常用于矿物鉴定的物理特征有哪些

1. 矿物的物理性质

矿物的主要物理性质有光学性质、力学性质以及磁性、压电性等等，这些性质是肉眼鉴定矿物的主要依据。

1.矿物的光学性质

矿物的光学性质有颜色、条痕、光泽和透明度等。它是矿物对可见光的吸收、反射和透射等的程度不同所致，与矿物的化学成分和晶体结构密切相关。

颜色 是矿物吸收可见光后所呈现的色调。如对各种波长可见光不同程度的均匀吸收，则显出白、灰、黑等颜色；如矿物选择性吸收某些波长的可见光，矿物则显示出红、橙、黄、绿等各种鲜艳的颜色。某些矿物由于外来原因而呈现出不固定的颜色，如透明矿物石英为无色，混有杂质后可出现红、黄、黑等各种颜色。

条痕 是矿物粉末的颜色，通常是用矿物在毛瓷板上刻划来观察。透明矿物的粉末因可见光已全反射而呈白色或无色，不透明的金属矿物的条痕色比较固定。条痕色与矿物颜色可以一致(磁铁矿)也可以不一致(黄铁矿)，是鉴定矿物的重要依据之一。

透明度 是指光线透过矿物的程度(以0.03mm厚度为标准，通常在矿物碎片边缘观察)。可分为透明(如水晶)、半透明(如闪锌矿)和不透明(如黄铁矿)三个等级。

光泽 是矿物表面对可见光的反射能力。按光泽的强弱分为：①金属光泽，如方铅矿、黄铜矿；②半金属光泽，如磁铁矿、黑钨矿；③金刚光泽，如金刚石、闪锌矿；④玻璃光泽，如石英、长石、方解石。金刚光泽和玻璃光泽等合称为非金属光泽，是透明矿物所具有的光泽。当它们受其他物理原因的影响时，能产生一些特殊形象的光泽，如石英断口的油脂光泽、云母解理面的珍珠光泽、纤维状矿物(石膏)的丝绢光泽等。

2.矿物的力学性质

矿物的力学性质包括解理、断口、硬度等，它是矿物受外力作用后的反映，与矿物的晶体结构等有关。

解理 是矿物受力后沿着一定方向裂开的能力，称为解理。裂开的光滑平面称为解理面。不同矿物产生解理的能力不同，故解理的特征是识别矿物的重要标志，如云母有一个方向的极完全解理(一组)，沿此方向极易分裂成为薄片；方解石有三个方向的解理(三组)，故受力打击后极易沿该三个方向破裂成为菱形小块。按照解理发育的程度，分为：①极完全解理，云母(一组)；②完全解理，萤石(四组)、方解石(三组)、方铅矿(三组)；③中等解理，辉石(两组)、角闪石(两组)；④不完全解理，磷灰石、绿柱石；⑤极不完全解理(无解理)，石英、石榴子石。矿物受力后沿任意方向裂开成凹凸不平的断面称为断口。常见的有：①贝壳状断口，石英；②锯齿状断口，自然铜；③参差不齐断口，黄铁矿；④土状断口，高岭土。一般解理发育的矿物无断口(图2-2)。

图2-2 几种矿物的解理

(由黄体兰提供)

硬度 是矿物抵抗外力如刻划、压入或研磨的能力。测量矿物硬度的绝对值需要专用设备。为了应用方便，1824年奥地利矿物学家摩氏(Mohs)，选择了十种常见的不同硬度的矿物，作为十个硬度级别的标准，将要鉴定的矿物与其相互刻划进行比较，从而确定该矿物的相对硬度，称为摩氏硬度计(以下所指硬度均指摩氏硬度)。按硬度由小到大的排序，依次为：1.滑石，2.石膏，3.方解石，4.萤石，5.磷灰石，6.长石，7.石英，8.黄玉，9.刚玉，10.金刚石。在实际工作中，常用随身工具进行比较确定：手指甲(硬度约为2.5)、小刀(约为5.5)、玻璃(约为6)。

3.矿物的相对密度

指矿物的重量与4℃时同体积水的重量之比，习惯称为比重。在肉眼鉴定矿物时，一般凭经验用手掂量大致估计。分为三种：①轻矿物，相对密度2.5以下，如石盐、石膏；②中等密度矿物，相对密度2.5～4，如正长石、角闪石；③重矿物，相对密度4 以上，如黄铁矿、方铅矿。

4.矿物的其他物理性质

矿物除力学、光学和密度性质外，还有其他物理特性。如某些矿物具有磁性(如磁铁矿等)、导电性、压电性(部分石英)、发光性、延展性、柔性、脆性、弹性、挠性。甚至利用味觉、嗅觉、触觉等这些方法都可以大致鉴定矿物。

2. 矿物的物理性质主要都有哪些

物理性质
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概述
长期以来，人们根据物理性质来识别矿物，如颜色﹑光泽﹑硬度﹑解理﹑比重和磁性等都是矿物肉眼鉴定的重要标志。
作为晶质固体，矿物的物理性质取决于它的化学成分和晶体结构，并体现着一般晶体所具有的特性──均一性﹑对称性和各向异性。

形态
矿物千姿百态，就其单体而言，它们的大小悬殊，有的肉眼或用一般的放大镜可见（显晶），有的需借助显微镜或电子显微镜辨认（隐晶）；有的晶形完好，呈规则的几何多面体形态；有的呈不规则的颗粒，存在于岩石或土壤之中。矿物单体形态大体上可分为三向等长（如粒状）、二向延展（如板状﹑片状）和一向伸长（如柱状﹑针状﹑纤维状）3种类型。而晶形则服从一系列几何结晶学规律。
矿物单体间有时可以产生规则的连生，同种矿物晶体可以彼此平行连生，也可以按一定对称规律形成双晶，非同种晶体间的规则连生称浮生或交生。
矿物集合体可以是显晶或隐晶的。隐晶或胶态的集合体常具有各种特殊的形态，如结核状（如磷灰石结核）、豆状或鲕状（如鲕状赤铁矿）﹑树枝状（如树枝状自然铜）﹑晶腺状（如玛瑙）﹑土状（如高岭石）等。

