礦物物理
A. 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。
礦物質是構成人體組織和維持正常生理功能必需的無機物，在生長、代謝、發育過程中發揮著重要作用，機體不能合成，必須從食物和飲用水中攝取。
兩界諾貝爾獎得住。萊納斯·卡爾·鮑林博士及其團隊經過多年的研究，通過3000多例人體、17500多例動物的組織成分分析及臨床後推斷，人類發生衰老、疾病、甚至死亡大多數是因為人體礦物質元素的缺乏與失衡導致的。
人體中有93種礦物質元素，其中最不可或缺的有18種：鈣、鐵、鋅、硒、鉀、銅、錳、鈷、鎂、鉬、鈉、鎳、釩、磷、鈦、鈧等。
人體長期缺乏礦物質，就會減少體內酵素的活動，減抑免疫功能及內分泌平衡，增加慢性疾病的發生機會。在過去國人十大死因的統計中，惡性腫瘤、腦血管疾病、心臟疾病、糖尿病、慢性肝病、腎炎腎癥候群及腎變性病、肺炎、支氣管炎、肺氣腫及氣喘，都屬於慢性疾病的范圍。如何預防慢性疾病及其並發症的發生，達到延長生命並增進生活質量，是二十一世紀醫學界的首要課題，所以礦物質對於慢性疾病的預防有著不可替代的作用。
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C. 礦物的物理性質有哪些
礦物的物理性質有顏色、條痕、透明度、光澤、解理與斷口和硬度。
1、顏色
顏色是礦物對不同波長可見光吸收程度不同的反映，是礦物最明顯、最直觀的物理性質。據成色原因可分為自色、他色和假色。自色是礦物本身固有的成分、結構所決定的顏色，具有鑒定意義。
他色是礦物混入了某些雜質所引起的。假色則是由於礦物內部裂隙或表面的氧化膜對光的折射、散射引起的。
2、條痕
條痕比礦物的顏色更固定，但只適用於一些深色礦物，對淺色礦物無鑒定意義。
3、透明度
肉眼鑒定礦物時，一般可分為透明、半透明、不透明三級。
4、光澤
根據礦物表面反光程度的強弱，用類比方法常分為四個等級：金屬光澤、半金屬光澤、金剛光澤及玻璃光澤。由於礦物表面不平，內部裂紋，或成隱晶質和非晶集合體等，可形成某種獨特的光澤，如絲絹光澤、油脂光澤、蠟狀光澤、珍珠光澤、土狀光澤等。
5、解理與斷口
據解理產生的難易程度，可將礦物的解理分成五個等級：①即極完全解理、②完全解理、③中等解理、④不完全解理。不同種類的礦物，其解理發育程度不同，有些礦物無解理，有些礦物有一組或數組程度不同的解理。
6、硬度
在鑒定礦物時常用一些礦物互相刻劃比較其相對硬度，一般用10種礦物分為10個相對等級作為標准。
(3)礦物物理擴展閱讀
常見礦物以及礦物用途：
已知礦物有4000多種，但絕大多數不常見，最常見的不過200多種，重要礦產資源的礦物也就數十種，地殼中常見的造岩礦物只有20到30種，其中石英以及長石，雲母等硅酸鹽礦物佔92%，而石英和長石含量高達63%。
按礦物的化學成分與化學性質，通常將礦物劃分為五類，每一類礦物都具有相似的化學性質和物理性質。一自然元素礦物如自然金，自然銅，自然硫，金剛石與石墨等。二硫化物及其類似化合物礦物，如黃鐵礦，毒砂。
常見礦物，石墨，黃鐵礦，黃銅礦，輝銻礦，方鉛礦，閃鋅礦，石英，剛玉，赤鐵礦，磁鐵礦，褐鐵礦，硬錳礦，螢石，方解石，白雲石，孔雀石，硬石膏，石膏，重晶石，磷灰石，橄欖石，16級石，紅柱石，藍晶石，矽線石，綠簾石，海綠石，硅灰石，透輝石，普通輝石，普通角閃石。
礦物用途一是作為原料用來提取有用的成分，或者直接用以生產其他產品，二是利用礦物的某種特殊性能直接作為材料使用。 以工業礦物原料工業原料可分為金屬和非金屬兩種。金屬原料構成常見的貴金屬原料的礦物主要有自然金，自然銀和富含鉑族元素的礦物。
構成常見的金屬原料的礦物主要有磁鐵礦，赤鐵礦，黃銅礦，方鉛礦，閃鋅礦，黑鎢礦，白鎢礦，軟錳礦，硬錳礦，錫石，鋁土礦等。
D. 礦物物理學
礦物物理學應用固體物理學、量子化學的理論和近代物理化學技術研究礦物，探討礦物結構、礦物物理、礦物化學和礦物成因中的本質問題。其中以礦物譜學的研究比較成熟，它研究礦物在電磁波輻射情況下所出現的吸收和發射現象。在電磁波輻射下，礦物內部的離子（或原子）中的電子（或核）的狀態發生變化，對電磁波產生吸收、反射或再反射，從而可以得知礦物中離子的電子能級，進而推知離子的價態、配位、局域對稱、有序無序和鍵性等許多信息。礦物譜學主要包括礦物的紅外光譜、拉曼光譜、穆斯堡爾譜、X射線光譜、吸收光譜、反射光譜、發光光譜、順磁共振和核磁共振等。近年來採用了魔角旋轉和交叉極化等新技術，使核磁共振譜的性能獲得極大的改進，可以對許多種原子核進行探測。這樣對大量造岩礦物，特別是碳酸鹽礦物的譜學研究有相當大的意義，核磁共振也可用於硅酸鹽和鋁硅酸鹽玻璃的研究。與同步加速器有關的譜儀的使用也是礦物譜學的一大技術進展，它作為重要的輻射源，以外延X射線精細結構和X射線吸收近邊結構譜來研究礦物和玻璃。在第30屆國際地質大會礦物物理學學科討論會中，論文亦以譜學研究居多，使用方法有紅外光譜、魔角旋轉核磁共振波譜、電子順磁共振波譜、X射線光電子能譜及以同步輻射為光源的X射線吸收譜等，研究的問題包括礦物結構、缺陷和色心、元素的價態及譜的分析方法的改進等。
