第14章 矿物的物理性质

矿物的物理性质和化学性质矿物是地球内部成分在自然界中形成的固体物质，具有一定的物理性质和化学性质。

本文将介绍矿物的物理性质和化学性质，并探讨其在地质学和矿物学中的重要性。

一、矿物的物理性质1. 密度矿物的密度是指矿物质量与体积之间的比值，通常用克/立方厘米（g/cm³）表示。

矿物的密度与其成分和结构有关，不同矿物的密度差异较大。

例如，金刚石的密度为3.52g/cm³，而方解石的密度为2.71g/cm³。

2. 硬度矿物的硬度是指矿物表面抵抗划伤的能力。

莫氏硬度尺是衡量矿物硬度的常用工具，将矿物按照其硬度分为10个等级，从1级到10级。

例如，石膏的硬度为2，而钻石的硬度为10。

3. 断口矿物的断口是指矿石断裂后的表面形貌。

常见的断口有贝壳状断口、贝壳状断口和贝壳状断口等。

不同矿物的断口形态可以提供有关矿物内部结构的信息。

4. 光泽矿物的光泽是指矿物在光线照射下反射光的特性。

常见的光泽有金属光泽、玻璃光泽、树脂光泽等，不同矿物的光泽类型可以帮助对其进行初步鉴定。

5. 色彩矿物的颜色是指其表面呈现的颜色特征，可以通过肉眼观察。

然而，颜色可能会受到杂质的影响，因此不能仅凭颜色来确定矿物的种类。

二、矿物的化学性质1. 化学成分矿物的化学成分是指矿物中各种化学元素的含量和组合方式。

不同矿物具有不同的化学成分，这些成分直接决定了矿物的性质和特征。

例如，方解石的化学成分为CaCO3，而石英的化学成分为SiO2。

2. 反应性矿物的反应性是指矿物与其他物质发生化学反应的能力。

例如，含铁矿物在受热条件下可以发生氧化反应，产生石锰矿等。

3. 溶解性矿物的溶解性是指矿物在不同溶剂中的溶解程度。

某些矿物可以在水中溶解而形成溶液，而其他矿物则不能溶解。

溶解性也是鉴定矿物的重要性质之一。

4. 酸碱性矿物的酸碱性是指矿物在酸性或碱性环境中的反应性。

有些矿物可以与酸、碱反应，产生溶液或沉淀等。

这种反应性可以帮助矿物学家确定矿物的种类。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟矿物的其它物理性质1．矿物的弹性和挠性矿物的弹性是指某些片状或纤维状的矿物，受外力作用时，能发生弯曲而并不断裂，当外力解除后又能恢复到原来状态的性质。

例如云母、石棉等矿物均具有弹性。

矿物的挠性则是指某些片状或纤维状矿物受外力作用时，能发生弯曲而并不断裂，但当外力解除后不再能恢复到原来状态的性质。

例如绿泥石就具有挠性。

矿物的弹性和挠性，都决定于晶格内部的构造特点。

例如绿泥石、滑石等晶体，都属于层状构造，在其相邻的构造单元层之间，只以微弱的分子键力相联系，当受力时，层间即可发生相对位移，使整个薄片弯曲，而基本上不产生内应力，因此，当外力解除后，内部就没有力量促使晶格恢复到原来的状态，从而表现为挠性。

具有弹性的矿物，例如云母属于层状构造，但在它的相邻的构造单元层之间，还存在有低价、大半径的阳离子K1+，因而使层之间的键力有一定程度的加强。

当受力时，层间虽然仍可发生相对位移，使整个薄片弯曲，但位移破坏了K1+与阳离子之间的平衡位置，因而产生了内应力；当外力解除后，这种内应力就要促使质点恢复到平衡位置，结果就表现出弹性。

矿物的弹性和挠性，主要是区别云母、绿泥石等一些矿物的鉴定特征。

2．矿物的延展性与脆性矿物在受到外力的拉引时，能发生塑性形变趋向于形成细丝的性质，称为矿物的延性；在受到外力的碾压或锤击时，能发生塑性形变而趋向于形成薄片的性质，则称为矿物的展性。

