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第第14章章矿物的物理性质矿物的物理性质o矿物的物理性质取决于矿物成分与结构;矿物的物理性质取决于矿物成分与结构;o矿物晶体的物理性质符合晶体的基本性质:
均一性、矿物晶体的物理性质符合晶体的基本性质:
均一性、异向性、对称性;异向性、对称性;o矿物的物理性质是鉴定矿物的主要依据;矿物的物理性质是鉴定矿物的主要依据;o矿物的物理性质可以应用于国民经济;矿物的物理性质可以应用于国民经济;o矿物的物理性质可随形成环境变化,因此可反映矿矿物的物理性质可随形成环境变化,因此可反映矿物成因信息。
物成因信息。
本课程主要介绍的是作为鉴定矿物的物理性质。
本课程主要介绍的是作为鉴定矿物的物理性质。
第第14章章矿物的物理性质矿物的物理性质矿物的光学性质矿物的光学性质o颜色颜色o条痕条痕o透明度透明度o光泽光泽o发光性发光性矿物的力学性质矿物的力学性质o解理、裂开、断口解理、裂开、断口o硬度硬度o弹性与挠性弹性与挠性o脆性与延展性脆性与延展性矿物的其他性质矿物的其他性质o相对密度(比重)相对密度(比重)o磁性磁性o电性电性一、矿物的光学性质:
一、矿物的光学性质:
矿物的颜色:
矿物的颜色:
自色:
自色:
矿物成分与结构决定的矿物本身固有的颜色;矿物成分与结构决定的矿物本身固有的颜色;他色:
他色:
矿物因含某种杂质而引起的颜色;矿物因含某种杂质而引起的颜色;假色:
假色:
由某种物理效应(干涉、衍射、散射)而引起的颜由某种物理效应(干涉、衍射、散射)而引起的颜色,包括:
色,包括:
锖锖色:
色:
矿物表面氧化薄膜使光发生干涉而呈现的矿物表面氧化薄膜使光发生干涉而呈现的各种彩色;各种彩色;晕色:
晕色:
矿物内部的裂隙使光发生散射、折射与干矿物内部的裂隙使光发生散射、折射与干涉形成的彩色;涉形成的彩色;变彩:
变彩:
矿物中含一些定向包裹体或出溶体,矿物中含一些定向包裹体或出溶体,对光发生干涉、衍射使颜色随方向而变化;对光发生干涉、衍射使颜色随方向而变化;乳光:
乳光:
矿物中含矿物中含一些细小包裹体或出溶体对光发生漫射而呈。
一些细小包裹体或出溶体对光发生漫射而呈。
自色自色是矿物固有的,是鉴定矿物的主要依据;是矿物固有的,是鉴定矿物的主要依据;他色他色不能鉴定矿不能鉴定矿物,但能帮助判断矿物成分的变化;物,但能帮助判断矿物成分的变化;假色假色也不能鉴定矿物,也不能鉴定矿物,但能产生很好的光学效果,因此可以应用。
但能产生很好的光学效果,因此可以应用。
矿物的颜色:
矿物的颜色:
矿物自色的呈色机理:
矿物自色的呈色机理:
矿物对可见光吸收后,透矿物对可见光吸收后,透射和反射光的混合色,即:
吸收光的补色。
射和反射光的混合色,即:
吸收光的补色。
对透明矿物:
透过光的颜色。
对透明矿物:
透过光的颜色。
即:
吸收光的补色。
即:
吸收光的补色。
对不透明矿物:
反射光的颜色。
对不透明矿物:
反射光的颜色。
即:
光全部被吸收后,即:
光全部被吸收后,其中部分吸收的光再其中部分吸收的光再被反射回来的颜色。
被反射回来的颜色。
(也是吸收光的补色)(也是吸收光的补色)互补色互补色矿物的颜色:
矿物的颜色:
对于彩色:
对于彩色:
透明矿物透明矿物蓝色光被吸收了,呈现蓝色蓝色光被吸收了,呈现蓝色的补色:
橙色的补色:
橙色(体色)(体色)白光入射白光入射黄光被反射黄光被反射吸收了全部的光,但其中的黄光吸收了全部的光,但其中的黄光被反射了,所以呈黄色(黄色被反射了,所以呈黄色(黄色也可以理解为吸收光的补色)也可以理解为吸收光的补色)(表面色,内部是黑色)(表面色,内部是黑色)不透明矿物不透明矿物白光入射白光入射矿物的颜色:
矿物的颜色:
如果是无色、灰色、黑色:
如果是无色、灰色、黑色:
各色光全部透过各色光全部透过各色光全部各色光全部吸收吸收各色光全部各色光全部透过一点透过一点白光白光白光白光白光白光矿物的颜色:
矿物的颜色:
那么,为什么会对可见光产生吸收?
那么,为什么会对可见光产生吸收?
