第二章矿物3.7

1、第二章第二章 矿矿 物物第一节 矿物的概念第二节 矿物的形态与物理性质 第三节 矿物的化学成分第四节 矿物分类及常见的矿物 矿物和我们密切相关矿物和我们密切相关氟石氟石/萤石萤石食用盐食用盐铅笔笔芯为石墨石墨graphite香皂/牙膏中的滑石滑石talc栽花用的蛭石蛭石冶炼成钢的赤铁矿赤铁矿沙滩上的石英石英砂粒光彩夺目的钻石钻石狗头金l 指天然产出的、颗粒极大、形态不规则块金。l 狗头金的质地并不纯净，它通常由自然金、石英和其他矿物集合体组成。l 有的形似狗头，称之为“狗头金”，有的形似马蹄，称之为“马蹄金”。但人们通常将这种天然块金称为狗头金。其产出相当稀少，其价值通常远超过同等重量的纯金，

2、故被人们视为宝中之宝。l 世界最大的一块狗头金产于澳大利亚，重285.77公斤，含纯金92公斤，其含金率为32.2%。第一节 矿物的概念一、概述一、概述1.矿物的定义矿物的定义在各种地质作用地质作用下形成的具有一定化学成分和物理性质的自然均自然均质体质体，是组成岩石的基本单位。 （地质作用指火山爆发、地震和岩石风化等）月球/其他行星也是由与地球上矿物大致相同的物质组成。 宇宙矿物:来自地球以外其他天体的天然单质或化合物学习意义：学习意义：有助于有助于开发工农业生产和国防建设所需的矿物原料及开发工农业生产和国防建设所需的矿物原料及其合理综合利用其合理综合利用。同时，也为。同时，也为探索并阐明地壳

3、和其他天体的物质探索并阐明地壳和其他天体的物质组成及演化规律组成及演化规律，提供必要的信息。，提供必要的信息。 矿物岩石地壳 2.矿物的数量 自然界已知矿物约有3000多种，而构成岩石和土壤的矿物仅二二三十三十种，在岩石中常见的矿物只有10多种。合成矿物合成矿物:人工合成的某些与天然矿物相同或类似的单质或化合物宝石饰品：宝石饰品：人造钻石、人造立方氧化锆（ZrO2）、人造金红石（TiO2）、人造尖晶石（MgAl2O4）等二、矿物的形成1.内生作用岩浆矿物（原生矿物） （1）由高温高压的岩浆冷凝结晶岩浆冷凝结晶而成（从液体中形成），如橄榄石、辉石、长石、石英等。（岩浆作用） （2）火山喷发出的气

4、体冷却形成（从气体中形成），如硫磺、沸石、蛋白石等。（火山作用）火山含硫气体火山含硫气体在火山口冷凝在火山口冷凝形成硫磺等形成硫磺等火山喷发后火山喷发后的熔岩流的熔岩流熔岩流冷凝形成熔岩流冷凝形成绳状熔岩绳状熔岩2.外生作用表生矿物 原生矿物在地表常温常压下经过风化、沉积作用形成的矿物（1）风化矿物（从固体中形成、风化作用风化作用） Cu3CO32(OH)2 如黄铁矿转化为褐铁矿，黄铜矿(CuFeS2) 蓝铜矿 孔雀石(Cu2CO3(OH)2)，高岭石是由钾长石风化来的等 。 +4O2 CuSO4（溶液）+FeSO4 2CuSO4+2CaCO3+H2O 2CaSO4+CO2+绿矾分为机械沉积、

