矿物的基本特性(精)课件.ppt
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- 矿物 基本 特性 课件
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1、2. 矿物矿物2.1 2.1 矿物的基本特性矿物的基本特性2 2. .1 1. .1 1 矿矿物物的的概概念念 矿矿物物是在各种地地质质作作用用下下形形成成的具有相对固固定定化化学学成成分分和物物理理性性质质的均均质质物物体体,是组组成成岩岩石石的的基基本本单单位位。 (1)矿物是在各种地质作用下或者说在各种自自然然条条件件下下形形成成的自然产物,比如在岩浆活动过程中,在风化作用过程中,或者在湖泊、海洋的作用下都可形成矿物; (2)矿物具有相相对对固固定定和和均均一一的的化化学学成成分分(大多数是化合物,少部分是单质元素)及物理性质,在一定程度上讲,矿物是一种自然产生的均质物体; (3)矿物不
2、是孤立存在的,而是按照一定的规律结合起来形成各种岩石。 人人工工矿矿物物(合合成成矿矿物物)如果某某些些人人工工制制造造的的化化合合物物,而这种化合物在自然界也是存在的,则可称之为人工矿物或合成矿物,如人人造造金金刚刚石石、人人造造红红宝宝石石、人人造造水水晶等。 矿物是人类生生产产资资料料和生生活活资资料料的重要来来源源之之一一,是构构成成地地壳壳岩岩石石的的物物质质基基础础。 矿物是人类生产资料和生活资料的重要来源之一,是构成地壳岩石的物质基础。 自然界里的矿物很多,大约有 3 30 00 00 0 种。其中,最常见的只有五五六六十十种种,至于构构成成岩岩石石主主要要成成分分的只不过二二三
3、三十十种种。组组成成岩岩石石主主要要成成分分的的矿矿物物,称称造造岩岩矿矿物物。 各种矿物都具有一定的外表特征形形态态和和物物理理性性质质, 可以作为鉴鉴别别矿矿物物的的依依据据。 矿物的概念矿物的概念( (续续) )2.1.2.2.1.2.晶质体和非晶质体晶质体和非晶质体晶晶质质体体就是化学元素的离离子子、离离子子团团或原原子子按一定规则重重复复排排列列而而成成的的固固体体。 晶晶质质体体是是具具有有格格子子构构造造的的固固体体。 非非晶晶质质或或非非晶晶质质体体有些看起来像晶体的物质如玻璃、琥珀、松香等,它们内部质点的排列,不具有格子构造,而被称之为非晶质或非晶质体。 晶晶体体具有良好几几
4、何何外外形形的晶质体,通称为晶体。 晶质体生长时,如果有足够的空间,则晶质体往往表现为一定的几何外形,即具有晶晶面面、晶晶棱棱。就形成了晶体。 晶质体和晶体除了外表形态有区别外,内部结构并无任何区别,所以二者概念基本相同。 自自限限性性 是晶体在适当的条件下可以自发的形成几何多面体的性质。晶晶体体为为平平的的晶晶面面所所包包围围, 晶面相交成直的晶晶棱棱, 晶棱会聚成尖的角角顶顶。晶体的多面体形态,是其格子构造在外形上的直接反映。 均均一一性性 由于同一个晶晶体体的各个不同部分,质点的分布是一样的,所以晶晶体体的的各各个个部部分分的的物理性质与化学性质也是相同的。 异异向向性性 在同一格子构造
5、中, 在不不同同的的方方向向上上质质点点的的排排列列一一般般是是不不一一样样的,因此,晶体的性质也随方向不同而有所改变,这就是晶体的异向性。如蓝晶石(又名二硬石)的硬度,随方向的不同而有显著的差别,平行晶体延长的方向可用小刀刻动,而垂直于晶体延长的方向则小刀不能刻动。 晶体的特性晶体的特性对对称称性性 在晶体的外形上,也常有相同的晶面、晶棱和角顶重复出现。这种相同的性质在不同的方向或位置上作有规律地重复。 最最小小内内能能 在相同的热力学条件下晶体与同种物质的非晶体、液体、气体相比较,其内能最小。 稳稳定定性性 由于晶体有最小的内能,因而结晶状态是一个相对稳定的状态。晶晶体体是是具具有有格格子
