常用於礦物鑒定的物理特徵有哪些

1. 礦物的物理性質

礦物的主要物理性質有光學性質、力學性質以及磁性、壓電性等等，這些性質是肉眼鑒定礦物的主要依據。

1.礦物的光學性質

礦物的光學性質有顏色、條痕、光澤和透明度等。它是礦物對可見光的吸收、反射和透射等的程度不同所致，與礦物的化學成分和晶體結構密切相關。

顏色 是礦物吸收可見光後所呈現的色調。如對各種波長可見光不同程度的均勻吸收，則顯出白、灰、黑等顏色；如礦物選擇性吸收某些波長的可見光，礦物則顯示出紅、橙、黃、綠等各種鮮艷的顏色。某些礦物由於外來原因而呈現出不固定的顏色，如透明礦物石英為無色，混有雜質後可出現紅、黃、黑等各種顏色。

條痕 是礦物粉末的顏色，通常是用礦物在毛瓷板上刻劃來觀察。透明礦物的粉末因可見光已全反射而呈白色或無色，不透明的金屬礦物的條痕色比較固定。條痕色與礦物顏色可以一致(磁鐵礦)也可以不一致(黃鐵礦)，是鑒定礦物的重要依據之一。

透明度 是指光線透過礦物的程度(以0.03mm厚度為標准，通常在礦物碎片邊緣觀察)。可分為透明(如水晶)、半透明(如閃鋅礦)和不透明(如黃鐵礦)三個等級。

光澤 是礦物表面對可見光的反射能力。按光澤的強弱分為：①金屬光澤，如方鉛礦、黃銅礦；②半金屬光澤，如磁鐵礦、黑鎢礦；③金剛光澤，如金剛石、閃鋅礦；④玻璃光澤，如石英、長石、方解石。金剛光澤和玻璃光澤等合稱為非金屬光澤，是透明礦物所具有的光澤。當它們受其他物理原因的影響時，能產生一些特殊形象的光澤，如石英斷口的油脂光澤、雲母解理面的珍珠光澤、纖維狀礦物(石膏)的絲絹光澤等。

2.礦物的力學性質

礦物的力學性質包括解理、斷口、硬度等，它是礦物受外力作用後的反映，與礦物的晶體結構等有關。

解理 是礦物受力後沿著一定方向裂開的能力，稱為解理。裂開的光滑平面稱為解理面。不同礦物產生解理的能力不同，故解理的特徵是識別礦物的重要標志，如雲母有一個方向的極完全解理(一組)，沿此方向極易分裂成為薄片；方解石有三個方向的解理(三組)，故受力打擊後極易沿該三個方向破裂成為菱形小塊。按照解理發育的程度，分為：①極完全解理，雲母(一組)；②完全解理，螢石(四組)、方解石(三組)、方鉛礦(三組)；③中等解理，輝石(兩組)、角閃石(兩組)；④不完全解理，磷灰石、綠柱石；⑤極不完全解理(無解理)，石英、石榴子石。礦物受力後沿任意方向裂開成凹凸不平的斷面稱為斷口。常見的有：①貝殼狀斷口，石英；②鋸齒狀斷口，自然銅；③參差不齊斷口，黃鐵礦；④土狀斷口，高嶺土。一般解理發育的礦物無斷口(圖2-2)。

圖2-2 幾種礦物的解理

(由黃體蘭提供)

硬度 是礦物抵抗外力如刻劃、壓入或研磨的能力。測量礦物硬度的絕對值需要專用設備。為了應用方便，1824年奧地利礦物學家摩氏(Mohs)，選擇了十種常見的不同硬度的礦物，作為十個硬度級別的標准，將要鑒定的礦物與其相互刻劃進行比較，從而確定該礦物的相對硬度，稱為摩氏硬度計(以下所指硬度均指摩氏硬度)。按硬度由小到大的排序，依次為：1.滑石，2.石膏，3.方解石，4.螢石，5.磷灰石，6.長石，7.石英，8.黃玉，9.剛玉，10.金剛石。在實際工作中，常用隨身工具進行比較確定：手指甲(硬度約為2.5)、小刀(約為5.5)、玻璃(約為6)。

3.礦物的相對密度

指礦物的重量與4℃時同體積水的重量之比，習慣稱為比重。在肉眼鑒定礦物時，一般憑經驗用手掂量大致估計。分為三種：①輕礦物，相對密度2.5以下，如石鹽、石膏；②中等密度礦物，相對密度2.5～4，如正長石、角閃石；③重礦物，相對密度4 以上，如黃鐵礦、方鉛礦。

4.礦物的其他物理性質

礦物除力學、光學和密度性質外，還有其他物理特性。如某些礦物具有磁性(如磁鐵礦等)、導電性、壓電性(部分石英)、發光性、延展性、柔性、脆性、彈性、撓性。甚至利用味覺、嗅覺、觸覺等這些方法都可以大致鑒定礦物。

2. 礦物的物理性質主要都有哪些

物理性質
編輯

概述
長期以來，人們根據物理性質來識別礦物，如顏色﹑光澤﹑硬度﹑解理﹑比重和磁性等都是礦物肉眼鑒定的重要標志。
作為晶質固體，礦物的物理性質取決於它的化學成分和晶體結構，並體現著一般晶體所具有的特性──均一性﹑對稱性和各向異性。

形態
礦物千姿百態，就其單體而言，它們的大小懸殊，有的肉眼或用一般的放大鏡可見（顯晶），有的需藉助顯微鏡或電子顯微鏡辨認（隱晶）；有的晶形完好，呈規則的幾何多面體形態；有的呈不規則的顆粒，存在於岩石或土壤之中。礦物單體形態大體上可分為三向等長（如粒狀）、二向延展（如板狀﹑片狀）和一向伸長（如柱狀﹑針狀﹑纖維狀）3種類型。而晶形則服從一系列幾何結晶學規律。
礦物單體間有時可以產生規則的連生，同種礦物晶體可以彼此平行連生，也可以按一定對稱規律形成雙晶，非同種晶體間的規則連生稱浮生或交生。
礦物集合體可以是顯晶或隱晶的。隱晶或膠態的集合體常具有各種特殊的形態，如結核狀（如磷灰石結核）、豆狀或鮞狀（如鮞狀赤鐵礦）﹑樹枝狀（如樹枝狀自然銅）﹑晶腺狀（如瑪瑙）﹑土狀（如高嶺石）等。