矿物内部的电子吸收可见光的能量发生跃迁。
矿物内部的电子吸收可见光的能量发生跃迁。
这是这是矿物能呈色的最根本的原因。
矿物能呈色的最根本的原因。
可见光的能量是很小的,所以,矿物晶体结构中必可见光的能量是很小的,所以,矿物晶体结构中必须要有能级差很小的电子轨道,电子才能吸收可须要有能级差很小的电子轨道,电子才能吸收可见光的能量发生跃迁。
见光的能量发生跃迁。
矿物的颜色:
矿物的颜色:
吸收可见光产生电子跃迁有以下几种情况:
吸收可见光产生电子跃迁有以下几种情况:
1)过渡型离子内部电子跃迁:
)过渡型离子内部电子跃迁:
未满的未满的d轨道发生分裂后,轨道发生分裂后,分裂能级与可见光能量相当,分裂能级与可见光能量相当,使得电子可以发生跃迁。
使得电子可以发生跃迁。
并且,分裂能级的大小影响并且,分裂能级的大小影响吸收什么光(红、绿等)。
吸收什么光(红、绿等)。
与可见光能与可见光能量相当量相当所以,过渡型离子一般能使矿物呈色,所以,过渡型离子一般能使矿物呈色,能使矿物呈色的过渡型离子叫能使矿物呈色的过渡型离子叫色色素离子素离子:
Fe,Mn,Cr,Ti,Ni等。
等。
矿物的颜色:
矿物的颜色:
2)变价离子间电荷转移:
)变价离子间电荷转移:
矿物晶体结构中如果存在矿物晶体结构中如果存在Fe3+-Fe2+,Ti4+-Ti3+等,则在光能的作用下可发等,则在光能的作用下可发生电荷转移,即从一个离子转移到另一个离子,这生电荷转移,即从一个离子转移到另一个离子,这就使电子收光能发生跃迁。
就使电子收光能发生跃迁。
3)能带间电子跃迁:
)能带间电子跃迁:
晶体结构中的许多离子、原子,晶体结构中的许多离子、原子,其电子轨道要发生其电子轨道要发生“干涉、交叉干涉、交叉”,形成一个非常,形成一个非常复杂的能级结构,称为能带。
如果能带之间有小能复杂的能级结构,称为能带。
如果能带之间有小能级差且有空能级的,就可以使电子吸收光能而发生级差且有空能级的,就可以使电子吸收光能而发生跃迁。
(跃迁。
(这一点与第这一点与第1点是相似的点是相似的)4)色心:
)色心:
晶体结构中的缺陷,可以捕获电子,使电子晶体结构中的缺陷,可以捕获电子,使电子发生跃迁。
发生跃迁。
矿物的颜色:
矿物的颜色:
在具体描述矿物颜色时,可以用三种方法:
在具体描述矿物颜色时,可以用三种方法:
1)标准色谱法:
红色、蓝色、黄色等;)标准色谱法:
红色、蓝色、黄色等;2)二色法:
黄绿色、褐黑色、灰绿色等;)二色法:
黄绿色、褐黑色、灰绿色等;3)类比法:
金黄色、铅灰色、桔黄色等。
)类比法:
金黄色、铅灰色、桔黄色等。
对于金属矿物,一般都是用与某种金属相似的类对于金属矿物,一般都是用与某种金属相似的类比法来描述:
金黄色、铅灰色、铜黄色、锡比法来描述:
金黄色、铅灰色、铜黄色、锡白色、古铜色,等等。
一般不用标准色谱法白色、古铜色,等等。
一般不用标准色谱法和二色法来描述;对于非金属矿物则上述三和二色法来描述;对于非金属矿物则上述三种方法都可用。
种方法都可用。
下面给出一些各色矿物实例:
下面给出一些各色矿物实例:
橄榄绿色(黄绿色橄榄绿色(黄绿色)橙黄色(棕黄色橙黄色(棕黄色)矿物的条痕:
矿物的条痕:
矿物的条痕:
矿物的条痕:
矿物粉末的颜色。
通常在白色无釉瓷板上矿物粉末的颜色。
通常在白色无釉瓷板上刻画所得。
刻画所得。
用处:
用处:
矿物的条痕能消除假色、减弱他色、突出自色,矿物的条痕能消除假色、减弱他色、突出自色,所以,它在鉴定矿物上比矿物颗粒的颜色更稳定、更所以,它在鉴定矿物上比矿物颗粒的颜色更稳定、更有效。
例如:
不同成因赤铁矿的颜色可在钢灰红褐有效。
例如:
不同成因赤铁矿的颜色可在钢灰红褐色之间变化,但是它的条痕呈一种特征的且较稳定的色之间变化,但是它的条痕呈一种特征的且较稳定的颜色:
红棕色(樱桃红)。
另外,条痕还可以帮助确颜色:
红棕色(樱桃红)。
另外,条痕还可以帮助确定矿物的光泽、透明度等级(见后叙)。
定矿物的光泽、透明度等级(见后叙)。
因此,因此,条痕在鉴定矿物过程中非常有用!
条痕在鉴定矿物过程中非常有用!