5、化学沉积、胶体沉淀和生物沉积 机械沉积机械沉积 由物理和化学性质稳定的矿物沉积而成。如长石、石英砂及少量的重矿物构成砂岩等沉积岩。重砂矿物在河谷或其它有利地段集中堆积，形成漂砂矿床。如自然金、铂、金刚石、金红石、锡石、黑钨矿、白钨矿、绿柱石、独居石、铌铁矿等 化学沉积化学沉积 由溶液直接结晶。多在干旱炎热气候条件下，在干涸的内陆湖泊、半封闭的泻湖及海湾中，各种盐类溶液因过饱和而结晶。如在盐湖中，结晶的矿物有石膏、硬石膏、食盐、钾盐、光卤石等 胶体沉淀胶体沉淀 胶体溶液被带入湖、海盆内，受到电介质的作用发生凝聚而沉淀，形成Fe, Mn, Al, Si的氧化物和氢氧化物，如赤铁矿、铝土矿、软锰矿、

6、硬锰赤铁矿、铝土矿、软锰矿、硬锰矿矿等。胶休矿物常形成致密块状、鲕状、豆状、肾状等形态 生物沉积生物沉积 生物有机体沉积而成。常由生物的骨骼和遗骸堆积而成。如石灰岩、硅藻土、磷块岩、煤、油页岩、石油等 （2）沉积矿物（沉积作用）3.变质作用变质矿物早期形成矿物经变质作用形成的矿物(1)热变质矿物 （接触热变质作用 ） 由于岩浆向上侵入，岩浆的热能对其周围岩石和矿物产生作用，使它们发生变化（如石灰岩变质为大理岩），进而在接触部位形成许多新矿物组合。如石榴子石、红柱石、蛇纹石石榴子石、红柱石、蛇纹石等。(2)区域变质矿物 （区域变质作用 ） 当地壳发生强烈运动，尤其是板块边缘的运动，造成大规模地壳

7、的升降、褶皱和断裂。使原来岩石和矿物所处的环境发生变化。当岩石上的压力足以把矿物中的水分挤压出来，且产生岩石中矿物晶体重新组构所需的能量时，就形成一系列密度更大、更坚硬的矿物，如蓝晶石、十字石蓝晶石、十字石等矿物。 石灰岩石灰岩石灰岩变质为大理岩石灰岩变质为大理岩Ca+2(CO3)-2大理岩大理岩marble岩浆岩浆磁铁矿磁铁矿第二节 矿物的形态与物理性质 我们认识任何东西，都是以这些东西所具有的特性特性为根据。 譬如，根据咸味、甜味和涩味来识别和分辨食盐、白糖和明矾。 同样，认识矿物也是如此，由于内部结构不同，不同矿物具有不同特性、形态 ，如不同的颜色、颜色、软硬、轻重、光泽软硬、轻重、光泽

8、等物理性质。通过详细观察矿物的这些特征，就能识别和鉴定它们。一、矿物的形态 二、矿物的物理性质 1.矿物单体的形态 1.矿物的光学性质 2.矿物连生体的形态 2.矿物的力学性质 3.矿物集合体的形态 3.矿物的其它物理性质第二节 矿物的形态与物理性质一、矿物的形态 1.矿物单体的形态 A、一向延伸、一向延伸单体在三维空间只有一个方向特别发育，其晶体结构中常具有沿一个方向键力很坚强的构造链。呈柱状（角闪石、辉石等）；呈柱状（角闪石、辉石等）；针状（电气石）针状（电气石）;放射状等放射状等。一向延伸的单体呈柱状、针状或毛发状二向延长的单体呈板状或片状、叶片状三向等长的单体呈粒状或等轴状B、二向延展

9、、二向延展单体在三维空间有二个方向特别发育，另一个方向发育较差，其内部结构中常具坚强的构造层呈板状（石膏）；片状（云母）呈板状（石膏）；片状（云母）C、三向等长、三向等长 单体在三维空间的发育程度基本相同。呈粒呈粒状（石榴子石、黄铁矿）状（石榴子石、黄铁矿）等。（2）晶面特征晶面条纹一种晶体生长现象，只见于晶面上，故又称生长纹或聚形纹 晶面上一系列平行或交叉的条纹，都沿一定的结晶学方向严格排列的粗细宽窄不同的条纹。它往往是两种单形相互交替生长留下的痕迹。由于单形是晶体对称性的一种表现，所以晶面条纹的分布也是服从晶体的对称性的。晶面晶面-晶体格架中质点较密或质点间较强的面。蚀像 晶体形成后，晶面