矿物 (20张)

颜色
矿物的颜色多种多样。呈色的原因，一类是白色光通过矿物时，内部发生电子跃迁过程而引起对不同色光的选择性吸收所致；另一类则是物理光学过程所致。导致矿物内电子跃迁的内因，最主要的是色素离子的存在，如Fe3+使赤铁矿呈红色，V3+使钒榴石呈绿色等。是晶格缺陷形成“色心”，如萤石的紫色等。矿物学中一般将颜色分为3类：自色是矿物固有的颜色；他色是指由混入物引起的颜色；假色则是由于某种物理光学过程所致。如斑铜矿新鲜面为古铜红色，氧化后因表面的氧化薄膜引起光的干涉而呈现蓝紫色的锖色。矿物内部含有定向的细微包体，当转动矿物时可出现颜色变幻的变彩，透明矿物的解理或裂隙有时可引起光的干涉而出现彩虹般的晕色等。矿物在白色无釉的瓷板上划擦时所留下的粉末痕迹。条痕色可消除假色，减弱他色，通常用于矿物鉴定。

光泽与透明度
指矿物表面反射可见光的能力。根据平滑表面反光的由强而弱分为金属光泽（状若镀克罗米金属表面的反光，如方铅矿）﹑半金属光泽（状若一般金属表面的反光，如磁铁矿）﹑金刚光泽（状若钻石的反光，如金刚石）和玻璃光泽（状若玻璃板的反光，如石英）四级。金属和半金属光泽的矿物条痕一般为深色，金刚或玻璃光泽的矿物条痕为浅色或白色。此外，若矿物的反光面不平滑或呈集合体时，还可出现油脂光泽﹑树脂光泽﹑蜡状光泽﹑土状光泽及丝绢光泽和珍珠光泽等特殊光泽类型。
指矿物透过可见光的程度。影响矿物透明度的外在因素（如厚度﹑含有包裹体﹑表面不平滑等）很多。通常是在厚为0.03毫米薄片的条件下，根据矿物透明的程度，将矿物分为：透明矿物（如石英）﹑半透明矿物（如辰砂）和不透明矿物（如磁铁矿）。许多在手标本上看来并不透明的矿物，实际上都属于透明矿物如普通辉石等。一般具玻璃光泽的矿物均为透明矿物，显金属或半金属光泽的为不透明矿物，具金刚光泽的则为透明或半透明矿物。

断口解理与裂理
矿物在外力作用如敲打下，沿任意方向产生的各种断面称为断口。断口依其形状主要有贝壳状﹑锯齿状﹑参差状﹑平坦状等。在外力作用下，矿物晶体沿着一定的结晶学平面破裂的固有特性称为解理。解理面平行于晶体结构中键力最强的方向，一般也是原子排列最密的面网发生，并服从晶体的对称性。解理面可用单形符号（见晶体）表示，如方铅矿具立方体{100}解理﹑普通角闪石具{110}柱面解理等。根据解理产生的难易和解理面完整的程度将解理分为极完全解理（如云母）﹑完全解理（如方解石）﹑中等解理（如普通辉石）﹑不完全解理（如磷灰石）和极不完全解理（如石英）。裂理也称裂开，是矿物晶体在外力作用下，沿一定的结晶学平面破裂的非固有性质。它外观极似解理，但两者产生的原因不同。裂理往往是因为含杂质夹层或双晶的影响等，并非某种矿物所必有的因素所致。

硬度与比重
是指矿物抵抗外力作用（如刻划﹑压入﹑研磨)）的机械强度。矿物学中最常用的是摩氏硬度，它是通过与具有标准硬度的矿物相互刻划比较而得出的。10种标准硬度的矿物组成了摩氏硬度计，它们从1度到10度分别为滑石﹑石膏﹑方解石﹑萤石﹑磷灰石﹑正长石﹑石英﹑黄玉﹑刚玉﹑金刚石。十个等级只表示相对硬度的大小，为了简便还可以用指甲(2-2.5)﹑小钢刀(6-7)﹑窗玻璃(5.5-6)作为辅助标准﹐粗略地定出矿物的摩氏硬度。另一种硬度为维氏硬度，它是压入硬度，用显微硬度仪测出，以千克/平方毫米表示。摩氏硬度H m与维氏硬度H v的大致关系是(kg/mm2)，矿物的硬度与晶体结构中化学键型﹑原子间距﹑电价和原子配位等密切相关。
指矿物指纯净、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。矿物的比重取决于组成元素的原子量和晶体结构的紧密程度。虽然不同矿物的比重差异很大，琥珀的比重小于1，而自然铱的比重可高达22.7，但大多数矿物具有中等比重(2.5～4)。矿物的比重可以实测，也可以根据化学成分和晶胞体积计算出理论值。
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。

四性、磁性与发光性
某些矿物（如云母）受外力作用弯曲变形，外力消除可恢复原状，显示弹性；而另一些矿物（如绿泥石）受外力作用弯曲变形，外力消除后不再恢复原状，显示挠性。大多数矿物为离子化合物，它们受外力作用容易破碎，显示脆性。少数具金属键的矿物（如自然金），具延性（拉之成丝）﹑展性（捶之成片）。
根据矿物内部所含原子或离子的原子本征磁矩的大小及其相互取向关系的不同，它们在被外磁场所磁化时表现的性质也不相同，从而可分为抗磁性（如石盐）﹑顺磁性（如黑云母）﹑反铁磁性（如赤铁矿）﹑铁磁性（如自然铁）和亚铁磁性（如磁铁矿）。由于原子磁矩是由不成对电子引起的，因而凡只含具饱和的电子壳层的原子和离子的矿物都是抗磁的，而所有具有铁磁性或亚铁磁性﹑反铁磁性﹑顺磁性的矿物都是含过渡元素的矿物。但若所含过渡元素离子中不存在不成对电子时（如毒砂），则矿物仍是抗磁的。具铁磁性和亚铁磁性的矿物可被永久磁铁所吸引；具亚铁磁性和顺磁性的矿物则只能被电磁铁所吸引。矿物的磁性常被用于探矿和选矿。
一些矿物受外来能量激发能发出可见光。加热﹑摩擦以及阴极射线﹑紫外线﹑X 射线的照射都是激发矿物发光的因素。激发停止，发光即停止的称为萤光；激发停止发光仍可持续一段时间的称为燐光。矿物发光性可用于矿物鉴定﹑找矿和选矿。

