矿物的物理性质省公开课一等奖全国示范课微课金奖

第二章矿物物理性质掌握内容矿物光学性质矿物力学性质矿物电学、磁学、比重等其它性质矿物肉眼判定方法矿物物理性质与选矿关系5/6/20241第1页概述矿物物理性质，取决于矿物本身化学成份和内部结构。借助矿物物理性质差异来识别矿物、利用矿物和寻找矿物资源。矿物物理性质，包含矿物光学性质、力学性质和其它物理性质等。5/6/20242第2页§1矿物光学性质主要是指矿物对光线吸收、反射和折射所表现出各种性质，以及由矿物引发光线干涉和散射等现象。用肉眼能观察到矿物光学性质有矿物颜色、条痕、光泽和透明度等。

5/6/20243第3页一、颜色矿物对可见光中不一样波长发生选择性吸收和反射后，在人眼中引发感觉。矿物对各种波长可见光普遍而均匀地吸收时，随吸收程度不一样矿物展现出无色、白色、灰色和黑色等色调。假如矿物对不一样波长可见光选择性吸收时，则矿物展现出被吸收光波颜色而表现出特定颜色。在矿物学中，传统地将矿物颜色分为自色、他色和假色三类。5/6/20244第4页缤纷多彩矿物颜色－自色自色：是矿物本身所固有颜色。这种颜色主要取决于矿物内部结构和化学成份（如含有色素离子）。钢灰色赤铁矿集合成玫瑰形－铁玫瑰天蓝色胆矾红褐色金红石5/6/20245第5页石英不一样颜色－他色(机械混入物呈色)黄色-黄棕色黄晶无色水晶棕黑色烟晶玫瑰色粉红色石英白色-灰白色乳石英紫色紫水晶5/6/20246第6页假色假色：因为一些物理原因所引发颜色。如黄铜矿表面因氧化膜所引发锖(qiang)色，方解石解理引发晕色等。

5/6/20247第7页二、条痕（Streak）条痕是指矿物粉末颜色，普通是将矿物在白色无釉瓷板上刻划后，观察其留下粉末颜色。条痕色比矿物颜色稳定，所以是主要判定特征。

辉钼矿辰砂黄铜矿铬铅矿赤铁矿雌黄灰色红色黑色黄色红棕色金黄色5/6/20248第8页三、光泽（Luster）光泽是矿物表面对光反射能力，决定于矿物表面性质和反射率大小。惯用描述矿物光泽术语有：金属光泽、珍珠光泽、玻璃光泽、油脂光泽和丝绢光泽等。石英晶体玻璃光泽“纤维石膏”

表面丝绢光泽石盐表面油脂光泽赤铁矿上暗淡金属光泽方铅矿表面上金属光泽5/6/20249第9页矿物光泽可用于识别宝石。假宝石往往呈玻璃光泽，真宝石是金刚光泽，丝绢光泽、脂肪光泽和珍珠光泽。5/6/202410第10页四、透明度（Transparency）透明度：矿物能透过可见光程度。矿物薄片(厚0.03mm)能清楚透视其它物体矿物为透明，能经过光线，但不能清楚透视其它物体者为半透明，光线完全不能经过者为不透明。

光线能够透过水蓝宝石半透明光线不能经过黄金不透明透过方解石菱面体看物体出现呈重影，因为光线折射两次透明5/6/202411第11页矿物在外力(如打击、挤压或拉伸、扭力等)作用下所表现物理机械性质，称为矿物力学性质。矿物力学性质主要有解理、裂开、断口、硬度、韧性等。§2矿物力学性质5/6/202412第12页矿物在外力作用下，沿一定结晶方向破裂成光滑平面能力，称为解理。规则破裂面称解理面。如未产生破裂而只是出现裂纹，称为解理纹。

方铅矿立方体解理冰洲石完全菱面体解理沿锂云母晶体底面极完全解理一、解理5/6/202413第13页解理产生原因：主要取决于结晶结构中质点排列及质点间连接力性质。在同极键晶体中，几何原因起着主要作用，解理面往往平行于结点密度最大面网。

