矿物的物理性质
本帖最后由 磅礴三界 于 2012-5-29 12:39 编辑矿物的比重是指纯净、均匀的单矿物在空气中的重量与同体积水在4℃时重量之比。
矿物的密度（D）是指矿物单位体积的重量，度量单位为克/立方厘米(g/cm3)。矿物的比重在数值上等于矿物的密度。
矿物比重的变化幅度很大，可由小于1（如琥珀）至23（如饿钉族矿物）。自然金属元素矿物的比重最大，盐类矿物比重较小。
矿物比重可分为三级：
轻级 比重小于2.5。如石墨（2.5）、自然硫（2.05-2.08）、食盐（2.1-2.5）、石膏（2.3）等。
中级 比重由2.5到4。大多数矿物的比重属于此级。如石英（2.65）、斜长石（2.61-2.76）、金刚石（3.5）等。
重级 比重大于4。如重晶石（4.3-4.7）、磁铁矿（4.6-5.2）、白钨矿（5.8-6.2）、方铅矿（7.4-7.6）、自然金（14.6-18.3）等。
矿物的比重决定于其化学成分和内部结构，主要与组成元素的原子量、原子和离子半径及堆积方式有关。此外矿物的形成条件--温度和压力对矿物的比重的变化也起重要的作用。
应该指出，同一种矿物，由于化学成分的变化、类质同象混入物的代换、机械混入物及包裹体的存在、洞穴与裂隙中空气的吸附等等对矿物的比重均会造成影响。所以，在测定矿物比重时，必须选择纯净、未风化矿物。
矿物的硬度
矿物的硬度是指矿物抵抗外来机械作用力(如刻画、压入、研磨等)侵入的能力。
早在1822年，Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体，这是所谓的摩氏硬度计。按照他们的软硬程度分为十级：
1）滑石
6）正长石
2）石膏
7）石英
3）方解石
8）黄玉
4）萤石
9）刚玉
5）磷灰石
10）金刚石
各级之间硬度的差异不是均等的，等级之间只表示硬度的相对大小。
利用摩氏硬度计测定矿物硬度的方法很简单。将预测矿物和硬度计中某一矿物相互刻划，如某一矿物能划动方解石，说明其硬度大于方解石，但又能被萤石所划动，说明其硬度小于萤石，则该矿物的硬度为3到4之间，可写成3-4。
指甲的硬度为2.5、小刀的硬度为5.5。因而它把矿物的硬度粗劣的划分为小于指甲(<2.5)、指甲与小刀之间(2.5-5.5)和大于小刀(>5.5)三个级别。
风化、裂隙、杂质以及集合体方式等因素会影响矿物的硬度。风化后的矿物硬度一般会降低。有裂隙及杂质的存在，会影响矿物内部连接能力，也会使硬度降低。集合体如呈细粒状、土状、粉末状或纤维状，则很难精确确定单体的硬度。因此测试矿物硬度要尽量在颗粒大的单体的新鲜面上进行。有时某些矿物具明显脆性，当他被小刀刻化时极易碎裂成小粒脱落，这并非表示该矿物的硬度小于小刀。
有时在同一矿物的相同晶面的不同方向上，会测定出不同的硬度数值，这就是矿物晶体的硬度的异向性。由于在同一截面上，不同方向的行列中质点排列的密度不同，沿着质点排列紧密的行列刻画较为容易，而垂直质点排列紧密的行列刻划则较为困难。
再如晶体内部结构的缺陷、机械混入物等等也要影响矿物的硬度。
矿物的硬度是矿物的重要物理常数和鉴定标志。某些矿物的硬度的细微变化常与形成条件有关，因此根据硬度可以探讨矿物的成因。
矿物的硬度在工业技术上有重要意义。例如高精度的金刚石广泛的用于研磨、切割、抛光等重要工具，低硬度的石墨是重要的固体润滑剂。
高明的“几何学家”
解理、裂开与断口都是矿物在外力作用下发生破裂的性质。但它们的特点及决定因素各有不同。
矿物晶体在外力作用下严格沿着一定结晶方向破裂，并且能裂出光滑平面的性质称为解理，这些平面称为解理面。解理是晶体异向性的表现之一，矿物晶体的解理严格受其内部结构的控制。解理面一般平行于面网密度最大的面网、阴阳离子电性中和的面网、两层同号离子相邻的面网以及化学键力最强的方向。
例如石墨，在平行{0001}方向易裂成解理，这是由于石墨具有层状结构，层内原子间距(c-c)为1.42A，层间距离为3.40A；层内为共价解以及派键，层间为分子键。所以层与层间连接力较弱，解理就沿层的方向{0001}产生。
