《矿物学》全套教学课件

Mineralogy矿物学

全套可编辑PPT课件Chap.1

绪论163

一、矿物的概念(图片1)

图片(2)

矿物（mineral）：

是由地质作用

或宇宙作用所形成的、具有一定的

化学成分和内部结构、在一定的

物理化学条件下相对稳定的天然结晶态的单质或化合物，它们是

岩石和矿石的基本组成单位。

§1矿物和矿物学的概念

说明：

1）矿物系地球、月球及其他天体中

天然形成的产物。

人造矿物或合成矿物：

在实验室或工厂里用人工方法

制造出来的、与相应的天然矿物具有相同或相似的成分、结构及

性质的产物。

2）矿物具有一定的成分、结构、形态和性质，藉此可鉴别矿物种。

但是，由于形成环境的复杂性，矿物的

这些特征可在一定范围内变化，故这些特征常可作为反映矿物成因的

标志。

3）

任何一种矿物均只是在一定的物理化学条件下相对稳定，得以保存。

当外界条件改变至超出矿物的稳定范围时，矿物即会变成在新的条件下稳定的其他矿物。4）矿物的集合体即组成岩石或矿石。

注意：

1）当前，矿物学通常以天然结晶质无机物为主要研究对象，液体和气体均不在现代矿物之列。

2）准矿物（mineraloid）：极少数天然形成的、具有一定的化学成分的非晶态的单质或化合物，如蛋白石和水锆石等。

3）

经过漫长的地质时代，准矿物有自发地向结晶态的矿物转变的必然趋势。

二、矿物学的概念

矿物学(mineralogy)：是一门研究地球

及其他天体的物质组成及演化规律的地质基础学科。是研究矿物(包括准矿物)的

成分、结构、形态、性质、成因、产状、

用途及其相互间的内在联系，以及矿物

的时空分布规律及其形成和变化的历史的科学。它为地质学的其他分支学科及材料科学等应用科学在理论上和应用上提供了必要的基础和依据。1．十九世纪以前，矿物学始终处于对矿物的记载和表面特征的描述。§2矿物学发展简况

