矿物

普通地质学第二章矿物知识梳理，包括矿物的概念、矿物手标本的鉴定特征以及常见矿物介绍三部分。

矿物

• 矿物的概念
  • 定义：矿物是由地质作用形成的，在正常情况下呈结晶质的元素或无机化合物，是组成岩石和矿石的基本单元。
  • 晶体、非晶质体
    • 晶体：是其内部原子或离子在三维空间呈周期性平移重复排列的固态物质。习惯上，晶体是指具有几何多面体外形的晶体，而将不具有几何多面体外形的晶体称为晶粒。 结晶质：原子或离子在三维空间呈周期性平移重复排列的固体，简称晶质。 非晶质体：凡内部质点呈不规则排列的固体都是非晶质体。
    • 同质多象与类质同象
      • 相同化学成分的物质在不同的环境条件（温度、压力）下可以形成不同的晶体结构，从而成为 不同的矿物，这种现象称同质多象。
      • 相同化学成分的物质在不同的环境条件（温度、压力）下可以形成不同的晶体结构，从而成为 不同的矿物，这种现象称同质多象。
    • 结晶习性：在相同条件下形成的同种晶体经常所具有的形态，称为结晶习性。
      • 1、有的矿物晶体，如石棉、石膏等常形成柱状、针状、纤维状，即晶体沿一个方向特别发育，称一向延伸型。
      • 2、有的矿物晶体，如云母、石墨、辉钼矿等常形成板状、片状、鳞片状，即晶体沿两个方向特别发育，称二向延伸型。
      • 3、有的矿物晶体，如黄铁矿、石榴子石等常形成粒状、近似球状，即晶体沿三个方向特别发育，称三向延伸型。
    • 晶面花纹
      • 晶体因为内部原子、离子或分子排列规则，故在有足够生长空间的情况下它们能长成规则的几何多面体外形，包围晶体的平面称晶面。晶面往往不是理想的平面，常常有各种凹坑和花纹，对少数矿物来说有一定的鉴定意义。
      • 注意：某种矿物具有晶面花纹，并不代表它所有的晶体都会生长有晶面花纹。在自然界结晶过程中因受各种条件限制，往往形成不太规则和不完整的晶形，也称为晶粒。
      • 如在水晶晶体的六方柱晶面上具有横条纹，在电气石体的柱面上具有纵条纹，在黄铁矿的立方体晶面上，具有互相垂直的条纹，在斜长石晶面上常有细微密集的条纹，这些特征对于鉴定矿物也有一定意义。
    • 晶体形态
      • 1．是由同形等大的晶面组成的晶体，称为单形。
      • 2．是由两种或两种以上的单形组成的晶体，称为聚形。
      • 3．在自然晶体中，常发现两个或两个以上 的晶体有规律地连生在一起，称为双晶。
        • 接触双晶一两个相同的晶体，以一个平面相接触而成。
        • 穿插双晶—两个相同的晶体，按一定角度互相穿插而成．
        • 聚片双晶一由两个以上的晶体，按同一规律，彼此平行重复连生一起而成。
• 矿物手标本的鉴定特征
  • 矿物的形态（主要取决于矿物单体的形态及其集合的方式）
    • 矿物集合体分类
      • 1、肉眼能辨认出单体的，称显晶集合体； 2、肉眼难以分辨，但在显微镜下能辨认出单体的，称隐晶质； 3、在显微镜下也不能辨认出单体的，称为胶状集合体。 （根据矿物集合体中矿物晶体的大小或可辨程度分类）
    • 常见矿物集合体形态
      • 1、粒状集合体 ●是由粒状矿物所组成的集合体。 ●粒状集合体多半是从溶液或岩浆中结晶出来的，当溶液达到过饱和或岩浆逐渐冷却时，其中发生许多“结晶中心”，晶体围绕结晶中心自由生长，直至进一步生长受到周围阻碍，便开始争夺剩余空间，结果形成外观不规则的粒状集合体。
      • 2、板状、片状、鳞片状集合体 ●指单体呈二向延伸、平行排列的集合体，按单体由薄到厚分别称为片状（如云母）和板状（如重晶石）结合体。晶体叫小的片状集合体称鳞片状集合体。
      • 3、柱状、针状、纤维状、放射状 ●单体呈一向延伸、平行排列的集合体，按单体由粗到细分别描述为柱状（如绿柱石）、针状（电气石）和纤维状（石棉）集合体。放射状集合体是针状、柱状矿物围绕一个中心呈放射状排列形成的集合体，如红柱石、透闪石等。