3. 矿物的简易鉴定

矿物的简易鉴定方法包括野外人工或肉眼鉴定和室内辅助设备鉴定。在室外或野外，大部分常见矿物一般都可以用简易的方法进行初步的人工鉴定。笔者根据多年的经验，把常见矿物的简易鉴定方法总结为“看、摸、刻、掂”。

4.4.1 “看”

观察矿物晶体的外形、颜色、光泽、透明度、解理和其矿物组合是识别鉴定矿物最基本、最重要的步骤。这些观察内容是矿物主要物理性质的反映。

（1）颜色

这是鉴定矿物最大的特征之一。不少矿物是根据其颜色来命名的。矿物的颜色可以分成三种：矿物中主要的化学元素显示色，代表其固有的特征色，称为自色，是鉴定矿物的可靠依据，例如蓝铜矿为蓝色，孔雀石为绿色； 有的矿物表面的氧化或水化膜或裂缝等造成光线干涉所表现出来的彩虹状色，称为假色，用来鉴定矿物的辅助色，例如金属矿物表面常见锖色； 矿物中微量元素或杂质所引起的颜色叫他色，例如水晶的自色为无色透明，但含铁质时呈红色，含有机质时呈黑色，所以他色不能用来鉴定矿物。

绿色的孔雀石

蓝色的蓝铜矿

（2）外形

矿物外形反映了结晶习性。而结晶习性可用晶体在三维空间上的发育程度来描述。如果单晶体在三维空间中朝一个方向特别发育，形成柱状、针状或长条状矿物，如柱状电气石、针状文石、长条状辉锑矿。如果晶体朝着两个方向生长，则形成片状、板状矿物，如片状云母、板状重晶石等。如果单体在三维空间的发育程度基本相同，则形成三向等长的矿物，多呈等轴状，如立方体黄铁矿、粒状石榴子石等。

重晶石

云母

辉锑矿

电气石

黄铁矿石

石榴子石

黄玉晶面上的竖纹

水晶晶面上的横纹

（3）矿物的透明度和光泽

透明度取决于矿物的化学组成和内部结构，根据其透光能力，可以将矿物分为透明、半透明和不透明矿物。所有珍贵的宝石半宝石矿物都是透明或半透明晶体，如红宝石、水晶、海蓝宝石晶体等。而大部分金属矿物均是不透明的，如磁铁矿、黄铁矿、辉锑矿等。

透明的海蓝宝石

不透明的磁铁矿

（4）光泽

光泽是矿物的又一重要属性。按强度依次分为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、玻璃光泽、丝绢光泽、油脂光泽、树脂光泽、珍珠光泽、土状光泽。不同的矿物有不同的光泽，例如毒砂、黄铁矿等硫化物矿物有很强的金属光泽； 而石膏、云母显现丝绢光泽； 一些方解石显示油脂光泽； 水晶、萤石显示玻璃光泽等，一般而言，金属光泽、半金属光泽和土状光泽的矿物都是不透明矿物，而玻璃光泽、油脂光泽和金刚光泽的矿物大都是半透明或透明矿物。

萤石的玻璃光泽

石膏的丝绢光泽

方解石的油脂光泽

毒砂的金属光泽

（5）晶面生长纹

矿物晶体的实际晶面虽然平整光滑，但大都发育了各种细小的线状纹饰，这些纹饰主要是晶面条纹、晶面螺纹等生长纹和多次结晶形成的晶面阶步与棱面。不同的矿物有不同的结晶习性，从而产生了不同的晶面纹，比如水晶晶面上常见横纹，黄玉晶面上常见有竖纹。有些矿物还发育了后期受物理挤压和化学腐蚀所形成的各种蚀象，反映了它们的物理、化学特性。

通过仔细观察矿物的以上特征，结合查阅有关的矿物鉴定手册或书籍，可以基本上确定矿物的大致类型，然后再用以下手段来做进一步的矿物确认。

发育晶面条纹的黄铁矿晶体

4.4.2 “摸”

用手摸晶体可以确定矿物的晶面、晶纹、解理、裂理和断口等物理特征。有不少矿物能够通过触摸来判断其类型。

解理是晶体在外力作用下沿一定方向（结晶面）规则破裂的一种性质，其破裂面被称为解理面。解理面一般较平整光滑，与晶面的区别是无晶纹发育而常见多层细小断裂台阶，与断口的区别是破裂面规则平整、相互平行。有些矿物只有一组单方向的解理，破裂后呈板状、薄片状，如云母等。有些矿物有两个方向的两组解理，破裂后呈块状，如方解石、菱锰矿。还有些矿物有三个甚至四个方向以上的多组解理，破裂后呈菱形或锥状至双锥状，如萤石等。根据矿物沿解理方向开裂的难易程度，矿物解理可以划分为完全解理（极易开裂）、中等程度解理、弱解理和无解理（无解理面只有断口）。

