替的现象。

如：(Mg, Fe)2[SiO4]同质多象：同一化学成分的物质，在不同的外界条件下，可以形成2种或2种以上的不同构造的晶体，构成结晶形态和物理性质不同的矿物。

矿物的物理性质：光学性质{颜色（自色、他色、假色）、条痕、光泽、透明度（界限0.03毫米）}、力学性质（硬度、解理、断口、韧性……）、其它性质（比重、磁性、电性、发光性……）硬度：是指矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的能力摩氏硬度计：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石；长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石。

滑石方萤磷; 长英黄刚金。

指甲为 2 — 2 . 5，小刀约 5 — 5 . 5七种主要造岩矿物（属于广义硅酸盐矿物）：石英、钾长石、斜长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石矿物的分类：自然元素矿物、硫化物类矿物、氧化物及氢氧化物类矿物、含氧盐类矿物（自己看书p55）岩浆：地壳深处或上地幔天然形成的、富含挥发组分的高温粘稠的硅酸盐熔浆流体。

矿物物理性质矿物的物理性质矿物的物理性质包括:颜色、条痕、光泽、透明度、硬度、解理、断口、比重等。

大体可以归结为三大类，即：光学、力学、特异性质。

矿物的光学性质矿物颜色（1）自色矿物本身所具有的颜色（2）他色：不是矿物本身所具有的颜色，而是因为矿物含有机械混入物或杂质离子，致使矿物呈现出与其自色不同的颜色。

红宝石(含Cr)蓝宝石(含Ti4+或Fe2+)刚玉（Al2O3）水晶（石英，SiO2）紫水晶（含Fe、Mn）水晶（3）假色：也不是矿物本身的颜色，而且多数只存在于矿物表面，主要是由于化学（风化）或物理的原因而使矿物呈现的颜色。

斑铜矿（假色）条痕（色）就是矿物在瓷板上划出的粉末的颜色。

条痕色更稳定，硬度大或浅色矿物一般无条痕。

褐铁矿与赤铁矿的条痕色褐铁矿：褐色赤铁矿：缨红色透明度冰州石（透明）是指矿物透过可见光的能力1．透明石英（半透明）2．半透明3．不透明辉石（不透明）光泽矿物表面对光线的反射强度1．金属光泽2．半金属光泽3．非金属光泽金属光泽（黄铁矿）半金属光泽（磁铁矿）珍珠光泽（白云母）玻璃光泽（石英）金刚光泽（金刚石） 非金属光泽又可进一步分为：金刚光泽、玻璃光泽、丝绢光泽、珍珠光泽、土状光泽、油脂光泽、沥青光泽等。

石英（油脂光泽）矿物的力学性质矿物的力学性质是指矿物在外力作用下所表现出来的性质。

硬度是指矿物抵抗外力刻划、压入、研磨等机械作用的能力。

摩氏硬度计：滑石(1)、石膏(2)、方解石(3)、萤石(4)、磷灰石(5)、长石(6)、石英(7)、黄玉(8)、刚玉(9)、金刚石(10)摩氏硬度计只代表矿物硬度的相对顺序，而不能说明硬度的绝对大小，各级之间的硬度差异也是不可比的。

如：石英硬度（7）为滑石硬度（1）的3500倍金刚石（10）硬度则为石英硬度的1150倍在实际和野外工作中为了方便应用，摩氏硬度的确定常借用指甲（2-2.5）、小刀（5-5.5）、碎玻璃（6）等简便工具来代替使用。

矿物的物理性质矿物的光学性质：颜色：矿物对入射光的选择性吸收后（均匀吸收随吸收量有多到少为黑色、深灰色、浅灰色、白色等。

不均匀吸收即选择性吸收呈现被吸收光的补色），通过透射和反射所呈现的颜色。

互补色关系图：红橙黄（黄绿）绿黑青紫颜色产生的原因：自色：矿物本身的颜色，对鉴定矿物有着重要的意义。

他色：非矿物本身的颜色，由混入到矿物中的杂质元素引起。

假色：由于光的干涉等物理原因造成的。

颜色命名方法有两种：1.标准色谱法：运用红橙黄绿蓝青紫、白灰黑等色谱图与矿物颜色进行对比命名。

2.类比法：联系生活中实物的颜色。

条痕：矿物在白色无釉瓷板上擦划后留下的矿物粉末的颜色。

（鉴定意义不大）光泽：矿物表面对可见光的发射能力。

根据反射光的强弱划分光泽为四级。

金属光泽：如黄铁矿等半金属光泽：如磁铁矿等金刚光泽：如闪锌矿等玻璃光泽：如石英等透明度：矿物允许可见光透过的程度。

根据清晰程度划分为三种。

透明（如云母、长石、石英等）半透明（如雄黄等）不透明（如黄铁矿等）三种发光性：矿物受到外界能量激发时发出可见光的性质（即矿物吸收外界能量后再以可见光的形式释放出来）。

按发光性质分为两种。

萤光性（外界能量激发矿物发光，激发停止发光消失，如白钨矿）磷光性（外界能量激发矿物发光，激发停止后能发光一段时间，如磷灰石）矿物的力学性质硬度：矿物抵抗外力机械作用的能力。

摩氏硬度：滑-石-方-萤-磷-长-石英-黄玉-刚-金刚，指甲2小刀5.5。

解理：矿物受力作用后沿一定方向裂开，形成一系列光滑平面的性质。

根据解理发育完善程度划分5个级别。

极完全解理（如白云母、黑云母等）完全解理（如方解石等）中等解理（如普通辉石等）不完全解理（如磷灰石等）极不完全解理（如α-石英等）断口：矿物受力作用后在任意方向上裂成凹凸不平的面。