矿物的条痕:
矿物的条痕:
与矿物颗粒颜色关系:
与矿物颗粒颜色关系:
矿物条痕的颜色可以与矿物矿物条痕的颜色可以与矿物颗粒的颜色相同,也可以不同。
一般来说,对颗粒的颜色相同,也可以不同。
一般来说,对于透明矿物,两者基本一致,对于不透明矿物,于透明矿物,两者基本一致,对于不透明矿物,一般不一致,如:
铜黄色、铅灰色的矿物条痕一般不一致,如:
铜黄色、铅灰色的矿物条痕都为黑色。
都为黑色。
为什么为什么?
(因为不透明矿物为反射光的颜色,但条痕已经(因为不透明矿物为反射光的颜色,但条痕已经变为粉末,已经不能反光了,全都吸收了,所以为黑色)变为粉末,已经不能反光了,全都吸收了,所以为黑色)矿物的条痕:
矿物的条痕:
与光泽、透明度关系:
与光泽、透明度关系:
白色、浅色条痕透明、光泽弱白色、浅色条痕透明、光泽弱黑色、深色条痕不透明、光泽强黑色、深色条痕不透明、光泽强矿物的透明度:
矿物的透明度:
矿物的透明度:
矿物的透明度:
透过光的程度。
透过光的程度。
划分等级:
划分等级:
在显微镜下以在显微镜下以0.03mm薄片是否透过光来划分。
薄片是否透过光来划分。
我们在标本上则以矿物碎片边沿部分是否透光划分:
我们在标本上则以矿物碎片边沿部分是否透光划分:
透明、半透透明、半透明、不透明。
明、不透明。
(透明矿物往往易看成不透明)(透明矿物往往易看成不透明)还可根据条痕划分:
还可根据条痕划分:
无色、白色条痕透明,无色、白色条痕透明,彩色条痕半透明,彩色条痕半透明,黑色条痕不透明。
黑色条痕不透明。
(思考:
为什么可根据条痕?
)(思考:
为什么可根据条痕?
)矿物的光泽:
矿物的光泽:
矿物的光泽:
矿物的光泽:
矿物表面反光的能力。
矿物表面反光的能力。
划分等级:
划分等级:
一般要结合条痕来划分。
一般要结合条痕来划分。
金属光泽:
金属光泽:
反光最强,具金属色,条痕黑色,不透明。
反光最强,具金属色,条痕黑色,不透明。
半金属光泽:
半金属光泽:
反光较强,也具金属色,条痕深彩色,不透明反光较强,也具金属色,条痕深彩色,不透明半透明。
半透明。
金刚光泽:
金刚光泽:
反光稍弱,不具金属色,条痕彩色,半透明透反光稍弱,不具金属色,条痕彩色,半透明透明。
明。
玻璃光泽:
玻璃光泽:
反光很弱,像玻璃,虽然很光亮,但不刺眼。
条痕反光很弱,像玻璃,虽然很光亮,但不刺眼。
条痕无色、白色,透明。
无色、白色,透明。
光泽等级的划分是比较难的,要靠经验,条痕是一个非常好的评光泽等级的划分是比较难的,要靠经验,条痕是一个非常好的评判参考。
判参考。
金属光泽:
金属光泽:
半金属光泽:
半金属光泽:
金刚光泽:
金刚光泽:
玻璃光泽:
玻璃光泽:
矿物的光泽:
矿物的光泽:
此外,还有一些特殊(变异)光泽的描述名称:
此外,还有一些特殊(变异)光泽的描述名称:
树脂光泽:
树脂光泽:
沥青光泽:
沥青光泽:
珍珠光泽:
珍珠光泽:
丝绢光泽:
丝绢光泽:
油脂光泽:
油脂光泽:
腊状光泽:
腊状光泽:
土状光泽:
土状光泽:
这些光泽的名称是根据形像来命名的,这些光泽的名称是根据形像来命名的,并并不是光泽等级名称不是光泽等级名称。
它们与光泽等级的。
它们与光泽等级的关系一般为:
沥青光泽对应金刚光泽或关系一般为:
沥青光泽对应金刚光泽或半金属光泽,树脂、珍珠光泽对应金刚半金属光泽,树脂、珍珠光泽对应金刚光泽,其余都对应玻璃光泽。
光泽,其余都对应玻璃光泽。
特殊光泽有的是因为矿物集合体产生,如特殊光泽有的是因为矿物集合体产生,如丝绢光泽、土状光泽;有的是在不平坦丝绢光泽、土状光泽;有的是在不平坦的断口上产生,如油脂光泽;有的是在的断口上产生,如油脂光泽;有的是在极完全解理面上产生,如珍珠光泽。
极完全解理面上产生,如珍珠光泽。
石英油脂光泽石英油脂光泽:
矿物的发光性:
矿物的发光性:
矿物的发光性:
矿物的发光性:
在外加能量激发下矿物发出在外加能量激发下矿物发出可见光。
可见光。
一般外加能量为高能辐射(紫外光、一般外加能量为高能辐射(紫外光、X射射线等);也可以为加热、摩擦等。
线等);也可以为加热、摩擦等。
即:
矿物吸收高于可见光的光能,再以即:
矿物吸收高于可见光的光能,再以可见光的形式将能量释放出来。
可见光的形式将能量释放出来。
矿物的发光性:
矿物的发光性:
矿物发光性的实质:
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