80年代在礦物物理學上的重要進展是化學鍵理論的引入。它主要包括晶體場理論、分子軌道理論、能帶理論等，如利用晶體場理論，可以定量地處理吸收光譜結果，解釋Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Ni等含鐵族、稀土族和鈉屬離子在礦物中擇位、有序及熱力學的分配等；應用分子軌道理論可以研究硅酸鹽及大量含氧基團、較簡單的硫化物和氧化物等；應用能帶理論可以解釋礦物的反射光譜和電學性質等。總之，化學鍵理論可探討晶體配位、礦物幾何構型及其存在的溫壓范圍，計算力常度和聚合度，以及在計算機幫助下確定礦物組分、形成礦物各種結構的能量，從而得出不同溫壓狀態下具有最低能量的礦物相，或者最可能出現的穩定礦物相。
在礦物能量狀態方面，對離子晶體，求出其能量包括帶電離子間長程作用力和近鄰離子的短程作用力；對非離子晶體，80年代發展了晶格動力學的方法，對30多種礦物的計算取得了較好的效果。近年來准晶態的發現，不但列有新的准晶態結構模型，還對准晶態礦物能量狀態方面提出了新的研究課題。
在礦物晶體結構方面需引起注意的是，天然礦物晶體結構往往偏離理想礦物結構，這種偏離將會提供礦物形成及形成之後所經歷的許多信息。天然礦物晶體常常存在缺陷，如空位、雜質、位錯、層錯界面等。透射電鏡、掃描電鏡和近年來隧道顯微鏡的使用，打開了1μm以下礦物顯微領域，使人們能夠進一步認識礦物的復雜世界。
E. 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。
F. 礦物的形狀和主要物理性質
(一)礦物的形狀
礦物的形狀是指礦物的外貌特徵,是礦物成分、晶體構造和生成環境等綜合影響的結果。礦物的形狀是鑒定礦物的重要特徵,根據形狀可以了解礦物的生成環境。
1.礦物單體的形狀
礦物單體的形狀是指礦物單個晶體的形狀,主要有以下幾種。
一向延伸型晶體 有柱狀(圖3-7)、針狀(圖3-8)、纖維狀等。如石英、綠柱石、電氣石、石棉等。
圖3-6 鮞狀赤鐵礦(http://111.75.254.210)
圖3-7 電氣石(羅谷風,2010)
圖3-8 輝銻礦(劉光華,2006)
二向延展型晶體 有板狀、片狀等。如雲母、斜長石等(圖3-9,圖3-10)。
圖3-9 白雲母(羅谷風,2010)
圖3-10 斜長石(http://jpkc.cu.ge.cn)
三向等長型晶體 粒狀。如石榴子石、黃鐵礦等(圖3-11)。
2.礦物集合體的形狀
自然界中絕大多數礦物是以集合體的形態出現的,是指是同種礦物的不規則連生體。
顯晶質集合體 包括柱狀、針狀、纖維狀集合體,板狀、片狀集合體和粒狀集合體。
隱晶和膠態集合體 包括分泌體,如瑪瑙;結核體,如鮞狀、豆狀、腎狀赤鐵礦;鍾乳狀體,如方解石鍾乳、葡萄狀體,如硬錳礦;緻密塊狀和土狀塊體,如蛋白石、高嶺土等(圖3-12)。
圖3-11 黃鐵礦(羅谷風,2010)
圖3-12 礦物集合體形態(http://111.75.254.210)
(二)礦物的主要物理性質
1.礦物的光學性質
礦物的光學性質是指礦物對自然光的反射、折射和吸收等所呈現的光學現象。主要有顏色、條痕、光澤和透明度。
顏色 指在礦物的新鮮面上直接觀察到的顏色(圖3-13)。
條痕 是礦物在較硬的瓷板上刻劃後所留下的粉末顏色。條痕色與礦物顏色可以一致(褐鐵礦)也可以不一致(黃鐵礦),是鑒定礦物的重要依據之一(圖3-14)。
圖3-13 礦物的顏色(htpt://11.175.25.4210
圖3-14 礦物的條痕(錢建平等,2012)
透明度 指礦物透過可見光的程度(以0.03mm厚度為標准,通常在礦物碎片邊緣觀察)。一般分為三級:①透明,如水晶、冰洲石(圖3-15);②半透明,如閃鋅礦、辰砂(圖3-16);③不透明,如黃鐵礦、磷鐵礦(圖3-11)。
圖3-15 冰洲石(克里斯·佩蘭特,2007)
圖3-16 辰砂(劉光華,2006)
光澤 是指礦物表面對可見光的反射能力。可分為金屬光澤,如方鉛礦、黃銅礦;半金屬光澤,如磁鐵礦、黑鎢礦(圖3-17);金剛光澤,如金剛石、閃鋅礦(圖3-18);玻璃光澤,如石英、長石、螢石;特殊光澤,包括油脂光澤(圖3-19)、珍珠光澤(雲母)、絲絹光澤(絹雲母)、蠟狀光澤(葉蠟石)、土狀光澤(圖3-20)等。
圖3-17 黑鎢礦(http://jpkc.cugb.e.cn)
圖3-18 閃鋅礦(劉光華,2006)
圖3-19 石英(克里斯·佩蘭特,2007)
圖3-20 高嶺石(克里斯·佩蘭特,2007)
2.礦物的力學性質
礦物的力學性質指礦物抵抗外力作用(刻劃、打擊、壓拉等)所表現出來的性質。包括礦物的解理、斷口和硬度。
(1)解理
礦物受外力作用後,沿一定方向裂開的性質。裂開的光滑平面稱為解理面,分為五級:
極完全解理 如雲母(一組)(見圖3-9);
完全解理 如螢石(四組)、方解石(三組)(見圖3-5)、方鉛礦(三組);
中等解 理如輝石(二組)(圖3-21)、角閃石(二組);
不完全解理 如磷灰石、綠柱石;
極不完全解理(無解理) 如石英(圖3-19)、石榴子石。
(2)斷口
