矿物学第三章矿物的宏观鉴定特征

第三章矿物的形态单体形态集合体形态矿物的物理性质光学、力学、磁性、压电性和焦电性第三章矿物的宏观鉴定特征矿物的形态主要受本身的内部晶体结构、化学组成和形成时的外在环境的制约。内部结构相同的同一种矿物，可以具有明显不同的外貌特征。从矿物形态的研究，可以获得有关矿物生成条件的信息。借此鉴别矿物，作为标型特征揭示矿物的形成条件。晶体习性指的是晶体的一般外观形态,主要考虑笼统的外貌特征,如柱状习性，板状习性等。单体形态的类型:一向延伸（柱状、针状、纤维状）二向延伸（板状、片状）三向等长（粒状）矿物的晶体习性的影响因素1•晶体结构的制约，如角闪石2•矿物形成的外界环境3•矿物形成的空间条件晶洞花岗岩集合体的形态取决于矿物单体的形态及它的集合方式。根据集合体中矿物单体的可辨识程度：肉眼单体的显晶集合体显微镜单体的隐晶集合体显微镜单体的胶肽集合体按单体形态划分一向延伸集合体:针状,柱状二向延伸集合体:片状,板状三向延伸集合体:粒状特殊的集合体形态:放射状纤维状晶簇分泌体(杏仁体)结核鲕状,豆状钟乳状(葡萄状,肾状)一向延伸：柱状辉锑矿[针状集合体]束状集合体毛发状纤蛇纹石的纤维状集合体二向延伸：片状集合体片状集合体辉钼矿（鳞片状集合体）黑钨矿（板状集合体）三向等长：黄铜矿-水晶（粒状集合体）放射状集合体：放射状集合体定义在一个共同基底上生长的单晶体群所组成的集合体。梳状构造单体呈一向延伸的晶体组成的晶簇中，由于受到“几何淘汰率”的制约，最终发育出的各单体的衍生方向往往垂直于基底并接近于平行排列构成所谓的梳状构造，而不垂直于基底的单体在生长过程中往往会受到排挤而被淘汰。晶簇中伸张方向与基底近于垂直的晶体，由于首先争得自由发育的空间，往往发育较大，较好。其他方向晶体的生长受到前一类晶体的阻碍，得不到充分的发育。含赤铁矿绿帘石水晶簇[晶簇状]方解石晶簇辉锑矿晶簇黄铁矿闪锌矿菱锰矿水晶簇黄铁矿晶簇雄黄水硅钙石方解石晶簇晶体有一个晶芽开始长大，在棱角处不断分支，形成树枝状的晶体；称为树枝状集合体。树枝状集合体常形成于岩石裂隙中，状若植物化石，故有“假化石”之称。如软锰矿形成的“假化石”就是最常见的例子。树枝状集合体中的个体有时发育较细小，因而也常归入隐晶集合体。自然铜-树枝状集合体自然银—树枝状集合体由溶液直接结晶或胶体生成。胶体表面张力形成球状体，胶体老化而成隐晶或显晶质。球状体内部产生放射纤维状构造。隐晶和胶体集合体也呈致密状、土状。主要类型结核体、分泌体、钟乳状集合体、块状、肉冻状、被膜状集合体等。矿物（围绕某一核心自内向外生长的球状、卵状、瘤状或不规则的矿物集合体。在沉积岩中成层分布，状如鱼卵的小结核成层分布，状如鱼卵的小结核，称为鲕状集合体。如豌豆大小的成为豆状集合体。结核体的内部呈同心层状、放射状和致密块状。一般直径在1cm以上者即为结核。同心层状放射状自然铜-致密块状赤铁矿-鲕状集合体褐铁矿-豆状集合体指在球状或不规则的岩石空洞内自洞壁逐渐沉积（充填）形成的矿物集合体。分泌体中常有空腔，有时还生长有晶簇。特点：具有同心层构造，各层成分和颜色都具有差异，形成不同颜色的色环。晶腺：平均直径大于1cm的分泌体称晶腺。杏仁体：平均直径小于1cm的称杏仁体。玛瑙晶腺火山岩杏仁体指由真溶液蒸发或胶体凝聚，在同一基底上逐层向外堆积形成的矿物集合体。内部常具有同心层状、放射状和致密块状构造，也有显晶粒状构造。根据外表形态常用物体类比给予不同的名称：葡萄状集合体、肾状集合体。葡萄状锌钙铜矾-块状集合体胶体矿物通常为隠晶质或非晶质体，上述隠晶质集合体由胶体矿物组成时又常称为胶态集合体。3.2.1矿物的光学性质3.2.2矿物的力学性质3.2.3矿物的磁性3.2.4矿物的压电性和焦电性3.2.1.1矿物的颜色定义：是一种生理感觉，当波长在大约390~770nm范围内的电磁波辐射，刺激人们的视神经时，就有颜色的感觉。