（非晶质准矿物或无解理的矿物的破裂面以断口为主）根据形状划分为参差状断口（如磷灰石等）贝壳状断口（如α-石英等）锯齿状断口（如自然铜等）土状断口（如高岭石等）脆性（容易破碎）、延展性（容易被拉伸变薄）、弹性（外力撤销恢复原状）、挠性（外力撤销后不能恢复原状）矿物的相对密度：纯净均匀的单矿物与同体积水在4℃时的密度比。

矿物的物理性质矿物的物理性质每种矿物都以其固有的物理性质与其他矿物相区别，这些物理性质从本质上来说，是由矿物的化学成分和晶体构造所决定的。

常见的可用来区分不同矿物的物理性质主要有颜色、条痕、光泽、透明度、硬度、解理、断口、密度和相对密度等。

(1)颜色:颜色是矿物对可见光波的吸收作用引起的。

太阳光是由七种不同波长的色光所组成的，当矿物对它们均匀吸收时，可因吸收的程度不同，使矿物呈现出白、灰、黑色（全部吸收）；如果只吸收某些色光，就呈现另一部分色光的混合色。

根据矿物颜色产生的原因，可将颜色分为自色、他色、假色三种。

自色：它是矿物本身固有的颜色。

自色取决于矿物的内部性质，特别是所含色素离子的类别。

例如赤铁矿之所以呈砖红色，是因为它含Fe3+，孔雀石之所以呈绿色，是因为它含Cu2+。

自色比较固定，因而具有鉴定意义。

他色：是矿物混入了某些杂质所引起的，与矿物的本身性质无关。

他色不固定，随杂质的不同而异。

如纯净的石英晶体是无色透明的，但含碳的微粒时就呈烟灰色（即墨晶），含锰就呈紫色（即紫水晶），含氧化铁则呈玫瑰色（即玫瑰石英）。

由于他色具有不固定的性质，所以对鉴定矿物没有很大的意义。

假色：是由于矿物内部的裂隙或表面的氧化薄膜对光的折射、散射所引起的。

其中由裂隙所引起的假色，称为晕色，如方解石解理面上常出现的虹彩；由氧化薄膜所引起的假色，称为锖色，如斑铜矿表面常出现斑驳的蓝色和紫色。

(2)条痕:矿物粉末的颜色称为条痕，通常将矿物在素瓷条痕板上擦划得之。

条痕可清除假色，减弱他色而显示自色，所以较为固定，具有重要的鉴定意义。

例如赤铁矿有红色、钢灰色、铁黑色等多种颜色，然而其条痕却总是樱红色。

但条痕对于鉴定浅色的透明矿物没有多大意义，因为这些矿物的条痕几乎都是白色或近于无色，难以区别。

(3)光泽:矿物表面反射光线的能力，称为光泽。

按反光的强弱，光泽可分为金属光泽、半金属光泽和非金属光泽。

金属光泽：类似于金属磨光面上的反射光，闪耀夺目。

矿物的物理力学性质以，矿物的物理性质，是鉴别矿物的重要依据。

（一）光学性质：1．颜色矿物的颜色，是矿物对可见光波的吸收作用产生的。

有自色、他色、假色之分。

自色：是矿物固有的颜色，颜色比较固定。

钙等成分多的矿物，如石英、长石、方解石等，颜色较浅。

他色：不固定，对鉴定矿物没有很大意义。

假色：蓝色和紫色。

2．光泽表现。

按其反射强弱程度，分金属光泽、造岩矿物绝大部分属于非金属光泽。

玻璃光泽：反光如镜，如长石、方解石解理面上呈现的光泽。

珍珠光泽：象珍珠一样的光泽，如云母等。

丝绢光泽：石膏和绢云母等。

油脂光泽：光泽。

蜡状光泽：物表面的光泽。

土状光泽：所呈现的光泽。

3．条痕颜色。

对不透明矿物的鉴定很重要。

（二）力学性质1．硬度重要鉴定特征。

在鉴别矿物的硬度时，确定矿物的相对硬度。

摩氏硬度计：是硬度对比的标准，从软到硬依次由下列10摩氏硬度计。

（1）滑石（2）石膏（3）方解石（4）萤石（5磷灰石（6）正长石（7）石英（8）黄玉（9）刚玉（10金刚石绝对硬度的等级。

矿物硬度的确定，否刻伤的情况而定。

5～称为解理。

有如方解石。

5表产生的一切影响叫火山作用，形成的岩石叫喷出岩。

在地表的条件下，温度降低迅速，矿物来不及结晶或结晶较差。

肉眼不易看清楚。

二、岩浆岩的产状：是反映岩体空间位置与围岩的相互关系及其形态特征。

由于岩浆本身成分的不同，受地质条件的影响，岩浆岩的产状大致有下列几种：岩基：深成巨大的侵入岩体，范围很大，常与硅铝层连在一起。

形状不规则，表面起伏不平。

与围岩成不谐和接触，露出地面大小决定当地的剥蚀深度。

岩株：与围岩接触较陡，面积达几平方公里或几十平方公里，其下部与岩基相连，比岩基小。

岩盘：岩浆冷凝成为上凸下平呈透镜状的侵入岩体，底部通过颈体和更大的侵入体连通，直径可大至几千米。

岩床：岩浆沿着成层的围岩方向侵入，表面无凸起，略为平整，范围一米至几米。

岩脉：沿围岩裂隙冷凝成的狭长形的岩浆体，与围岩成层方向相交成垂直或近于垂直。