礦物 (20張)

顏色
礦物的顏色多種多樣。呈色的原因，一類是白色光通過礦物時，內部發生電子躍遷過程而引起對不同色光的選擇性吸收所致；另一類則是物理光學過程所致。導致礦物內電子躍遷的內因，最主要的是色素離子的存在，如Fe3+使赤鐵礦呈紅色，V3+使釩榴石呈綠色等。是晶格缺陷形成「色心」，如螢石的紫色等。礦物學中一般將顏色分為3類：自色是礦物固有的顏色；他色是指由混入物引起的顏色；假色則是由於某種物理光學過程所致。如斑銅礦新鮮面為古銅紅色，氧化後因表面的氧化薄膜引起光的干涉而呈現藍紫色的錆色。礦物內部含有定向的細微包體，當轉動礦物時可出現顏色變幻的變彩，透明礦物的解理或裂隙有時可引起光的干涉而出現彩虹般的暈色等。礦物在白色無釉的瓷板上劃擦時所留下的粉末痕跡。條痕色可消除假色，減弱他色，通常用於礦物鑒定。

光澤與透明度
指礦物表面反射可見光的能力。根據平滑表面反光的由強而弱分為金屬光澤（狀若鍍克羅米金屬表面的反光，如方鉛礦）﹑半金屬光澤（狀若一般金屬表面的反光，如磁鐵礦）﹑金剛光澤（狀若鑽石的反光，如金剛石）和玻璃光澤（狀若玻璃板的反光，如石英）四級。金屬和半金屬光澤的礦物條痕一般為深色，金剛或玻璃光澤的礦物條痕為淺色或白色。此外，若礦物的反光面不平滑或呈集合體時，還可出現油脂光澤﹑樹脂光澤﹑蠟狀光澤﹑土狀光澤及絲絹光澤和珍珠光澤等特殊光澤類型。
指礦物透過可見光的程度。影響礦物透明度的外在因素（如厚度﹑含有包裹體﹑表面不平滑等）很多。通常是在厚為0.03毫米薄片的條件下，根據礦物透明的程度，將礦物分為：透明礦物（如石英）﹑半透明礦物（如辰砂）和不透明礦物（如磁鐵礦）。許多在手標本上看來並不透明的礦物，實際上都屬於透明礦物如普通輝石等。一般具玻璃光澤的礦物均為透明礦物，顯金屬或半金屬光澤的為不透明礦物，具金剛光澤的則為透明或半透明礦物。

斷口解理與裂理
礦物在外力作用如敲打下，沿任意方向產生的各種斷面稱為斷口。斷口依其形狀主要有貝殼狀﹑鋸齒狀﹑參差狀﹑平坦狀等。在外力作用下，礦物晶體沿著一定的結晶學平面破裂的固有特性稱為解理。解理面平行於晶體結構中鍵力最強的方向，一般也是原子排列最密的面網發生，並服從晶體的對稱性。解理面可用單形符號（見晶體）表示，如方鉛礦具立方體{100}解理﹑普通角閃石具{110}柱面解理等。根據解理產生的難易和解理面完整的程度將解理分為極完全解理（如雲母）﹑完全解理（如方解石）﹑中等解理（如普通輝石）﹑不完全解理（如磷灰石）和極不完全解理（如石英）。裂理也稱裂開，是礦物晶體在外力作用下，沿一定的結晶學平面破裂的非固有性質。它外觀極似解理，但兩者產生的原因不同。裂理往往是因為含雜質夾層或雙晶的影響等，並非某種礦物所必有的因素所致。

硬度與比重
是指礦物抵抗外力作用（如刻劃﹑壓入﹑研磨)）的機械強度。礦物學中最常用的是摩氏硬度，它是通過與具有標准硬度的礦物相互刻劃比較而得出的。10種標准硬度的礦物組成了摩氏硬度計，它們從1度到10度分別為滑石﹑石膏﹑方解石﹑螢石﹑磷灰石﹑正長石﹑石英﹑黃玉﹑剛玉﹑金剛石。十個等級只表示相對硬度的大小，為了簡便還可以用指甲(2-2.5)﹑小鋼刀(6-7)﹑窗玻璃(5.5-6)作為輔助標准﹐粗略地定出礦物的摩氏硬度。另一種硬度為維氏硬度，它是壓入硬度，用顯微硬度儀測出，以千克/平方毫米表示。摩氏硬度H m與維氏硬度H v的大致關系是(kg/mm2)，礦物的硬度與晶體結構中化學鍵型﹑原子間距﹑電價和原子配位等密切相關。
指礦物指純凈、均勻的單礦物在空氣中的重量與同體積水在4℃時重量之比。礦物的比重取決於組成元素的原子量和晶體結構的緊密程度。雖然不同礦物的比重差異很大，琥珀的比重小於1，而自然銥的比重可高達22.7，但大多數礦物具有中等比重(2.5～4)。礦物的比重可以實測，也可以根據化學成分和晶胞體積計算出理論值。
礦物的密度（D）是指礦物單位體積的重量，度量單位為克/立方厘米(g/cm3)。礦物的比重在數值上等於礦物的密度。
礦物比重的變化幅度很大，可由小於1（如琥珀）至23（如餓釘族礦物）。自然金屬元素礦物的比重最大，鹽類礦物比重較小。
礦物比重可分為三級：
輕級比重小於2.5。如石墨（2.5）、自然硫（2.05-2.08）、食鹽（2.1-2.5）、石膏（2.3）等。
中級比重由2.5到4。大多數礦物的比重屬於此級。如石英（2.65）、斜長石（2.61-2.76）、金剛石（3.5）等。
重級 比重大於4。如重晶石（4.3-4.7）、磁鐵礦（4.6-5.2）、白鎢礦（5.8-6.2）、方鉛礦（7.4-7.6）、自然金（14.6-18.3）等。
礦物的比重決定於其化學成分和內部結構，主要與組成元素的原子量、原子和離子半徑及堆積方式有關。此外礦物的形成條件--溫度和壓力對礦物的比重的變化也起重要的作用。
應該指出，同一種礦物，由於化學成分的變化、類質同象混入物的代換、機械混入物及包裹體的存在、洞穴與裂隙中空氣的吸附等等對礦物的比重均會造成影響。所以，在測定礦物比重時，必須選擇純凈、未風化礦物。

