礦物的物理性質(zhì)省公開課一等獎(jiǎng)全國示范課微課金獎(jiǎng)

第二章礦物物理性質(zhì)掌握內(nèi)容礦物光學(xué)性質(zhì)礦物力學(xué)性質(zhì)礦物電學(xué)、磁學(xué)、比重等其它性質(zhì)礦物肉眼判定方法礦物物理性質(zhì)與選礦關(guān)系5/6/20241第1頁概述礦物物理性質(zhì)，取決于礦物本身化學(xué)成份和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。借助礦物物理性質(zhì)差異來識(shí)別礦物、利用礦物和尋找礦物資源。礦物物理性質(zhì)，包含礦物光學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和其它物理性質(zhì)等。5/6/20242第2頁§1礦物光學(xué)性質(zhì)主要是指礦物對光線吸收、反射和折射所表現(xiàn)出各種性質(zhì)，以及由礦物引發(fā)光線干涉和散射等現(xiàn)象。用肉眼能觀察到礦物光學(xué)性質(zhì)有礦物顏色、條痕、光澤和透明度等。

5/6/20243第3頁一、顏色礦物對可見光中不一樣波長發(fā)生選擇性吸收和反射后，在人眼中引發(fā)感覺。礦物對各種波長可見光普遍而均勻地吸收時(shí)，隨吸收程度不一樣礦物展現(xiàn)出無色、白色、灰色和黑色等色調(diào)。假如礦物對不一樣波長可見光選擇性吸收時(shí)，則礦物展現(xiàn)出被吸收光波顏色而表現(xiàn)出特定顏色。在礦物學(xué)中，傳統(tǒng)地將礦物顏色分為自色、他色和假色三類。5/6/20244第4頁繽紛多彩礦物顏色－自色自色：是礦物本身所固有顏色。這種顏色主要取決于礦物內(nèi)部結(jié)構(gòu)和化學(xué)成份（如含有色素離子）。鋼灰色赤鐵礦集合成玫瑰形－鐵玫瑰天藍(lán)色膽礬紅褐色金紅石5/6/20245第5頁石英不一樣顏色－他色(機(jī)械混入物呈色)黃色-黃棕色黃晶無色水晶棕黑色煙晶玫瑰色粉紅色石英白色-灰白色乳石英紫色紫水晶5/6/20246第6頁假色假色：因?yàn)橐恍┪锢碓蛩l(fā)顏色。如黃銅礦表面因氧化膜所引發(fā)錆(qiang)色，方解石解理引發(fā)暈色等。

5/6/20247第7頁二、條痕（Streak）條痕是指礦物粉末顏色，普通是將礦物在白色無釉瓷板上刻劃后，觀察其留下粉末顏色。條痕色比礦物顏色穩(wěn)定，所以是主要判定特征。

輝鉬礦辰砂黃銅礦鉻鉛礦赤鐵礦雌黃灰色紅色黑色黃色紅棕色金黃色5/6/20248第8頁三、光澤（Luster）光澤是礦物表面對光反射能力，決定于礦物表面性質(zhì)和反射率大小。慣用描述礦物光澤術(shù)語有：金屬光澤、珍珠光澤、玻璃光澤、油脂光澤和絲絹光澤等。石英晶體玻璃光澤“纖維石膏”

表面絲絹光澤石鹽表面油脂光澤赤鐵礦上暗淡金屬光澤方鉛礦表面上金屬光澤5/6/20249第9頁礦物光澤可用于識(shí)別寶石。假寶石往往呈玻璃光澤，真寶石是金剛光澤，絲絹光澤、脂肪光澤和珍珠光澤。5/6/202410第10頁四、透明度（Transparency）透明度：礦物能透過可見光程度。礦物薄片(厚0.03mm)能清楚透視其它物體礦物為透明，能經(jīng)過光線，但不能清楚透視其它物體者為半透明，光線完全不能經(jīng)過者為不透明。