6、子构构造造的,质点的运动只在其平平衡衡的的位位置置上上震震动动,而不不脱脱离离其其平平衡衡位位置置。因此,晶体是一个相对稳定的体系。 晶体的特性晶体的特性2.1.2.1 2.1.2.1 晶形晶形单单形形由同同形形等等大大的晶晶面面组成的晶体,称为单单形形。 单形的数目有限,只有 47 种。 聚聚形形由两两种种以以上上的的单单形形组成的晶体,称为聚聚形形。 特点是在一个晶体上具有大小不等、形状不同的晶面。 聚形千变万化,种类可以千万计。如图 2-3。 2.1.2.2 2.1.2.2 双晶双晶在自然晶体中, 常发现两两个个或两两个个以以上上的的晶晶体体有规律地连连生生在在一一起起,称为双双晶晶。
7、最常见的有三种类型:接接触触双双晶晶、穿穿插插双双晶晶、聚聚片片双双晶晶。 对某些矿物来说,双晶是重要的鉴定特征之一。 2.1.2.3 2.1.2.3 结晶习性结晶习性结结晶晶习习性性在相同条件下形成的同同种种晶晶体体经经常常所所具具有有的的形形态态,称称为为结结晶晶习习性性。 一一向向延延伸伸型型即晶体沿一个方向特别发育。 如石石棉棉、石石膏膏等常形成柱柱状状、针针状状、纤纤维维状状。 二二向向延延伸伸型型即晶体沿两个方向特别发育。 如云云母母、 石石墨墨、 辉钼矿等常形成板板状状、 片片状状、 鳞鳞片片状状。 三三向向延延伸伸型型即晶体沿三个方向特别发育。 如黄黄铁铁矿矿、石石榴榴子子石石
8、等常形成粒粒状状、近近似似球球状状。 晶晶面面条条纹纹有些矿物晶体的晶面上常具有一定形式的条纹。 水水晶晶晶体的六方柱晶面上具有有横横条条纹纹;在黄黄铁铁矿矿的立方体晶面上,具有互互相相垂垂直直的的条条纹纹;斜长石晶面上常有细微密集的条纹(双晶纹) 。 这些特征对于鉴鉴定定矿矿物物也也有有一一定定意意义义。 2.1.3 2.1.3 矿物的化学成分矿物的化学成分1 1. . 单单质质矿矿物物 由一种自然元素组成的矿物。 如金金、石石墨墨、金金刚刚石石等,数量不多。 2 2化化合合物物矿矿物物 简简单单化化合合物物由一种种阳阳离离子子和一一种种阴阴离离子子化合而成。 如:岩岩盐盐 NaCl、方方铅
9、铅矿矿 PbS、石石英英 SiO2以及刚刚玉玉 Al2O3等。 络络合合物物由一一种种阳阳离离子子和一一种种络络阴阴离离子子组合而成。 如方方解解石石 CaCO3、硬硬石石膏膏 CaSO4等。为数最多,为各种含氧盐矿物。 复复化化物物由两两种种以以上上的的阳阳离离子和一一种种阴阴离离子子或络络阴阴离离子子构成。 如铬铬铁铁矿矿 FeCr2O4 和白白云云石石 CaMg(CO3)2。 2.1.3.1 2.1.3.1 矿物的化学组成类型矿物的化学组成类型化合物成分不固定,在一定范围或任一比例发生变化。 类类质质同同像像在结晶格架中,性性质质相相近近的离离子子互互相相顶顶替替的的现现象象。 类类质质
10、同同像像发发生生的的条条件件:离离子子半半径径相相差差不不大大,离离子子电电荷荷符符号号相相同同,电电价价相相同同。 如:镁橄榄石为:Mg2SiO4 Mg2+ Fe2+都是二价阳离子; 离子半径: 0.78A0 0.83A0 因此, Mg2+经常可以被被 Fe2+所所置置换, 但不不破破坏坏结结晶晶格格架架。 这样,在纯 Mg2SiO4和纯 Fe2SiO4之间,出现含Fe2SiO4百分比不同的过渡类型。 成分可变化合物矿物成分可变化合物矿物类质同像类质同像几种类质同像几种类质同像(续续)等等价价类类质质同同像像:电电价价相相等等的离离子子之间相互置换。 如:Mg2+,Fe2+,Ni2+,Zn2
