矿物的物理性质

第二章矿物的物理性质掌握内容矿物的光学性质矿物的力学性质矿物的电学、磁学、比重等其他性质矿物的肉眼鉴定方法矿物的物理性质与选矿的关系2/5/20231概述矿物的物理性质，取决于矿物本身的化学成份和内部构造。借助矿物的物理性质的差异来识别矿物、利用矿物和寻找矿物资源。矿物的物理性质，包括矿物的光学性质、力学性质和其他物理性质等。2/5/20232§1矿物的光学性质主要是指矿物对光线的吸收、反射和折射所表现出的各种性质，以及由矿物引起的光线干涉和散射等现象。用肉眼能观察到的矿物光学性质有矿物的颜色、条痕、光泽和透明度等。

2/5/20233一、颜色矿物对可见光中的不同波长发生选择性吸收和反射后，在人眼中引起的感觉。矿物对各种波长的可见光普遍而均匀地吸收时，随吸收程度不同矿物呈现出无色、白色、灰色和黑色等色调。如果矿物对不同波长的可见光选择性吸收时，则矿物呈现出被吸收光波的颜色而表现出特定的颜色。在矿物学中，传统地将矿物的颜色分为自色、他色和假色三类。2/5/20234缤纷多彩的矿物颜色－自色自色：是矿物本身所固有的颜色。这种颜色主要取决于矿物的内部构造和化学成份（如含有色素离子）。钢灰色赤铁矿集合成玫瑰形－铁玫瑰天蓝色的胆矾红褐色的金红石2/5/20235石英的不同颜色－他色(机械混入物呈色)黄色-黄棕色黄晶无色水晶棕黑色烟晶玫瑰色粉红色石英白色-灰白色乳石英紫色紫水晶2/5/20236假色假色：由于某些物理原因所引起的颜色。如黄铜矿表面因氧化膜所引起的锖(qiang)色，方解石解理引起的晕色等。

2/5/20237二、条痕（Streak）条痕是指矿物粉末的颜色，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。条痕色比矿物颜色稳定，所以是重要的鉴定特征。

辉钼矿辰砂黄铜矿铬铅矿赤铁矿雌黄灰色红色黑色黄色红棕色金黄色2/5/20238三、光泽（Luster）光泽是矿物表面对光的反射能力，决定于矿物的表面性质和反射率的大小。常用描述矿物光泽的术语有：金属光泽、珍珠光泽、玻璃光泽、油脂光泽和丝绢光泽等。石英晶体的玻璃光泽“纤维石膏”

表面的丝绢光泽石盐表面的油脂光泽赤铁矿上的暗淡金属光泽方铅矿表面上的金属光泽2/5/20239矿物的光泽可用于识别宝石。假宝石往往呈玻璃光泽，真宝石是金刚光泽，丝绢光泽、脂肪光泽和珍珠光泽。2/5/202310四、透明度（Transparency）透明度：矿物能透过可见光的程度。矿物薄片(厚0.03mm)能清晰透视其他物体的矿物为透明，能通过光线，但不能清晰透视其他物体者为半透明，光线完全不能通过者为不透明。

光线可以透过水蓝宝石半透明光线不能通过黄金不透明透过方解石菱面体看物体出现呈重影，因为光线折射两次透明2/5/202311矿物在外力(如打击、挤压或拉伸、扭力等)作用下所表现的物理机械性质，称为矿物的力学性质。矿物的力学性质主要有解理、裂开、断口、硬度、韧性等。§2矿物的力学性质2/5/202312矿物在外力作用下，沿一定的结晶方向破裂成光滑平面的能力，称为解理。规则的破裂面称解理面。如未产生破裂而只是出现裂纹，称为解理纹。

方铅矿的立方体解理冰洲石完全的菱面体解理沿锂云母晶体底面极完全解理

一、解理2/5/202313解理产生的原因：主要取决于结晶构造中质点的排列及质点间连接力的性质。在同极键晶体中，几何因素起着重要的作用，解理面往往平行于结点密度最大的面网。