光線能夠透過水藍(lán)寶石半透明光線不能經(jīng)過黃金不透明透過方解石菱面體看物體出現(xiàn)呈重影，因?yàn)楣饩€折射兩次透明5/6/202411第11頁礦物在外力(如打擊、擠壓或拉伸、扭力等)作用下所表現(xiàn)物理機(jī)械性質(zhì)，稱為礦物力學(xué)性質(zhì)。礦物力學(xué)性質(zhì)主要有解理、裂開、斷口、硬度、韌性等?！?礦物力學(xué)性質(zhì)5/6/202412第12頁礦物在外力作用下，沿一定結(jié)晶方向破裂成光滑平面能力，稱為解理。規(guī)則破裂面稱解理面。如未產(chǎn)生破裂而只是出現(xiàn)裂紋，稱為解理紋。

方鉛礦立方體解理冰洲石完全菱面體解理沿鋰云母晶體底面極完全解理一、解理5/6/202413第13頁解理產(chǎn)生原因：主要取決于結(jié)晶結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)排列及質(zhì)點(diǎn)間連接力性質(zhì)。在同極鍵晶體中，幾何原因起著主要作用，解理面往往平行于結(jié)點(diǎn)密度最大面網(wǎng)。

在異極鍵中，解理面常產(chǎn)生于：（1）解理面平行于陰陽離子電荷大部分已中和平面；（2）解理面產(chǎn)生于同類質(zhì)點(diǎn)兩個(gè)面網(wǎng)之間5/6/202414第14頁據(jù)解理難易和完善程度將解理分為四個(gè)等級：極完全解理：如云母等完全解理：如方解石等；中等解理：如輝石、角閃石等；不完全解理：如石英等。礦物晶體含有對稱性，所以解理往往不只一組，而是有著與其對稱要素相聯(lián)絡(luò)組數(shù)。5/6/202415第15頁二、斷口和裂開用地質(zhì)錘敲打礦物，它會(huì)斷裂，并露出粗糙凹凸不平表面，這就是斷口。慣用斷口術(shù)語有：參差狀、貝殼狀、鋸齒狀和裂片狀。蛋白石貝殼狀斷口裂開（假解理）：礦物在外力影響下，沿一定方向分裂性質(zhì)。普通沿雙晶，尤其是聚片雙晶結(jié)合面而產(chǎn)生。5/6/202416第16頁三、硬度硬度是礦物抵抗外來機(jī)械作用力(如刻劃、壓入、研磨等)侵入能力。1822年莫斯(Mohs)創(chuàng)造了一套硬度標(biāo)準(zhǔn)，從硬度最小(1級)滑石到硬度最大(10級)金剛石。礦物摩氏硬度也可用日慣用具來大致測定。石英：7

玻璃：6刀刃：5.5硬幣：3.5手指甲：2.55/6/202417第17頁莫氏硬度計(jì)十種標(biāo)準(zhǔn)礦物

：金剛石10剛玉9黃玉8石英7正長石6磷灰石:5螢石4方解石3石膏2滑石15/6/202418第18頁礦物絕對硬度可經(jīng)過各種顯微硬度儀測定。礦物硬度與解理一樣具異向性，這是因?yàn)樵谕痪嫔?，不一樣方向行列中質(zhì)點(diǎn)排列密度不一樣。沿著質(zhì)點(diǎn)排列緊密行列刻劃相對較為輕易，而垂直質(zhì)點(diǎn)排列緊密行列刻劃相對較難。測量礦物硬度金剛石錐體5/6/202419第19頁四、韌性礦物受壓軋、錘擊、彎曲或拉引等力作用時(shí)所出現(xiàn)抵抗能力，叫韌性?？煞譃橐韵聨讉€(gè)：脆性：礦物受力時(shí)輕易破碎性質(zhì)。如鏡鐵礦硬度大于小刀，但因?yàn)楹酗@著脆性，所以可被小刀壓碎出現(xiàn)粉末或小粒。脆性是離子鍵礦物一個(gè)特征。延展性：在錘擊或拉引下，輕易形成薄片或細(xì)絲性質(zhì)，是金屬鍵礦物一個(gè)特征。普通情況下溫度升高，延展性增強(qiáng)。金屬鍵礦物在外力作用下一個(gè)特征就是產(chǎn)生塑性形變，這就意味著離子能夠移動(dòng)重新排列而失去粘接力，這是金屬鍵礦物含有延展性根本原因。金屬鍵程度不一樣，則延展性也有差異。自然金含有良好延展性5/6/202420第20頁撓性：礦物在外力作用下發(fā)生彎曲形變，當(dāng)外力取消后，彎曲形變不能恢復(fù)原狀性質(zhì)。如石膏、綠泥石、滑石等。具撓性礦物，在其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，單位層與層之間，靠余鍵相連，當(dāng)它受外力彎曲時(shí)，兩層之間可相對移動(dòng)，能夠形成新余鍵而處于平衡，沒有恢復(fù)力，因而彎曲后不能恢復(fù)原狀。