2．自十九世纪中叶以来，矿物学飞速发展，经历了四次重大的变革。

1）1857年偏光显微镜创制成功，并应用于对矿物的研究和鉴定。

2）1912年劳埃将x射线成功地应用于矿物晶体结构分析。

3）1930s以来，物理化学理论和热学相平衡理论被引入矿物学。

4）1960s以来，由于一系列现代测试技术、高温超高压实验技术、量热实验手段及电子计算机的应用。

§3矿物学与其他学科的关系

一、矿物的应用

1．矿物应用的历史

1）最早可追溯到旧石器时代，当时即已利用脉石英、水晶和燧石等制作各种石器。

2）至中石器时代，已知用粘土矿物

烧制陶器。§4矿物和矿物学的应用

3）青铜时代，已能从某些矿物中

提取金属。

4）矿物材料的广泛应用及许多

矿物性能的开发和利用，主要兴起于

二十世纪中叶，并日显其重要地位，

新兴边缘学科

——

矿物材料科学。

2．矿物的用途

矿物的用途：

①作为提取其中有用成分（特别是冶炼金属）的原料；

②作为制造其他产品的原料；

③利用矿物的某种特殊性能而作为材料直接应用。

注：

以提取有用成分为目的矿物主要

是金属矿物；而作为材料直接应用

或用作制造其他产品的原料的矿物，

则以非金属矿物为主。

3．矿物的应用领域

矿物作为材料或原料，广泛应用于冶金、陶瓷、玻璃、建材、

机械、化工、轻工、造纸、电子、

农业、食品、医药、环保、宝石、

航天及国防等诸多领域。

对非金属矿物的性能要求：

高强、高速、高温、轻质、绝缘和耐腐蚀等。

非金属矿产的开发势必成为衡量一个国家工业化成熟程度的标志。

可以预言，二十一世纪将是非金属时代，是人类更高级的石器时代。

二、矿物学的应用

矿物学的应用主要包括两大方面：

①应用于地质找矿；

②研究作为矿产资源的矿物本身

的开发和应用。

现代矿物学的发展，不断与相关

科学相互渗透，从而产生了一些

新兴的边缘学科和新分支。

成因矿物学（geneticmineralogy）和

找矿矿物学（prospectingmineralogy），

揭示岩石和矿床的成因及地质构造变动条件，指导找矿勘探、矿床的

工业评价和矿石的加工利用等，不断深化矿物结晶化学理论。

矿物物理学（mineralphysics）和

量子矿物学（quantummineralogy），

揭示矿物的物理性质及表面态、

化学吸附等本质，了解和控制各种

矿物性能的变化，扩大矿物的应用范围，综合利用矿物资源，促进矿物材料的研究。

实验矿物学(experimentalmineralogy)，

是研究矿物的合成以及在各种条件下

模拟和探索矿物的形成和演变过程

的一门矿物学的分支学科，不仅为

成矿理论提供了基础资料，也为高新技术领域功能材料的合成奠定了基础。

应用矿物学（appliedmineralogy），是矿物学向材料科学方向延伸而产生的

矿物学新分支，是矿物材料研究及许多

相关应用科学的重要基础，在矿物材料合成（包括宝石的人工合成及天然宝石

的优化处理等）、尖端科技材料（如

光学材料、超导材料、磁性材料等）等方面的研究应用十分重要，其研究是

工业、农业及材料工业等发展的动力。

当前，对矿物材料或原料的应用

日益提出更高的要求，而自然界矿物资源有限且日渐枯竭，矿产资源危机

已成为当今世界令人瞩目的问题。

故当务之急：不断挖掘资源潜力，

开拓矿物应用新领域，开发矿物应用

新品种，加速提高采、选、冶工艺技术

及矿物的人工合成和改性技术等。课程安排和要求

通论14学时，各论26学时，共40学时。讲课18学时，实习22学时。作业要求：按时完成，独立完成，准备两个作业本。下一页花岗岩手标本下一页阳起石放射状集合体返回蛋白石下一页自然金下一页自然银下一页自然铜下一页黄铁矿集合体下一页斑铜矿集合体下一页辉钼矿集合体下一页赤铁矿集合体返回铬铁矿集合体下一页金刚石晶体下一页块状石墨下一页自然硫晶体下一页雌黄集合体下一页雄黄集合体下一页蔷薇石英下一页蛋白石下一页层解石集合体下一页冰洲石下一页白云石集合体下一页冰长石下一页正长石晶体下一页卡斯巴双晶下一页文象结构下一页斜长石晶体下一页方解石集合体下一页文石集合体下一页石膏晶体下一页硬石膏晶体下一页萤石解理块下一页萤石集合体下一页萤石集合体下一页萤石集合体返回橄榄石晶体下一页金刚石晶体下一页金刚石晶体下一页紫水晶下一页祖母绿戒面下一页石榴子石戒面下一页紫水晶晶洞下一页绿柱石晶体下一页绿柱石集合体下一页石榴子石晶体下一页玛瑙下一页天河石晶体下一页硬玉返回刚玉晶体

Chap.2

矿物的化学成分

研究意义：

①

矿物的化学成分是区别不同矿物的重要依据；

②

矿物化学成分的变化特点常作为反映矿物形成条件的标志；

③

矿物化学成分是人类利用矿物

资源的一个重要方面。

一、元素克拉克值

克拉克值（clarke）：各种化学元素在地壳中的平均含量(即元素在地壳中的丰度(abundance))

之百分数。

§1地壳中化学元素的丰度

表示：

①

质量百分数（weightpercent）

——

质量克拉克值

②

原子百分数（atompercent）

——

原子克拉克值

二、地壳中化学元素的分布特征

1）元素分布的极不均匀性

丰度最大者：O

——

46.6%

丰度最小者：

Rn

——

7×10-16%2）地壳的主要化学组成为O、Si、

Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H、Ti

等十种。

前8种元素丰度最高，占地壳总重量的99%以上，是地壳中各类岩石的

基本成分。含氧盐和氧化物矿物分布最广，其中硅酸盐矿物占矿物总种数

的24%，占地壳总重量的3/4；氧化物矿物占矿物种总数的14%，占地壳总重量的17%。

地壳中分布最广泛的八种元素元素质量克拉克值（%）

原子克拉克值

（%）体积百分比

（%）O46.6062.5593.77Si27.7221.220.86Al8.136.470.47Fe5.001.920.43Ca3.631.941.03Na2.832.641.32K2.591.421.83Mg2.091.840.29

3）聚集元素和分散元素

矿物的形成，取决于：

①

元素的丰度；

②

元素的地球化学性质

聚集元素(aggregatedelement)：

丰度很低，但趋于集中，形成独立的矿物种，甚至富集成矿床。

如Sb、Bi、Hg、Ag、Au等。

分散元素(dispersedelement)：

丰度远比聚集元素为高，但趋于分散，很少能形成独立的矿物种，

而常常作为微量的类质同像混入物

赋存于主要由其他元素所组成的

矿物中。如Rb、Cs、Ga、In、Sc等。

一、矿物的化学成分类型

1．单质：

由同一种元素的原子自相结合而成的矿物。如自然元素矿物。

§2矿物的化学成分2．化合物：

由两种或两种以上元素组成的

矿物。如含氧盐、氧化物和氢氧化物、卤化物、硫化物及其类似化合物

矿物。

二、矿物的化学计量性与非化学计量性

1．概念

1）矿物的化学计量性（stoichiometry）

少数矿物的化学成分相当固定，

其化学组成遵守物理化学分配定律

——定比定律和倍比定律，各组分间具严格的化合比，其化学组成可由理想

化学式表示。如水晶（SiO2）。

天然矿物并非理想化学纯的物质。由于环境的复杂性，大多数矿物因类质同像替代致使其化学组成在

一定范围内变化，但各晶格位置上

成类质同像关系的各组分数量总和之间仍遵循定比定律。如橄榄石

(Mg,Fe)2[SiO4]等。化学计量矿物：

在各晶格位置上的组分之间遵守定比定律、具严格化合比

的矿物。

2）矿物的非化学计量性

非化学计量矿物：某些含变价元素的矿物，因形成过程中常处于不同的氧化还原条件下，其价态会发生变化。由于受化合物电中性的制约，其内部必然存在某种晶格缺陷，致使其化学组成偏离理想化合比，不再遵循定比定律。