11、+,Mn2+等相互置换。 或者 Fe3+,Cr3+,Al3+等相互置换。 总总电电价价相相等等类类质质同同像像:几种离子同时置换,置置换换的的离离子子电电价价各各异异,但但置置换换后后的的总总电电价价必必须须相相等等。 如:Na+ Si4+ Ca2+ Al3+ 总电价相等。 不不完完全全类类质质同同像像:有的组分在一一定定限限度度内内进进行行离离子子置置换换。 如:如闪锌矿 ZnS 中的 Zn2+可以被 Fe2+所置换,但一一般般不不超超过过 20。 完完全全类类质质同同像像:两种组分可以以任任何何比比例例进进行行离离子子置置换换,形成一个连续的类类质质同同像像系系列列。 表示方法:橄榄石为(
12、Mg,Fe)2SiO4 ; 黑钨矿为(Fe,Mn) WO4 。 类质同像是矿物中非非常常普普遍遍的现象,是形成矿物中杂质的主要原因之一,也是稀散元素在矿物中存在的主要形式。 3. 3. 含水化合物含水化合物一般指含有 H2O 和 OH-、H+、H3O+离子的化合物而言。 吸吸附附水水:是渗入到矿物或矿物集合体中的普普通通水水,呈H2O 分分子子状状态态,含含量量不不固固定定,不不参参加加晶晶格格构构造造。 在常常压压下下,当温度达到 100110或更高一点时,吸附水就可从矿物中全全部部逸逸出出。 结结构构水水(结结晶晶水水) :是参参加加矿矿物物晶晶格格构构造造的的水水。这种水以H2O 分子形
13、式并按按一一定定比比例例和其其他他成成分分组组成成矿矿物物晶晶格格,如石膏(CaSO42H2O)含 2 个结结晶晶水水。 CaSO42H2O CaSO4 2H2O 生生石石膏膏(晶晶体体) 熟熟石石膏膏(粉粉末末状状) 2.1.3.2 2.1.3.2 矿物的同质多像矿物的同质多像同同一一化化学学成成分分的的物物质质,在不不同同的的外外界界条条件件(温度、压力、介质)下,可以结结晶晶成成两两种种或或两两种种以以上上的的不不同同构构造造的的晶晶体体,构成结晶形态和物理性质不同的矿物,这种现象称同质多像。 如:如碳碳(C)在不同的条件下形成的石石墨墨和金金刚刚石石。 矿物中,同同质质多多像像相相当当
14、普普遍遍。 2.1.3.3 2.1.3.3 胶体矿物胶体矿物胶胶体体一一种种物物质质的的微微粒粒(分散相)分分散散到另另一一种种物物质质中中(分散媒)的不均匀的分散体系称为胶体。 胶胶体体溶溶液液自然界分布最广的是某些细微固体质点分散到水中所成的胶溶体,即所谓胶体溶液。 胶胶体体的的特特点点: (1)这些固体质常常带有正正或负负电荷。 (2)胶体质点可以从从周周围围环环境境中吸吸附附大大量量带带异异性性电电荷荷的的离离子子。 (3)其电荷被中中和和时时,即发生凝凝聚聚而而沉沉淀淀(也可叫胶凝作用) ,并并富富集集成成矿矿。 如:如 SiO2、Fe(OH)3等胶体溶液失失水水胶胶凝凝后,即可形形
15、成成蛋蛋白白石石、褐褐铁铁矿矿。 胶体矿物的特点胶体矿物的特点2.1.42.1.4矿物集合体形态矿物集合体形态自然界矿物可呈单独晶体出现,但大大多多数数是是以以矿矿物物晶晶体体、晶晶粒粒的的集集合合体体或或胶胶体体形形式式出出现现的的。 粒粒状状集集合合体体由粒状矿物所组成的集合体。 如花花岗岗岩岩是由石石英英、长长石石、云云母母等晶粒组成的集合体。 粒粒状状集集合合体体多半是从从溶溶液液或岩岩浆浆中中结结晶晶而成的。 2.1.4.1 2.1.4.1 粒状集合体粒状集合体 2.1.4.2 2.1.4.2 片状、鳞片状、针状、纤维状、放射状集合体片状、鳞片状、针状、纤维状、放射状集合体 2.1.