根据晶体在外力的作用下裂成光滑的解理面的难易程度，可以把解理分成下列五级：
1）极完全解理 矿物在外力作用下极易裂成薄片。解理面光滑、平整，很难发生断口。例如云母、石墨、石膏等。
2）完全解理 在外力作用下，很易沿解理方向列成平面(不成薄片)。解理面平滑，较难发生断口。如方解石、方铅矿、萤石等。
3）中等解理 在外力作用下，可以沿着解理方向裂成平面。解理面不太平滑，断口易出现。如白钨矿、普通辉石等。
4）不完全解理 矿物在外力作用下，不容易裂出解理面。解理面不平整，容易成为断口。如磷灰石等。
5）极不完全解理(即无解理) 矿物受外力的作用后，极难出现解理面。在碎块上常为断口。如石英、石榴子石等。
裂开和断口
裂开与断口也是矿物在外力作用下发生破裂的性质。
从现象上看，裂开与解理很相似，但它们的成因不同。裂开产生原因大致是：
1）裂开面可能是沿着双晶接合面特别是聚片双晶接合面发生。
2）裂开面的产生还可能是因为沿某一种面网存在有它种成分的细微包裹体，或者是固溶体离溶物，这些物质作为该方向面网间的夹层，因而使得矿物产生裂开，如图所示，磁铁矿沿{111}方向裂开。
我们可以这样认为，裂开只发生在某一矿物种的某些矿物个体中，在另一些个体中可以没有；而对于解理来说，凡是具有解理的矿物种，其所有矿物个体中都存在解理。
对于某些矿物来说，裂开可作为一种鉴定特征，有时还可以帮助分析矿物成因和形成历史。
断口在晶体或非晶体矿物上均可发生。断口常具有一定的形态，因此也是鉴定矿物的特征之一。矿物断口的形状主要有下列几种：
1）贝壳状 断口呈圆形的光滑曲面，面上常出现不规则的同心条纹。如石英和玻璃质体。
2）锯齿状 断口呈尖锐的锯齿状。延展性很强的矿物具有此种断口。如自然铜。
3）参差状 断口面参差不齐，粗糙不平，大多数矿物具有此种断口。如磷灰石。
4）土状 港口面呈细粉状，断口粗糙，为土状矿物所特有。如高龄石。
矿物的延展性
矿物在锤击或拉引下，容易形成薄片和细丝的性质称为延展性。通常温度升高，延展性增强。
延展性是金属矿物的一种特性，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。
自然金属矿物，如自然金、自然银、自然铜等都具有良好的延展性。
当用小刀刻划具有延展性的矿物时，矿物表面被刻之处立即留下光亮的沟痕，而不出现粉末或碎粒，据此可区别于脆性。
姹紫嫣红的矿物颜色
颜色是矿物的重要光学性质之一。不少矿物有它的特殊颜色，因此它可以作为矿物的一种鉴定特征。例如孔雀石的特殊绿色、蓝铜矿的特殊蓝色都是鉴别这些矿物的重要特征。
有些矿物因具有鲜艳的颜色而可作为宝石原料和天然颜料。例如红色或兰色的刚玉，绿色的绿柱石可作为宝石原料；绿色的孔雀石、褐红色的赤铁矿等都可作为天然颜料。
矿物的颜色是矿物对白光中不同波长的光波吸收的结果。如果是对各种波长的光波普遍而均匀地吸收，则随吸收程度不同而呈现黑、灰、白等色。如对各种波长的光波有选择性的吸收，则呈现各种较鲜艳的颜色。对于透明矿物来说，所有透过光波的颜色就是该矿物的颜色（如自然硫，是透明矿物，可以认为由于它较多地吸收了透射光中的紫、蓝、绿、橙、红色光波而透过较多的黄色光波而成黄色）；对于不透明矿物来说，它的颜色主要决定于其表面反射光波的颜色（如黄铁矿表面反射出来的是以黄光为主，所以呈现黄色）；白色方解石、自然银等分别表现为对透射光波、反射光波普遍而均匀的吸收、反射而呈现出白色。
在不同的地质条件下所生成的同一种矿物，往往在颜色上也有所差别。如闪锌矿（ZnS），若其形成温度较高，则含铁质较多，它的颜色容易呈现黑色或褐黑色；如其形成温度不高，则含铁质较少，因而呈现较浅的黄色、褐黄色。
善于伪装的矿物条痕
矿物的条痕是矿物粉末的颜色。一般是指矿物在白色无釉瓷板上划擦时留下的粉末的颜色。