断口是指晶体受打击后产生的不规则破裂面。由于晶体内部结构的不同，断口的类型也不同，从而可以用来鉴定矿物，断口一般可分为：

贝壳状断口。断面呈弯曲的凸面或凹面，并具同心弧状构造，像贝壳，如水晶的断口。

平坦状断口。断面平坦，但不光滑，如高岭石的断口。

参差状断口。断面不规则，极其粗糙，如电气石的断口。

锯齿状断口。呈尖锐而起伏的锯齿状，许多金属矿物和丝发状矿物具有此特征，如辉锑矿、石膏、石棉等的断面。

凭手感还可以根据矿物表面光滑程度来确定某些矿物类型，一些硬度较低的矿物如辉钼矿、蛇纹石、滑石、石墨和其他黏土矿物都具有滑溜的感觉，而自然铜、锑华、孔雀石等矿物表面则有粗糙感。

辉钼矿

滑石

4.4.3 “刻”

用未知矿物晶体去刻划、挤压已知矿物或器具，可以了解到被鉴定矿物的硬度、弯挠性、延展性和条痕色等特征。在应用本方法时，一定要注意不要破坏晶体的完整性，要用碎片或矿晶的裂面、背面或底面去刻试。

矿物硬度是鉴定矿物最有效、最常用的特征。硬度确定方法通常是用未知矿物晶体去刻划已知硬度的晶体或硬度计，矿物硬度常采用10级来划分（摩氏硬度，简称硬度）。从极软到极硬的标准矿物为：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。

如果没有现成的标准硬度矿物，可以采用一些简便的工具来进行划刻。如指甲的硬度为2～2.5，铜钥匙硬度为3，小刀硬度为5～5.5，玻璃硬度为6，划玻璃刀硬度为9～10。

矿物的条痕色是指矿物在白瓷板（瓷碟）等物品上刻划留下来的条痕的颜色，它往往比矿物的颜色更能反映矿物晶体的本色。矿物颜色常常受光泽、光线、氧化层和表面污染物的影响，而条痕色代表矿物粉末的自色。例如赤铁矿的颜色可以是黑色、灰色和紫红色，但其条痕色永远是樱红色。

通过刻压矿物晶体还可以确定矿物的塑性和弹性（又称挠性）。前者表示晶体被挤压变形后，不能恢复原状，如滑石、绿泥石、蛭石等矿物具有明显的塑性。后者是指晶体刻压时变形，压力撤除后又能恢复原状的特征，如云母等矿物均具有此特征。

4.4.4 “掂”

通过用手掂矿物的质量可以估计出晶体的比重。矿物比重是矿物质密度的反映，也是鉴定矿物的最主要参数之一。根据比重大小一般把矿物分为轻、中、重三类：前者比重小于2.5； 中者为2.5～4； 后者大于4。在野外主要凭手掂矿物的感觉与经验来比较不同矿物的比重而确定矿物类型，如重晶石与方解石的区别是前者重，后者轻； 锡石和闪锌矿的区别也是如此。严格的比重测定一般采用排水法，即先称一下矿物质量，然后再在水中称其质量，并用下列公式计算其比重：

比重＝空气中质量/（空气中质量—水中质量）

比重一词是非法定计量单位，已不再使用，而用相对密度（简称密度）代替，本书一律使用密度一词。

通过看、摸、刻、掂，了解矿物特征，并通过查阅矿物鉴定手册和书籍，可以将常见的矿物识别或确定其大概范围。有些矿物还具有一些特殊的性质，可以轻易地鉴别，如自然硫、煤、琥珀的可燃性，雄黄的变色性，光卤石、石盐、石膏等的可溶性。还有，燃烧自然硫与黄铁矿、捶击毒砂时可发出臭味的特征等，均是矿物简易鉴定的好方法。

此外，对于较难识别的矿物还可以借助实验室工具与设备作进一步鉴定，如利用一些化学试剂、火焰烧试、显微镜观察等手段。例如，用稀盐酸可以鉴定方解石、文石、白云石等碳酸盐类矿物，方解石、文石遇酸起泡明显； 白云石起泡不明显，但放到耳边可听到起泡声。

对于疑难矿物，则需要请专业人员采用实验室鉴定方法，如化学分析、X光粉晶衍射分析、电子显微镜观察等。

4. 矿物的其他物理性质

1.矿物的密度和相对密度

矿物单位体积的质量称作矿物的密度（density），也称真密度，单位为g/cm³。密度值可依据晶胞体积、晶胞内所含原子种类及其数量计算得出。矿物的相对密度（relative density）是指矿物在空气中的质量与4℃时同体积水的质量之比，量纲为一。由于4℃时水的密度是1g/cm³，所以矿物相对密度与真密度数值相等。

实践中相对密度的测定常常忽略水在4℃时和室温下的差，其方法是：用极细线将待测矿物样品钓挂于天平钩上，称出其质量（W₁），然后把悬着的样品放入盛满水的容量瓶，求得排出水的质量（W₂）。相对密度D=W₁/W₂。

矿物的相对密度分为轻、中、重3个级别：

轻级 相对密度小于2.5。石墨（2.09～2.23）、石盐（2.1～2.2）和石膏（2.3）等属轻矿物。

中等 相对密度在2.5～4之间。绝大多数非金属矿物如石英（2.65）、萤石（3.18）和金刚石（3.52）等具中等密度。

重级 相对密度大于4。自然金属元素和多数硫化物类矿物如自然金（15.6～19.3）、黄铁矿（4.9～5.2）等属重矿物。

矿物的相对密度与其组成元素的相对原子质量、原子或离子的半径及结构的紧密程度有关。在等型结构的矿物中，一般来说，组成元素的相对原子质量越大而原子或离子半径越小，矿物的相对密度越大；但通常原子或离子的相对原子质量与半径正相关，矿物的相对密度变化趋势便依优势因素而异。在同质多象各变体间，配位数较高、质点排列紧密者，其相对密度较大。当矿物在较高温结晶时，形成配位数较低的晶体结构，其相对密度较小；而当矿物在较高压力下结晶时，形成配位数较高的晶格，结构堆积较为紧密，其相对密度较大。