四性、磁性與發光性
某些礦物（如雲母）受外力作用彎曲變形，外力消除可恢復原狀，顯示彈性；而另一些礦物（如綠泥石）受外力作用彎曲變形，外力消除後不再恢復原狀，顯示撓性。大多數礦物為離子化合物，它們受外力作用容易破碎，顯示脆性。少數具金屬鍵的礦物（如自然金），具延性（拉之成絲）﹑展性（捶之成片）。
根據礦物內部所含原子或離子的原子本徵磁矩的大小及其相互取向關系的不同，它們在被外磁場所磁化時表現的性質也不相同，從而可分為抗磁性（如石鹽）﹑順磁性（如黑雲母）﹑反鐵磁性（如赤鐵礦）﹑鐵磁性（如自然鐵）和亞鐵磁性（如磁鐵礦）。由於原子磁矩是由不成對電子引起的，因而凡只含具飽和的電子殼層的原子和離子的礦物都是抗磁的，而所有具有鐵磁性或亞鐵磁性﹑反鐵磁性﹑順磁性的礦物都是含過渡元素的礦物。但若所含過渡元素離子中不存在不成對電子時（如毒砂），則礦物仍是抗磁的。具鐵磁性和亞鐵磁性的礦物可被永久磁鐵所吸引；具亞鐵磁性和順磁性的礦物則只能被電磁鐵所吸引。礦物的磁性常被用於探礦和選礦。
一些礦物受外來能量激發能發出可見光。加熱﹑摩擦以及陰極射線﹑紫外線﹑X 射線的照射都是激發礦物發光的因素。激發停止，發光即停止的稱為螢光；激發停止發光仍可持續一段時間的稱為燐光。礦物發光性可用於礦物鑒定﹑找礦和選礦。

3. 礦物的簡易鑒定

礦物的簡易鑒定方法包括野外人工或肉眼鑒定和室內輔助設備鑒定。在室外或野外，大部分常見礦物一般都可以用簡易的方法進行初步的人工鑒定。筆者根據多年的經驗，把常見礦物的簡易鑒定方法總結為「看、摸、刻、掂」。

4.4.1 「看」

觀察礦物晶體的外形、顏色、光澤、透明度、解理和其礦物組合是識別鑒定礦物最基本、最重要的步驟。這些觀察內容是礦物主要物理性質的反映。

（1）顏色

這是鑒定礦物最大的特徵之一。不少礦物是根據其顏色來命名的。礦物的顏色可以分成三種：礦物中主要的化學元素顯示色，代表其固有的特徵色，稱為自色，是鑒定礦物的可靠依據，例如藍銅礦為藍色，孔雀石為綠色； 有的礦物表面的氧化或水化膜或裂縫等造成光線干涉所表現出來的彩虹狀色，稱為假色，用來鑒定礦物的輔助色，例如金屬礦物表面常見錆色； 礦物中微量元素或雜質所引起的顏色叫他色，例如水晶的自色為無色透明，但含鐵質時呈紅色，含有機質時呈黑色，所以他色不能用來鑒定礦物。

綠色的孔雀石

藍色的藍銅礦

（2）外形

礦物外形反映了結晶習性。而結晶習性可用晶體在三維空間上的發育程度來描述。如果單晶體在三維空間中朝一個方向特別發育，形成柱狀、針狀或長條狀礦物，如柱狀電氣石、針狀文石、長條狀輝銻礦。如果晶體朝著兩個方向生長，則形成片狀、板狀礦物，如片狀雲母、板狀重晶石等。如果單體在三維空間的發育程度基本相同，則形成三向等長的礦物，多呈等軸狀，如立方體黃鐵礦、粒狀石榴子石等。

重晶石

雲母

輝銻礦

電氣石

黃鐵礦石

石榴子石

黃玉晶面上的豎紋

水晶晶面上的橫紋

（3）礦物的透明度和光澤

透明度取決於礦物的化學組成和內部結構，根據其透光能力，可以將礦物分為透明、半透明和不透明礦物。所有珍貴的寶石半寶石礦物都是透明或半透明晶體，如紅寶石、水晶、海藍寶石晶體等。而大部分金屬礦物均是不透明的，如磁鐵礦、黃鐵礦、輝銻礦等。

透明的海藍寶石

不透明的磁鐵礦

（4）光澤

光澤是礦物的又一重要屬性。按強度依次分為金屬光澤、半金屬光澤、金剛光澤、玻璃光澤、絲絹光澤、油脂光澤、樹脂光澤、珍珠光澤、土狀光澤。不同的礦物有不同的光澤，例如毒砂、黃鐵礦等硫化物礦物有很強的金屬光澤； 而石膏、雲母顯現絲絹光澤； 一些方解石顯示油脂光澤； 水晶、螢石顯示玻璃光澤等，一般而言，金屬光澤、半金屬光澤和土狀光澤的礦物都是不透明礦物，而玻璃光澤、油脂光澤和金剛光澤的礦物大都是半透明或透明礦物。

螢石的玻璃光澤

石膏的絲絹光澤

方解石的油脂光澤

毒砂的金屬光澤

（5）晶面生長紋

礦物晶體的實際晶面雖然平整光滑，但大都發育了各種細小的線狀紋飾，這些紋飾主要是晶面條紋、晶面螺紋等生長紋和多次結晶形成的晶面階步與棱面。不同的礦物有不同的結晶習性，從而產生了不同的晶面紋，比如水晶晶面上常見橫紋，黃玉晶面上常見有豎紋。有些礦物還發育了後期受物理擠壓和化學腐蝕所形成的各種蝕象，反映了它們的物理、化學特性。

通過仔細觀察礦物的以上特徵，結合查閱有關的礦物鑒定手冊或書籍，可以基本上確定礦物的大致類型，然後再用以下手段來做進一步的礦物確認。

發育晶面條紋的黃鐵礦晶體

4.4.2 「摸」

用手摸晶體可以確定礦物的晶面、晶紋、解理、裂理和斷口等物理特徵。有不少礦物能夠通過觸摸來判斷其類型。

解理是晶體在外力作用下沿一定方向（結晶面）規則破裂的一種性質，其破裂面被稱為解理面。解理面一般較平整光滑，與晶面的區別是無晶紋發育而常見多層細小斷裂台階，與斷口的區別是破裂面規則平整、相互平行。有些礦物只有一組單方向的解理，破裂後呈板狀、薄片狀，如雲母等。有些礦物有兩個方向的兩組解理，破裂後呈塊狀，如方解石、菱錳礦。還有些礦物有三個甚至四個方向以上的多組解理，破裂後呈菱形或錐狀至雙錐狀，如螢石等。根據礦物沿解理方向開裂的難易程度，礦物解理可以劃分為完全解理（極易開裂）、中等程度解理、弱解理和無解理（無解理面只有斷口）。