在异极键中，解理面常产生于：（1）解理面平行于阴阳离子电荷大部分已中和平面；（2）解理面产生于同类质点两个面网之间5/6/202414第14页据解理难易和完善程度将解理分为四个等级：极完全解理：如云母等完全解理：如方解石等；中等解理：如辉石、角闪石等；不完全解理：如石英等。矿物晶体含有对称性，所以解理往往不只一组，而是有着与其对称要素相联络组数。5/6/202415第15页二、断口和裂开用地质锤敲打矿物，它会断裂，并露出粗糙凹凸不平表面，这就是断口。惯用断口术语有：参差状、贝壳状、锯齿状和裂片状。蛋白石贝壳状断口裂开（假解理）：矿物在外力影响下，沿一定方向分裂性质。普通沿双晶，尤其是聚片双晶结合面而产生。5/6/202416第16页三、硬度硬度是矿物抵抗外来机械作用力(如刻划、压入、研磨等)侵入能力。1822年莫斯(Mohs)创造了一套硬度标准，从硬度最小(1级)滑石到硬度最大(10级)金刚石。矿物摩氏硬度也可用日惯用具来大致测定。石英：7

玻璃：6刀刃：5.5硬币：3.5手指甲：2.55/6/202417第17页莫氏硬度计十种标准矿物

：金刚石10刚玉9黄玉8石英7正长石6磷灰石:5萤石4方解石3石膏2滑石15/6/202418第18页矿物绝对硬度可经过各种显微硬度仪测定。矿物硬度与解理一样具异向性，这是因为在同一晶面上，不一样方向行列中质点排列密度不一样。沿着质点排列紧密行列刻划相对较为轻易，而垂直质点排列紧密行列刻划相对较难。测量矿物硬度金刚石锥体5/6/202419第19页四、韧性矿物受压轧、锤击、弯曲或拉引等力作用时所出现抵抗能力，叫韧性。可分为以下几个：脆性：矿物受力时轻易破碎性质。如镜铁矿硬度大于小刀，但因为含有显著脆性，所以可被小刀压碎出现粉末或小粒。脆性是离子键矿物一个特征。延展性：在锤击或拉引下，轻易形成薄片或细丝性质，是金属键矿物一个特征。普通情况下温度升高，延展性增强。金属键矿物在外力作用下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，这是金属键矿物含有延展性根本原因。金属键程度不一样，则延展性也有差异。自然金含有良好延展性5/6/202420第20页挠性：矿物在外力作用下发生弯曲形变，当外力取消后，弯曲形变不能恢复原状性质。如石膏、绿泥石、滑石等。具挠性矿物，在其内部结构中，单位层与层之间，靠余键相连，当它受外力弯曲时，两层之间可相对移动，能够形成新余键而处于平衡，没有恢复力，因而弯曲后不能恢复原状。

弹性：矿物在外力作用下发生弯曲形变，当外力取消后，又恢复原状性质。如云母、石棉。弹性实质是：一些层状结构矿物，其单位层之间存在着一定离子键连接力，当受外力弯曲时，这些离子键也被拉长或压短，各单位层能够变弯和移动。当外力取消后，这些离子键恢复正常，并使各个单位层恢复到原位。5/6/202421第21页§3矿物比重矿物比重(G)：是纯净、均匀单矿物在空气中重量与同体积水在4℃时重量之比。假如矿物在空气中重量为P克，矿物在4℃水中重量为P1克，则

G=P/(P-P1)石英比重：2.65方铅矿比重：7.5

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)；中级：比重由2.5～4。如石英(2.65)，金刚石(3.5)；重级：比重大于4。如重晶石(4.3-4.7)，磁铁矿(4.6-5.2)。5/6/202422第22页§4矿物电学性质矿物电学性质包含导电性、压电性、焦电性等。这些性质在判定找矿以及应用上都有主要意义。5/6/202423第23页一、导电性矿物对电流传导能力称为矿物导电性。它主要取决于矿物能带结构类型而分为绝缘体、良导体、半导体矿物。

矿物导电性强弱用导电率γ（欧姆－1·厘米－1）表示。γ大于102欧姆－1·厘米－1以上矿物为导体；γ小于10－12欧姆－1·厘米－1矿物为非导体；γ介于二者之间属于半导体矿物。半导体矿物中，杂质元素存在及晶格缺点对其导电性能影响很大。所以，能够利用杂质元素来改变半导体矿物导电性能。