10、因受溶蚀而形成的凹坑（溶蚀坑）。它受晶面内质点排列方式控制，故有一定的形状和方向。不同单形晶体其晶面上蚀像的形状和方向不同，只有属于同一单形的各个晶面蚀像才相同，其形状和取向与晶体对称相一致。黄水晶黄水晶黄玉黄玉/黄晶黄晶2.矿物连生体(双晶）的形态3.矿物集合体的形态同种矿物多个单体聚集在一起的整体叫矿物集合体。大多数矿物是以集合体的形式存在。 (1)显晶集合体形态 用放大镜可分辨 粒状、片状、板状、针状、柱状、放射状、晶簇状等 (2)隐晶质集合体 肉眼难以分辨，多为地表矿物所具有的形态结核状（球状、瘤状、豆状等）；钟乳状（葡萄糖状、肾状等）等二、矿物的物理性质1.矿物的光学性质 就是矿物对

11、光的吸收、反射、折射以及光在矿物中传播的性质，主要有矿物的颜色、条痕、光泽和透明度等。 对可见光选择性吸收是物体呈现颜色的主要原因，如矿物对光全部吸收时，矿物呈黑色；对白光中所有波长的色光均匀吸收，则矿物呈灰色；基本上都不吸收则为无色或白色。如果矿物只选择吸收某些波长的色光，而透过或反射出另一些色光，则矿物就呈现颜色。矿物吸收光的颜色和被观察到的颜色之间为互补关系 紫红（品红）蓝色青色绿色黄色红色白色1）矿物的颜色 自色，他色，假色自色，他色，假色 一般是将矿物在白色无釉瓷板上刻划后，观察其留下的粉末颜色。矿物条痕能消除假色、减弱他色，因而比矿比矿物颜色更稳定物颜色更稳定。 有些矿物的颜色与条

12、痕一致，如金的颜色和条痕都是金黄色；而有些矿物的颜色同条痕不相同，如赤铁矿不管外表是暗红色还是铁黑色，但它的条痕总是樱红色。 在鉴定各种彩色或金属色的矿物时，条痕色是重要的鉴定特征之一。而浅色矿物（如方解石、石膏）的条痕色皆为白色或灰白色，无鉴定意义。2)矿物的条痕 指矿物粉末的颜色指矿物粉末的颜色 金属光泽：呈金属般的光亮;条痕黑色、灰黑、绿黑或金属色;不透明。如自然金、黄铁矿、方铅矿。半金属光泽 ：呈弱金属般的光亮; 条痕深彩色(棕色、褐色) ;不透明。如铬铁矿、黑钨矿。金刚光泽 ：金刚石般的光亮;条痕为浅色(浅黄、桔黄、桔红)或无色;透明半透明。如金刚石、辰砂、雌黄。玻璃光泽 ：玻璃般的

13、光亮;条痕无色或白色。如石英、长石、方解石。丝绢光泽、油脂光泽 、珍珠光泽 、土状光泽等3）矿物的光泽luster 矿物表面对光的反射能力 金属光泽 半金属光泽 金刚光泽 玻璃光泽 丝绢光泽 油脂光泽 珍珠光泽 土状光泽 据矿物在岩石薄片（其标准厚度为0.03mm）中透光的程度，矿物透明度可分为： 透明:矿物能透光，如水晶，冰洲石等 半透明:矿物透光能力弱，如闪锌矿，辰砂等 不透明:矿物不能透光,如黄铁矿、磁铁矿等 矿物透明度常与矿物光泽有关矿物透明度常与矿物光泽有关。一般玻璃光泽、一般玻璃光泽、油脂光泽、金刚光泽的矿物是透明至半透明；金属光泽和油脂光泽、金刚光泽的矿物是透明至半透明；金属光泽