斷口是指晶體受打擊後產生的不規則破裂面。由於晶體內部結構的不同，斷口的類型也不同，從而可以用來鑒定礦物，斷口一般可分為：

貝殼狀斷口。斷面呈彎曲的凸面或凹面，並具同心弧狀構造，像貝殼，如水晶的斷口。

平坦狀斷口。斷面平坦，但不光滑，如高嶺石的斷口。

參差狀斷口。斷面不規則，極其粗糙，如電氣石的斷口。

鋸齒狀斷口。呈尖銳而起伏的鋸齒狀，許多金屬礦物和絲發狀礦物具有此特徵，如輝銻礦、石膏、石棉等的斷面。

憑手感還可以根據礦物表面光滑程度來確定某些礦物類型，一些硬度較低的礦物如輝鉬礦、蛇紋石、滑石、石墨和其他黏土礦物都具有滑溜的感覺，而自然銅、銻華、孔雀石等礦物表面則有粗糙感。

輝鉬礦

滑石

4.4.3 「刻」

用未知礦物晶體去刻劃、擠壓已知礦物或器具，可以了解到被鑒定礦物的硬度、彎撓性、延展性和條痕色等特徵。在應用本方法時，一定要注意不要破壞晶體的完整性，要用碎片或礦晶的裂面、背面或底面去刻試。

礦物硬度是鑒定礦物最有效、最常用的特徵。硬度確定方法通常是用未知礦物晶體去刻劃已知硬度的晶體或硬度計，礦物硬度常採用10級來劃分（摩氏硬度，簡稱硬度）。從極軟到極硬的標准礦物為：1.滑石；2.石膏； 3.方解石； 4.螢石； 5.磷灰石； 6.正長石； 7.石英； 8.黃玉；9.剛玉； 10.金剛石。

如果沒有現成的標准硬度礦物，可以採用一些簡便的工具來進行劃刻。如指甲的硬度為2～2.5，銅鑰匙硬度為3，小刀硬度為5～5.5，玻璃硬度為6，劃玻璃刀硬度為9～10。

礦物的條痕色是指礦物在白瓷板（瓷碟）等物品上刻劃留下來的條痕的顏色，它往往比礦物的顏色更能反映礦物晶體的本色。礦物顏色常常受光澤、光線、氧化層和表面污染物的影響，而條痕色代表礦物粉末的自色。例如赤鐵礦的顏色可以是黑色、灰色和紫紅色，但其條痕色永遠是櫻紅色。

通過刻壓礦物晶體還可以確定礦物的塑性和彈性（又稱撓性）。前者表示晶體被擠壓變形後，不能恢復原狀，如滑石、綠泥石、蛭石等礦物具有明顯的塑性。後者是指晶體刻壓時變形，壓力撤除後又能恢復原狀的特徵，如雲母等礦物均具有此特徵。

4.4.4 「掂」

通過用手掂礦物的質量可以估計出晶體的比重。礦物比重是礦物質密度的反映，也是鑒定礦物的最主要參數之一。根據比重大小一般把礦物分為輕、中、重三類：前者比重小於2.5； 中者為2.5～4； 後者大於4。在野外主要憑手掂礦物的感覺與經驗來比較不同礦物的比重而確定礦物類型，如重晶石與方解石的區別是前者重，後者輕； 錫石和閃鋅礦的區別也是如此。嚴格的比重測定一般採用排水法，即先稱一下礦物質量，然後再在水中稱其質量，並用下列公式計算其比重：

比重＝空氣中質量/（空氣中質量—水中質量）

比重一詞是非法定計量單位，已不再使用，而用相對密度（簡稱密度）代替，本書一律使用密度一詞。

通過看、摸、刻、掂，了解礦物特徵，並通過查閱礦物鑒定手冊和書籍，可以將常見的礦物識別或確定其大概范圍。有些礦物還具有一些特殊的性質，可以輕易地鑒別，如自然硫、煤、琥珀的可燃性，雄黃的變色性，光鹵石、石鹽、石膏等的可溶性。還有，燃燒自然硫與黃鐵礦、捶擊毒砂時可發出臭味的特徵等，均是礦物簡易鑒定的好方法。

此外，對於較難識別的礦物還可以藉助實驗室工具與設備作進一步鑒定，如利用一些化學試劑、火焰燒試、顯微鏡觀察等手段。例如，用稀鹽酸可以鑒定方解石、文石、白雲石等碳酸鹽類礦物，方解石、文石遇酸起泡明顯； 白雲石起泡不明顯，但放到耳邊可聽到起泡聲。

對於疑難礦物，則需要請專業人員採用實驗室鑒定方法，如化學分析、X光粉晶衍射分析、電子顯微鏡觀察等。

4. 礦物的其他物理性質

1.礦物的密度和相對密度

礦物單位體積的質量稱作礦物的密度（density），也稱真密度，單位為g/cm³。密度值可依據晶胞體積、晶胞內所含原子種類及其數量計算得出。礦物的相對密度（relative density）是指礦物在空氣中的質量與4℃時同體積水的質量之比，量綱為一。由於4℃時水的密度是1g/cm³，所以礦物相對密度與真密度數值相等。

實踐中相對密度的測定常常忽略水在4℃時和室溫下的差，其方法是：用極細線將待測礦物樣品釣掛於天平鉤上，稱出其質量（W₁），然後把懸著的樣品放入盛滿水的容量瓶，求得排出水的質量（W₂）。相對密度D=W₁/W₂。

