礦物的成分性質(zhì)分類

礦物的成分性質(zhì)分類第1頁/共105頁緒論第2頁/共105頁礦物(mineral)

是由地質(zhì)作用或宇宙作用所形成的、具有一定的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、在一定的物理化學(xué)條件下相對穩(wěn)定的天然結(jié)晶態(tài)的單質(zhì)或化合物，它們是巖石和礦石的基本組成單位。要素：天然產(chǎn)出有化學(xué)式具晶體結(jié)構(gòu)無機(jī)物質(zhì)第3頁/共105頁礦物學(xué)（mineralogy）是研究礦物（包括準(zhǔn)礦物）的成分、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、性質(zhì)、成因、產(chǎn)狀、用途和它們相互間的內(nèi)在聯(lián)系，以及礦物的時(shí)空分布規(guī)律及其形成和變化的歷史的科學(xué)，它為地質(zhì)學(xué)的其他分支學(xué)科及材料科學(xué)等應(yīng)用科學(xué)在理論上和應(yīng)用上提供了必要的基礎(chǔ)與依據(jù)第4頁/共105頁方解石(calcite)水晶

(crystal)石棉(asbestos)礦物：第5頁/共105頁金剛石(diamond)綠柱石(beryl)孔雀石(malachite)第6頁/共105頁黃鐵礦(pyrite)自然金(gold)第7頁/共105頁要點(diǎn)礦物系地球、月球及其他天體中天然形成的產(chǎn)物礦物具有一定的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而也具有一定的形態(tài)和物理、化學(xué)性質(zhì)，藉此我們可以鑒別礦物種礦物并非固定不變的，任何一種礦物都只是在一定的物理化學(xué)條件下相對穩(wěn)定，得以保存礦物是巖石和礦石的基本組成單位當(dāng)前，礦物學(xué)通常以天然結(jié)晶質(zhì)無機(jī)物為主要研究對象，液體和氣體均不在現(xiàn)代礦物之列

第8頁/共105頁礦物學(xué)的研究內(nèi)容及其分析測試技術(shù)

1.礦物學(xué)的研究內(nèi)容研究礦物的成分、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、物理性質(zhì)、成因、產(chǎn)狀、用途和它們相互間的內(nèi)在聯(lián)系礦物的化學(xué)成分：（1）單質(zhì)：金剛石，自然金（2）化合物：橄欖石，斜長石等物理性質(zhì)：晶形、顏色、光澤、解理、裂理、斷口、硬度、條痕等特征

第9頁/共105頁2．礦物學(xué)的研究分析測試技術(shù)

電子顯微鏡觀測

電子探針分析

化學(xué)分析法

光譜類分析

X射線分析

穆斯堡爾譜

第10頁/共105頁電子顯微鏡第11頁/共105頁JXA-8100

電子探針（EPMA)

第12頁/共105頁鋯石的CL照片第13頁/共105頁X射線衍射儀

第14頁/共105頁礦物學(xué)的應(yīng)用

礦物學(xué)的應(yīng)用主要包括兩大方面：

①應(yīng)用于地質(zhì)找礦②研究作為礦產(chǎn)資源的礦物本身的開發(fā)和應(yīng)用第15頁/共105頁

第一部分礦物的化學(xué)成分第二部分礦物的形態(tài)第三部分礦物的物理性質(zhì)第四部分礦物的分類命名第16頁/共105頁第一部分礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分：礦物是自然界的天然產(chǎn)物，化學(xué)元素是形成礦物的物質(zhì)基礎(chǔ)。顯然，地殼中化學(xué)元素的豐度與礦物的形成、礦物的化學(xué)成分有著密切的關(guān)系。第17頁/共105頁常見8種元素的元素豐度

（據(jù)B.Mason,1966）元素質(zhì)量克拉克值（％）原子克拉克值（％）O46.662.55Si27.7221.22Al8.136.47Fe5.001.92Ca3.631.94Na2.832.64K2.591.42Mg2.091.84第18頁/共105頁

地殼中以O(shè),Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mg等元素組成

的含氧鹽和氧化物礦物分布最廣。

其中硅酸鹽礦物占礦物總種數(shù)的24％，占地殼總

重量的3/4。如：橄欖石((Mg,Fe)2[SiO4])、透輝

石(CaMg[Si2O6])等七大造巖礦物皆為硅酸鹽礦物；

氧化物礦物，占礦物總種數(shù)的14％，占地殼總重

量的17％。如石英（SiO2），剛玉(Al2O3)等。

礦物的化學(xué)成分：

（1）單質(zhì)：金剛石，自然金

（2）化合物：橄欖石，斜長石等第19頁/共105頁

（一）礦物的形態(tài)形態(tài)：指礦物單體、礦物規(guī)則連生體及同種礦物集合體的形態(tài)。它是礦物化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的外在反映，故可作為礦物的重要鑒定特征。