14、和半金属光泽矿物是不透明。半金属光泽矿物是不透明。4）矿物的透明度 指矿物可以透过可见光的程度Q=II0Io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度的大小用透射系数Q来表示。透射系数大，矿物透明；反之，矿物半透明或不透明。 透透明明矿矿物物水水晶晶半透明矿物半透明矿物 不透明不透明矿物矿物2.矿物的力学性质矿物的力学性质 指矿物受外力作用，如刻划、摩擦、打击、弯曲时显示出来的性质，也就是矿物受力后的反映。 矿物力学性质主要：硬度、解理、断口等。1）硬度hardness 指矿物抵抗刻划、摩擦、压入的能力 矿物的硬度取决于原子和离子结合在一起的化学键的强度 金刚石硬度是

15、石英的金刚石硬度是石英的1000倍，刚玉的倍，刚玉的150倍倍 “没有金刚钻别揽瓷器活” 钻石钻石 传说天上打雷，地下就长钻石。其实，天然钻石生成于地表下地表下120-200公里，其形成年代通常为公里，其形成年代通常为24-32亿年前亿年前，但也有短至6千万年者。1）钻石矿床难寻找，矿床数量稀少，矿床开采难度极高。钻石矿床难寻找，矿床数量稀少，矿床开采难度极高。2）钻石加工程序复杂，工时量大。钻石加工程序复杂，工时量大。在开采出的金刚石中，平均只有20达到宝石级，其余80只能用于工业。但这 20宝石级金刚石的价值是80工业金刚石的5倍之多。5克拉克拉“鸽子蛋鸽子蛋”价值价值7001680万元万

16、元摩氏硬度：摩氏硬度：10（金刚石），强金刚光泽，（金刚石），强金刚光泽， 钻石的钻石的4C是指重量（是指重量（carat），颜色（），颜色（color），净度（），净度（clarity），切工（），切工（cut） 克拉克拉，是地中海边生长的一种刺槐的果实，这种果实每个都是，是地中海边生长的一种刺槐的果实，这种果实每个都是200mg重。重。 通常将重量通常将重量=1.00ct的钻石称作的钻石称作“大大钻钻”。1克拉克拉已打磨好的钻石，需挖掘约已打磨好的钻石，需挖掘约250吨矿石吨矿石。 克拉克拉重量重量越大，钻石越罕有。四千多年历史中，仅发现了一颗超越大，钻石越罕有。四千多年历史中，仅发现了一

17、颗超过过1000ct的钻石；全世界每一百年才发现一颗的钻石；全世界每一百年才发现一颗100ct的钻石。的钻石。 1ct=100分，分，30分分50分等就是指的分等就是指的0.3ct 0.5ct。 颜色颜色共分为共分为11个级别，从个级别，从D到到Z按字母降序排列，按字母降序排列，D色最好。色最好。 净度级别净度级别为：为：FL（Flawless，完全净度级）、，完全净度级）、IF（Internal Flawless，内，内部净度级）、部净度级）、VVS1/VVS2（Very Very Slight include,非常非常细微的内部非常非常细微的内部瑕疵）、瑕疵）、VS1/VS2（Very s

18、lightly include，很轻微的瑕疵）、，很轻微的瑕疵）、SI1/SI2（slightly include，轻微瑕疵）、，轻微瑕疵）、I1/I2/I3（Inperfect，不洁净级）。，不洁净级）。 切工等级切工等级：Excellent(极优良极优良)、Very Good(很好很好)、Good(佳佳)、Fair(尚可尚可)、Poor(不佳不佳)。标准矿物硬度标准矿物硬度对应陶瓷产品对应陶瓷产品刻划实验刻划实验金刚石金刚石 10刚刚 玉玉 9黄黄 玉玉 8化学瓷、日用瓷等化学瓷、日用瓷等87，用铜质刀刃能刻划，用铜质刀刃能刻划石石 英英 7绝缘子瓷、化学瓷釉绝缘子瓷、化学瓷釉、绝缘子瓷釉