礦物的相對密度分為輕、中、重3個級別：

輕級 相對密度小於2.5。石墨（2.09～2.23）、石鹽（2.1～2.2）和石膏（2.3）等屬輕礦物。

中等 相對密度在2.5～4之間。絕大多數非金屬礦物如石英（2.65）、螢石（3.18）和金剛石（3.52）等具中等密度。

重級 相對密度大於4。自然金屬元素和多數硫化物類礦物如自然金（15.6～19.3）、黃鐵礦（4.9～5.2）等屬重礦物。

礦物的相對密度與其組成元素的相對原子質量、原子或離子的半徑及結構的緊密程度有關。在等型結構的礦物中，一般來說，組成元素的相對原子質量越大而原子或離子半徑越小，礦物的相對密度越大；但通常原子或離子的相對原子質量與半徑正相關，礦物的相對密度變化趨勢便依優勢因素而異。在同質多象各變體間，配位數較高、質點排列緊密者，其相對密度較大。當礦物在較高溫結晶時，形成配位數較低的晶體結構，其相對密度較小；而當礦物在較高壓力下結晶時，形成配位數較高的晶格，結構堆積較為緊密，其相對密度較大。

礦物肉眼鑒定時，可用掂量比較的方法進行粗略的密度分級。

相對密度是礦物分選、鑒定的主要依據之一，它在地質作用判別和礦物標型找礦以及礦物材料開發應用方面均有重要意義。

2.礦物的磁性

礦物的磁性（magnetism）是指礦物在外磁場作用下被磁化而表現出被外磁場吸引、排斥或對外界產生磁場的性質。礦物磁性的大小以其單位體積的磁化強度與外磁場強度之比即磁化率來表示。

從本質上講，礦物的磁性是由其所有原子或離子中核外電子的自旋磁矩和電子繞核旋轉形成的電子軌道磁矩的總和所決定的。在外磁場作用下，如果所有小磁場全部定向排列，礦物獲得較高的磁化率，表現出強的磁性；如果礦物內只有少數小磁場作定向排列，表明磁化率較低，顯示弱磁性。強磁性包括鐵磁性（ferromagnetism）和亞鐵磁性（ferrimagnetism），弱磁性包括反鐵磁性（antiferromagnetism）、順磁性（paramagnetism）和抗磁性（亦稱逆磁性、反磁性，diamagnetism）。其中，抗磁性礦物（自然銀、方鉛礦、金剛石、方解石、螢石等）的磁化方向與外磁場方向相反，在外磁場中略被排斥；其他礦物的磁化方向都與外磁場相同，在外磁場中被吸引，而鐵磁性礦物（自然鐵等）和亞鐵磁性礦物（磁鐵礦、磁黃鐵礦等）在外磁場中既能被吸引，又能吸引鐵質，合稱為磁性礦物；反鐵磁性礦物（自然鉑、赤鐵礦、方錳礦等）和順磁性礦物（黑鎢礦、普通輝石、普通角閃石、黑雲母等）只能被大強度的外磁場如電磁鐵所吸引，合稱電磁性礦物。磁性和電磁性礦物都含有具不成對電子的過渡型離子，且不成對電子數與礦物磁性強度正相關；由惰性氣體型離子和銅型離子組成的礦物都呈抗磁性。

礦物肉眼鑒定時，常用永久磁鐵或磁化小刀與礦物相互作用，將礦物粗略地分為以下3級：

強磁性礦物（stronger magnetism mineral）較大顆粒或塊體能被永久磁鐵所吸引的礦物，如磁鐵礦。

弱磁性礦物（weaker magnetism mineral）粉末才表現出能被永久磁鐵所吸引的礦物，如鉻鐵礦。

無磁性礦物（non-magnetism mineral）粉末也不能被永久磁鐵吸引的礦物，如黃鐵礦。

磁性是礦物十分重要的物理性質參數，它不僅是許多礦物鑒定、分選以及磁法找礦的重要依據，還是古陸和岩石圈演化、交代蝕變作用和地球表層系統環境變化的重要依據。

3.礦物的電學性質

（1）導電性和介電性

礦物的導電性（electric conctivity）是表徵礦物傳導電流能力的性質，以電阻率表徵。導電能力的強弱主要取決於化學鍵類型。一般地說，具有金屬鍵的礦物或多或少會表現出導電性。一些自然元素礦物和金屬硫化物礦物，如自然金、自然銅、石墨、輝銅礦、鎳黃鐵礦等，由於其結構中存在大量自由電子而成為電的良導體。

礦物的介電性（dielectricity）是指不導電或導電性極弱的礦物，在外電場作用下被極化而產生感應電荷的性質，常用介電常數（即電容率，dielectric constant）來表徵。介電常數的大小與組成礦物的陰陽離子類型、半徑、被極化的難易程度及內部結構有關。具離子鍵或共價鍵的非金屬礦物，如多數氧化物、含氧鹽和鹵化物礦物（石英、石棉、白雲母、石膏等）介電常數較大，屬非導體（non conctor）或絕緣體（insulator）。

（2）熱電性

有些礦物常溫下呈弱導電性，溫度升高時導電性增強，為半導體（semiconctor），如黃鐵礦、閃鋅礦等。對半導體礦物不均勻加熱時，其冷、熱端產生溫差電動勢（也稱熱電動勢）。半導體礦物這種由熱差而產生電勢的性質稱為熱電性（thermoelectricity），以熱電系數（thermoelectric coefficient）（a，單位μV/℃）表示。

礦物的熱電性主要受其結構中雜質元素的種類、賦存狀態和晶格缺陷（如空穴、自由電子等）等因素的影響，而後者則與其形成介質的物理化學條件密切相關，因此礦物熱電性的研究能夠揭示其成因信息，成為許多礦床規模大小、剝蝕程度和深部遠景判別的重要依據。

（3）壓電性和焦電性

當礦物受到定向壓應力或張應力作用時，垂直於應力的兩側表面產生等量相反電荷，應力方向反轉時，兩側表面的電荷易號，這種性質稱為礦物的壓電性（piezoelectricity）。具有壓電性的礦物在定向壓應力或張應力交替作用下將產生交變電場，這種現象稱壓電效應（piezoelectric effect）。若將這類礦物晶體置於交變電場中，它便發生機械伸縮，稱電致伸縮（electrostriction），即反壓電效應。