第二部分礦物的形態(tài)第20頁/共105頁1.礦物單體的形態(tài)：

根據(jù)晶體在三維空間的發(fā)育程度，大致分為三種基本類型：1）一向伸長：柱狀、針狀、毛發(fā)狀，如輝石、角閃石2）二向延伸：板狀、片狀、葉片狀，如石墨、云母3）三向等長：粒狀，如橄欖石、石榴石

第21頁/共105頁（1）一向伸長：

柱狀、針狀、毛發(fā)狀:輝石、角閃石、電氣石第22頁/共105頁（2）二向延長：如板狀、板片狀、片狀等。云母、綠泥石等具此習(xí)性。第23頁/共105頁（3）三向等長：如等軸狀、粒狀。石榴石、黃鐵礦等具此習(xí)性。第24頁/共105頁2、礦物集合體形態(tài)：同種礦物多個(gè)單體聚集在一起就是礦物集合體。集合體形態(tài)取決于單體形態(tài)和集合方式。按礦物顆粒大小，集合體分為：顯晶集合體：肉眼能分辨其中礦物單體隱晶集合體：顯微鏡下可以區(qū)分出礦物單體膠態(tài)集合體：顯微鏡下也不能辨別出單體第25頁/共105頁顯晶集合體的形態(tài)常見有：柱狀（columnar）、針狀（acicular）、板狀（tabular）、片狀（schistic）、鱗片狀（scaly）、葉片狀（foliated）和粒狀（granular）等。第26頁/共105頁顯晶集合體：下一頁第27頁/共105頁顯晶集合體：下一頁第28頁/共105頁顯晶集合體：第29頁/共105頁常見的隱晶及膠態(tài)集合體按形成方式及外貌特征主要有：分泌體(secretion)、結(jié)核（concretion）、鮞狀及豆?fàn)罴象w（oolitic&pisoliticaggregates）、鐘乳狀集合體（stalactiticaggregate）第30頁/共105頁分泌體：返回第31頁/共105頁鮞狀集合體：第32頁/共105頁豆?fàn)罴象w：第33頁/共105頁鐘乳狀：第34頁/共105頁葡萄狀和腎狀第35頁/共105頁塊狀集合體：第36頁/共105頁土狀集合體：第37頁/共105頁被膜狀集合體：第38頁/共105頁

取決于礦物本身的化學(xué)組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是鑒定礦物的主要依據(jù)，也是礦物資源開發(fā)利用的著眼點(diǎn)。

光學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)

第三部分礦物的物理性質(zhì)第39頁/共105頁（一）礦物的光學(xué)性質(zhì)礦物的光學(xué)性質(zhì)：礦物對可見光的反射、折射、吸收等所表現(xiàn)出來的各種性質(zhì)。光學(xué)性質(zhì)：顏色

Color

條痕Streak

透明度Transparence

光澤Luster第40頁/共105頁顏色（Color）

礦物對入射的白色可見光（390～770nm）中不同波長的光波吸收后，透射和反射的各種波長可見光的混合色。是鑒定礦物時(shí)最直觀的感性認(rèn)識。 第41頁/共105頁注意：1）當(dāng)?shù)V物對各色光同等程度地均勻吸收時(shí)，其所呈顏色取決于吸收程度；第42頁/共105頁例如，吸收紅光，則呈現(xiàn)紅光對角的補(bǔ)色—綠色。2）當(dāng)?shù)V物選擇性地吸收某種波長的色光時(shí)，礦物呈現(xiàn)被吸收的色光的補(bǔ)色。第43頁/共105頁第44頁/共105頁

條痕（streak）

是礦物粉末的顏色。一般是指礦物在白色無釉磁板（whiteunglazesporcelain）上劃擦?xí)r所留下的粉末的顏色。條痕突出表現(xiàn)了礦物的自色，因而是鑒定礦物的可靠依據(jù)。第45頁/共105頁

注意：①不透明礦物和鮮艷彩色的透明—半透明礦物，尤其是硫化物或部分氧化物和自然元素礦物，具重要鑒定意義；而淺色或白色、無色透明礦物的條痕多為白色、淺灰色等淺色，無鑒定意義；②某些礦物由于類質(zhì)同象混入物的影響，其條痕和顏色會有所變化。根據(jù)條痕的微細(xì)變化，可大致了解礦物成分的變化，推測礦物的形成條件。第46頁/共105頁透明度（