      • 4、致密块状体 ●由极细粒矿物或隐晶矿物所成的集合体，表面致密均匀，肉眼不能分辨晶粒彼此界限。
      • 5、晶簇 ●生长在岩石缝隙或空洞中的许多单晶体组成的簇状集合体叫晶簇。 ●他们一端固着与共同的基底上，另一端自由的生长而形成良好的晶形，常见的有石英晶簇、方解石晶簇等。 ●生长晶簇的空洞叫晶洞，许多良好晶体和宝石是在晶洞中发育而成的。
      • 6、杏仁体和晶腺 ●矿物溶液或胶体溶液通过岩石中的气孔 或空洞时，常常从洞壁向中心层层沉淀，最后把空洞填充起立，小于2cm者通称为杏仁体，大于2cm者可称为晶腺。
      • 7、结核和鲕状体 ●矿物溶液或胶体溶液常常围绕着细小岩屑、生物碎屑、气泡等由中心向外层沉淀而形成球状、透镜状、姜状等集合体，称为结核。结核内部常呈同心层状、放射状或致密块状。根据结核体的大小可分为鲕状（直径＜ 2mm)、豆状（2-5mm）和结核状（>5mm, 常呈星散分布）
      • 8、钟乳状、葡萄状集合体 ●胶体溶液因蒸发失水逐渐凝聚，因而在矿矿物表面围绕凝聚中心形成许多圆形的、葡萄状的小突起。
      • 9、土状、粉末状体 ●疏松的土状、粉末状矿物集合体，许多由风化作用形成的矿物常见此形态。
      • 10、被膜状 ●不稳定矿物因受风化作用在其表面往往形成一层次生矿物的皮壳，称为被膜。如各种铜矿表面常有一层因氧化作用而产生的翠绿色孔雀石及天蓝色蓝铜矿被膜。
      • 11、假化石 ●我们在岩石裂隙中常常发现一种黑色的树枝状物质，酷似植物化石，但缺少植物应有的结构，称为假化石。 ●这是由于氧化锰等溶液沿着裂隙渗透·沉淀而成的。
  • 矿物的物理性质
    • 光学性质
      • 颜色
        • 定义：矿物对光选择性吸收的结果。
        • 可见光380-760nm，其间波长由长 至短依次显示红、橙、黄、绿、青、 蓝、紫等色，它们的混合色为白色。
        • 矿物的光学效应一反射、吸收、透射
        • 可见光（白光）照射矿物时： 如果矿物选择吸收了某些波长的色光，则呈透射或反射色光的混合色； 如果矿物普遍均匀的吸收所有色光，则随吸收程度不同而呈黑、灰； 如果所有的色光都有通过矿物，则呈无色透明。
        • 矿物颜色的类型：自色、他色、假色 自色是指矿物本身固有的成分、结构所决定的颜色。 他色是由杂质、气液包裹体所引起的颜色 假色是因物理光学效应而产生的颜色。
        • 矿物颜色的描述： 单色法：标准色＋程度词（深、浅、浓、淡、暗等）如深兰色、浅黄色、红色 二名法：次色＋主色，如黄绿色、紫红色、棕黑色 类比法：以常见物质的颜色相比拟，如苹果绿、咖啡色、玫瑰红
      • 条痕
        • 矿物粉末的颜色，暗色矿物的重要鉴定特征。 突出自色，减弱他色，消除假色。 在白色素瓷板上擦划而得到的。 只有硬度低于瓷板的矿物才能测其条痕。
      • 光泽
        • 矿物表面对可见光的反射能力。
        • 金属光泽： R >0.25，类似金属抛光后的反光； 半金属光泽：0.2< R <0.25，类似旧的金属表面； 金刚光泽：0.1< R <0.2，光泽闪亮耀眼； 玻璃光泽： R <0.1，类似玻璃表面的反光。
      • 透明度
        • 矿物透过可见光的能力。
        • 指矿物薄片在厚度为0.03mm时的透光程度。
        • 透明度分为：透明、半透明、不透明
      • 矿物光学性质之间的关系
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    • 力学性质
      • 解理
        • 矿物受力后沿一定结晶方向裂开成光滑平面的的固有性质。
        • 解理是晶质矿物才具有的特性，解理面的方向总是沿着面网（内部原子、离子或分子排列而成的平面之间联结力最弱的方向发生。
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      • 断口