礦物的焦電性（pyroelectricity）是指某些電介質礦物晶體被加熱或冷卻時在特定結晶學方向的兩端表面產生相反電荷的性質。

壓電性和焦電性是晶體因應力作用或熱脹冷縮，晶格發生變形，導致正、負電荷的中心偏離重合位置，引起晶體極化而荷電的現象。因此，壓電性和焦電性都只見於無對稱中心而有極軸（兩極無對稱關系）的極性介電質晶體中。焦電性晶體包括對稱型為L¹，L²，L³，L⁴，L⁶，P，L²2P，L⁴4P，L³3P，L⁶6P的10個晶類。除對稱型為3L⁴4L³6L²的晶類外，其他所有無對稱心的介電質晶體都具壓電性（共20個晶類）。顯然，具有焦電性的晶體必有壓電性，反之則未必。例如，電氣石（3 m點群）、異極礦和方硼石（均為mm2點群）既具焦電性，又具壓電性；而石英（32點群）則僅有壓電性。

壓電性和焦電性除了可用於判斷礦物晶體的真實對稱外，壓電性還廣泛用於鍾表、無線電、雷達和超聲波探測技術，焦電性則廣泛用於紅外探測和熱電攝像。

4.礦物的放射性等性質

除了上述的物理性質外，礦物的放射性、吸水性、可塑性、膨脹性、揮發性、導熱性，以及嗅覺、味覺、觸覺、熔點等性質，在礦物鑒定、核工業和材料工業上的利用有極其重要的意義，將在涉及的礦物中加以介紹。

思考題及習題

1）礦物呈色的機制是什麼？試述礦物致色的四種主要機理。

2）何謂條痕？一般來說，如何鑒定礦物的條痕色？

3）影響礦物透明度的主要因素有哪些？

4）何謂礦物的光澤？光澤分幾級？光澤分級的依據是什麼？什麼是特殊光澤？舉出四種特殊光澤並予以表述。

5）從本質上講，某些礦物能夠發光的機理是什麼？何謂磷光和熒光？試述熱發光的機制及其意義。

6）什麼是礦物的解理？它是如何分級的？哪些結晶學方向容易發育解理？如何正確區分解理面與晶面？解理和裂理有何不同？

7）什麼叫斷口？舉出四種常見斷口並描述其特徵。

8）如何鑒定礦物的硬度？影響礦物硬度的主要因素是什麼？寫出摩斯硬度計10種標准礦物的名稱。指甲、小刀、玻璃、陶瓷各相當於幾級摩斯硬度？

9）試述礦物脆性和延展性、彈性和撓性的本質。

10）何謂礦物的磁性？如何鑒定礦物的磁性？簡要闡述礦物導電性、壓電性、焦電性和放射性的概念。

5. 如何利用礦物的物理性質鑒別常見礦物舉3例說明。在線等！

辨顏色：自色比較固定，對鑒定礦物有重要意義，如方鉛礦的鉛灰色。
塊狀赤鐵礦，其顏色可以是鐵黑色，也可以是紅褐色，但條痕都是櫻紅色。

6. 礦物的形態和主要物理性質有哪些

礦物：
礦物是指在各種地質作用中產生和發展著的，在一定地質和物理化學條件處於相對穩定的自然元素的單質和他們的化合物。
礦物的物理性質：
顏色﹑光澤﹑硬度﹑解理﹑比重和磁性、狀態、熔點、沸點等都是礦物鑒定的重要標志。

7. 礦物鑒定和研究的物理方法

礦物鑒定和研究的物理方法是以物理學原理為基礎，藉助各種儀器，以鑒定和研究礦物的各種物理性質。主要方法有:

(一)偏光顯微鏡和反光顯微鏡鑒定法

偏光顯微鏡和反光顯微鏡鑒定法是根據晶體的均一性和異向性，並利用晶體的光學性質而鑒定、研究礦物的方法，也是岩石學、礦床學經常使用的一種晶體光學鑒定方法。應用這種方法時，須將礦物、岩石或礦石磨製成薄片或光片，在透射光或反射光作用下，藉助顯微鏡以觀察和測定礦物的晶形、解理和各項光學性質(顏色、多色性、反射率，折射率、雙折射、軸性、消光角以及光性符號等)。

透射偏光顯微鏡用以觀察和測定透明礦物(非金屬礦物)。在裝有費氏台的偏光鏡下，還可用來研究類質同像系列礦物的成分變化規律以及礦物在空間上的排列方位與構造變動之間的關系。藉此可以繪制出岩組圖，用以解決地質構造問題。

反光顯微鏡(也稱礦相顯微鏡)主要用以觀察和測定不透明礦物(金屬礦物)，並研究礦物相的相互關系以及其他特徵，藉以確定礦石礦物成分、礦石結構、構造及礦床成因方面的問題。

(二)電子顯微鏡研究法

電子顯微鏡研究法是一種適宜於研究1μm以下的微粒礦物的方法，尤以研究粒度小於5μm的具有高分散度的粘土礦物最為有效。可分為掃描電子顯微鏡(Scanningelectronmicroscope簡稱:SEM)和透射電子顯微鏡(簡稱:TEM)兩種方法。

粘土類礦物由於顆粒極細(一般2μm左右)，常呈分散狀態，研究用的樣品需用懸浮法進行制備，待乾燥後，置於具有超高放大倍數的電子顯微鏡下，在真空中使通過聚焦系統的電子光束照射樣品，可在熒光屏上顯出放大數十萬倍甚至百萬倍的礦物圖像，據此以研究各種細分散礦物的晶形輪廓、晶面特徵、連晶形態等，用此來區別礦物和研究它們的成因。

此外，超高壓電子顯微鏡發出的強力電子束能透過礦物晶體，這就使得人們長期以來夢寐以求的直接觀察晶體結構和晶體缺陷的願望得到實現。

(三)X射線分析

X射線分析法是基於X射線的波長與結晶礦物內部質點間的距離相近，屬於同一個數量級，當X射線進入礦物晶體後可以產生衍射。由於每一種礦物都有自己獨特的化學組成和晶體結構，其衍射圖樣也各有其特徵。對這種圖樣進行分析計算，就可以鑒定結晶礦物的相(每個礦物種就是一個相)，並確定它內部原子(或離子)間的距離和排列方式。因此，X射線分析已成為研究晶體結構和進行物相分析的最有效方法。