彈性：礦物在外力作用下發(fā)生彎曲形變，當(dāng)外力取消后，又恢復(fù)原狀性質(zhì)。如云母、石棉。彈性實(shí)質(zhì)是：一些層狀結(jié)構(gòu)礦物，其單位層之間存在著一定離子鍵連接力，當(dāng)受外力彎曲時(shí)，這些離子鍵也被拉長或壓短，各單位層能夠變彎和移動(dòng)。當(dāng)外力取消后，這些離子鍵恢復(fù)正常，并使各個(gè)單位層恢復(fù)到原位。5/6/202421第21頁§3礦物比重礦物比重(G)：是純凈、均勻單礦物在空氣中重量與同體積水在4℃時(shí)重量之比。假如礦物在空氣中重量為P克，礦物在4℃水中重量為P1克，則

G=P/(P-P1)石英比重：2.65方鉛礦比重：7.5

礦物比重可分為三級：輕級：比重小于2.5。如石墨(2.5)、自然硫(2.05)；中級：比重由2.5～4。如石英(2.65)，金剛石(3.5)；重級：比重大于4。如重晶石(4.3-4.7)，磁鐵礦(4.6-5.2)。5/6/202422第22頁§4礦物電學(xué)性質(zhì)礦物電學(xué)性質(zhì)包含導(dǎo)電性、壓電性、焦電性等。這些性質(zhì)在判定找礦以及應(yīng)用上都有主要意義。5/6/202423第23頁一、導(dǎo)電性礦物對電流傳導(dǎo)能力稱為礦物導(dǎo)電性。它主要取決于礦物能帶結(jié)構(gòu)類型而分為絕緣體、良導(dǎo)體、半導(dǎo)體礦物。

礦物導(dǎo)電性強(qiáng)弱用導(dǎo)電率γ（歐姆－1·厘米－1）表示。γ大于102歐姆－1·厘米－1以上礦物為導(dǎo)體；γ小于10－12歐姆－1·厘米－1礦物為非導(dǎo)體；γ介于二者之間屬于半導(dǎo)體礦物。半導(dǎo)體礦物中，雜質(zhì)元素存在及晶格缺點(diǎn)對其導(dǎo)電性能影響很大。所以，能夠利用雜質(zhì)元素來改變半導(dǎo)體礦物導(dǎo)電性能。

5/6/202424第24頁二、介電性一些礦物在電場中被極化性質(zhì)。通慣用測定其介電系數(shù)（電容率）來研究。當(dāng)幾個(gè)礦物同時(shí)在一個(gè)電介質(zhì)液體中時(shí)，礦物介電常數(shù)比電介質(zhì)溶液大就被電極所吸引，并能夠把一些礦物從許多其它礦物中分離出來。所以在研究單礦物樣品時(shí)，用介電分離法能夠既快又好地將單礦物分離。5/6/202425第25頁三、礦物荷電性礦物在受外力作用（摩擦、加熱、加壓）影響下，發(fā)生帶電現(xiàn)象性能。實(shí)質(zhì)上就是礦物中熱能或機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能形式。