矿物肉眼鉴定时，可用掂量比较的方法进行粗略的密度分级。

相对密度是矿物分选、鉴定的主要依据之一，它在地质作用判别和矿物标型找矿以及矿物材料开发应用方面均有重要意义。

2.矿物的磁性

矿物的磁性（magnetism）是指矿物在外磁场作用下被磁化而表现出被外磁场吸引、排斥或对外界产生磁场的性质。矿物磁性的大小以其单位体积的磁化强度与外磁场强度之比即磁化率来表示。

从本质上讲，矿物的磁性是由其所有原子或离子中核外电子的自旋磁矩和电子绕核旋转形成的电子轨道磁矩的总和所决定的。在外磁场作用下，如果所有小磁场全部定向排列，矿物获得较高的磁化率，表现出强的磁性；如果矿物内只有少数小磁场作定向排列，表明磁化率较低，显示弱磁性。强磁性包括铁磁性（ferromagnetism）和亚铁磁性（ferrimagnetism），弱磁性包括反铁磁性（antiferromagnetism）、顺磁性（paramagnetism）和抗磁性（亦称逆磁性、反磁性，diamagnetism）。其中，抗磁性矿物（自然银、方铅矿、金刚石、方解石、萤石等）的磁化方向与外磁场方向相反，在外磁场中略被排斥；其他矿物的磁化方向都与外磁场相同，在外磁场中被吸引，而铁磁性矿物（自然铁等）和亚铁磁性矿物（磁铁矿、磁黄铁矿等）在外磁场中既能被吸引，又能吸引铁质，合称为磁性矿物；反铁磁性矿物（自然铂、赤铁矿、方锰矿等）和顺磁性矿物（黑钨矿、普通辉石、普通角闪石、黑云母等）只能被大强度的外磁场如电磁铁所吸引，合称电磁性矿物。磁性和电磁性矿物都含有具不成对电子的过渡型离子，且不成对电子数与矿物磁性强度正相关；由惰性气体型离子和铜型离子组成的矿物都呈抗磁性。

矿物肉眼鉴定时，常用永久磁铁或磁化小刀与矿物相互作用，将矿物粗略地分为以下3级：

强磁性矿物（stronger magnetism mineral）较大颗粒或块体能被永久磁铁所吸引的矿物，如磁铁矿。

弱磁性矿物（weaker magnetism mineral）粉末才表现出能被永久磁铁所吸引的矿物，如铬铁矿。

无磁性矿物（non-magnetism mineral）粉末也不能被永久磁铁吸引的矿物，如黄铁矿。

磁性是矿物十分重要的物理性质参数，它不仅是许多矿物鉴定、分选以及磁法找矿的重要依据，还是古陆和岩石圈演化、交代蚀变作用和地球表层系统环境变化的重要依据。

3.矿物的电学性质

（1）导电性和介电性

矿物的导电性（electric conctivity）是表征矿物传导电流能力的性质，以电阻率表征。导电能力的强弱主要取决于化学键类型。一般地说，具有金属键的矿物或多或少会表现出导电性。一些自然元素矿物和金属硫化物矿物，如自然金、自然铜、石墨、辉铜矿、镍黄铁矿等，由于其结构中存在大量自由电子而成为电的良导体。

矿物的介电性（dielectricity）是指不导电或导电性极弱的矿物，在外电场作用下被极化而产生感应电荷的性质，常用介电常数（即电容率，dielectric constant）来表征。介电常数的大小与组成矿物的阴阳离子类型、半径、被极化的难易程度及内部结构有关。具离子键或共价键的非金属矿物，如多数氧化物、含氧盐和卤化物矿物（石英、石棉、白云母、石膏等）介电常数较大，属非导体（non conctor）或绝缘体（insulator）。

（2）热电性

有些矿物常温下呈弱导电性，温度升高时导电性增强，为半导体（semiconctor），如黄铁矿、闪锌矿等。对半导体矿物不均匀加热时，其冷、热端产生温差电动势（也称热电动势）。半导体矿物这种由热差而产生电势的性质称为热电性（thermoelectricity），以热电系数（thermoelectric coefficient）（a，单位μV/℃）表示。

矿物的热电性主要受其结构中杂质元素的种类、赋存状态和晶格缺陷（如空穴、自由电子等）等因素的影响，而后者则与其形成介质的物理化学条件密切相关，因此矿物热电性的研究能够揭示其成因信息，成为许多矿床规模大小、剥蚀程度和深部远景判别的重要依据。

（3）压电性和焦电性

当矿物受到定向压应力或张应力作用时，垂直于应力的两侧表面产生等量相反电荷，应力方向反转时，两侧表面的电荷易号，这种性质称为矿物的压电性（piezoelectricity）。具有压电性的矿物在定向压应力或张应力交替作用下将产生交变电场，这种现象称压电效应（piezoelectric effect）。若将这类矿物晶体置于交变电场中，它便发生机械伸缩，称电致伸缩（electrostriction），即反压电效应。

矿物的焦电性（pyroelectricity）是指某些电介质矿物晶体被加热或冷却时在特定结晶学方向的两端表面产生相反电荷的性质。

压电性和焦电性是晶体因应力作用或热胀冷缩，晶格发生变形，导致正、负电荷的中心偏离重合位置，引起晶体极化而荷电的现象。因此，压电性和焦电性都只见于无对称中心而有极轴（两极无对称关系）的极性介电质晶体中。焦电性晶体包括对称型为L¹，L²，L³，L⁴，L⁶，P，L²2P，L⁴4P，L³3P，L⁶6P的10个晶类。除对称型为3L⁴4L³6L²的晶类外，其他所有无对称心的介电质晶体都具压电性（共20个晶类）。显然，具有焦电性的晶体必有压电性，反之则未必。例如，电气石（3 m点群）、异极矿和方硼石（均为mm2点群）既具焦电性，又具压电性；而石英（32点群）则仅有压电性。