Transparence

）礦物透過可見光的程度。分為透明、半透明、不透明。1）透明（transparent）：能透過絕大部分光，條痕為無色、白色或淺色。如，石英、方解石、普通角閃石2）半透明（translucent）：可允許部分光透過，條痕呈紅、褐等各種彩色。如，辰砂、雄黃3）不透明（opaque）：基本不允許光透過，條痕呈黑色或金屬色。如，磁鐵礦、石墨第47頁/共105頁

光澤（Luster）指礦物表面對光的反射能力。礦物反光的強(qiáng)弱主要取決于礦物對光的折射和吸收的程度。礦物對光的折射越強(qiáng)，光澤也就越強(qiáng)。光澤與透明度、條痕有關(guān)，在肉眼鑒定時(shí)，常配合條痕、透明度來判斷光澤等級。第48頁/共105頁分為4個(gè)等級：1）金屬光澤：反光很強(qiáng)，似平滑金屬磨光面的反光。礦物具金屬色，條痕呈黑色或金屬色，不透明。第49頁/共105頁方鉛礦和石英晶體第50頁/共105頁2）半金屬光澤：反光較強(qiáng)，似未經(jīng)磨光的金屬表面的反光。礦物呈金屬色，條痕為棕色、褐色等深彩色，不透明～半透明。

第51頁/共105頁3）金剛光澤：反光較強(qiáng)，似金剛石般明亮耀眼的反光。顏色和條痕均呈淺色（如淺黃、桔紅、淺綠等）、白色或無色，半透明～透明。

第52頁/共105頁金剛石晶體第53頁/共105頁光線在金剛石晶體中傳播示意第54頁/共105頁4）玻璃光澤：反光較弱，呈普通平板玻璃表面的反光。礦物為無色、白色或淺色，條痕呈無色或白色，透明。第55頁/共105頁石英晶簇第56頁/共105頁注意：礦物不平坦的表面或礦物集合體的表面上的特殊變異光澤：1）油脂光澤（greasyluster）：某些解理不發(fā)育的淺色透明礦物的不平坦斷口上呈現(xiàn)的似油脂般的光澤。2）樹脂光澤（resinousluster）：某些具金剛光澤的黃、褐或棕色透明礦物的不平坦斷口上的似松香般的光澤。3）瀝青光澤（pitchyluster）：解理不發(fā)育的半透明或不透明黑色礦物的不平坦斷口上烏亮瀝青狀光澤。第57頁/共105頁4）珍珠光澤（pearlyluster）：淺色透明礦物的極完全解理面上的如珍珠表面或蚌殼內(nèi)壁柔和而多彩的光澤。5）絲絹光澤（silkyluster）：具玻璃光澤的無色或淺色透明礦物的纖維狀集合體表面常呈蠶絲或絲織品狀的光亮。6）蠟狀光澤（waxyluster）：某些透明礦物的隱晶質(zhì)或非晶質(zhì)致密塊體上的似蠟燭表面的光澤。

7）土狀光澤（earthyluster）：呈土狀、粉末狀或疏松多孔狀集合體的礦物表面如土塊般暗淡無光。第58頁/共105頁石英的油脂光澤第59頁/共105頁閃鋅礦的樹脂光澤第60頁/共105頁珍珠光澤層解石白云母第61頁/共105頁蛇紋石石棉的絲絹光澤第62頁/共105頁蠟狀光澤蛇紋石滑石第63頁/共105頁高嶺石土狀光澤第64頁/共105頁鋁土礦的

土狀光澤具假象赤鐵礦的褐鐵礦第65頁/共105頁礦物透明度、光澤、顏色和條痕的關(guān)系礦物光澤、顏色和條痕是礦物鑒定的重要依據(jù)，透明度、光澤和顏色還是評價(jià)寶石的重要指標(biāo)。透明度透明———————不透明光澤玻璃—金剛—半金屬—金屬顏色無色—淺色—深色—金屬色條痕白色—淺色—深色或金屬色折射率低——————————高吸收率低——————————高反射率低——————————高第66頁/共105頁特殊光學(xué)效應(yīng)

由于礦物內(nèi)部具有包裹體、雙晶、微細(xì)球狀結(jié)構(gòu)等特殊內(nèi)在因素，當(dāng)被加工成寶石時(shí)，導(dǎo)致光的干涉、散射、衍射等現(xiàn)象，使寶石顯現(xiàn)出特殊的光學(xué)效應(yīng)。常見的有：貓眼效應(yīng)、星光效應(yīng)、變色效應(yīng)、變彩效應(yīng)、暈色效應(yīng)