颜色是矿物对入射的可见光中不同波长的光波选择性吸收后，透射和反射出来的各种色光的混合色。矿物对各种色光均匀吸收吸收对各种色光选择吸收如：自然硫吸收紫、蓝、绿、橙、红光波，呈黄色。黄铁矿反射黄光，呈黄色。吸收程度深黑色吸收程度中灰色吸收程度差白色透明矿物透过光波颜色不透明矿物反射光波颜色体色：物体内部所表现出来的颜色。当白光透入矿物达一定深度，且在此过程中选择吸收不同波长的色光而呈现出其互补色，为矿物所固有的颜色，如橄榄石吸收紫光而呈橄榄绿色表色：即反射色，指由物体的反射光所呈现的颜色，不透明矿物因吸收非常强，因而表现的都是表面色。一种情况矿物成分中的原子或离子，其外层电子发生电子跃迁，选择性地吸收可见光，导致矿物呈色。另一情况由于漫射、反射、衍射、干涉等物理光学作用造成的呈色现象。色素离子对于第一种呈色情况，电子跃迁可发生在某一离子的内部，如过度金属元素及Cu、U和稀土元素离子晶体中，其d或f亚层分裂后的能量差恰好在可见光的范围内，其间的电子跃迁可使矿物呈色，这些离子称为色素离子。（元素周期表）自色(idiochromatic)：矿物本身固有的成分结构所决定的颜色；他色(allochromatic)：由杂质、气液包裹体所引起的颜色；假色(pseudochromatic)：是因物理光学效应而产生的颜色；蛋白光(opalescence):在乳蛋白石上可以看到，是一个略带蓝色的乳白光。锖色(tarnish):是由于光的干涉作用引起的。硫化物表面常因氧化产生很薄的薄膜,受日光照射后薄膜的两侧均会反射，反射光干涉后有的光波消失或减弱，有的则得到加强。因而在矿物表面上看到的是斑驳陆离的彩色变彩(playofcolour):是由于衍射现象而呈色的。晕色（iridescence）：是无色透明的矿物晶体内部表现的如彩虹般色彩的彩带。定义：指矿物粉末的颜色。是自色，可以消除假色、减弱他色，因而比矿物颜色更稳定。应用于有色矿物&低硬度矿物（硬度条痕板）注意：对于浅色矿物、类质同像混入物等；（例）Q=II0I0－投入矿物的光线强度I－透过1cm厚的矿物时透射光的强度透射系数透明隔着约1cm厚的矿物观察其后面的物体时，依然能清晰地辨别出物体的轮廓和细节。半透明隔着1cm或不足1cm厚的矿物观察其后面的矿物时，可以看到物体的存在，但其轮廓和细节则无法分辨。不透明隔着极薄的矿物样品，也观察不到其后面的矿物。化学成分和内部结构金属键矿物自由电子禁带＜可见光能量吸收多透过光少不透明离子键、共价键矿物无自由电子禁带＞可见光能量吸收少透过光多透明矿物中的杂质、包体、气泡、裂痕、放射性、集合方式、杂质、包体、气泡、裂痕多，透明度差；放射性的透明度差；集合稠密，透明度差定义指矿物表面对光的发射能力。可用反射率R表达。R=I/I0I——矿物平滑表面反射光的强度；I0——入射光的强度。光泽是鉴定矿物的依据之一，是评价宝石的重要标志。依据反射率R的大小矿物光泽分为：（1）金属光泽：R25%（2）半金属光泽：R=19~25%（3）金刚光泽：R=10~19%（4）玻璃光泽：R=4~10%其中金刚光泽和玻璃光泽也成为非金属光泽。丝绢光泽：透明矿物，纤维状集合体时，表面丝绢状光亮，如纤维石膏、石棉珍珠光泽：透明矿物，极完全解理面上有珍珠状光亮，如云母、石膏油脂光泽；透明矿物，解理不发育，不平坦的断面上有油脂状，光亮，如石英、石榴石、磷灰石沥青光泽：半透明或不透明的黑色矿物，解理不发育，不平坦的断面上有沥青状光亮，如锡石、磁铁矿土状光泽：粉末或土状集合体矿物，表面暗淡无光，如高岭石、烟灰状辉铜矿、褐铁矿蜡状光泽：玻璃光泽、浅色透明隐晶质或非晶质致密状块体上，出现如同蜡烛表面光泽如蛇纹石、叶腊石树脂光泽：金刚光泽的黄、褐、棕等透明矿物表面出现类似树脂的特征如浅色闪锌矿、雄黄等内因（化学成分与结构）离子、共价键矿物固定晶格离子的电子能＞可见光能量透射可见光反射光弱非金属光泽金属键矿物禁带≤可见光能量吸收可见光电子激发跃迁回至基态发射为反射光无透射可见光金属光泽外因杂质、包体、裂隙、解理、表面平整度、集合体集合方式定义矿物在外加能量如紫外线照射下能发出可见光的性质（有的发红外光）。