压电性和焦电性除了可用于判断矿物晶体的真实对称外，压电性还广泛用于钟表、无线电、雷达和超声波探测技术，焦电性则广泛用于红外探测和热电摄像。

4.矿物的放射性等性质

除了上述的物理性质外，矿物的放射性、吸水性、可塑性、膨胀性、挥发性、导热性，以及嗅觉、味觉、触觉、熔点等性质，在矿物鉴定、核工业和材料工业上的利用有极其重要的意义，将在涉及的矿物中加以介绍。

思考题及习题

1）矿物呈色的机制是什么？试述矿物致色的四种主要机理。

2）何谓条痕？一般来说，如何鉴定矿物的条痕色？

3）影响矿物透明度的主要因素有哪些？

4）何谓矿物的光泽？光泽分几级？光泽分级的依据是什么？什么是特殊光泽？举出四种特殊光泽并予以表述。

5）从本质上讲，某些矿物能够发光的机理是什么？何谓磷光和荧光？试述热发光的机制及其意义。

6）什么是矿物的解理？它是如何分级的？哪些结晶学方向容易发育解理？如何正确区分解理面与晶面？解理和裂理有何不同？

7）什么叫断口？举出四种常见断口并描述其特征。

8）如何鉴定矿物的硬度？影响矿物硬度的主要因素是什么？写出摩斯硬度计10种标准矿物的名称。指甲、小刀、玻璃、陶瓷各相当于几级摩斯硬度？

9）试述矿物脆性和延展性、弹性和挠性的本质。

10）何谓矿物的磁性？如何鉴定矿物的磁性？简要阐述矿物导电性、压电性、焦电性和放射性的概念。

5. 如何利用矿物的物理性质鉴别常见矿物举3例说明。在线等！

辨颜色：自色比较固定，对鉴定矿物有重要意义，如方铅矿的铅灰色。
块状赤铁矿，其颜色可以是铁黑色，也可以是红褐色，但条痕都是樱红色。

6. 矿物的形态和主要物理性质有哪些

矿物：
矿物是指在各种地质作用中产生和发展着的，在一定地质和物理化学条件处于相对稳定的自然元素的单质和他们的化合物。
矿物的物理性质：
颜色﹑光泽﹑硬度﹑解理﹑比重和磁性、状态、熔点、沸点等都是矿物鉴定的重要标志。

7. 矿物鉴定和研究的物理方法

矿物鉴定和研究的物理方法是以物理学原理为基础，借助各种仪器，以鉴定和研究矿物的各种物理性质。主要方法有:

(一)偏光显微镜和反光显微镜鉴定法

偏光显微镜和反光显微镜鉴定法是根据晶体的均一性和异向性，并利用晶体的光学性质而鉴定、研究矿物的方法，也是岩石学、矿床学经常使用的一种晶体光学鉴定方法。应用这种方法时，须将矿物、岩石或矿石磨制成薄片或光片，在透射光或反射光作用下，借助显微镜以观察和测定矿物的晶形、解理和各项光学性质(颜色、多色性、反射率，折射率、双折射、轴性、消光角以及光性符号等)。

透射偏光显微镜用以观察和测定透明矿物(非金属矿物)。在装有费氏台的偏光镜下，还可用来研究类质同像系列矿物的成分变化规律以及矿物在空间上的排列方位与构造变动之间的关系。借此可以绘制出岩组图，用以解决地质构造问题。

反光显微镜(也称矿相显微镜)主要用以观察和测定不透明矿物(金属矿物)，并研究矿物相的相互关系以及其他特征，借以确定矿石矿物成分、矿石结构、构造及矿床成因方面的问题。

(二)电子显微镜研究法

电子显微镜研究法是一种适宜于研究1μm以下的微粒矿物的方法，尤以研究粒度小于5μm的具有高分散度的粘土矿物最为有效。可分为扫描电子显微镜(Scanningelectronmicroscope简称:SEM)和透射电子显微镜(简称:TEM)两种方法。

粘土类矿物由于颗粒极细(一般2μm左右)，常呈分散状态，研究用的样品需用悬浮法进行制备，待干燥后，置于具有超高放大倍数的电子显微镜下，在真空中使通过聚焦系统的电子光束照射样品，可在荧光屏上显出放大数十万倍甚至百万倍的矿物图像，据此以研究各种细分散矿物的晶形轮廓、晶面特征、连晶形态等，用此来区别矿物和研究它们的成因。

此外，超高压电子显微镜发出的强力电子束能透过矿物晶体，这就使得人们长期以来梦寐以求的直接观察晶体结构和晶体缺陷的愿望得到实现。

(三)X射线分析

X射线分析法是基于X射线的波长与结晶矿物内部质点间的距离相近，属于同一个数量级，当X射线进入矿物晶体后可以产生衍射。由于每一种矿物都有自己独特的化学组成和晶体结构，其衍射图样也各有其特征。对这种图样进行分析计算，就可以鉴定结晶矿物的相(每个矿物种就是一个相)，并确定它内部原子(或离子)间的距离和排列方式。因此，X射线分析已成为研究晶体结构和进行物相分析的最有效方法。

(四)光谱分析

光谱分析法的理论基础是:各种化学元素在受到高温光源(电弧或电火花)激发时，都能发射出它们各自的特征谱线，经棱镜或光栅分光测定后，既可根据样品所出现的特征谱线进行定性分析，也可按谱线的强度进行定量分析。这一方法是目前测定矿物化学成分时普遍采用的一种分析手段。其主要优点是样品用量少(数毫克)，能迅速准确地测定矿物中的金属阳离子，特别是对于稀有元素也能获得良好的结果。缺点是仪器复杂昂贵，并需较好的工作条件。