等。第67頁/共105頁1．貓眼效應(yīng)（貓眼光，chatoyance）第68頁/共105頁紫翠玉貓眼綠柱石貓眼第69頁/共105頁2．星光效應(yīng)（

星光，asterism

）星光藍(lán)寶石星光紅寶石戒面第70頁/共105頁

礦物在外力（如敲打、擠壓、拉引、刻劃等）作用下所表現(xiàn)出來的性質(zhì)。力學(xué)性質(zhì)：硬度Hardness

解理Cleavage

斷口Fracture（二）礦物的力學(xué)性質(zhì)（mechanicalproperties）第71頁/共105頁硬度（Hardness）

礦物硬度是指礦物抵抗外力刻劃等機(jī)械作用的能力。

1.摩氏硬度計(jì)

（1）Talc滑石

（2）gypsum石膏（3）calcite方解石（4）fluorite螢石（5）apatite磷灰石（6）orthoclase正長石（7）quartz石英（8）topaz黃玉（9）corundum剛玉（10）diamond金剛石測試時(shí)，應(yīng)先以高硬度的標(biāo)準(zhǔn)礦物的棱角刻劃待測礦物，再依次換用硬度較低的標(biāo)準(zhǔn)礦物刻劃，當(dāng)兩礦物硬度相近時(shí)，則用標(biāo)準(zhǔn)礦物與待測礦物相互刻劃，以確定其硬度的相對大小。第72頁/共105頁2.確定礦物硬度的簡便方法用指甲和/或小刀刻劃來確定硬度范圍。

注意：

1）實(shí)際鑒定時(shí)，常代之以指甲（2.0～2.5）、小鋼刀（5～6）和玻璃（5.5～6.0）等來粗略地確定礦物的硬度;2）待測礦物須選擇新鮮、致密、純凈的單礦物，最好是具良好的棱角、晶面或解理面的單晶體。有些礦物的硬度具對稱性和各向異性。如，藍(lán)晶石（100）面上的硬度，沿延長方向硬度為4.5，垂直延長方向硬度6.5,被稱為二硬石。第73頁/共105頁解理Cleavages

礦物在外力作用（敲打或擠壓）下，嚴(yán)格沿著一定結(jié)晶學(xué)方向破裂、并裂成光滑平面的性質(zhì)稱為解理。這些平面稱為解理面cleavageplane.

解理是鑒別礦物的可靠依據(jù)之一。第74頁/共105頁

分為五個(gè)等級：（1）極完全解理：礦物在外力作用下極易裂成簿片。解理面光滑、平整。如云母、石墨、石膏等。第75頁/共105頁

②完全解理：礦物受力后易裂成光滑的平面或規(guī)則的解理塊，解理面顯著而平滑，常見∥解理面的階梯。如方解石、螢石.第76頁/共105頁③中等解理：

礦物受力后常破裂成

較小的不很平滑的平面，解理面不太連續(xù)，常呈

階梯狀，且閃閃發(fā)亮，

清晰可見。第77頁/共105頁④不完全解理：

礦物受力后不易裂出

解理面，僅斷續(xù)可見

小而不平滑的解理面。如磷灰石第78頁/共105頁⑤極不完全解理：即無解理。

礦物受力后很難出現(xiàn)解理面，僅在顯微鏡下偶爾可見零星的

解理縫。

第79頁/共105頁

觀察解理的注意事項(xiàng)：

(1）解理只能在晶質(zhì)礦物中出現(xiàn)，非晶質(zhì)或膠體礦物中不能出現(xiàn)解理。肉眼能夠在較大的礦物晶體上看見解理。（2）必須對同種礦物的多個(gè)顆粒進(jìn)行觀察。（3）一個(gè)礦物可有一種級別的解理，也可有兩種級別的解理；可有一個(gè)方向的解理，也可有多個(gè)方向的解理。第80頁/共105頁（4）觀察解理組數(shù)和夾角必須在同一單體上進(jìn)行。要盡量找到自由面多的單體，對著光線轉(zhuǎn)動(dòng)標(biāo)本，觀察解理組數(shù)和夾角；也可在解理面上觀察解理紋的方向來確定解理組數(shù)。方解石第81頁/共105頁第82頁/共105頁(5）注意區(qū)分晶面與解理面晶面解理面1、為晶體外面的一層平面，受力打擊后立即消失1、為晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)上連結(jié)力弱的方向，受力打擊后可出現(xiàn)互相平行的平面2、晶面上一般比較暗淡。2、解理面一般比較新鮮、光亮。3、晶面一般不太平整，仔細(xì)觀察時(shí)有凹凸不平的痕跡。3、比較平整，但可出現(xiàn)規(guī)則的階梯狀解理面或解理紋。第83頁/共105頁