        • 断口一矿物受力破裂后所出现的没有一定方向的不规则的断开面。断口出现的程度与解 理的完善程度互为消长。
        • 根据断口的形状，可以分为：贝壳状断口、锯齿状断口、参差状断口、平坦状断口等。其中最常见的为在石英、火山玻璃上出现的具同心圆纹的贝壳状断口。
        • 一些自然金属矿物常出现尖锐的锯齿状断口。
      • 硬度
        • 物体抵抗外来某种机械作用（刻划、压入、研磨）的能力，称为硬度。
        • 由于测试的方法不同，硬度的类型也不同。矿物学上常用的是摩氏硬度和显微硬度。
        • 摩氏硬度：为刻划硬度，属相对硬度。 以10种矿物的硬度为标准分为十级。 1滑石、2石膏、3方解石、4萤石、5磷灰石、6正长石、7石英、8黄玉、9刚玉、10金刚石
        • 显微硬度为压入硬度，属绝对硬度。是指在一定压力下，压力与金刚石四棱锥压入物质的压痕面积之比。
        • 测定硬度的方法： 必须选择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；以软刻硬，留下粉痕）不要混淆。 对于粒状、纤维状矿物，不宜直接刻划，而应将矿物捣碎，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。
      • 比重
        • ●矿物的比重指矿物的重量与4℃时同体积的水的重量比。 ●在肉眼鉴定矿物时，一般根据比重将矿物分为轻矿物（比重＜2.5)、中等比重矿物（2.5-4）和重比重矿矿物（>4)
      • 脆性与延展性
        • 脆性是指矿物受力后容易破碎，不能弯曲，用刀刻划时产生粉末。 ●延展性是指在外力作用下可发生塑性变形的特性，如受锤后易变成薄片。 ●延展性最好的金属是金。 用小刀刻划矿物表面，若留下光亮的沟痕，而不出现粉末或碎粒，则矿物具有延展性，区别于脆性矿物。
      • 弹性与挠性
        • ●矿物的弹性和挠性指矿物的薄片在受力后发生的变形特征。 ●矿物的薄片在外力作用下发生弯曲，若撤去外力后能恢复原状，则具有弹性；不能恢复原状则具有挠性。
    • 其他性质
      • 1、磁性：矿物在外磁场作用下，被吸引、排斥和对外界产生磁场的性质。（强、弱和无磁性） 2、发光性：矿物在外界能力的激发（紫外线、加热、 X 射线）下能发出可见光的性质。（荧光和磷光）
  • 矿物命名法则
    • 1、以人名和地名来命名的。如高岭石是因江西省高岭而命名，全世界都叫这个名字； 2、是根据化学成分、形态、物理性质命名的。如方解石是因沿解理极易碎成萎形方块而命名；赤铁矿、黄铁矿等根据其颜色和主要成分而命名；重晶石是根据其比重较大而命名，等等。 3、是源于我国传统名称。如石英、石膏、辰砂等，但大部分是由外文翻译成中国名称。 4、具有金属光泽或可提炼金属的矿物多称为某某矿。如方铅矿、黄铜矿、磁铁矿等；具非金属光泽的矿物多称某某某石。如方解石、长石、萤石等
    • 规律：呈金属光泽或从中提炼出金属的矿物，常称之为矿；如方铅矿、菱铁矿 呈非金属光泽的矿物，称为 XX 石；如方解石 供作宝石石料的矿物，多称为 X 玉；如黄玉 呈透明晶体者，多称为 X 晶；如水晶、黄晶 以细小颗粒产出的矿物，称为 X 砂；如毒砂 地表次生的并呈松散状的矿物，称为 X 华；钼华易溶于水的硫酸（铅钒 PbSO 为例外），称为 X 矾。如胆矾、黄钾铁帆。
• 常见矿物
  • 矿物分类
    • 矿矿物分类的方法很多，当前常用的是：根据矿物的化学成分类型分为5大类： 自然元素矿物、硫化物及其类似化合物矿矿物、卤化物、氧化物及氢氧化物矿物、含氧盐矿物 根据阴离子或络阴离子还可把大类再分为若干类，如氧盐大类可以分为：硅酸盐矿物、碳酸盐矿物、硫酸盐矿物、钨酸盐矿物、磷酸盐矿物以及钼酸盐矿物、砷酸盐矿物、硼酸盐矿物、硝酸盐矿物等类。
  • 常见矿物（举例）