礦物受外力作用後,沿任意方向裂成凹凸不平的破裂面。常見的有:①貝殼狀斷口,如石英(圖3-19);②鋸齒狀斷口,如自然銅(圖3-22);③參差不齊斷口,如黃鐵礦(圖見3-11);④土狀斷口,如高嶺石(圖3-20)。
圖3-21 普通輝石(克里斯·佩蘭特,2007)
圖3-22 自然銅(郭克毅等,1996)
一般解理發育的礦物無斷口,斷口發育的礦物無解理。
(3)硬度
指礦物抵抗摩擦或刻劃的強度,是鑒定礦物的重要依據之一。礦物學上的硬度一般指的是相對硬度即摩式硬度。摩氏硬度是1824年由奧地利礦物學家Firedirch Mohs設立的。
摩氏硬度計以選出的10種硬度不同的礦物,按硬度從小到大排序,作為比較其他礦物相對硬度的標准,它們是滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、正長石、石英、黃玉、剛玉、金剛石。在實際工作中,常用隨身工具如手指甲(硬度為2.5)、小刀或玻璃(硬度為5.5)進行比較確定。
3.礦物的相對密度
指礦物的質量與4℃時同體積水的質量之比。分為三級,①輕礦物:相對密度2.5以下,如食鹽、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。
(三)常見礦物
地殼中發現的礦物有3000多種,常見礦物有幾十種,主要礦物不過十幾種(圖3-23)。
1.石英
石英SiO2(圖3-24)是具有規則的幾何外形的晶體,其中無色透明者通常稱為水晶。晶形呈六方柱狀,柱面有橫紋;顏色很多,常為無色、乳白色;石英常呈斑狀或塊狀;硬度7;相對密度2.67;晶面上呈玻璃光澤;無解理,斷口呈貝殼狀,斷口上呈油脂光澤。石英用途很廣,可做玻璃原材料,製作石英器皿;顏色鮮艷和純凈無缺陷的水晶可做寶石和光學材料;具壓電性的晶體可用做無線電通訊器材。
圖3-23 常見礦物(中國地質博物館,2010;舒良樹,2010;姜堯發,2009;劉光華,2006)
2.正長石
正長石K[AlSi3O8]晶體呈短柱狀,通常為粒狀或塊狀;顏色常為肉紅、褐黃色;硬度為6;相對密度2.5;玻璃光澤;兩組解理。可製作瓷釉,並可提K、lA等(圖3-25)。
圖3-24 石英(張恩等,2011)
3.斜長石
斜長石是鈉長石Na[lASi3O8]與鈣長石Ca[Al2Si3O8]混合組成的系列礦物的總稱。晶形呈柱狀、厚板狀,常為粒狀或塊狀;多呈灰白色,有時微帶淺棕、淺藍及淺紅色;硬度6～6.5;相對密度2.61～2.76;玻璃光澤;兩組解理。可用作陶瓷原料(圖3-26)。
圖3-25 正長石(羅谷風,2010)
圖3-26 斜長石(張恩等,2011)
4.白雲母
白雲母K{Al2[AlSi3O10](OH)2}晶體呈假六方柱狀;無色或白色,常帶淺綠、淺黃及淺灰色;硬度2～3;相對密度2.76～3.2;片狀解理完全,可以順著解理面剝成很薄的薄片;薄片具彈性。呈鱗片狀者稱為絹雲母。白雲母具有良好絕緣性,可用於電器工業中(圖3-27)。
5.黑雲母
黑雲母K{(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH)2}晶體呈假六方柱狀;黑色、褐色;珍珠光澤,黑雲母解理面上有珍珠彩暈;其他物理性質與白雲母類同(圖3-28)。
圖3-27 白雲母(張恩等,2011)
圖3-28 黑雲母(郭克毅等,1996)
6.普通角閃石
普通角閃石NaCa2(Mg,Fe)4(Al,Fe3+)[(Si,Al)4O11]2(OH)2晶體呈柱狀;深綠色或黑色;硬度5～6;相對密度3.1～3.3;玻璃光澤;有兩組解理,橫切面上兩組解理的交角為124°與56°(圖3-29)。
7.普通輝石
普通輝石Ca(Mg,Fe2+,Fe3+,Ti,Al)[(Si,Al)2O6]晶體呈短柱狀、粒狀;黑色、深黑棕色;硬度5～6;相對密度3.2～3.6;玻璃光澤;兩組解理,橫切面上兩組解理的交角為93°與87°(圖3-30)。
8.橄欖石
橄欖石通式為R2[SiO4]。晶體呈粒狀;橄欖綠色、淺綠黃色;硬度6.5～7;相對密度3.3～3.5;性脆;玻璃光澤(圖3-31)。
9.石榴子石
石榴子石通式為A3B2[SiO4]3,其中A代表Mg2+、Ca2+、Fe2+、Mn2+、Y+、K+、Na+等,B代表Al3+、Fe3+、Cr3+、V3+、Ti4+、Zr4+等。常見的石榴子石有鈣鐵石榴子石 ,褐紅色、黑色;鈣鋁石榴子石Ca3Al2[SiO4]3,淺黃、淺綠、黃褐色。石榴子石的晶體常為菱形十二面體、四角三八面體;多為粒狀或塊狀集合體;硬度6.7～7.5;相對密度3.5～4.3;油脂光澤和玻璃光澤。紅色石榴子石可琢磨成寶石(圖3-32)。
圖3-29 普通角閃石(克里斯·佩蘭特,2007)
圖3-30 普通輝石(羅谷風,2010)
圖3-31 橄欖石(羅谷風,2010)
圖3-32 石榴子石(劉光華,1996)
10.方解石
方解石Ca[CO3]晶體呈菱面體及復三方復三角面體等;常呈粒狀、塊狀集合體;無色或乳白色;硬度3;相對密度2.6～2.8;玻璃光澤;性脆;具有菱面體解理。方解石與鹽酸作用時,反應激烈(劇烈起泡),放出CO2氣體。無色、透明無裂痕的完好方解石稱為冰洲石,是重要的光學材料(見圖3-23)。