礦物受力作用后不依一定結(jié)晶方向裂開，而是在任意方向上呈各種不平整的斷面，此種斷面稱為斷口。礦物的解理與斷口出現(xiàn)的難易程度是互為消長的。在晶體、非晶質(zhì)礦物中都可見斷口。斷口（Fracture

）第84頁/共105頁依據(jù)其所呈現(xiàn)的形態(tài)來描述礦物的斷口，常見：①貝殼狀斷口（conchoidalfracture）：呈圓形或橢圓形的光滑曲面，形似貝殼。②鋸齒狀斷口（hacklyfracture）：呈尖銳鋸齒狀，見于強(qiáng)延展性的自然金屬元素礦物。③參差狀斷口（unevenfracture）：呈參差不平狀，見于大多數(shù)脆性礦物及塊狀或粒狀集合體。④平坦?fàn)顢嗫冢╡venfracture）：斷面較平坦，見于塊狀礦物。⑤土狀斷口（earthyfracture）：斷面粗糙、呈細(xì)粉狀，為土狀礦物特有。⑥纖維狀斷口（fibrousfracture）：呈纖維絲狀，見于纖維狀礦物集合體上。第85頁/共105頁貝殼狀斷口：返回土狀斷口第86頁/共105頁參差狀斷口纖維狀斷口第87頁/共105頁其他力學(xué)性質(zhì)脆性（Brittle）：礦物受外力作用（如刀刻、錘擊）時(shí)易破碎的性質(zhì)。脆性與礦物硬度無關(guān)。具脆性的礦物如石鹽、螢石、金剛石等。延展性（Malleable，ductility）：礦物在錘擊或拉引下容易形成薄片或細(xì)絲的性質(zhì)。通常溫度增高，礦物延展性增強(qiáng)。自然金、自然銅、自然銀等具有很好的延展性。彈性（Elastic）：礦物因受外力而變形，當(dāng)外力除去后，在彈性限度內(nèi)，能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。如白云母等。撓性（Flexible）：礦物因受外力而變形，當(dāng)外力除去后，不能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。如綠泥石、滑石、蛭石等。第88頁/共105頁（三）礦物的其他性質(zhì)

相對密度（relativedensity）磁性（magnetism）

導(dǎo)電性（electricconductivity）

壓電性（piezoelectricity）

第89頁/共105頁相對密度（relativedensity）也稱比重，是純凈的單礦物在空氣中的重量與4℃時(shí)同體積的水的重量之比。注意：

1）相對密度無量綱，其數(shù)值與密度相同，但它更易測定。

2）礦物的相對密度通常分為三級：①輕的：相對密度<2.5②中等的：大多數(shù)非金屬礦物的相對密度為2.5～4③重的：相對密度>4。自然金屬元素礦物基本屬此類第90頁/共105頁磁學(xué)性質(zhì)（magnetism）

礦物的磁性是礦物在外磁場作用下所呈現(xiàn)的被外磁場吸引、排斥或?qū)ν饨绠a(chǎn)生磁場的性質(zhì)。在礦物鑒定和分選中，通常把礦物的磁性分為三類：（1）強(qiáng)磁性礦物：能被永久磁鐵所吸引，如磁鐵礦、磁黃鐵礦和自然鐵。（2）弱磁性（電磁性）礦物：其碎屑只能在強(qiáng)磁場中被吸引，永久性磁鐵對它沒有影響。在礦物分選時(shí)，利用電磁鐵所產(chǎn)生強(qiáng)磁場才能引起礦物的磁性效應(yīng)，所以稱為電磁性礦物。赤鐵礦、黃銅礦、普通角閃石、輝石都屬這類礦物。（3）無磁性礦物：在很強(qiáng)的電磁鐵作用下，也不能被吸引。如石英、方解石、石鹽等。第91頁/共105頁導(dǎo)電性（electricconductivity）礦物對電流的傳導(dǎo)能力。一般，金屬礦物是電的良導(dǎo)體，非金屬礦物是電的不良導(dǎo)體，而鐵和錳的氧化物及金剛石是半導(dǎo)體。第92頁/共105頁壓電性（piezoelectricity）

某些礦物單晶體，在壓力和張力作用下，因變形效應(yīng)而