5/6/202424第24页二、介电性一些矿物在电场中被极化性质。通惯用测定其介电系数（电容率）来研究。当几个矿物同时在一个电介质液体中时，矿物介电常数比电介质溶液大就被电极所吸引，并能够把一些矿物从许多其它矿物中分离出来。所以在研究单矿物样品时，用介电分离法能够既快又好地将单矿物分离。5/6/202425第25页三、矿物荷电性矿物在受外力作用（摩擦、加热、加压）影响下，发生带电现象性能。实质上就是矿物中热能或机械能转化为电能形式。

荷电性依据所施外力不一样，有以下几个：摩擦电性：如自然硫、金刚石、琥珀等用丝绢或毛皮摩擦时，带电现象。焦电性：如电气石受热时，在晶体一些部位产生电荷。压电性：如压电石英在机械作用张力或压力影响下，因变形而展现电荷现象。在压缩时产生正电荷部位，在伸张时就会产生负电荷。5/6/202426第26页§5矿物磁性矿物磁性是指矿物能被永久磁铁或电磁铁吸引，或矿物本身能够吸引铁质物体性质。矿物磁性主要是由矿物成份中含有铁、钴、镍、铬、钛、钒等元素所致。磁性强度与矿物中含有这些元素多少，尤其是与含铁多少相关。矿物磁性主要是由组成元素电子构型和磁性结构所决定。依据磁化率大小，矿物磁性可分为抗(逆)磁性、顺磁性及铁磁性三种。5/6/202427第27页磁性强弱也可用比磁化系数来表示。比磁化系数：是物体单位质量磁化率，即1立方厘米矿物在磁场强度为1奥斯特外磁场中所产生磁力。X比=X/G，x为磁化率，G为物体比重。按比磁化系数大小，矿物可分为四类：强磁性矿物：X比大于3000×10－6厘米3/克，如磁铁矿、磁黄铁矿，可用普通马蹄磁铁吸引；中磁性矿物：X比在600～3000×10－6厘米3/克之间，如钛铁矿、铬铁矿等，能用弱电磁铁吸引；

弱磁性矿物：X比大于15～600×10－6厘米3/克之间，如赤铁矿、褐铁矿、黑钨矿、黄铁矿等，用强电磁铁才能吸引；

非磁性矿物：X比小于15×10－6厘米3/克。如石英、方解石，强电磁铁也不能吸引。

5/6/202428第28页§6矿物其它物理性质惯用于矿物判定矿物其它物理性质还有：润湿性、导热性、发光性、放射性、自燃性等。一、润湿性矿物表面能否被液滴所润湿性质。轻易被水润湿矿物称为亲水性矿物，如云母、石英、方解石等；不轻易被水润湿矿物称为疏水性矿物，如滑石、石墨、方铅矿等。矿物润湿性主要由矿物内部结构所决定。5/6/202429第29页矿物颗粒在水介质中上浮或下沉，起主导作用是其润湿性，而不是比重。依据矿物润湿性不一样，引发矿物在水中上浮或下沉。所以，矿物润湿性是浮选理论基础。矿物润湿性大小，能够依据水在矿物表面所形成接触角θ大小来确定。矿物ABCθ水空气5/6/202430第30页二、导热性

不一样矿物含有不一样导热性；而同种矿物，其导热性也不相同，而且随方向而异。利用矿物导热性差异，在选矿上能够分离矿物。

5/6/202431第31页三、放射性放射性元素能够自发地从原子核内部放出粒子或射线，同时释放出能量，这种现象叫做放射性，这一过程叫做放射性衰变。含有放射性元素（如U、Th、Ra等）矿物叫做放射性矿物。在含有放射性元素离子矿物中，这些离子经过衰变后所产生稳定元素离子大小和电价都发生了改变，必定要使矿物结构遭到破坏，如四价U238最终衰变到Pb4+，常使晶格破坏而形成变非晶质体。放射性核放出α-粒子即He2+含有很强电子亲合性，为一强氧化剂，这种衰变可使矿物中或相邻矿物中所含过渡金属离子（如Fe2+）氧化成高价离子（Fe3+），从而使晶体结构发生破坏，可形成部分变非晶质体。

5/6/202432第32页四、发光性矿物在受到外界能量刺激时，能发光现象。依据能量起源不一样又分为：光致发光、场致发光、机械发光、热发光。矿物发光根本原因是电子在接收外界能量后发生激发，激发过程放出能量以光波形式发散。含一些稀土元素和放射性元素矿物，发光颜色、强度各不相同，所以可依据