注意：

某些矿物，特别是在高温条件下，相对地容许存在大量空位。如FeS

化合物，可以高温下通过暴露在真空或高硫蒸气压下，极易改变其化学计量性，而变为磁黄铁矿的成分（

Fe1-xS），高温下x=0～0.125，其阳离子空位随机分布（Putnis,A.,1992）。2．研究意义

矿物总是以成分非化学计量性

显示其标型特征。如含金硫化物的

偏离化学计量的元素比即具标型性。

二、矿物化学成分变化的原因

1．主要原因

1）类质同像替代

2）非化学计量性

2．其他因素

1）阳离子的可交换性

2）胶体的吸附作用

3）矿物中含水量的变化（含沸石水或层间水）

4）以显微包裹体形式存在的机械混入物等

一、胶体矿物的概念

1．胶体

一种或多种物质的微粒（粒径一般

1～100nm

）分散在另一种物质之中而形成的不均匀的细分散系。前者称

分散相(分散质)，后者称分散媒(分散剂)。§3胶体矿物及其化学成分特点

注意：

1）胶体系两相或多相物质的混合物。

2）分散相和分散媒均可是固体、

液体或气体。

3）胶体：

①

胶溶体：分散媒远多于分散相

②

胶凝体：分散媒远少于分散相

胶体微粒的性质：

①

分散相与分散媒的量比不固定；

②

具极大的比表面积和很高的

表面能；

③

表面的电荷未达到饱和，故具极强的吸附性。

（能吸附与其电荷相反的其他离子）

2．胶体矿物

由以水为分散媒、以固相为分散相

的水胶凝体而形成的非晶质或超显微

的隐晶质矿物。严格地说，它只是

含吸附水的准矿物。如蛋白石（

SiO2·nH2O）、大多数粘土矿物。

胶体矿物的特点：

①

多形成于表生作用中，少数为热液或火山成因。

②

主要形成Fe、Mn、Al、Si、P质等矿物。③

为隐晶质或非晶质体，故呈现鲕状、

肾状、钟乳状和葡萄状等特殊形态。

④

由于形成时胶体的吸附作用，故成分变化大。

⑤胶体矿物的化学成分具有不固定性和复杂性。

二、胶体的老化

胶体矿物不稳定，具有吸附其他物质

和自发地转变为结晶质的趋势。

胶体的老化：胶体矿物形成后，随着时间的推移或热力学因素的改变，胶粒会自发地凝聚，进一步发生脱水作用，颗粒逐渐增大而成为隐晶质，最终可转变为显晶质矿物。变胶体矿物：

由胶体矿物老化形成的隐晶质或显晶质矿物，往往可保留原胶体

矿物的外貌。如蛋白石经老化成为

玉髓。

一、水的存在形式

H2O、(OH)－、H+和(H3O)+

§4矿物中的水

二、“水”的类型据“水”在矿物中的存在形式及其在晶体结构中的作用，主要分为

吸附水、结晶水和结构水三种基本类型，以及层间水和沸石水两种

过渡类型。

水在矿物中的作用水的主要类型矿物和矿物集合体中水的种类不参加晶格吸附水（中性的H2O分子）

汽态水湿存水液态水（薄膜水毛细管水）胶体水固态水参加晶格

结晶水（中性的H2O分子）

结晶水化物的水

沸石水

层间水

结构水（OH-,H+,H3O+离子）

1．吸附水

被机械地吸附于矿物颗粒的表面和裂隙中，或渗入矿物集合体中的

中性水分子(H2O)。它不参加晶格，

不属于矿物的化学组成。

注意：

1）吸附水含量不定，随温度和湿度而异。

常压下，温度增至100～110℃时，矿物中

吸附水即全部失去而不破坏晶格。

2）吸附水的一种特殊类型——胶体水，是胶体矿物本身的固有特征，应列入矿物的化学式，如蛋白石：SiO2·nH2O。

胶体水的失水温度一般100～250℃。2．结晶水

以H2O的形成存在于矿物晶格中

一定位置上的水，是矿物固有组分之一，水含量一定，其数目与其他

组分的含量成简单的比例关系。

注意：

1）结晶水出现于大半径络阴离子的含氧盐矿物中。

2）结晶水的作用：

通过以一定的

配位形式环绕小半径的阳离子形成水化阳离子，以增大阳离子的体积而

不改变其电价，从而与大的络阴离子组成稳定的化合物，如石膏：

Ca[SO4]·2H2O。3）结晶水的失水温度一般均在

200～500℃，个别可高达600℃。

4）失水后，矿物晶格即完全被破坏、改造而成新的结构。3．结构水（化合水）以(OH)－、H+或(H3O)+离子形式存在于矿物晶格中一定位置上、并有确定的含量比的“水”。