矿物的条痕可以与其本身的颜色一致，也可以不一致。如方铅矿的颜色是铅灰色，条痕却是黑色；斜长石的颜色是白色，条痕也是白色。矿物的条痕可以消除假色，减弱它色，因而要比矿物颜色稳定得多，所以，它是鉴定矿物的重要标志之一。
由于形成条件的不同，也有一些矿物，由于类质同像混入物的不同，矿物的条痕会产生变化。如闪锌矿，含类质同像混入物铁多的时候，则条痕呈现褐色；含铁少时，条痕则呈淡黄色或黄白色。
如果欲鉴定的矿物，不能直接画出条痕，则可用小刀刮下粉末放在瓷板上或者白纸上进行观察。
应该注意的是，有的带色条痕，经过摩擦以后，其粉末越细颜色会发生变化。例如，石墨与辉目矿，是很相似的矿物，他们的条痕均为黑色(或灰黑色)，但两者经摩擦后他们的条痕则有了明显的差别，石墨仍为黑色，辉目矿则显示绿黄色，借此可以帮助我们鉴别矿物。
晶莹剔透的水晶石
矿物的透明度就是指矿物透过可见光波的能力。
矿物透明度的大小可以用透射系数表示。设进入矿物的光线强度为I0，透过矿物的光线强度为I，当矿物的厚度为一厘米时，则I/I0的比值Q称为矿物的透射系数。不难看出，吸收愈强愈不透明，即透射系数越小。
根据矿物在专门磨制的岩石薄片（厚度约为0.003cm）中透明的程度，可将矿物分为透明矿物（如石英、长石等）、半透明矿物（如闪锌矿、辰砂等）和不透明矿物（如黄铁矿、磁铁矿等）。
用肉眼鉴定矿物透明度时，常常用矿物的条痕来配合：透明矿物的粉末无色或白色；半透明矿物，由于呈粉末状态时更有条件显示出对不同光波吸收的差异程度，而呈各种彩色（例如红、黄和褐色等）；对于不透明矿物来说，其条痕常为黑色。
同一种矿物的透明度受矿物中的杂质、包裹体、气泡、裂隙、放射性影响以及集合体方式的不同而发生差异。
自然界没有绝对透明或绝对不透明的矿物。例如企业薄的金箔也能透过一部分光，极深的水也可表现为不透明。
似云罗绸缎般的矿物
矿物表面反光的能力称为光泽。
物理光学告诉我们，矿物光泽的强弱决定于矿物对可见光的吸收，吸收愈大则反射愈大、光泽愈强，反之则弱。
矿物光泽的分级：一般分为金属光泽和非金属光泽，非金属光泽又细分为半金属光泽、金钢光泽和玻璃光泽。下面的数字指标可供参考：
金属光泽
N>3，R=20-95%
半金属光泽
N=2.6-3.0，R=8-20%
金刚光泽
N=1.9-2.6，R=10-29%
玻璃光泽
N=1.3-1.9，R=2-10%
由于光泽与条痕、透明度相互有关，故观察者可以配合条痕、透明度来判断光泽的等级。现将肉眼划分金属光泽等级的标志介绍如下：
金属光泽 呈明显的金属状光亮，不透明，条痕为黑色。例如自然铜、方铅矿、磁铁矿等。
半金属光泽 呈弱金属状光亮，半透明，条痕以深彩为主。如辰砂、黑色闪锌矿等。
金刚光泽 呈金刚石状光亮，半透明或透明，条痕为浅彩色、无色或白色。例如金刚石、白钨矿、浅色闪锌矿等。
玻璃光泽 呈玻璃状光亮，透明，条痕为无色或白色。如水晶、正长石，冰洲石等。
如果矿物表面不平，或带有细小孔隙，或不是单体而是集合体，则其表面所反射出来的光量因经受多次折射、反射而增加了散射的光量，从而造成下列特殊光泽：
丝绢光泽 透明矿物，呈纤维状集合体时，表面具丝绢光亮。如纤维状石膏、石棉等。
珍珠光泽 透明矿物，在极完全的解理面上具珍珠状光亮。如云母、石膏等。
油脂光泽 透明矿物，解理不发育，在不平坦的断口上具油脂状光亮。如石英、石榴子石磷灰石等。
沥青光泽 半透明或不透明的黑色矿物，解理不发育，在不平坦的断口上具沥青状光亮。例如锡石、磁铁矿、沥青铀矿等。
土状光泽 粉末状和土状集合体的矿物，表面暗淡无光。如高岭石、褐铁矿等。
光泽是鉴定矿物的依据之一，也是评价宝石的重要标志。
[ 本帖最后由 刘明远 于 2007-4-5 20:51 编辑 ]
学习了。
顺便说一句，编辑过的帖子看起来比以前的好些。谢谢楼主的辛勤劳动。 :kafei 也谢谢你的支持！ :liaobuqi: :handshake
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