11.白雲石
白雲石CaMg[CO3]2與稀冷鹽酸作用反應較緩慢(起泡不劇烈),可與方解石區別。用作建築材料;在冶金工業中用作熔劑;還可用作提煉金屬鎂的原料(見圖3-23)。
12.高嶺石
高嶺石Al4[Si4O10](OH)8晶體呈極細小的片狀微粒;常組成緻密塊狀、土狀集合體,土狀集合體又稱為高嶺土;硬度1;相對密度2.6;鱗片和薄片無色,緻密塊狀者為白色、淺黃色或淺褐色;土狀光澤,潮濕後具可塑性,但無膨脹性。可用作陶瓷原料、耐火材料和造紙工業等;優質高嶺土可制金屬陶瓷,用於導彈、火箭工業(見圖3-20)。
13.黃鐵礦
黃鐵礦FeS2晶體呈立方體或五角十二面體;常呈塊狀集合體;淺銅黃色;條痕綠黑色;硬度6～.65;相對密度.49～5.2;金屬光澤。黃鐵礦是製造硫酸和硫黃的主要原料(見圖3-11)。
14.褐鐵礦
褐鐵礦Fe2O3·nH2O通常為土狀、塊狀、結核狀等;顏色為黃褐色;條痕也是黃褐色;硬度5.5;相對密度5～5.3;半金屬或土狀光澤。褐鐵礦是重要的煉鐵原料(見圖3-33)。
15.赤鐵礦
赤鐵礦Fe2O3常見者為緻密塊狀、腎狀、土狀等;鋼灰色、鐵黑色、紅或褐色;條痕呈櫻紅色;硬度5.5;相對密度5～5.3;半金屬或土狀光澤。赤鐵礦是重要的煉鐵原料(圖3-34)。
16.磁鐵礦
磁鐵礦Fe3O4晶體常呈八面體和菱形十二面體,通常為粒狀或塊狀集合體;顏色為鐵黑色;條痕亦為鐵黑色;硬度6;相對密度5.2;具強磁性;半金屬光澤。磁鐵礦是重要的煉鐵原料(圖3-35)。
圖3-33 褐鐵礦
圖3-34 赤鐵礦
17.黃銅礦
黃銅礦CuFeS2常見者為緻密塊狀或分散粒狀集合體等;黃銅色;條痕為黑綠色;硬度3～4;相對密度4.1～4.3;金屬光澤。黃銅礦是煉銅的主要原料(圖3-36)。
以上十七種礦物都是常見的礦物。
圖3-35 磁鐵礦(克里斯·佩蘭特,2007)
圖3-36 黃銅礦(克里斯·佩蘭特,2007)
G. 用物理方法區分礦物（要詳細）
物理方法區別，准備2個道具，第一是一把小刀，第二是一塊白色瓷磚。
石英：玻璃光澤 透明，解理較好，硬度比小刀大，小刀劃不出明顯的痕跡出來
長石:玻璃光澤 比石英硬度稍小 比較常見，主要是鈉長石和鉀長石
滑石：白色，半透明，硬度很低，可以用指甲畫出痕跡出來，放在舌頭上還有種粘的感覺。
螢石：具很強熒光，用小刀可以刻出明顯痕跡。
長石分兩大類——正長石（鉀長石）和斜長石，二者區別在於兩組解理的夾角，正長石等於90度，斜長石小於90度 一般顏色多樣，有些正長石顯肉紅色，是由於含有鐵的原因
黃鐵礦：淺黃銅黃色，表面常具黃褐色錆色。放在白色瓷磚上劃出的條痕綠黑或褐黑。強金屬光澤
菱鐵礦：一般為晶體粒狀或不顯出晶體的緻密塊狀、球狀、凝膠狀。顏色一般為灰白或黃白
黃銅礦：很容易和金礦混淆。從它的顏色和條痕當中鑒別出來，它和黃鐵礦相像，但是硬度不如黃鐵礦。鑒定時，指甲刻不出明顯痕跡，但如果是金礦的話，指甲可以劃出痕跡。
H. 實驗八 礦物物理性質
一、預備知識
1.礦物的物理性質及其本質；
2.描述礦物物理性質的內容及其相關術語；
3.影響礦物物理性質的因素。
二、目的與要求
1.學會正確觀察、准確描述常見礦物的物理性質；
2.正確快速地識別礦物的各項物理性質，掌握它們的現象特徵、分類和分級標准，並能熟練地運用這些性質（尤其是突出的性質）來鑒定礦物；
3.了解礦物物理性質之間的相互關系，掌握影響礦物物理性質的因素。
三、礦物的光學性質
1.顏色
按顏色的成因分類，用與標准色譜或實物比較的方法來描述。
（1）自色，礦物固有的顏色。如孔雀石的綠色；藍銅礦的藍色；辰砂的紅色；自然銅的銅紅色；磁鐵礦的鐵黑色；雄黃的橙色或檸檬黃色；輝銅礦、方鉛礦的鉛灰色；毒砂的錫白色；黃銅礦的銅黃色；赤鐵礦的櫻紅色；薔薇輝石的玫瑰紅色；褐鐵礦的褐色；菱鎂礦的灰白色等。
結晶學與礦物學實驗指導書
（2）他色，礦物因含有其他雜質而引起的顏色。如微斜長石的肉紅色；紫水晶的紫色；薔薇水晶的薔薇色；水晶的黃色、綠色；方解石的綠色、棕色、黑色、黃色；螢石的紫色、綠色、黃色。
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（3）假色，不屬於礦物固有的顏色，而是由其他物理、化學因素所引起的顏色。
1）暈色，透明礦物表面常呈現出一種彩虹般的色帶。主要是由於礦物內部的解理面或裂隙面對光的連續反射，引起光的干涉而產生。如石英——斷口或裂隙；雲母——解理面上；螢石——解理面或裂隙；透明方解石——解理面或裂隙。
2）錆色，礦物表面氧化膜的顏色。如斑銅礦、黃鐵礦、黃銅礦等。
3）變彩，某些透明礦物在轉動或沿不同角度觀察時，可呈現不同顏色的變化。如蛋白石、拉長石。
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注意：
●描述礦物顏色時，先要確定其主要的色彩，再寫明是否為金屬色。如主要為灰色，但色調較暗且具金屬色者，就記錄為暗鉛灰色；若主要為紅色，帶棕色調較深，就可記錄為深棕紅色。