注意：

1）尤以(OH)－最常见，主要存在于

氢氧化物和层状硅酸盐等矿物中。如：水镁石水镁石

Mg(OH)2，高岭石高岭石Al4[Si4O10](OH)8，

天然碱

Na3H[CO3]·2H2O，

水云母

(K,H3O)Al2[AlSi3O10](OH)2等。

2）结构水的失水温度一般约在

600～1000℃。失水后结构完全被破坏。4．层间水存在于某些层状结构硅酸盐（如粘土矿物）晶格中结构层之间结构的H2O，其主要与层间阳离子结合成水合离子。

1）结构层表面存在过剩的负电荷，可吸附其他金属阳离子，后者再

吸附H2O，从而在相邻结构层之间形成水分子层，即层间水。其含量

随所吸附的阳离子的种类、环境的

温度和湿度而异，可在相当大的

范围内变化，并可有确定的上限值。

如多水高岭石Al4[Si4O10](OH)8·4H2O等。2）失水温度一般100～250℃±。通常加热至几十度即开始脱水，常压下至110℃±则大量失水。

3）失水后，晶格并不被破坏，

仅结构层之间距离缩短，晶胞参数

c0减小，矿物的比重和折射率增大；且在潮湿的环境中又可重新吸水。

如蒙脱石蒙脱石

(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2[(Si,Al)4O10](OH)2·nH2O

具明显的吸水膨胀的特性；

而蛭石蛭石(Mg,Ca)0.5(Mg,Fe+,Al)3[(Si,Al)4O10](OH)2·4H2O

则表示出显著的热膨胀性。

5．沸石水主要存在于沸石族矿物晶格中宽大的空腔和通道中的H2O，与其中的阳离子结合成水合离子。丝光沸石结构照相

注意：

1）水的含量随温度和湿度而异，

上限值与其他组分含量具简单比例关系。

2）失水一般从80℃开始，至400℃时

沸石水可全部失去。3）沸石水易失去也易复得，其得失

不会破坏晶格，只是矿物的晶格常数

和某些物理性质稍有变化。失水后的

沸石可重新吸水，并恢复到原来的

含水限度，再现其原来的物理性质。

如钠沸石

Na2[(Al2Si3O10]·2H2O。

需说明：

1）单矿物的化学全分析数据中，

H2O－称负水，通常意指不参加晶格的吸附水，当样品烘干到110℃之前即全部逸去；而正水H2O+系指参加晶格的结构水或结晶水，其失水温度通常高于110℃。2）有些参加晶格的层间水、沸石水

及部分结晶水在低于110℃也可逸出晶格，故分析时应以特殊方法处理样品中的水。

一、矿物的化学式

1．概念

矿物的化学式：以组成矿物的

化学元素符号按一定原则表示矿物的

化学成分。是以单矿物的化学全分析

所得的相对质量百分含量为基础而计算出来的。§5矿物的化学式及其计算2．表示方法

1）实验式：仅表示矿物中各组分的种类及其数量比。如白云母

H2KAl3Si3O12

或

K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O2）结构式：即晶体化学式。既能表明矿物中各组分的种类及其数量比，又能反映出它们在晶格中的相互关系

及其存在形式。如白云母

KAl2[(Si3Al)O10](OH)2

矿物晶体结构式的书写原则：

①

基本原则是阳离子在前，阴离子或络阴离子在后。络阴离子需用方括号括起来。如石英SiO2，方解石Ca[CO3]。

②

对复化合物，阳离子按碱性

由强→弱、价态从低→高排列。如

白云石

CaMg[CO3]2，磁铁矿

FeFe2O4

（即Fe2+Fe3+2O4）

③

附加阴离子通常写在阴离子或络阴离子之后，如

氟磷灰石Ca5[PO4]3F

，白云母

KAl2[(Si3Al)O10](OH)2

④

矿物中的水分子写在化学式的

最末尾，并用圆点将其与其他组分

隔开。若含水量不定，则常用nH2O

或aq表示，如石膏

Ca[SO4]·2H2O，

蛋白石

SiO2·nH2O或SiO2·aq

。

⑤

成类质同像替代关系的离子，

用小括号括起来，并按含量由多

→少排列，中间用逗号分开。

如

铁闪锌矿

(Zn,Fe)S

，

黄玉

Al2[SiO4](F,OH)2

。

注意：在计算出矿物中各元素的离子数之后，书写晶体化学式时，习惯上，将其具体数值分别写在各元素符号之右下角，

同时成类质同像替代关系的各元素之间无需再加逗号，并在小括号之后下角列出小括号内各元素离子数之总和。

如某单斜辉石

(Ca0.960Na0.040)1.000(Mg0.820Fe2+0.060Fe3+0.050Al0.030Mn0.020Ti0.020)1.000[(Si1.920Al0.080)2.000O6]

二、矿物晶体化学式的计算

（一）依据

①

单矿物的化学全分析数据；

②

晶体化学理论及晶体结构知识，

对矿物中各元素的存在形式作出合理的判断，并按照电价平衡原则，

将其分配到适当的晶格位置上；

③

x射线结构分析资料。

注意：

单矿物的化学全分析的结果，其一般允许误差≤1%，即矿物中

的各元素或氧化物的质量百分含量（WB%）之总和应在99%～101%。

（二）方法

1．成分较简单的矿物化学式计算步骤：

①

检查矿物化学分析结果是否符合精度要求。

②

③

将各组分的摩尔数化为简单的整数。

④

写出矿物的化学式。某黄铜矿的化学式计算组分质量百分数（WB%）原子量组分摩尔数组分摩尔数之比化学式Cu34.5463.550.54351CuFeS2Fe30.3055.850.54251S35.0332.061.09262合量99.872．成分复杂的矿物化学式计算