(四)光譜分析

光譜分析法的理論基礎是:各種化學元素在受到高溫光源(電弧或電火花)激發時，都能發射出它們各自的特徵譜線，經棱鏡或光柵分光測定後，既可根據樣品所出現的特徵譜線進行定性分析，也可按譜線的強度進行定量分析。這一方法是目前測定礦物化學成分時普遍採用的一種分析手段。其主要優點是樣品用量少(數毫克)，能迅速准確地測定礦物中的金屬陽離子，特別是對於稀有元素也能獲得良好的結果。缺點是儀器復雜昂貴，並需較好的工作條件。

(五)電子探針分析

電子探針分析是一種最適用於測定微小礦物和包裹體成分的定性、定量以及稀有元素、貴金屬元素賦存狀態的方法。其測定元素的范圍由從原子序數為5的硼直到92的鈾。儀器主要由探針、自動記錄系統及真空泵等部分組成，探針部分相當於一個X射線管，即由陰極發出來的高達35～50kV的高速電子流經電磁透鏡聚焦成極細小(最小可達0.3μm)的電子束———探針，直接打到作為陽極的樣品上，此時，由樣品內所含元素發生的初級X射線(包括連續譜和特徵譜)，經衍射晶體分光後，由多道記數管同時測定若干元素的特徵X射線的強度，並用內標法或外標法計算出元素含量。

(六)紅外吸收光譜

簡稱紅外光譜，是在紅外線的照射下引起分子中振動能級(電偶極矩)的躍遷而產生的一種吸收光譜。由於被吸收的特徵頻率取決於組成物質的原子量、鍵力以及分子中原子分布的幾何特點，即取決於物質的化學組成及內部結構，因此每一種礦物都有自己的特徵吸收譜，包括譜帶位置、譜帶數目、帶寬及吸收強度等。

紅外吸收光譜分析樣品一般需要1.5mg，最常使用的制樣方法是壓片法，即把試樣與KBr一起研細，壓成小圓片，然後放在儀器內測試。

目前紅外吸收光譜分析在礦物學研究中已成為一種重要的手段。根據光譜中吸收峰的位置和形狀可以推斷未知礦物的結構，是X射線衍射分析的重要輔助方法，依照特徵峰的吸收強度來測定混入物中各組分的含量。此外，紅外光譜分析對考察礦物中水的存在形式、配陰離子團、類質同像混入物的細微變化和礦物相變等方面都是一種有效的手段。

8. 3，礦物的物理性質有哪些

礦物的物理性質有哪些
物理性質：
長期以來,人們根據物理性質來識別礦物,如顏色﹑光澤﹑硬度﹑解理﹑比重和磁性等都是礦物肉眼鑒定的重要標志.
作為晶質固體,礦物的物理性質取決於它的化學成分和晶體結構,並體現著一般晶體所具有的特性──均一性﹑對稱性和各向異性.