19、等、绝缘子瓷釉等炻炻器炻炻器正长石正长石 6火花塞瓷釉、仪器玻火花塞瓷釉、仪器玻璃、搪瓷釉、绝缘子璃、搪瓷釉、绝缘子瓷釉、白色陶器瓷釉、白色陶器65，用优质的小刀刃能刻划，用优质的小刀刃能刻划54，用软铁能刻划，用软铁能刻划磷灰石磷灰石 5石英玻璃、窑玻璃瓶石英玻璃、窑玻璃瓶玻璃玻璃萤萤 石石 4瓶玻璃瓶玻璃方解石方解石 33，铜线能刻划，铜线能刻划石石 膏膏 22，指甲能刻划，指甲能刻划试剑石试剑石? 牙齿硬度大概是多少？为什么会蛀牙？为什么会蛀牙？铁齿铜牙铁齿铜牙/镶金牙镶金牙珐琅质（珐琅质（enamel）牙齿）牙齿二氧化锆或氧化铝全瓷牙二氧化锆或氧化铝全瓷牙 物质物质 金刚石金刚石 铬铬

20、 铂铂铁铁铜铜 银银 金金铝铝锌锌 镁镁锡锡铅铅 钙钙 钾钾 钠钠硬度硬度109 4.3 45.5 3 2.72.5 22.9 2.5 2.0 1.51.8 1.51.50.50.4纯铁：纯铁：硬度不高，既不能制刀枪，也不能铸铁锅、犁锄。但当纯铁中含硬度不高，既不能制刀枪，也不能铸铁锅、犁锄。但当纯铁中含有一定量的碳后，就变成有一定量的碳后，就变成钢铁钢铁了。低了。低/中中/高碳钢就叫高碳钢就叫“碳素钢碳素钢”。低碳钢：低碳钢：纯铁中含碳在纯铁中含碳在0.02%以上，硬度较低，能拔以上，硬度较低，能拔铁丝、轧制薄白铁板铁丝、轧制薄白铁板等。等。中碳钢：中碳钢：含碳量含碳量0.25%-0.6%，

21、硬度中等，可轧成建筑，硬度中等，可轧成建筑钢材、钢板、铁钉钢材、钢板、铁钉等。等。高碳钢：高碳钢：含碳量含碳量0.6%-2.0%，硬度很高，可制，硬度很高，可制刀枪刀枪。生铁：生铁：碳含量超过碳含量超过2.0%（3.5%-5.5%），），又硬又脆，可铸又硬又脆，可铸铁锅、犁铁锅、犁等。等。纯铁、钢和生铁的区别主要就在于铁中含碳量的不同。纯铁、钢和生铁的区别主要就在于铁中含碳量的不同。为了提高硬度和获取最佳成型效果，做首饰时常用含银92.5、含铜7.5的合金，国际上称为标准银（925银）。物质物质 金刚石金刚石 铬铬 铂铂铁铁铜铜 银银 金金铝铝锌锌 镁镁锡锡铅铅 钙钙 钾钾 钠钠硬度硬度109

22、 4.3 45.5 3 2.72.5 22.9 2.5 2.0 1.51.8 1.51.50.50.42）解理 矿物在外力作用下（如敲打），沿一定方向裂开成为光滑平面的性质，叫做解理。这种破裂面就称为解理面。 解理往往沿着面网间化学键力最弱的方向产生；解理面一般非常平滑而有光泽。 不同矿物有不同的解理方向。有些矿物的解理只有一个方向，成薄片状；有些矿物的解理有两个方向，成块状；有些矿物甚至有三个方向和四个方向的解理。 单向解理：如云母、蛭石单向解理：如云母、蛭石 双向解理：如辉石、角闪石双向解理：如辉石、角闪石 三向解理：如方铅矿三向解理：如方铅矿 四向和多向解理：如萤石四向和多向解理：如萤石