在异极键中，解理面常产生于：（1）解理面平行于阴阳离子电荷大部分已中和的平面；（2）解理面产生于同类质点的两个面网之间2/5/202314据解理的难易和完善程度将解理分为四个等级：极完全解理：如云母等完全解理：如方解石等；中等解理：如辉石、角闪石等；不完全解理：如石英等。矿物晶体具有对称性，所以解理往往不只一组，而是有着与其对称要素相联系的组数。2/5/202315二、断口和裂开用地质锤敲打矿物，它会断裂，并露出粗糙凹凸不平的表面，这就是断口。常用的断口术语有：参差状、贝壳状、锯齿状和裂片状。蛋白石的贝壳状断口裂开（假解理）：矿物在外力影响下，沿一定方向分裂的性质。一般沿双晶，尤其是聚片双晶的结合面而产生。2/5/202316三、硬度硬度是矿物抵抗外来机械作用力(如刻划、压入、研磨等)侵入的能力。1822年莫斯(Mohs)发明了一套硬度标准，从硬度最小(1级)的滑石到硬度最大(10级)的金刚石。矿物摩氏硬度也可用日常用品来大致测定。石英：7

玻璃：6刀刃：5.5硬币：3.5手指甲：2.52/5/202317莫氏硬度计的十种标准矿物

：金刚石10刚玉9黄玉8石英7正长石6磷灰石:5萤石4方解石3石膏2滑石12/5/202318矿物的绝对硬度可通过各种显微硬度仪测定。矿物的硬度与解理一样具异向性，这是由于在同一晶面上，不同方向的行列中质点的排列密度不同。沿着质点排列紧密的行列刻划相对较为容易，而垂直质点排列紧密的行列刻划相对较难。测量矿物硬度的金刚石锥体2/5/202319四、韧性矿物受压轧、锤击、弯曲或拉引等力作用时所出现的抵抗能力，叫韧性。可分为下列几种：脆性：矿物受力时容易破碎的性质。如镜铁矿硬度大于小刀，但由于具有明显的脆性，因此可被小刀压碎出现粉末或小粒。脆性是离子键矿物的一种特性。延展性：在锤击或拉引下，容易形成薄片或细丝的性质，是金属键矿物的一种特性。一般情况下温度升高，延展性增强。金属键的矿物在外力作用下的一个特征就是产生塑性形变，这就意味着离子能够移动重新排列而失去粘接力，这是金属键矿物具有延展性的根本原因。金属键程度不同，则延展性也有差异。自然金具有良好的延展性2/5/202320挠性：矿物在外力作用下发生弯曲形变，当外力取消后，弯曲的形变不能恢复原状的性质。如石膏、绿泥石、滑石等。具挠性的矿物，在其内部结构中，单位层与层之间，靠余键相连，当它受外力弯曲时，两层之间可相对移动，能够形成新的余键而处于平衡，没有恢复力，因而弯曲后不能恢复原状。

弹性：矿物在外力作用下发生弯曲形变，当外力取消后，又恢复原状的性质。如云母、石棉。弹性的实质是：一些层状结构的矿物，其单位层之间存在着一定的离子键连接力，当受外力弯曲时，这些离子键也被拉长或压短，各单位层能够变弯和移动。当外力取消后，这些离子键恢复正常，并使各个单位层恢复到原位。2/5/202321§3矿物的比重矿物的比重(G)：是纯净、均匀的单矿物在空气中的重量与同体积的水在4℃时重量之比。如果矿物在空气中的重量为P克，矿物在4℃水中的重量为P1克，则

G=P/(P-P1)石英比重：2.65方铅矿比重：7.5

矿物的比重可分为三级：轻级：比重小于2.5。如石墨(2.5)、自然硫(2.05)；中级：比重由2.5～4。如石英(2.65)，金刚石(3.5)；重级：比重大于4。如重晶石(4.3-4.7)，磁铁矿(4.6-5.2)。2/5/202322§4矿物的电学性质矿物的电学性质包括导电性、压电性、焦电性等。这些性质在鉴定找矿以及应用上都有重要意义。2/5/202323一、导电性矿物对电流的传导能力称为矿物的导电性。它主要取决于矿物的能带结构类型而分为绝缘体、良导体、半导体矿物。

矿物导电性的强弱用导电率γ（欧姆－1·厘米－1）表示。γ大于102欧姆－1·厘米－1以上的矿物为导体；γ小于10－12欧姆－1·厘米－1的矿物为非导体；γ介于二者之间的属于半导体矿物。半导体矿物中，杂质元素的存在及晶格缺陷对其导电性能影响很大。因此，可以利用杂质元素来改变半导体矿物的导电性能。