计算原则：

⑴尽量使占位的离子数目保持合理；

⑵

尽量使正负电荷总数保持平衡。

计算前提：

⑴必须有矿物的化学全分析数据；

⑵

必须已知矿物的化学通式。

1）阴离子法

2）阳离子法返回鲕状肾状返回下一页返回下一页下一页返回返回返回下一页返回Mg(OH)2内部结构下一页返回[(Si,Al)O4][AlO4(OH)2]白云母KAl2[AlSi3O10](OH)2返回返回返回返回返回返回下一页返回返回返回返回返回返回返回返回返回Chap.3

矿物的形态

矿物的形态是指矿物单体、

矿物规则连生体及同种矿物集合体的外貌特征。

影响因素：

内因：矿物的化学成分和内部结构

外因：矿物形成时的环境条件

研究意义：

1）鉴定矿物

2）推测矿物形成时的物理化学条件，指导找矿。

矿物单体的形态，包括整个单晶体的外貌及晶面花纹特征。

§1矿物单体的形态

一、晶体习性

1．概念

晶体习性（crystalhabit，结晶习性

或晶习）：矿物晶体在一定的外界条件下，常常趋向于形成某种特定的习见形态。

晶习的含义有二：

1）主要强调矿物晶体的总体外貌

特征，即主要考虑晶体在三维空间

相对发育的情况和形态；

2）有时有具体指晶体常见的单形的种类。2．类型依据晶体在三维空间的发育程度，

晶体习性大致分为三种基本类型：

（1）一向延长型一向：晶体沿一个方向

特别发育，呈柱状、针状和纤维状等。

（2）二向延展型二向：晶体沿两个方向

相对更发育，呈板状、片状、鳞片状和叶片状等。

（3）三向等长型三向：晶体沿三个方向发育大致相等，呈粒状或等轴状。

此外，尚有短柱状、板柱状、板条状和厚板状等过渡类型。

注意：

晶体习性是晶体的成分和结构，及生长环境的物理化学条件（包括温度、压力、组分浓度及介质的PH值和Eh值等）和空间条件的综合体现。

具体规律为：①化学成分简单，结构对称程度高的晶体，一般呈等轴状。②晶体常沿其内部结构中化学键强的方向发育，如具链状结构的矿物呈柱状、针状晶习，而层状结构的矿物则呈片、鳞片状习性。③晶体上发育的晶面是对应于晶格中