●不同成因，甚至同種成因條件下的同種礦物顏色都可能不同或有差異。
2.條痕色
礦物在未上釉的素瓷板上留下的粉末的顏色。
（1）條痕色與礦物顏色一致的礦物：磁鐵礦——黑色；赤鐵礦——櫻紅色；辰砂——猩紅色；孔雀石——綠色；石墨——黑色。
（2）條痕色與礦物顏色不一致的礦物：黃鐵礦——綠黑色；黃銅礦——墨綠色。
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（3）條痕色隨雜質成分含量變化而改變的礦物：閃鋅礦隨著含鐵量的增高，條痕色由淺變深，為淺黃—棕色—棕黑色。
注意：
●測試礦物條痕色時，應選用盡可能新鮮純凈的礦物來測試其條痕色，條痕板應為潔白、平整、堅硬的瓷板；動手刻劃時，用力應輕而均勻，切忌過重、過猛，否則將得到的是礦物碎塊的顏色，而不是粉末顏色；若礦物硬度較大，可將礦物壓碎成粉末再觀察。若為富延展性礦物，在條痕板上劃不到粉末，實際上它們的條痕色往往與顏色一致。而彈性片狀礦物更不易得到粉末，則用小刀刻劃，既可得到條痕，又能測試硬度。
●自色、他色和假色是根據呈色機制不同而劃分的。一般情況下，肉眼是不易正確判定的，但礦物條痕色有時可以幫助判斷：凡顏色和條痕色的色調都較深，而且兩者變化不大者，多為自色；假色在成塊的標本上才可見到，而在條痕上是不能看到的。
●條痕色與礦物透明度的關系：
透明度高的礦物：其微粒幾乎不吸收光線，因此，其條痕色是白色或呈很淺的顏色。即使這些礦物因含有少量色素離子或機械雜質，其大顆粒顏色很深，甚至為黑色，其條痕色仍然可以是白色。如普通輝石和普通角閃石，其顏色為黑色，但條痕卻可以是白色。
半透明礦物：其微粒對透過光表現出明顯的吸收，因此，其條痕呈各種彩色，如辰砂、孔雀石等。
不透明礦物：其微粒也透不過可見光，因此，當其表面反射消失後，呈現黑色條痕。如黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦等許多具金屬色的硫化物皆具黑色條痕。自然金屬具很強的延展性，在素瓷上劃出的條痕不是粉末而是覆蓋在素瓷板上的薄片。採用適當的方法，如在白紙上擦或用手擦，其條痕仍然是黑的。
●礦物中的少量雜質、礦物顆粒的大小以及礦物表面的情況對礦物的顏色影響較大，但對礦物條痕色影響較小。如赤鐵礦的標本顏色可呈鋼灰、鐵黑、櫻紅色等，但其條痕色始終呈櫻紅色。這是因為觀察條痕的條件比較固定——看新鮮粉末的顏色。
由於條痕色比顏色更穩定，在鑒定半透明礦物和區別各種暗色礦物時，條痕色是重要的鑒定特徵之一，但它對於淺色透明礦物則毫無意義。
3.光澤
礦物表面的總光量。根據礦物的反射率不同，礦物光澤可分為：
（1）金屬光澤，反射率最強。礦物具金屬色（如銅黃、鉛灰、鐵黑等）、不透明、條痕色呈黑色或金屬色，為金屬礦物所具有，如方鉛礦、鉻鐵礦、輝鉬礦、黃銅礦、輝銻礦等。
（2）半金屬光澤，呈弱金屬般的光亮。礦物具金屬色、半透明（但透明度很低）、條痕呈深彩色，如赤鐵礦、黑鎢礦、磁鐵礦等。
（3）非金屬光澤，反光不像金屬，反光弱。常見有以下幾種：
●金剛光澤，呈鑽石般的光亮。條痕彩色至無色，礦物半透明至透明。如金剛石、辰砂、金紅石、鋯石、雄黃、雌黃等。
●玻璃光澤，如同玻璃般的光亮，礦物透明，條痕為白色，如石英、方解石、微斜長石等絕大多數造岩礦物。
結晶學與礦物學實驗指導書
注意：在實際工作中，大多數礦物都可以用條痕色確定光澤的等級，但也有少數礦物的光澤（反射率）與條痕色的關系與上述情況不一致。如石墨的條痕色呈黑色，赤鐵礦呈棕色，磁鐵礦呈黑色，斑銅礦呈黑色等。
此外，礦物表面的光滑程度和集合方式的不同，會使光澤發生變化，呈現變異光澤。如果礦物表面不平整或因集合方式的影響，使光產生多次的折射和散射，形成一些特殊的光澤，它們可與一些實物的光澤類比。如：
●珍珠光澤，礦物呈現如同珍珠表面或蚌殼內壁那種柔和的光澤，具有極完全解理礦物的解理面上往往顯示珍珠光澤，如雲母、滑石極完全解理面上的光澤。
●油脂光澤，像沾有液態油脂的透明礦物體表面的光澤，常見於礦物斷口上。如煙水晶的貝殼狀斷口。
●樹脂光澤、松脂光澤，黃色或黃褐色礦物斷口上的光澤，如雄黃、錫石的斷口。
●瀝青光澤，黑色礦物斷口上的光澤，如瀝青鈾礦。
●絲絹光澤，透明礦物呈纖維狀集合體時，表面具絲絹狀光亮，如石棉、纖維石膏。
●蠟狀光澤，像石蠟表面的光澤，如蛇紋石、石髓等。
●土狀光澤，呈粉末狀或土狀集合體的礦物，表面光澤暗淡如土，如高嶺石、軟錳礦、褐鐵礦等。
注意：礦物光澤的等級是根據礦物單晶體表面的折射率確定的；但變異光澤卻因礦物產出時的狀態，如集合方式、解理面或斷口面的不同而異。
4.透明度
透明度是礦物允許光線透過的程度。物理學中用吸收系數來說明物體的透明度。在肉眼鑒定中，常以觀察礦物碎塊邊緣，隔之可清晰見到對面物的則為透明；模糊的為半透明；看不見的為不透明。但由於礦物中的裂隙、氣泡、包裹體以及厚度對透明度影響很大，所以，用條痕色劃分比較可靠。
●透明礦物，條痕為白色或略呈色，如冰洲石、水晶。
●半透明礦物，條痕呈彩色的礦物，如辰砂、閃鋅礦。
●不透明礦物，條痕呈黑色或金屬色，如磁鐵礦。
結晶學與礦物學實驗指導書