2/5/202324二、介电性某些矿物在电场中被极化的性质。通常用测定其介电系数（电容率）来研究。当几种矿物同时在一种电介质液体中时，矿物的介电常数比电介质溶液大的就被电极所吸引，并可以把某些矿物从许多其他矿物中分离出来。因此在研究单矿物样品时，用介电分离法可以既快又好地将单矿物分离。2/5/202325三、矿物的荷电性矿物在受外力作用（摩擦、加热、加压）影响下，发生带电现象的性能。实质上就是矿物中的热能或机械能转化为电能的形式。

荷电性根据所施外力的不同，有以下几种：摩擦电性：如自然硫、金刚石、琥珀等用丝绢或毛皮摩擦时，带电的现象。焦电性：如电气石受热时，在晶体的某些部位产生电荷。压电性：如压电石英在机械作用的张力或压力影响下，因变形而呈现电荷的现象。在压缩时产生正电荷的部位，在伸张时就会产生负电荷。2/5/202326§5矿物的磁性矿物的磁性是指矿物能被永久磁铁或电磁铁吸引，或矿物本身能够吸引铁质物体的性质。矿物的磁性主要是由矿物成分中含有铁、钴、镍、铬、钛、钒等元素所致。磁性的强度与矿物中含有这些元素的多少，特别是与含铁的多少有关。矿物的磁性主要是由组成元素的电子构型和磁性结构所决定。根据磁化率的大小，矿物的磁性可分为抗(逆)磁性、顺磁性及铁磁性三种。2/5/202327磁性的强弱也可用比磁化系数来表示。比磁化系数：是物体单位质量的磁化率，即1立方厘米的矿物在磁场强度为1奥斯特的外磁场中所产生的磁力。X比=X/G，x为磁化率，G为物体的比重。按比磁化系数的大小，矿物可分为四类：强磁性矿物：X比大于3000×10－6厘米3/克，如磁铁矿、磁黄铁矿，可用普通马蹄磁铁吸引；中磁性矿物：X比在600～3000×10－6厘米3/克之间，如钛铁矿、铬铁矿等，能用弱电磁铁吸引；

弱磁性矿物：X比大于15～600×10－6厘米3/克之间，如赤铁矿、褐铁矿、黑钨矿、黄铁矿等，用强电磁铁才能吸引；

非磁性矿物：X比小于15×10－6厘米3/克。如石英、方解石，强电磁铁也不能吸引。

2/5/202328§6矿物的其他物理性质常用于矿物鉴定的矿物的其他物理性质还有：润湿性、导热性、发光性、放射性、自燃性等。一、润湿性矿物表面能否被液滴所润湿的性质。容易被水润湿的矿物称为亲水性矿物，如云母、石英、方解石等；不容易被水润湿的矿物称为疏水性矿物，如滑石、石墨、方铅矿等。矿物的润湿性主要由矿物内部构造所决定。2/5/202329矿物颗粒在水介质中上浮或下沉，起主导作用的是其润湿性，而不是比重。根据矿物润湿性的不同，引起矿物在水中上浮或下沉。因此，矿物的润湿性是浮选的理论基础。矿物润湿性的大小，可以根据水在矿物表面所形成的接触角θ的大小来确定。矿物ABCθ水空气2/5/202330二、导热性

不同的矿物具有不同的导热性；而同种矿物，其导热性也不相同，并且随方向而异。利用矿物导热性的差异，在选矿上可以分离矿物。

2/5/202331三、放射性放射性元素能够自发地从原子核内部放出粒子或射线，同时释放出能量，这种现象叫做放射性，这一过程叫做放射性衰变。含有放射性元素（如U、Th、Ra等）的矿物叫做放射性矿物。在含有放射性元素离子的矿物中，这些离子经过衰变后所产生的稳定元素离子的大小和电价都发生了变化，必然要使矿物结构遭到破坏，如四价的U238最后衰变到Pb4+，常使晶格破坏而形成变非晶质体。放射性核放出的α-粒子即He2+具有很强的电子亲合性，为一强氧化剂，这种衰变可使矿物中或相邻矿物中所含的过渡金属离子（如Fe2+）氧化成高价离子（Fe3+），从而使晶体结构发生破坏，可形成部分的变非晶质体。

2/5/202332四、发光性矿物在受到外界能量刺激时，能发光的现象。根据能量来源不同又分为：光致发光、场致发光、机械发光、热发光。矿物发光的根本原因是电子在接受外界能量后发生激发，激发过程放出的能量以光波形式发散。含一些稀土元素和放射性元素的矿物，发光的颜色、强度各不相同，因此