面网密度较大的面网。④外部因素是通过直接或间接地改变不同晶面间的相对生长速度而影响晶体习性的。3．标型性标型性

等轴晶系矿物（如金刚石、萤石、

黄铁矿等），随着形成时温度的升高，

晶体形态具从{100}发育→{111}发育的变化趋势。

Tf由低→高，金刚石、萤石晶形中优势单形从{100}→{110}→{111}；

热液体系的黄铁矿晶形由{100}→

{hk0}+{100}

→{hk0}+{111}→

{111}+{hk0}→{111}。

二、晶面花纹由于受复杂的外界条件和空间的影响，实际晶体往往长成歪晶，且晶面上常具某些规则的花纹：

晶面条纹、蚀像、生长丘等。1．晶面条纹晶面条纹

由于不同单形的细窄晶面反复相聚、交替生长而在晶面上出现的一系列

直线状平行条纹，也称聚形条纹。这是晶体的一种阶梯状生长现象，只见于晶面上，故又称生长条纹。

特征：

①

粗细、宽窄不均匀，可见其呈

宽窄不一的阶梯状。

②

在晶体上的分布必然符合晶体本身固有的对称性。

③只出现在晶体的表面—

晶面上，

且随晶面的消失而消失；在晶体内部

及解理面上则不能见到。2．蚀像蚀像

晶体形成后，晶面因受溶蚀而留下的一定形状的凹坑(即蚀坑)。

特点：同一晶体上同一单形的晶面上的蚀像相同；即蚀像本身的形状和

取向符合晶体固有的

对称特性。

3．生长丘生长丘

晶体生长过程中形成的、略凸出于

晶面之上的丘状体。如：

-石英的菱面体{}晶面上的生长丘最发育。

矿物集合体：同种矿物的多个单体聚集在一起的整体。

矿物集合体的形态取决于其单体的形态及集合方式，也即决定于矿物的内部结构和生成环境。§2矿物集合体的形态

一、显晶集合体显晶集合体

显晶集合体：肉眼或借助于放大镜即能分辨出矿物各单体的集合体。

根据单体的晶体习性及集合方式，显晶集合体的形态常见有：

柱状（columnar）、针状（acicular）、

板状（tabular）、片状（schistic）、

鳞片状（scaly）、叶片状（foliated）和粒状（granular）等。

常见的特殊形态的集合体：

1）纤维状集合体：

由一系列细长

针状或纤维状的矿物单体平行

密集排列而成。2）放射状集合体：

由长柱状、针状、片状或板状的许多单体围绕某一中心成放射状排列而成。

3）晶簇：在岩石的空洞或裂隙中，丛生于同一基底，另一端朝向自由空间发育而具完好晶形的簇状单晶体群。

此外，尚有束状集合体、毛发状集合体、树枝状集合体等。

二、隐晶及胶态集合体

隐晶集合体：只有在显微镜下才可分辨矿物单体的集合体。

胶态集合体：显微镜下也不能辨别出单体的界线，其实际上并不存在单体。

隐晶及胶态集合体可由溶液直接结晶或胶体作用形成。

常见的隐晶及胶态集合体按形成方式及外貌特征，主要有：

1）分泌体：在球状或不规则形状的岩石空洞中，由胶体或晶质物质自洞壁逐渐向中心层层沉淀充填而成。

特征：

①

外形常呈卵圆形，具同心层状构造，中心常有空腔，有时其中还见有晶簇。

②

各层在成分和颜色上往往有所

差异。分泌体分泌体：

⑴晶腺：平均直径＞1cm。

⑵杏仁体：平均直径＜1cm，充填于火山熔岩气孔中的次生矿物

所构成的杏仁般白色扁球形集合体。2）结核：

由隐晶质或胶凝物质围绕某一中心（如砂粒、生物碎片或气泡等），

自内向外逐渐生长而成。

特征：

①

形状有球状、瘤状、透镜状和不规则状等，直径一般＞1cm。

②

内部常具同心层状、放射纤维状或致密状构造。

③

一般多见于沉积岩中，常形成于

海洋、湖沼中。

④

常见Fe质、P质、Ca质、Mn质和

Si质等结核。3）鲕状及豆状集合体：由胶体物质围绕悬浮状态的细砂粒、

矿物碎片、有机质碎屑或气泡等

层层凝聚而成并沉积于水底。

特征：

①

外形呈圆球形、卵圆形。

②

具同心层状内部构造。

鲕状集合体鲕状集合体：

＞50%球粒的

直径＜2mm，形状、大小如鱼卵。

豆状集合体豆状：球粒大小似豌豆，

直径一般为几mm

。4）钟乳状集合体：

在岩石的洞穴或裂隙中，由真溶液蒸发或胶体凝聚，在同一基底上

向外逐层堆积而成。

特征：

①

外形呈圆锥形、圆柱形、圆丘形、

半球形和半椭球形等，通常具体地分为钟乳状、葡萄状和肾状

钟乳状、

葡萄状和肾状等。

②

内部具同心层状、放射状、致密状或结晶粒状构造。此外，描述矿物集合体时，尚常用

其他术语：

块状集合体：凭肉眼或放大镜不能辨别颗粒界限的矿物致密块体。

土状集合体：矿物呈细粉末状较疏松地聚集成块。

粉末状集合体：矿物呈粉末状分散附在其他矿物或岩石的表面。

被膜状集合体：矿物成薄膜状覆盖于其他矿物或岩石的表面。一向延长型：返回二向延展型：返回三向等长型：返回T(℃)矿物的标型性：返回晶面条纹之一：下一页晶面条纹之二：返回蚀像：返回返回显晶集合体：下一页显晶集合体：下一页显晶集合体：返回分泌体：返回鲕状集合体：返回豆状集合体：返回钟乳状：

返回葡萄状肾状

返回块状集合体：

返回土状集合体：

返回被膜状集合体：

返回Chap.4

矿物的物理性质

决定因素：

矿物的成分和结构

矿物的形成条件

研究意义：

1）鉴别矿物的主要依据

2）提供有关矿物的信息

3）广泛应用于国民经济中

矿物的光学性质：

矿物对可见光的反射、折射、

吸收等所表现出来的各种性质。

§1矿物的光学性质

一、矿物的颜色

颜色：

矿物对入射的白色可见光

（390～770nm）中不同波长的光波

吸收后，透射和反射的各种波长可见光的混合色。

电磁波谱

1）当矿物对各色光同等程度地均匀吸收时，其所呈颜色取决于吸收程度：

①

若均匀地全部吸收，矿物呈黑色；

②

若基本上均不吸收，矿物呈无色或

白色；

③

若各色光皆被均匀地吸收了一部分，

则视吸收量的多少，而呈现不同浓度的

灰色。2）当矿物选择性地吸收某种波长的色光时，矿物呈现被吸收的色光的补色。

根据产生的原因，矿物的颜色通常分为自色、他色和假色。

1）自色：

由矿物本身固有的化学成分和内部结构所决定的颜色,是由于组成矿物的原子或离子在可见光的激发下，发生电子跃迁

或转移所造成的。

体色

表面色①含过渡型离子的矿物，呈现出

被吸收色光的补色。

色素离子：

能使矿物呈色的过渡型

离子，主要有Ti、V、Cr、Mn、Fe、

Co、Ni离子；次有W、Mo、U、Cu

和稀土元素等的离子。

②由惰性气体型离子所构成的矿物，对可见光不吸收，故呈无色或白色。

2）他色：

矿物因含外来带色的杂质、

气液包裹体等所引起的颜色。注意：

少数矿物因晶格缺陷（如色心）而引起。大部分碱金属和碱土金属的化合物的呈色主要与色心(最常见F心)