16、4.3 2.1.4.3 晶簇晶簇石英晶簇石英晶簇萤石晶簇萤石晶簇2.1.4.4 2.1.4.4 结核、晶腺结核、晶腺结核结核晶腺晶腺2.1.4.5 2.1.4.5 鲕状体、豆状体鲕状体、豆状体2.1.4.6 2.1.4.6 肾状、葡萄状、钟乳状肾状、葡萄状、钟乳状2.1.4.7 2.1.4.7 致密块状集合体致密块状集合体2.1.5 2.1.5 矿物的光学性质矿物的光学性质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矿物的力学性质矿物的力学性质矿物的其它性质矿物的其它性质颜色颜色光泽光泽条痕条痕透明度透明度硬度硬度解理和断口解理和断口脆性和延展性脆性和延展性弹性和挠性弹性和挠性比重
17、比重磁性磁性电性电性发光性发光性味道和触觉感味道和触觉感2.1.5.1 2.1.5.1 矿物的颜色矿物的颜色矿物具有各种颜色。 自自色色因矿物本身固有的化学组成中含有某些色素离子而呈现的颜色。 如矿物中含有 Mn4+黑黑色色; 含有 Mn2+紫紫色色; 含有 Fe3+樱樱红红色色或或褐褐色色; 含有 Cu2+蓝蓝色色或或绿绿色色。 具有自自色色的的矿矿物物,颜颜色色大大体体固固定定不不变变,因此是鉴鉴定定矿矿物物的的重重要要标标志志之之一一。 他色和假色他色和假色他色他色有些矿物,其颜色与本身的化学成分无关,而是因矿物中所含的杂质成分引起的,称为他色因矿物中所含的杂质成分引起的,称为他色。如纯
18、净水晶(水晶(SiO2)是无色透明)是无色透明的,其中混入微量不同的杂质杂质,可具有紫色紫色、粉红粉红色、褐色褐色、黑色黑色等。假色假色某些化学化学的和物理的原因物理的原因引起矿物的颜色。例如:晕色、氧化薄膜晕色、氧化薄膜等。无色、浅色矿物常具他色。因此,他色一般他色一般不能作为矿物鉴定的主要特征。不能作为矿物鉴定的主要特征。矿物丰富多彩的颜色矿物丰富多彩的颜色2.1.5.2 矿物的条痕矿物的条痕条痕矿物粉末的颜色矿物粉末的颜色。通常是利用条痕板条痕板(无釉瓷板),观察矿物在其上划出的痕迹的颜色。由于矿物的粉末可以消除一些杂质和物理方面的影响,所以比其颜色更为固定其颜色更为固定。因此条痕在鉴定
19、矿物上具有重要意义鉴定矿物上具有重要意义。有些矿物如赤铁赤铁矿,其颜色可能有赤红、黑灰等色,但其条痕则为樱红色樱红色,是一致的;有些矿物如黄金、黄金、黄铁矿,其颜色大体相同黄铁矿,其颜色大体相同,但其条痕则相差很远条痕则相差很远,前者为金黄色金黄色,后者则为黑或黑绿色黑或黑绿色。几种矿物的条痕几种矿物的条痕2.1.5.3 矿物的光泽矿物的光泽矿物表面的总光量或者矿物表面对于光线的反射形成光泽。光泽有强有弱,主要取决于矿物对于光线全反射的能力。矿物的主要光泽 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 丝绢光泽丝绢光泽 珍珠光泽珍珠光泽 油脂光泽油脂光泽 土状光泽
20、土状光泽金属光泽金属光泽金属光泽矿物表面反光极强,如同平滑的金属表面所呈现的光泽。某些不透明矿物,如黄铁矿、方铅矿黄铁矿、方铅矿等,均具有金属光泽。黄铁矿黄铁矿(愚人金愚人金)方铅矿方铅矿自然金自然金半金属光泽半金属光泽半金属光泽半金属光泽较金属光泽稍弱,暗淡而不刺目。如黑钨黑钨矿矿具有这种光泽。 半金属光泽(黑钨矿)半金属光泽(黑钨矿)金刚光泽金刚光泽金刚光泽金刚光泽光泽闪亮耀眼。如金刚石、闪锌矿金刚石、闪锌矿。金刚光泽(金刚石)金刚光泽(金刚石)金刚光泽(金刚光泽(闪锌矿闪锌矿)玻璃光泽玻璃光泽玻璃光泽玻璃光泽象普通玻璃一样的光泽。大约占矿物总数70的矿物,如水晶、萤石、方解石水晶、萤石、