注意：影響礦物透明度的因素除了礦物的內含物外，還有礦物表面的光滑程度、表面雜質及其氧化膜的種類或薄厚等。
5.發光性
礦物受到外界能量的作用，能發出可見光的性質。激發使用的能源多種多樣，如紫外線、X射線、陰極射線、加熱、打擊、摩擦以及可見光照射等。
結晶學與礦物學實驗指導書
礦物的發光性幾乎總是和晶格中存在微量雜質有關，因雜質而產生的晶格缺陷成為能發射可見光的中心。但晶體中雜質含量如果過多，晶體發出的光會被相鄰缺陷吸收，反而不再具有發光性，例如，含微量錳的硅鋅礦、方解石等具發光性，但含大量錳時反而不發光。
有少數礦物的發光性比較穩定，如在紫外光照射下白鎢礦發天藍色熒光、磷鈰鑭礦（獨居石）發綠色熒光、鈣鈾雲母發黃綠色熒光等。發光性是這些礦物的重要鑒定特徵，但多數礦物的發光性不穩定，產地不同的同一種礦物往往不一定都發光或發光能力不同。
四、礦物的力學性質及其他物理性質
1.解理和裂開
（1）極完全與完全解理：雲母｛0001｝、方解石｛1011｝、螢石｛111｝、黃玉｛001｝、黑鎢礦｛010｝、方鉛礦｛100｝。
（2）中等解理：普通輝石｛110｝、普通角閃石｛110｝、微斜長石｛001｝和｛010｝、重晶石｛210｝、透石膏｛011｝。
（3）不完全解理：綠柱石｛0001｝、磷灰石｛0001｝。
另外，還有極不完全解理，即解理極不發育，則礦物容易產生斷口。
注意：解理直接決定於晶體結構，是晶體最穩定的性質之一。有某方向解理的晶體，在其任何單體上都可以產生該方向的解理，在晶體上任何部分都同樣可以產生。因此，解理是鑒定礦物的最重要的特徵之一，同時可以根據已知解理確定晶體的某些結晶方向。
裂開和解理類似，但其產生的原因不同，表現也不完全一樣。一個晶體因存在聚片雙晶或定向包裹體等原因而產生裂開，例如，有些磁鐵礦具有八面體裂開，將其磨成光片在顯微鏡下檢查，可以清楚地看到沿八面體晶面的方向分布有鈦鐵礦晶片。裂開就是沿這些雜質分布面發生的。因此，某種晶體的某些個體有裂開，其他個體不一定就有。另外，在有裂開的晶體中，裂開面也只產生於雙晶接合面或包裹體分布面等部位，並不是處處都能產生同樣方向的裂開。裂開不直接取決於晶體結構，但有時雜質的分布與晶體結構有關。
2.斷口
對一些無解理、裂開的礦物，在外力作用下產生的破裂稱為斷口。常見的形態有：貝殼狀（斷口呈圓滑波狀曲面，如石英）；次貝殼狀（如燧石）；不平坦狀（斷口呈錯綜細片狀，如電氣石）；鋸齒狀（斷口尖銳好像鋸齒，如自然銅）；參差狀（斷口參差不齊，如纖維石膏）；土狀（斷口呈細粉末狀，如高嶺土）等。
3.硬度
通常採用刻劃硬度。通過與摩氏硬度計的十種標准礦物對比來確定礦物的硬度，摩氏硬度計為：滑石（1)－石膏（2)－方解石（3)－螢石（4)－磷灰石（5)－正長石（6)－石英（7)－黃玉（8)－剛玉（9)－金剛石（10）。
通常也可用其他工具測定礦物的硬度，如指甲（2～2.5）、銅鑰匙（3.0）、小鋼刀（5～5.5）、窗玻璃（6）。
4.彈性和撓性
前者如白雲母、黑雲母；後者如綠泥石、蛭石。
5.脆性和延展性
礦物受打擊後易碎，被刻劃時易出現粉末，刻痕無光滑感。絕大多數礦物屬離子鍵化合物，脆性較大；但大部分自然金屬礦物具強延展性，有些礦物也能表現出微弱的延展性，例如緻密塊狀或細粒狀的輝銅礦、方鉛礦即具有微弱的延展性，其塊體在磨損後，易產生較光滑的平面和較圓滑的稜角。用鋼針刻劃（特別是在顯微鏡下觀察）有點像在蠟或肥皂上刻劃，刻痕光亮。但這些礦物仍以脆性為主。
6.密度
主要用於鑒定密度較大或較小的礦物。肉眼鑒定時，只用手估的方法，將礦物的密度分為三級（數據單位為g/cm3）：
●大密度級礦物（>4.0）：方鉛礦（7.4～7.8），錫石（6.8～7.0），黑鎢礦（6.7～7.5），白鎢礦（5.8～6.2），黃鐵石（5.0），重晶石（4.3～4.7）。
●中等密度級礦物（2.5～4.0）：閃鋅礦（3.5～4.0），石英（2.65）。
●小密度級礦物（<2.5）：石膏（2.30～2.37），琥珀（1.10～1.1）。
注意：在肉眼鑒定中，一般只用手掂來估計礦物的密度等級。但所試標本的大小、礦物的純度等都會影響鑒定結果，所以要注意分析和積累經驗。
7.磁性
用永久磁鐵來測試礦物的磁性。大顆粒亦能被吸起的強磁性礦物，如磁鐵礦、磁黃鐵礦；中粒的顆粒能被吸起的礦物為中等磁性礦物，如鈦鐵礦、黑鎢礦；強大電磁場亦不能吸引的礦物為無磁性礦物，如石英、方解石等。
結晶學與礦物學實驗指導書
磁性是鑒定礦物的特徵之一，特別在鑒定少數具強磁性礦物時更為重要。
8.其他物理性質
礦物的放射性、導電性、壓電性和焦電性等，在礦物鑒定、找礦以及應用上也常有重要的意義。
五、思考題
1.礦物的顏色、光澤、透明度、條痕色等彼此之間的關系如何？
2.如何區分礦物單晶體和礦物集合體？
六、作業
1.鑒定10種礦物標本的物理性質。
I. 礦物的形態與物理性質
岩石乃至大陸殼的物理性質直接取決於其組成礦物的物理性質和岩石的結構特徵。此外，肉眼認識岩石首先是從認識礦物開始的，而對礦物的肉眼識別特徵是指憑借肉眼(或藉助放大鏡)和小刀等簡單工具，能夠直接觀察到的礦物特徵，主要包括礦物的形態、力學性質和光學性質。
(一)礦物的形態