荷電性依據(jù)所施外力不一樣，有以下幾個(gè)：摩擦電性：如自然硫、金剛石、琥珀等用絲絹或毛皮摩擦?xí)r，帶電現(xiàn)象。焦電性：如電氣石受熱時(shí)，在晶體一些部位產(chǎn)生電荷。壓電性：如壓電石英在機(jī)械作用張力或壓力影響下，因變形而展現(xiàn)電荷現(xiàn)象。在壓縮時(shí)產(chǎn)生正電荷部位，在伸張時(shí)就會(huì)產(chǎn)生負(fù)電荷。5/6/202426第26頁§5礦物磁性礦物磁性是指礦物能被永久磁鐵或電磁鐵吸引，或礦物本身能夠吸引鐵質(zhì)物體性質(zhì)。礦物磁性主要是由礦物成份中含有鐵、鈷、鎳、鉻、鈦、釩等元素所致。磁性強(qiáng)度與礦物中含有這些元素多少，尤其是與含鐵多少相關(guān)。礦物磁性主要是由組成元素電子構(gòu)型和磁性結(jié)構(gòu)所決定。依據(jù)磁化率大小，礦物磁性可分為抗(逆)磁性、順磁性及鐵磁性三種。5/6/202427第27頁磁性強(qiáng)弱也可用比磁化系數(shù)來表示。比磁化系數(shù)：是物體單位質(zhì)量磁化率，即1立方厘米礦物在磁場強(qiáng)度為1奧斯特外磁場中所產(chǎn)生磁力。X比=X/G，x為磁化率，G為物體比重。按比磁化系數(shù)大小，礦物可分為四類：強(qiáng)磁性礦物：X比大于3000×10－6厘米3/克，如磁鐵礦、磁黃鐵礦，可用普通馬蹄磁鐵吸引；中磁性礦物：X比在600～3000×10－6厘米3/克之間，如鈦鐵礦、鉻鐵礦等，能用弱電磁鐵吸引；

弱磁性礦物：X比大于15～600×10－6厘米3/克之間，如赤鐵礦、褐鐵礦、黑鎢礦、黃鐵礦等，用強(qiáng)電磁鐵才能吸引；

非磁性礦物：X比小于15×10－6厘米3/克。如石英、方解石，強(qiáng)電磁鐵也不能吸引。

5/6/202428第28頁§6礦物其它物理性質(zhì)慣用于礦物判定礦物其它物理性質(zhì)還有：潤濕性、導(dǎo)熱性、發(fā)光性、放射性、自燃性等。一、潤濕性礦物表面能否被液滴所潤濕性質(zhì)。輕易被水潤濕礦物稱為親水性礦物，如云母、石英、方解石等；不輕易被水潤濕礦物稱為疏水性礦物，如滑石、石墨、方鉛礦等。礦物潤濕性主要由礦物內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定。5/6/202429第29頁礦物顆粒在水介質(zhì)中上浮或下沉，起主導(dǎo)作用是其潤濕性，而不是比重。依據(jù)礦物潤濕性不一樣，引發(fā)礦物在水中上浮或下沉。所以，礦物潤濕性是浮選理論基礎(chǔ)。礦物潤濕性大小，能夠依據(jù)水在礦物表面所形成接觸角θ大小來確定。礦物ABCθ水空氣5/6/202430第30頁二、導(dǎo)熱性

不一樣礦物含有不一樣導(dǎo)熱性；而同種礦物，其導(dǎo)熱性也不相同，而且隨方向而異。利用礦物導(dǎo)熱性差異，在選礦上能夠分離礦物。

5/6/202431第31頁三、放射性放射性元素能夠自發(fā)地從原子核內(nèi)部放出粒子或射線，同時(shí)釋放出能量，這種現(xiàn)象叫做放射性，這一過程叫做放射性衰變。含有放射性元素（如U、Th、Ra等）礦物叫做放射性礦物。在含有放射性元素離子礦物中，這些離子經(jīng)過衰變后所產(chǎn)生穩(wěn)定元素離子大小和電價(jià)都發(fā)生了改變，必定要使礦物結(jié)構(gòu)遭到破壞，如四價(jià)U238最終衰變到Pb4+，常使晶格破壞而形成變非晶質(zhì)體。放射性核放出α-粒子即He2+含有很強(qiáng)電子親合性，為一強(qiáng)氧化劑，這種衰變可使礦物中或相鄰礦物中所含過渡金屬離子（如Fe2+）氧化成高價(jià)離子（Fe3+），從而使晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，可形成部分變非晶質(zhì)體。

5/6/202432第32頁四、發(fā)光性礦物在受到外界能量刺激時(shí)，能發(fā)光現(xiàn)象。依據(jù)能量起源不一樣又分為：光致發(fā)光、場致發(fā)光、機(jī)械發(fā)光、熱發(fā)光。礦物發(fā)光根本原因是電子在接收外界能量后發(fā)生激發(fā)，激發(fā)過程放出能量以光波形式發(fā)散。含一些稀土元素和放射性元素礦物，發(fā)光顏色、強(qiáng)度各不相同，所以可依據(jù)