9. 礦物鑒定的物理性質

礦物的物理性質主要由礦物的化學成分和內部構造所決定，不同的礦物具有不同的物理性質。因此，我們運用肉眼和一些簡單的工具（小刀、放大鏡、瓷棒、磁鐵等）和試劑（稀鹽酸）對礦物的物理性質進行鑒別，可達到認識、區別礦物的目的。
礦物的物理性質包括光學、力學等性質，我們著重討論能夠觀察到的物理性質。 礦物的光學性質是指自然光作用於礦物表面之後所發生折射和吸收等一系列光學效應所表現出來的各種性質，包括礦物的顏色、條痕、透明度及光澤等。
1、顏色：礦物的顏色是礦物對不同波長的自然光吸收後所呈現顏色。按礦物顏色產生的原因，可分為自色、他色和假色。
（1）自色：是指礦物自身固有的顏色，它與礦物的化學成分和結晶結構有關。自色比較固定，對鑒定礦物有重要意義，如方鉛礦的鉛灰色。
（2）他色：礦物因含外來帶色雜質或氣泡等引起的顏色叫他色，如石英，純凈石英為無色，雜質的混入可使石英染成紫色、玫瑰色、煙灰色等。
（3）假色：為礦物表面氧化等原因產生的顏色叫假色，如方解石、雲母等礦物，在解理面上所見的虹彩的暈色，斑銅礦表面的錆色（藍紫色斑狀）。 礦物顏色的描述，為了便於比較和統一，常以標准色譜：紅、橙、黃、綠、青、藍、紫及白、灰、黑等色來說明礦物的顏色。當礦物顏色與標准色譜有差異時，可加上適當的形容詞，如淡綠、暗紅、灰白色等。另外，也可依最常見的實物來描述礦物的顏色，如磚紅色、草綠色等。具體描述礦物時，下列礦物可作比色礦物：
紅色——辰砂
白色——方解石
黃色——雌黃
鐵黑色——磁鐵礦
褐色——褐鐵礦
鉛灰色——方鉛礦
綠色——孔雀石
銅黃色——黃銅礦
藍色——藍銅礦
桔紅色——雄黃
黑色——黑電氣石
金黃色——自然金
鋼灰色——鏡鐵礦
此外，有些礦物的顏色是介於兩種標准色譜之間，常用二名法來描述，如黃綠色，即礦物以綠色為主稍帶黃色。
2、條痕：礦物的條痕是指礦物粉末的顏色，一般是礦物在未上釉的瓷棒上擦劃後所留下的粉末顏色。
條痕色可以與礦物顏色一致，也可不一致。由於條痕色消除了假色的干擾，減弱了他色的影響，突出了自色，因而它比礦物顏色更穩定，更具有鑒定意義。例如塊狀赤鐵礦，其顏色可以是鐵黑色，也可以是紅褐色，但條痕都是櫻紅色。
觀察條痕時要注意：①要在干凈、白色無上釉的瓷棒上進行，試條痕時不要用力過猛，只要留下條痕即可；②硬度大於瓷棒的礦物一般不留下條痕，需碾成細粉末觀察；③淺色礦物的條痕多為淺色、白色，對鑒定礦物意義不大。
3、光澤：礦物表面反射光波的能力稱為礦物的光澤。
礦物的光澤按反射光的強弱可分為四級：
（1）金屬光澤：礦物反射光能力強似金屬光面（或猶如電鍍的金屬表面）那樣光亮耀眼，如自然金、方鉛礦、黃鐵礦等。
（2）半金屬光澤：礦物反射光能力較弱，似未經磨光的鐵器表面，如磁鐵礦。（3）金剛光澤：礦物反射光能力弱，比金屬和半金屬光澤弱，但強於玻璃光澤，如金剛石、錫石等。
（4）玻璃光澤：礦物反射光能力很弱，如玻璃表面的光澤，如石英（晶體表面上的光澤）、長石等。
金剛光澤和玻璃光澤稱為非金屬光澤。由於反射光受到礦物顏色、表面平坦程度及礦物集合方式等因素的影響，常出現一些特殊光澤，如下列光澤：
油脂光澤：反射光在透明、半透明礦物不平坦斷面上散射成油脂狀光亮，如石英斷面。
樹脂光澤：在不平坦斷面上呈現如松香等樹脂般的光澤，如淺色閃鋅礦
絲絹光澤：纖維狀集合體表面所呈現的絲綢狀反光，如纖維石膏。
珍珠光澤：礦物平坦斷面上呈現的似貝殼內壁一樣柔和多彩的光澤，如白雲母。
土狀光澤：粉末狀或土塊狀集合體的礦物表面暗淡無光象土塊那樣的光澤，如高嶺石。
觀察光澤時，要轉動標本，注意觀察反光，最強的礦物的小平面（即晶面或解理面），不要求整個標本同時反光都強。
礦物的光澤、顏色、條痕、透明度的相互關系 光 澤 顏 色 條 痕 透明度 金屬光澤 金屬色或黑色 深色或金屬色 不透明
半透明
透明 半金屬光澤 深色 淺色或彩色為主，有時為深色 非金屬光澤 金剛光澤 淺（彩色） 無色或白色為主，有的為淺色 玻璃光澤 無色或白色 無色或白色 礦物的力學性質是指礦物受外力作用（刻劃、敲打等）後所呈現的性質，如硬度、解理和斷口等。
1、硬度：是指礦物抵抗外來機械作用力（刻劃、敲打等）的程度。鑒別礦物的硬度，可以把欲試礦物的硬度與某些標准礦物的硬度進行比較，即互相刻劃加以確定。通常用的標准礦物，即摩氏硬度計就是用這種方法確定的：用十種礦物互相刻劃，按硬度相對大小順序把礦物硬度分為十級，排列在後邊的礦物均能刻動前面的礦物。這十種標准礦物是：
摩氏硬度計 硬度等級 代表礦物 硬度等級 代表礦物 1
2
3
4
5 滑石
石膏
方解石
螢石
磷灰石 6
7
8
9
10 正長石
石英
黃玉
剛玉
金鋼石 在實際工作中，通常採用簡單的方法來試驗礦物的相對硬度，即把硬度分為三級：
低硬度——小於2.5,可用指甲刻動;
②中等硬度——2.5~5.5,可用小刀或鋼針刻動,手指甲刻不動;③高硬度——大於5.5,小刀刻不動。
礦物的硬度是鑒定礦物的重要物理參數和特徵之一，測試時應注意：①礦物的硬度是指單個晶體的硬度，而纖維狀、細分散土狀集合體對礦物硬度有影響，難以測定礦物的真實硬度；②受風化影響的礦物，其硬度往往偏低。因此，測試硬度時必須先礦物晶體的新鮮面，而且用力不宜過猛，以避免試驗不準。
2、解理和斷口
礦物晶體或晶粒受外力作用（如敲打）後，沿一定方向出現一系列相互平行且平坦光滑的破裂面的性質稱為解理。礦物的這種破裂光滑平面稱為解理面。
礦物受外力作用後，在任意方向上呈各種凹凸不平的斷面的性質稱為斷口。
解理和斷口互為消長關系，即解理發育者，斷口不發育，相反，不顯解理者，斷口發育。
礦物的解理按其解理面的完好程度和光滑程度不同，通常劃分為四級：
①極完全解理：解理面極完好，平坦且極光滑，礦物晶體可劈成薄片，如雲母、輝鉬礦。
②完全解理：礦物晶體容易劈成小的規整的碎塊或厚板狀，解理面完好，平坦、光滑，如方解石、方鉛礦等。
③中等解理：破裂面不甚光滑，往往不連續，解理面被斷口隔開成階梯狀，如輝石、白鎢礦等。
④不完全解理：一般難發現解理面，即使偶見到解理面，也是小而粗糙。因此，在破裂面上常見有不平坦斷口，如磷灰石、錫石等。
有的把無解理者稱為極不完全解理，晶體的破裂面完全為斷口， 如黃鐵礦、 石榴石等。 斷口可描述為貝殼狀斷口（如石英斷口）、參差狀斷口（如黃鐵礦、磁鐵礦等）。
觀察解理和斷口時應注意：①解理面是鑒定礦物的一個重要標志，觀察解理時，通常先看晶體破裂後是否出現閃光的平面（轉動標本時，有否閃光的小平面），就可知有無解理面。然後，再根據解理面的完整程度確定解理的等級；②觀察解理時，注意區別晶面和解理面，解理為受力後產生的破裂平面，一般較新鮮，平坦有較強的反光；而礦物的晶面，有的表現出各種花紋或麻點，通常無明亮的反光，其表面顯得黝暗。
礦物還具有其他物理性質
比重：礦物的比重是指純凈、均勻的單礦物在空氣中（一個大氣壓）的重量與同體積純水在4℃時重量之比，以G標記。比重是鑒定和對比礦物的依據，其精確數值要通過專門測試才能確定。
常是用手掂估礦物的輕重，將礦物的比重分為三級：
重礦物——比重>4，如方鉛礦、重晶石等。
中等比重礦物——比重2.5~4，如石英、方解石等。
輕礦物——比重<2.5，如石墨、雲母、自然硫等。
彈性：指礦物受外力作用（在彈性極限內）能發生彎曲形變，當外力取消後仍能恢復原狀的性質，如雲母。
撓性：指礦物受外力作用能發生彎曲變形，但外力取消後不能恢復原狀的性質，如綠泥石。
脆性：指礦物受外力作用後易裂成碎塊或粉末的性質，如方鉛礦。
磁性：指礦物可被磁場所吸引，甚至本身能吸引鐵屑的性質。通常用普通磁鐵測試，能被磁鐵吸引者稱為磁性礦物，如磁鐵礦。
除了上述物理性質可作為鑒定礦物的特徵外，還常用一些簡單的化學方法來鑒定礦物的成分，如用冷稀鹽酸來測試方解石，可化學反應並釋放出CO2，產生許多小氣泡。