礦物的形態包括礦物單體和集合體形態。所謂單體是指礦物的單個晶體，所謂集合體是指同種礦物多個單體聚集在一起形成的整體。
1.礦物的單體形態
礦物單體形態的研究包括晶體的形態和晶體習性等方面。
1)晶體的形態:晶體常生長成某種規則的集合多面體形狀(圖1-3)，多面體外表面的規則面稱為晶面，相鄰晶面相交的線稱為晶棱，晶棱的相交點稱為角頂。理想晶體中晶面、晶棱及角頂的分布是有規律的。晶體形態按發育程度可分為三種類型:①自形，晶體完全被晶面所包圍，如圖1-4中的石榴子石晶體;②半自形，晶體的個別晶面發育，而有些晶面不發育，致使晶體的幾何多面體不完整，如圖1-1中的石英晶體，花崗岩中的黑雲母、角閃石等;③他形，晶體上幾乎沒有任何完整的晶面發育，晶體的形態也呈不規則狀，如花崗岩中的石英。
圖1-3 幾種礦物的晶體形態
圖1-4 石榴子石的顏色與晶體習性
2)晶體的習性:礦物晶體在一定條件下常常趨向於形成的某一習慣性形態，稱為晶體的習性，簡稱晶習。根據單晶體在三維空間發育的相對比例，可將礦物的晶習分為三類|(圖1-3):①三向等長，晶體在三維空間發育程度基本相等，即a≈b≈c(圖1-5(1))，晶體呈粒狀，如石榴子石、黃鐵礦等;②二向延展，晶體沿兩個方向特別發育，而另一方向不太發育，即a≈b≥c(圖1-5(2))，晶體呈板狀或片狀，如重晶石、雲母等;③一向伸長，晶體只沿一個方向特別發育，而另兩個方向均不發育，即a≈b≤c(圖1-5(3))，晶體呈柱狀、針狀或纖維狀，如紅柱石、軟錳礦、纖維石膏等。以上是三種基本的晶體習性，在它們之間還存在一些過渡類型，如短柱狀、厚板狀等。在描述晶體習性時，要靈活掌握。
圖1-5 礦物晶體習性分類(1)三向等長;(2)二向延長;(3)一向伸長
2.礦物的集合體形態
礦物的集合體形態取決於礦物單體的形態和它們的集合方式。根據集合體中礦物顆粒的大小(或可辨度)可分為三種類型:肉眼可以辨認出單體的，稱顯晶集合體;顯微鏡下才能辨認出單體的，稱隱晶集合體;在顯微鏡下還不能辨認出單體的，稱膠態集合體。
(二)礦物的光學性質
礦物的光學性質是指礦物對光線的反射、吸收及折射所表現出的各種特徵，以及礦物引起的光線干涉和散射現象，包括礦物的顏色、條痕、透明度、光澤等。礦物光學性質是鑒定礦物的重要依據。
1.礦物的顏色
礦物的顏色是礦物對白光中不同波長光波吸收的結果，所呈的顏色為被吸收光的補色。如果對各種波長的光波普遍而均勻地吸收，則隨吸收程度不同而呈黑、灰、白色。如對各種波長的光波有選擇性地吸收，則呈現各種較鮮艷的顏色，如紅、藍、綠、橙等。
2.礦物的條痕
礦物的條痕是礦物粉末的顏色，一般是指礦物在白色瓷板上劃擦時所留下的粉末的顏色。條痕是礦物呈粉末狀態時對光線中不同波長光波吸收的結果，礦物的條痕可以與其本身的顏色一致，也可以不一致。
3.礦物的透明度
礦物的透明度是指礦物透過可見光波的能力。根據光波透過礦物的不同程度，可將礦物的透明度分為3級。
透明:隔著透明礦物可看到另一側物體的清晰輪廓，如水晶、冰洲石等。
半透明:隔著半透明礦物僅能看到另一側物體的模糊陰影，如閃鋅礦等。
不透明:隔著不透明礦物完全無法看到另一側物體的影像，如黃鐵礦、石墨等。
4.礦物的光澤
礦物表面對可見光波的反射能力稱為光澤。礦物光澤的強弱取決於礦物的折射率、吸收系數和反射率，反射率越大，礦物的光澤越強，反之越弱。根據礦物反射率的大小可將礦物光澤分為四級。
金屬光澤:這種光澤反光很強，好像金屬的新鮮面一樣，光亮耀眼。金屬光澤的礦物具金屬色(如鐵黑、鉛灰色等)，條痕呈黑色或金屬色，如黃鐵礦。
半金屬光澤:這種光澤反光較強，呈較暗的金屬狀光澤。礦物條痕多為深彩色，如赤鐵礦、鉻鐵礦等。
金剛光澤:反光較強，但無金屬色彩，有像金剛石那樣燦爛耀眼的光澤。這種礦物的條痕為淺彩色及無色、白色，如金剛石等。
玻璃光澤:玻璃光澤反光弱，像玻璃表面那樣。這類礦物的條痕多為無色或白色，如石英、方解石等。
以上四級光澤是指礦物的平坦表面如晶面、解理面對光的反射情況，當礦物表面不平坦或成集合體時，常呈現一些特殊的光澤，常見的有以下光澤。
油脂光澤:具有這種光澤的礦物表面像塗了一層油脂似的，多見於透明礦物的斷口面上，如石英等。
蠟狀光澤:有些礦物表面有像蠟燭一樣的光澤，在透明礦物的隱晶質或非晶質緻密塊狀集合體表面常見。
絲絹光澤:在纖維狀集合體表面呈現這種光澤，好像絲綢的表面一樣，如纖維狀石棉、石膏等。
珍珠光澤:似珍珠或貝殼內壁的光澤。在透明礦物的極完全解理面上常見，如雲母。
土狀光澤:有些礦物表面暗淡無光，像土一樣。這種光澤多見於粉末狀、土狀集合體表面，如高嶺石。
(三)礦物的力學性質
礦物的力學性質是指礦物在受到外力作用下所表現出來的一系列特徵，不同的礦物有著不同的力學性質。力學性質包括礦物的解理、斷口、硬度、密度(比重)以及礦物的脆性和延展性、礦物的彈性和撓性。
1.解理和斷口
解理是礦物沿著晶體中某些特定的方向裂開，出現平整破裂面的趨勢，所形成的面為解理面。解理面代表了晶體中化學鍵結合比較弱的方向，而且在這個方向上必須保持電中性，如圖1-2中食鹽晶體的前後、左右及上下的3個方向就可形成立方體解理面。雲母類礦物極易剝成很薄的片，表明其有極好的解理。一般根據解理面發育的程度，可以將解理分為五級。