延性和展性几乎是同时并存的，一般就通称为延展性。

通常温度升高，延展性增强；混入杂质等则使延展性降低。

如自然金、自然银、自然铜等矿物具有良好的延展性。

延展性是金属键矿物的一种特性。

矿物受外力作用时容易破碎的性质称为脆性。

脆性矿物用刀刻划时易产生粉末。

大多数矿物都具有脆性。

如方铅矿、黑钨矿等。

当用小刀刻划具有延展性的矿物时，矿物表面被。

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。

矿物的形态及物理性质
矿物的形态及物理性质
矿物指的是在地质结构中形成的天然物质，也又称作矿石，它们形成独特的岩石，在我们日常生活中很难检测。

那么矿物的形态以及物理性质又有哪些呢？
一是矿物的形态，它们的形态特征多种多样，主要表现为多边形和圆形，同时还有不规则形态等；如硬石英、金刚石等均为六角形，正立方体、正二十面体等晶体形态最为常见，但也有一些为特别形态的矿物，如半连晶体、复式、空心体、灌木体等。

二是矿物的物理性质，主要表现为硬度、断开面、熔点、密度、质转、断口、显影以及特殊现象等。

其中硬度是衡量矿物的主要物理性质，常用的是米氏硬度评价法；断口是矿物内部界面的形状特征，矿物间的断口钝硬因子可以帮助我们判断矿物种类；断开面是表现矿物层面结构特征，用于表示矿物的尺寸和结构；密度是指矿物质量与体积的比值；质转是指矿物外表形状的变化；显影效应是描述矿物间相互作用力；熔点是指在一定温度条件下矿物发生变性的温度点；而特殊现象是指一类矿物的分布范围和表明特征。

总结起来，矿物的形态以及物理性质有多种多样，各具特色，有助于我们更好的了解矿物的性质，正是因为矿物特性越丰富，它可以用于更多的场景，帮助我们更准确的了解晶体的结构和性质，为地质学行业的发展进步提供帮助和支撑。

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比重矿物的比重是指纯净、均匀的单矿物在空气中的重量与同体积水在4℃时重量之比。

如果矿物在空气中的重量为P克，同体积水在4℃时的重量为P克，则1矿物的密度（D）是指矿物单位体积的重量，度量单位为克/立方厘米(g/cm3)。

矿物的比重在数值上等于矿物的密度。

矿物比重的变化幅度很大，可由小于1（如琥珀）至23（如饿钉族矿物）。

自然金属元素矿物的比重最大，盐类矿物比重较小。

矿物比重可分为三级：轻级比重小于2.5。

如石墨（2.5）、自然硫（2.05-2.08）、食盐（2.1-2.5）、石膏（2.3）等。

中级比重由2.5到4。

大多数矿物的比重属于此级。

如石英（2.65）、斜长石（2.61-2.76）、金刚石（3.5）等。

重级比重大于4。

如重晶石（4.3-4.7）、磁铁矿（4.6-5.2）、白钨矿（5.8-6.2）、方铅矿（7.4-7.6）、自然金（14.6-18.3）等。

矿物的比重决定于其化学成分和内部结构，主要与组成元素的原子量、原子和离子半径及堆积方式有关。

此外矿物的形成条件--温度和压力对矿物的比重的变化也起重要的作用。

应该指出，同一种矿物，由于化学成分的变化、类质同象混入物的代换、机械混入物及包裹体的存在、洞穴与裂隙中空气的吸附等等对矿物的比重均会造成影响。

所以，在测定矿物比重时，必须选择纯净、未风化矿物。

矿物的硬度矿物的硬度是指矿物抵抗外来机械作用力(如刻画、压入、研磨等)侵入的能力。

早在1822年，Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体，这是所谓的摩氏硬度计。

按照他们的软硬程度分为十级：1）滑石6）正长石2）石膏7）石英3）方解石8）黄玉4）萤石9）刚玉5）磷灰石10）金刚石各级之间硬度的差异不是均等的，等级之间只表示硬度的相对大小。

利用摩氏硬度计测定矿物硬度的方法很简单。

将预测矿物和硬度计中某一矿物相互刻划，如某一矿物能划动方解石，说明其硬度大于方解石，但又能被萤石所划动，说明其硬度小于萤石，则该矿物的硬度为3到4之间，可写成3-4。

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。