21、方解石等具此光泽。 石英石英方解石方解石萤石萤石其它光泽其它光泽土状光泽土状光泽丝娟光泽丝娟光泽沥青光泽沥青光泽珍珠光泽珍珠光泽2.1.5.4 矿物的透明度矿物的透明度透明度指光线透过矿物多少的程度。分为3级:透明矿物:矿物碎片边缘能清晰地透见他物,如水晶、冰洲石水晶、冰洲石等。半透明矿物:矿物碎片边缘可以模糊地透见他物或有透光现象,如辰砂、闪锌矿辰砂、闪锌矿等。不透明矿物:矿物碎片边缘不能透见他物,如黄铁矿黄铁矿 、磁铁矿、石墨、磁铁矿、石墨等。 部分矿物的透明度部分矿物的透明度水晶(透明)水晶(透明)方解石(透明)方解石(透明)辰砂(半透明)辰砂(半透明)闪锌矿(半透明)闪锌矿(半透明)黄
22、铁矿(不透明)黄铁矿(不透明)磁铁矿(不透明)磁铁矿(不透明)石墨(不透明)石墨(不透明)2.1.6 2.1.6 矿物的力学性质矿物的力学性质指矿物抵抗外力刻划、压入、研磨的程度。根据硬度高的矿物可以刻划硬度低的矿物的道理,德国摩氏(F.Mohs)选择了10种矿物作为标准,将硬度分为10级,这10种矿物称为“摩摩氏硬度计氏硬度计”(表22)。 2.1.6.1 矿物的硬度矿物的硬度摩氏硬度计摩氏硬度计1 滑石滑石2 石膏石膏3 方解石方解石4 萤石萤石5 磷灰石磷灰石6 正长石正长石摩氏硬度计(续)摩氏硬度计(续)7 石英石英8 黄玉黄玉10 金刚石金刚石9 刚玉刚玉摩氏硬度计的应用摩氏硬度计的
23、应用在野外工作,还可利用指甲(指甲(22.5)、小钢刀)、小钢刀(55.5)等来代替硬度计。据此,可以把矿物硬度粗略分成软(硬度小于指甲)、中(硬度大于指甲,小于小刀)、硬(硬度大于小刀)三等。有少数矿物用石英也刻划不动,可称为极硬,极硬,但这样的矿物比较少。测定硬度时必须选择新鲜矿物的光滑面新鲜矿物的光滑面试验,才能获得可靠的结果。同时要注意刻痕和粉痕(以硬刻软,留下刻痕;以软以硬刻软,留下刻痕;以软刻硬,留下粉痕刻硬,留下粉痕)不要混淆。对于粒状、纤维状矿物粒状、纤维状矿物,不宜直接刻划,而应将矿物捣碎,捣碎,在已知硬度的矿物面上摩擦,视其有否擦痕来比较硬度的大小。 2.1.6.2 2.1
24、.6.2 矿物的解理和断口矿物的解理和断口解理在力的作用下,矿物晶体按一定方向破裂并产生光滑平面的性质。解理面沿着一定方向分裂的面。解理是由晶体内部格架构造所决定的。有的矿物具有二向、三向、四向二向、三向、四向或六向六向节理。如食盐具有三个方向的解理,萤石具有四个方向的解理。 方解石的解理方解石的解理矿物解理示意图矿物解理示意图受力受力解解理理矿物矿物矿物的解理示意图矿物的解理示意图1.1.最完全解理最完全解理最完全解理最完全解理 矿物晶体极易裂成薄片,解理面较大而平整光滑。如云母、石膏云母、石膏等。 2.2.完全解理完全解理完全解理完全解理 矿物极易裂成平滑小块或薄板,解理面相当光滑。如方解
25、石、石盐方解石、石盐等。 方解石的完全解理方解石的完全解理3.3.中等解理中等解理中等解理中等解理 解理面往往不能一劈到底,不很光滑,且不连续,常呈现小阶梯状。如普通角闪石、普通辉石普通角闪石、普通辉石等。普通角闪石普通角闪石普通辉石普通辉石4.4.不完全解理和极不完全解理不完全解理和极不完全解理不完全解理不完全解理 解理程度很差,在大块矿物上很难看到解理,只在细小碎块上才可看到不清晰的解理面,如磷磷灰石灰石等。 极不完全解理(无解理)极不完全解理(无解理) 如石英、磁铁矿石英、磁铁矿等。 同种矿物的解理方向和解理程度总是相同的,性质很固定,是鉴定矿物的重要特征之一。5.5.断口断口断口断口矿
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