发光的主要类型荧光——矿物在外加能量的作用下发出可见光。磷光——矿物在外加能量的作用停止后，仍继续发出可见光热发光性——矿物加热后发出可见光的性质。发光性的实质是矿物晶格吸收了较高的外加能量，然后以较低能量（可见光）再发射出来造成的。除发射可见光外，有些矿物还能发射红外光。激活剂就是那些能促使矿物发光的物质。3.2.2.1矿物的密度和相对密度3.2.2.2矿物的硬度3.2.2.3矿物的解理、裂理和断口3.2.2.4矿物的弹性、挠性、延展性和脆性密度：矿物单位体积的质量。g/cm3相对密度：矿物在空气中的质量与4℃时同体积水的重量比。数值上与矿物的密度相等。D=P/（P-P1）P-P1：同体积水的重量；P：空气中的质量轻矿物相对密度＜2.5石膏、石盐中等矿物相对密度2.5~4石英、金刚石重矿物相对密度＞4方铅矿、金、黑钨矿化学成分与结构1）原子量、离子半径类质同像2）堆积紧密程度大密度大金刚石：立方面心格子4次配位D：3.47~3.56石墨：3次配位D：2.09~2.233）温度、压力T高，阳离子配位数减少，形成D小的矿物P增大，形成D大的矿物矿物密度对矿物鉴定、分离、应用重要意义掂量法手感估出等级不准确轻重矿物有意义实测法比重瓶法、重液法、扭力天平法计算公式：D=MZ/(NV)M——晶体化学式的相对分子质量；Z——单位晶胞内所含的相当于晶体化学式的分子数；N——阿伏伽德罗常数；硬度：矿物抵抗某种外来机械作用力（如刻划、压入、研磨等）侵入的能力。鉴定矿物的主要特征之一，用H表示。分类：刻划硬度压入硬度研磨硬度测试方法：刻划法、压入法、研磨法、弹跳法摩氏硬度计(HM)：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石测定方法：将欲测矿物和硬度计中的某一矿物相互刻划，若该矿物能划动萤石，而又能被磷灰石划动，则该矿物硬度4-5之间。实际中的简易硬度计：指甲2.5；铜针3；玻璃片5.5；小刀5.5；瓷器片6-6.5用合金或金刚石制成的一定形状的压头，加以一定的负荷（重量），压在矿物的光面上，用负荷与压痕表面积（或深度）的关系，求得矿物的硬度。硬度越大，抵抗压入的应力越大，产生压痕表面积小，硬度与抗应力成正比，与压痕的表面积成反比，用负荷与压痕表面积计算矿物的硬度，即用负荷/表面积（Kg/mm2)为单位的硬度值。采用纤维硬度仪测定，使用最广的维克法用HV或VHN表示，金刚石正方形锥体压头，锥体二对角面夹角(α)136°，压痕呈正方形锥形。HV=2sinα/2×(p/d2)p—负荷（Kg）d—压痕对角线长度（mm）维克法测定的硬度比刻划法精确，应用时可换算成摩氏硬度，它们之间的换算关系：HV=3.25HM31）晶格结构化学键类型与强度2）离子晶格①离子半径晶体结构类型与离子电价相同，硬度H随R减小而增大。②离子电价晶体结构类型与离子半径相同，硬度H随电价增高而增大。③结构紧密堆积程度结构紧密堆积程度大，硬度大。④配位数硬度随配位数增多而增大⑤矿物中的水矿物中含水降低矿物的硬度。矿物晶体结构的对称性与异向性，导致矿物硬度的对称性与异向性。矿物硬度曲线：对矿物的不同方向的硬度测试后,以晶面中央点为中心,按硬度值的比例绘出的曲线。它反映矿物硬度的对称性与异向性。硬度应用：研磨、抛光、切割等。（1）解理定义解理——矿物晶体在外力作用下能沿晶格中特定方向的面网发生破裂的固有性质。解理面——矿物晶体在外力作用下严格沿着一定的结晶方向破裂出的光滑平面。//面网密度最大的面网、阴阳离子电中和的面网、两层同号离子相邻的面网、化学键最强的方向。如石墨，#//{0001}，层状结构，层内原子间距1.42Å，很强的共价键与π键；层间间距3.4