(五)电子探针分析

电子探针分析是一种最适用于测定微小矿物和包裹体成分的定性、定量以及稀有元素、贵金属元素赋存状态的方法。其测定元素的范围由从原子序数为5的硼直到92的铀。仪器主要由探针、自动记录系统及真空泵等部分组成，探针部分相当于一个X射线管，即由阴极发出来的高达35～50kV的高速电子流经电磁透镜聚焦成极细小(最小可达0.3μm)的电子束———探针，直接打到作为阳极的样品上，此时，由样品内所含元素发生的初级X射线(包括连续谱和特征谱)，经衍射晶体分光后，由多道记数管同时测定若干元素的特征X射线的强度，并用内标法或外标法计算出元素含量。

(六)红外吸收光谱

简称红外光谱，是在红外线的照射下引起分子中振动能级(电偶极矩)的跃迁而产生的一种吸收光谱。由于被吸收的特征频率取决于组成物质的原子量、键力以及分子中原子分布的几何特点，即取决于物质的化学组成及内部结构，因此每一种矿物都有自己的特征吸收谱，包括谱带位置、谱带数目、带宽及吸收强度等。

红外吸收光谱分析样品一般需要1.5mg，最常使用的制样方法是压片法，即把试样与KBr一起研细，压成小圆片，然后放在仪器内测试。

目前红外吸收光谱分析在矿物学研究中已成为一种重要的手段。根据光谱中吸收峰的位置和形状可以推断未知矿物的结构，是X射线衍射分析的重要辅助方法，依照特征峰的吸收强度来测定混入物中各组分的含量。此外，红外光谱分析对考察矿物中水的存在形式、配阴离子团、类质同像混入物的细微变化和矿物相变等方面都是一种有效的手段。

8. 3，矿物的物理性质有哪些

矿物的物理性质有哪些
物理性质：
长期以来,人们根据物理性质来识别矿物,如颜色﹑光泽﹑硬度﹑解理﹑比重和磁性等都是矿物肉眼鉴定的重要标志.
作为晶质固体,矿物的物理性质取决于它的化学成分和晶体结构,并体现着一般晶体所具有的特性──均一性﹑对称性和各向异性.