23、 不同矿物或同一矿物不同方向上，解理发育程度不同根据解理产生的难易程度，可将矿物的解理分成五个等级：A 极完全解理 矿物在外力作用下极易裂成薄片。解理面光滑、平整，很 难发生断口。如云母、石墨、辉钼矿等；B 完全解理 矿物在外力作用下，很容易沿解理方向裂成平面（但不成薄 片）。解理面平滑，较难发生断口。 如方解石、方铅矿等；C 中等解理 矿物在外力作用下，产生明显的解理，但解理面不太连续和 光滑，断口易出现 。如白钨矿、普通辉石等；D 不完全解理 矿物在外力作用下，不易裂出解理面，解理面小而不平整， 容易成为断口。如磷灰石等；E 极不完全解理 矿物受外力作用后，极难出现解理，多形成断口，一般称

24、为 无解理。如石英、黄铁矿、石榴子石等 。 描写时应包括解理方向（组数）及每组解理程度描写时应包括解理方向（组数）及每组解理程度云母：一向最完全解理；长石：二向中等解理；方解石：三向完全解理云母：一向最完全解理；长石：二向中等解理；方解石：三向完全解理3）断口 矿物受打击后产生的不规则破裂面按断口面的形状可分为下述几种： 贝壳状断口贝壳状断口：矿物破裂后具有弯曲的凸面或凹面和同心状构造，很象贝壳 如石英的断口； 平坦状断口平坦状断口：断口面虽然粗糙，但比较平整，如高岭石的断口； 参差状断口参差状断口：断口面粗糙极不平整，许多矿物具有此种断口，如电气石； 锯齿状断口锯齿状断口：断口面狼牙锯齿，突

25、起尖锐，如自然金属矿物的断口。 解理与断口互为消长。解理完全者无断口，断口发育者无解理或解理极不完全。解理面解理面 无晶面条纹新鲜光亮敲打后形成晶面晶面有时有晶面条纹 暗淡形成时就有，敲打后即碎3.矿物的其它物理性质1）密度和比重密度和比重 自然界中矿物一般比水重，都会沉下去。 密度：密度：单位体积的质量单位体积的质量，通常表示为克每立方厘米。 土壤密度一般为2.62.8 g/cm3，OC含量高的土壤密度较低 地球平均密度地球平均密度5.516 g/cm3，砂岩，砂岩/页岩等沉积岩平均密度为页岩等沉积岩平均密度为2.6 g/cm3， 花岗岩密度花岗岩密度2.8 g/cm3 比重比重：矿物在空气

26、中的重量与在4时同体积的水的重量之比。 在室内室内具体测定比重的方法多采用排水法：先在空气中称一下矿物的重量，然后全部浸入水中再称矿物的重量，用下列公式计算： 比重空气中重量/水重量水重量 在野外野外鉴定矿物的比重时，通常是把矿物拿在手上掂一掂，粗略地估计比重的大致范围。根据比重大小，一般把矿物分为三类： 轻，比重小于2.5；中，比重在2.5-4；重，比重大于4。比比重重瓶瓶水重量水重量W土壤土壤W（水比重瓶）（水比重瓶）-W（土壤水比重瓶）（土壤水比重瓶）土壤容重（土壤的假比重），是指田间自然状态下，每单位体积土壤的干重，通常用克/厘米3表示。土壤容重除用来计算土壤总孔隙度外，还可用于估计土壤的松紧和结构状况。方法： 用一定容积（100厘米3）的钢制环刀钢制环刀，切割自然状态下的土壤，使土壤恰好充满环刀容积，然后称量并根据土壤自然含水量计算每单位体积的烘干土重即土壤容重。在紧靠环刀采样处，再采土10-15克，装入铝盒带回室内测定土壤含水量。环环刀刀2）磁性 矿物的磁性是指矿