有关。如萤石的紫色等。3）假色：

由物理光学效应所引起的颜色，是自然光照射在矿物表面或进入到矿物内部所产生的干涉、衍射、

散射等而引起的颜色。①锖色：

某些不透明矿物的表面氧化薄膜

引起反射光的干涉作用而使矿物

表面呈现斑驳陆离的彩色。②晕色：某些透明矿物内部一系列平行密集

的解理面或裂隙面对光连续反射，

引起光的干涉，从而使矿物表面常出现

如同水面上的油膜所形成的彩虹般

的色带。③变彩变彩：

某些透明矿物，因内部存在

许多厚度与可见光波长相当的

微细叶片状或层状结构，引起

光的衍射、干涉作用，导致其

不均匀分布的各种颜色会随

观察方向的不同而发生变换。

④乳光乳光：

某些矿物中见到的一种类似于

蛋清般

略带柔和淡蓝色调的

乳白色浮光。

这是由于矿物内部含有许多远比可见光波长为小的其他矿物或胶体微粒，使入射光发生漫反射所致。

二、矿物的条痕

条痕：

矿物粉末的颜色，通常是以矿物在白色无釉瓷板上擦划所留下的粉末的颜色。

矿物的条痕能消除假色、减弱他色、

突出自色，比矿物颗粒的颜色更为稳定、

更有鉴定意义。①不透明矿物和鲜艳彩色的

透明～半透明矿物，尤其是硫化物或部分氧化物和自然元素矿物，具重要鉴定意义；而浅色或白色、无色

透明矿物的条痕多为白色、浅灰色等

浅色，无鉴定意义。

②某些矿物由于类质同像混入物的影响，条痕和颜色会有所变化。

根据条痕的微细变化，可大致

了解矿物成分的变化，推测矿物的

形成条件。

三、矿物的透明度

透明度：

矿物允许可见光透过的程度。

据矿物碎片刃边的透光程度，

配合矿物的条痕，矿物的透明度

分三级：1）透明：

能透过绝大部分光，条痕为无色、白色或浅色。

2）半透明：

可允许部分光透过，条痕呈红、褐等各种彩色。

3）不透明：

基本不允许光透过，条痕呈黑色或金属色。

影响因素：

①主要与其对可见光的吸收程度有关，即取决于矿物的晶格类型和

阳离子类型。

②矿物中的裂隙、包裹体，及矿物的集合方式、颜色深浅和表面风化程度。

四、矿物的光泽

光泽：

矿物表面对可见光的反射能力。

矿物反光的强弱主要取决于

矿物对光的折射和吸收的程度。

据矿物新鲜平滑的晶面、解理面或磨光面上反光的强弱，配合矿物

的条痕和透明度，矿物的光泽分四个

等级：1）金属光泽金属光泽：

反光很强，似平滑金属磨光面的反光。

矿物具金属色，条痕呈黑色或金属色，不透明。

2）半金属光泽半金属光泽：

反光较强，似未经磨光的

金属表面的反光。

矿物呈金属色，条痕为棕色、

褐色等深彩色，不透明～半透明。3）金刚光泽金刚光泽：

反光较强，似金刚石般明亮耀眼的反光。

颜色和条痕均呈浅色（如

浅黄、桔红、浅绿等）、白色或无色，

半透明～透明。

光线在金刚石晶体中传播示意n1n24）玻璃光泽玻璃光泽：

反光较弱，呈普通平板玻璃表面的反光。

矿物为无色、白色或浅色，

条痕呈无色或白色，透明。

矿物不平坦的表面或矿物集合体的表面上的特殊变异光泽：

1）油脂光泽油脂光泽：

某些解理不发育的浅色透明矿物

的不平坦断口上呈现的似油脂般的

光泽。2）树脂光泽：

某些具金刚光泽的黄、褐或棕色透明矿物的不平坦断口上的

似松香般的光泽。3）沥青光泽：

解理不发育的半透明或不透明

黑色矿物的不平坦断口上乌亮沥青状光泽。4）珍珠光泽：

浅色透明矿物的极完全解理面上的如珍珠表面或蚌壳内壁柔和而

多彩的光泽。5）丝绢光泽：具玻璃光泽的无色或浅色透明矿物

的纤维状集合体表面常呈蚕丝或

丝织品状的光亮。6）蜡状光泽：

某些透明矿物的隐晶质或非晶质致密块体上的似蜡烛表面的光泽。7）土状光泽：

呈土状、粉末状或疏松多孔状

集合体的矿物表面如土块般暗淡

无光。

影响因素：

主要是矿物的化学键类型：

1）具金属键的矿物一般呈金属光泽或半金属光泽；

2）具共价键的矿物一般呈金刚光泽或玻璃光泽；

3）具离子键或分子键的矿物，对光的吸收程度小，反光很弱，光泽即弱。

1）矿物光泽的等级一般是确定的，但变异光泽因矿物产出的状态不同而异。

2）光泽是矿物鉴定的依据之一，也是评价宝石的重要标志。

五、特殊光学效应

由于宝石内部具有包裹体、双晶、微细球状结构等特殊内在因素，导致光的干涉、散射、衍射等现象，使宝石显现出特殊的光学效应。

常见的有：猫眼效应猫眼效应、星光效应星光效应、变色效应等。

六、矿物的发光性

发光性：某些矿物在外加能量的激发下能明显地发出可见光。

激发源主要有：

紫外光、阴极射线、x射线、

射线和高速质子流等各种高能辐射，以及加热、摩擦、可见紫光等。

磷光：矿物在外加能量的激发下