9. 矿物鉴定的物理性质

矿物的物理性质主要由矿物的化学成分和内部构造所决定，不同的矿物具有不同的物理性质。因此，我们运用肉眼和一些简单的工具（小刀、放大镜、瓷棒、磁铁等）和试剂（稀盐酸）对矿物的物理性质进行鉴别，可达到认识、区别矿物的目的。
矿物的物理性质包括光学、力学等性质，我们着重讨论能够观察到的物理性质。 矿物的光学性质是指自然光作用于矿物表面之后所发生折射和吸收等一系列光学效应所表现出来的各种性质，包括矿物的颜色、条痕、透明度及光泽等。
1、颜色：矿物的颜色是矿物对不同波长的自然光吸收后所呈现颜色。按矿物颜色产生的原因，可分为自色、他色和假色。
（1）自色：是指矿物自身固有的颜色，它与矿物的化学成分和结晶结构有关。自色比较固定，对鉴定矿物有重要意义，如方铅矿的铅灰色。
（2）他色：矿物因含外来带色杂质或气泡等引起的颜色叫他色，如石英，纯净石英为无色，杂质的混入可使石英染成紫色、玫瑰色、烟灰色等。
（3）假色：为矿物表面氧化等原因产生的颜色叫假色，如方解石、云母等矿物，在解理面上所见的虹彩的晕色，斑铜矿表面的锖色（蓝紫色斑状）。 矿物颜色的描述，为了便于比较和统一，常以标准色谱：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫及白、灰、黑等色来说明矿物的颜色。当矿物颜色与标准色谱有差异时，可加上适当的形容词，如淡绿、暗红、灰白色等。另外，也可依最常见的实物来描述矿物的颜色，如砖红色、草绿色等。具体描述矿物时，下列矿物可作比色矿物：
红色——辰砂
白色——方解石
黄色——雌黄
铁黑色——磁铁矿
褐色——褐铁矿
铅灰色——方铅矿
绿色——孔雀石
铜黄色——黄铜矿
蓝色——蓝铜矿
桔红色——雄黄
黑色——黑电气石
金黄色——自然金
钢灰色——镜铁矿
此外，有些矿物的颜色是介于两种标准色谱之间，常用二名法来描述，如黄绿色，即矿物以绿色为主稍带黄色。
2、条痕：矿物的条痕是指矿物粉末的颜色，一般是矿物在未上釉的瓷棒上擦划后所留下的粉末颜色。
条痕色可以与矿物颜色一致，也可不一致。由于条痕色消除了假色的干扰，减弱了他色的影响，突出了自色，因而它比矿物颜色更稳定，更具有鉴定意义。例如块状赤铁矿，其颜色可以是铁黑色，也可以是红褐色，但条痕都是樱红色。
观察条痕时要注意：①要在干净、白色无上釉的瓷棒上进行，试条痕时不要用力过猛，只要留下条痕即可；②硬度大于瓷棒的矿物一般不留下条痕，需碾成细粉末观察；③浅色矿物的条痕多为浅色、白色，对鉴定矿物意义不大。
3、光泽：矿物表面反射光波的能力称为矿物的光泽。
矿物的光泽按反射光的强弱可分为四级：
（1）金属光泽：矿物反射光能力强似金属光面（或犹如电镀的金属表面）那样光亮耀眼，如自然金、方铅矿、黄铁矿等。
（2）半金属光泽：矿物反射光能力较弱，似未经磨光的铁器表面，如磁铁矿。（3）金刚光泽：矿物反射光能力弱，比金属和半金属光泽弱，但强于玻璃光泽，如金刚石、锡石等。
（4）玻璃光泽：矿物反射光能力很弱，如玻璃表面的光泽，如石英（晶体表面上的光泽）、长石等。
金刚光泽和玻璃光泽称为非金属光泽。由于反射光受到矿物颜色、表面平坦程度及矿物集合方式等因素的影响，常出现一些特殊光泽，如下列光泽：
油脂光泽：反射光在透明、半透明矿物不平坦断面上散射成油脂状光亮，如石英断面。
树脂光泽：在不平坦断面上呈现如松香等树脂般的光泽，如浅色闪锌矿
丝绢光泽：纤维状集合体表面所呈现的丝绸状反光，如纤维石膏。
珍珠光泽：矿物平坦断面上呈现的似贝壳内壁一样柔和多彩的光泽，如白云母。
土状光泽：粉末状或土块状集合体的矿物表面暗淡无光象土块那样的光泽，如高岭石。
观察光泽时，要转动标本，注意观察反光，最强的矿物的小平面（即晶面或解理面），不要求整个标本同时反光都强。
矿物的光泽、颜色、条痕、透明度的相互关系 光 泽 颜 色 条 痕 透明度 金属光泽 金属色或黑色 深色或金属色 不透明
半透明
透明 半金属光泽 深色 浅色或彩色为主，有时为深色 非金属光泽 金刚光泽 浅（彩色） 无色或白色为主，有的为浅色 玻璃光泽 无色或白色 无色或白色 矿物的力学性质是指矿物受外力作用（刻划、敲打等）后所呈现的性质，如硬度、解理和断口等。
1、硬度：是指矿物抵抗外来机械作用力（刻划、敲打等）的程度。鉴别矿物的硬度，可以把欲试矿物的硬度与某些标准矿物的硬度进行比较，即互相刻划加以确定。通常用的标准矿物，即摩氏硬度计就是用这种方法确定的：用十种矿物互相刻划，按硬度相对大小顺序把矿物硬度分为十级，排列在后边的矿物均能刻动前面的矿物。这十种标准矿物是：
摩氏硬度计 硬度等级 代表矿物 硬度等级 代表矿物 1
2
3
4
5 滑石
石膏
方解石
萤石
磷灰石 6
7
8
9
10 正长石
石英
黄玉
刚玉
金钢石 在实际工作中，通常采用简单的方法来试验矿物的相对硬度，即把硬度分为三级：
低硬度——小于2.5,可用指甲刻动;
②中等硬度——2.5~5.5,可用小刀或钢针刻动,手指甲刻不动;③高硬度——大于5.5,小刀刻不动。
矿物的硬度是鉴定矿物的重要物理参数和特征之一，测试时应注意：①矿物的硬度是指单个晶体的硬度，而纤维状、细分散土状集合体对矿物硬度有影响，难以测定矿物的真实硬度；②受风化影响的矿物，其硬度往往偏低。因此，测试硬度时必须先矿物晶体的新鲜面，而且用力不宜过猛，以避免试验不准。
2、解理和断口
矿物晶体或晶粒受外力作用（如敲打）后，沿一定方向出现一系列相互平行且平坦光滑的破裂面的性质称为解理。矿物的这种破裂光滑平面称为解理面。
矿物受外力作用后，在任意方向上呈各种凹凸不平的断面的性质称为断口。
解理和断口互为消长关系，即解理发育者，断口不发育，相反，不显解理者，断口发育。
矿物的解理按其解理面的完好程度和光滑程度不同，通常划分为四级：
①极完全解理：解理面极完好，平坦且极光滑，矿物晶体可劈成薄片，如云母、辉钼矿。
②完全解理：矿物晶体容易劈成小的规整的碎块或厚板状，解理面完好，平坦、光滑，如方解石、方铅矿等。
③中等解理：破裂面不甚光滑，往往不连续，解理面被断口隔开成阶梯状，如辉石、白钨矿等。
④不完全解理：一般难发现解理面，即使偶见到解理面，也是小而粗糙。因此，在破裂面上常见有不平坦断口，如磷灰石、锡石等。
有的把无解理者称为极不完全解理，晶体的破裂面完全为断口， 如黄铁矿、 石榴石等。 断口可描述为贝壳状断口（如石英断口）、参差状断口（如黄铁矿、磁铁矿等）。
观察解理和断口时应注意：①解理面是鉴定矿物的一个重要标志，观察解理时，通常先看晶体破裂后是否出现闪光的平面（转动标本时，有否闪光的小平面），就可知有无解理面。然后，再根据解理面的完整程度确定解理的等级；②观察解理时，注意区别晶面和解理面，解理为受力后产生的破裂平面，一般较新鲜，平坦有较强的反光；而矿物的晶面，有的表现出各种花纹或麻点，通常无明亮的反光，其表面显得黝暗。
矿物还具有其他物理性质
比重：矿物的比重是指纯净、均匀的单矿物在空气中（一个大气压）的重量与同体积纯水在4℃时重量之比，以G标记。比重是鉴定和对比矿物的依据，其精确数值要通过专门测试才能确定。
常是用手掂估矿物的轻重，将矿物的比重分为三级：
重矿物——比重>4，如方铅矿、重晶石等。
中等比重矿物——比重2.5~4，如石英、方解石等。
轻矿物——比重<2.5，如石墨、云母、自然硫等。
弹性：指矿物受外力作用（在弹性极限内）能发生弯曲形变，当外力取消后仍能恢复原状的性质，如云母。
挠性：指矿物受外力作用能发生弯曲变形，但外力取消后不能恢复原状的性质，如绿泥石。
脆性：指矿物受外力作用后易裂成碎块或粉末的性质，如方铅矿。
磁性：指矿物可被磁场所吸引，甚至本身能吸引铁屑的性质。通常用普通磁铁测试，能被磁铁吸引者称为磁性矿物，如磁铁矿。
除了上述物理性质可作为鉴定矿物的特征外，还常用一些简单的化学方法来鉴定矿物的成分，如用冷稀盐酸来测试方解石，可化学反应并释放出CO2，产生许多小气泡。