发光，当撤除激发源后，发光的

持续时间＞10-8秒；

而持续发光时间＜10-8秒的发光

称荧光。

注意：

矿物的发光性与晶格中存在微量杂质元素及因杂质而产生的晶格缺陷有关。

矿物的力学性质：

矿物在外力（如敲打、挤压、

拉引、刻划等）作用下所表现出来的性质。§2矿物的力学性质一、矿物的解理、裂开和断口

1．解理

解理：

矿物晶体受应力作用而超过弹性限度时，沿一定结晶学方向破裂成一系列光滑平面。这些光滑的平面称解理面。

注意：解理是晶质矿物才具有的特性。

解理产生的原因：

解理严格受晶体结构因素——

晶格类型及化学键类型、强度和

分布的控制，解理面常沿面网间化学键力最弱的面网产生。

①原子晶格，各方向的化学键力

均等，解理面∥面网密度最大即d

最大的面网。

②离子晶格，因静电作用，解理沿由异号离子组成的、且

d大的电性中和面网产生；或者，解理面

∥两层同号离子层相邻的面网。

③多键型的分子晶格，解理面

∥由分子键联结的面网。

④金属晶格，由于失去了价电子

的金属阳离子为弥漫于整个晶格内的自由电子所联系，晶体受力时

很易发生晶格滑移而不致引起键的

断裂。故金属晶格具强延展性而无

解理。

解理的表示方法：

解理

解理反映出晶体的异向性和对称性。

通常用相应的单形及其

符号以表示解理的方向、组数和

夹角。解理面上之解理纹可反映出

解理的组数和夹角。

解理的等级：

解理，据其产生的难易程度及完好性，通常分为五级：

①极完全解理极完全解理：

矿物受力后极易裂成薄片，

解理面平整而光滑。

②完全解理：

矿物受力后易裂成光滑的平面或规则的解理块，解理面显著而平滑，常见∥解理面的阶梯。③中等解理：

矿物受力后常破裂成较小的不很平滑的平面，解理面不太连续，常呈阶梯状，且闪闪发亮，清晰可见。

④不完全解理：

矿物受力后不易裂出

解理面，仅断续可见

小而不平滑的解理面。⑤极不完全解理：即无解理。

矿物受力后很难出现解理面，仅在显微镜下偶尔可见零星的

解理缝。

注意：

晶体中可有一种或几种不同等级的解理。

研究意义：

①解理是鉴定矿物的重要依据之一。

②对已知矿物，据

解理可确定其结晶方位及晶体的对称性。

③解理的特征，能反映出矿物晶体结构的某些特点。

2．裂开裂开裂开：

某些矿物晶体在应力作用下，

有时可沿着晶格内一定的结晶方向

破裂成平面。裂开的平面称裂开面。注意：从现象上看，裂开酷似解理，

只能出现在晶体上。

产生的原因：

裂开的产生取决于杂质的夹层及机械双晶等结构以外的非固有因素。

裂开面

沿产生

（1）裂开只见于某些矿物的某些

晶体上，也可能不遵循晶体的对称性。

（2）裂开只对少数矿物有鉴定意义；

可推测矿物的成分、成因及形成历史。

3．断口

断口：

矿物内部若不存在由晶体结构

所控制的弱结合面网，则受力后

将沿任意方向破裂成不平整的断面。①解理和断口产生的难易程度互为消长。晶格内各方向的化学键强度近于相等的矿物晶体，受力后形成一定形状的断口，而很难产生解理。

②断口既可见于矿物单晶体上，也可出现在同种矿物的集合体中。

③断口不具对称性，不反映矿物的

内部特征。只作为鉴定矿物的辅助依据。

断口的描述方法：矿物的断口主要藉于其形状来描述，常见的有：

①贝壳状断口贝壳状断口：

呈圆形或椭圆形的光滑曲面，

出现以受力点为中心的不很规则

的同心圆波纹，形似贝壳。

②锯齿状断口：

呈尖锐锯齿状，见于强延展性的自然金属元素矿物。

③平坦状断口：

断面较平坦，见于块状矿物。

④参差状断口：

呈参差不平状，见于大多数脆性矿物及块状或粒状集合体。⑤土状断口：

断面粗糙、呈细粉状，为土状矿物特有。⑥纤维状断口：

呈纤维丝状，见于纤维状矿物集合体上。

二、矿物的硬度

硬度：

矿物抵抗外来机械作用

(如刻划、压入或研磨等)的能力。

硬度的测定方法硬度的测定方法：

大致有刻划法、静压入法、

动压入法、研磨法、弹跳法

和

摇摆法等。

矿物肉眼鉴定中，通常采用

摩斯硬度

(

HM

)，系一种刻划硬度。

摩斯硬度计：

以十种硬度递增的矿物为标准来测定矿物的相对硬度。

硬度的影响因素：

1）化学键的类型及强度：

矿物的硬度主要取决于其内部结构中质点间联结力

的强弱。①典型原子晶格的硬度很高；但具以配位键为主的原子晶格的大多数硫化物

矿物，因键力不太强，故硬度并不高。

②

离子晶格矿物的硬度通常较高，但随离子性质的不同而变化较大。

③

金属晶格矿物的硬度较低(某些过渡金属除外)。

④分子晶格因分子间键力极微弱，其

硬度最低。

⑤