極完全解理:解理面光滑、密集、平整，如雲母類礦物。
完全解理:具有解理的礦物很容易裂開成規則塊體，解理面光滑、平整，如方解石、方鉛礦等。
中等解理:解理面較明顯，斷續相連、較光滑，如輝石類礦物、角閃石類礦物、長石類礦物等。
不完全解理:解理面不太發育，間距較大，也不平整，如橄欖石。
極不完全解理:有些礦物很難出現或實際上無解理，見到斷面一般都是斷口，如石英、黃鐵礦等。
當晶體受力後，有時解理面出現的方向不止一個，可能有若干個，這就涉及解理的組數了。所謂解理的組數，指沿不同方向出現的解理方位的數量。如白雲母只在一個方向出現解理面，我們就認為其只有一組解理;而輝石和角閃石類礦物常常能見到兩個平行柱面的解理，就是兩組解理，圖1-6中為方解石的三組不同方向的解理面。
圖1-6 方解石的三組解理
圖1-7 石英的貝殼狀斷口
當出現兩組或者兩組以上解理面時，就存在不同解理面的夾角。解理面的夾角是礦物鑒定的有力特徵。如輝石類礦物平行柱面的兩組解理的夾角為87°，肉眼看起來就跟直角一樣，但角閃石類礦物對應的解理夾角為56°，看起來與60°很接近。還有方解石的解理夾角基本上接近60°，等等。
在實際觀察中，注意區分解理面與晶面，不要把兩者混淆了。解理面是晶體在受力時，晶體內部出現的連續、等間距的一系列平面，而晶面只出現於晶體的表面，受力後晶面更不會出現像解理面那樣向晶體內部「復制」的現象。
礦物受力後不沿解理面破裂而形成的斷面稱為斷口。斷口按其形態可分為以下幾種:
貝殼狀斷口:這種斷口面呈彎曲的凹面，具有不規則的同心紋，形似貝殼，如石英晶體的斷口(圖1-7)。
鋸齒狀斷口:斷口呈尖銳的鋸齒狀，如自然銅。
參差狀斷口:斷口面參差不齊，較粗糙，如磷灰石。
土狀斷口:多為粘土礦物的斷面，斷口呈細粉砂狀，如高嶺石類礦物集合體。
2.硬度
硬度指礦物表面抵抗刻劃力的強度。礦物硬度的大小主要取決於礦物晶體中化學鍵的強度。其簡易的測量方法，是用已知硬度的物體刻劃未知礦物的表面，如能刻劃出痕跡，就表明未知礦物的硬度小於已知物體的硬度，然後，再用硬度更小的物體去做同樣的測試，直到找到未知礦物的硬度即可。地質上常用一套已知硬度的礦物作為對照物去檢測未知礦物的硬度，這就是所謂的摩氏硬度計(Mohs hardness scale)(表1-3)。這是德國礦物學家Friedrich Mohs(1773～1839)一百多年前發明的，迄今仍有使用價值。其實，當我們在野外作業時，手頭不一定有現成的摩氏硬度計，但如果用已知硬度的一些物體無疑會起到替代摩氏硬度礦物的作用。如指甲的硬度通常略大於2，銅幣的硬度大約等於3，小刀的硬度略大於5，普通玻璃的硬度為5.5等。測試時必須用礦物的新鮮面，否則結果不準確。礦物的硬度也可用儀器測量，目前使用較多的為Vicker法，是用合金或金剛石製成一定形狀的壓頭，加以一定的負荷壓在礦物的光面上，以負荷與壓痕的表面積的關系，求得礦物的絕對硬度，一般以kg/mm2表示。
表1-3 摩氏硬度計
有些礦物表面的不同方向表現出不同的硬度，這與礦物晶體內部結構的異向性有較大的關系，即晶體不同方向上表現出不同的物理性質。如藍晶石在平行柱狀方向的硬度為4.5，而在垂直柱狀方向的硬度則為6，故藍晶石有時也稱作「二硬石」。
3.比重與密度
礦物的比重，指礦物相對於等體積的水的重量。它的大小取決於礦物組成成分及其內部質點(原點或者離子)堆積的緊密程度。嚴格來說，比重(G)應該是礦物在空氣中的重量與同體積水(4℃)重量的比值，即
綜合地質學
比重的測量方法完全基於阿基米德定律，如果一個物體全部浸在水中，它失去的重量等於排開同體積水的重量。自然界中大部分礦物的比重為2.7，而金屬礦物的比重較大，如自然金的比重為19;銀為10.5;銅為8.9。比重的測量有兩種途徑:①稱重法，在天平上分別把礦物在空氣中和水或者其他已知密度的液體中稱重，然後代入上式即可求出礦物的比重;②重液法，將礦物放入已知比重的不同重液中，如飽和鹽水溶液(比重為1.13)、三溴甲烷(2.9)、二碘甲烷(3.33)等，如果礦物懸浮於某一種重液中，則可知礦物的比重與該重液的比重相同。
目前許多文獻中礦物的重量參數常用密度來表示。所謂密度，是指單位體積的物質質量，其單位為g/cm3，水在4℃時的密度為1g/cm3。礦物的密度(D)可由下式計算得出:
綜合地質學
式中:M為晶體化學式中元素的原子量之和;Z為單位晶胞中晶體化學式的分子數;V為晶胞體積;N為阿佛伽德羅常數，1/N=1.6605。
比重與密度的關系，就是比重代表了兩種物質的相對密度，即
綜合地質學
因為水在4℃時的密度為1g/cm3，故礦物的密度值與比重值相同。值得注意的是，比重沒有量綱，而密度是有量綱的，即g/cm3。因此，密度的測量往往是通過測比重而得到的。
在肉眼鑒定礦物時，一般根據礦物相對比重將礦物分為三類。
輕礦物:礦物的比重小於2.5，如石膏。
中等比重礦物:礦物的比重在2.5～4之間，如石英、方解石等。自然界中大多數礦物屬於此類。
重礦物:礦物比重大於4，如重晶石、方鉛礦等。
4.礦物的脆性和延展性
礦物的脆性:指礦物受外力作用時容易破碎的性質。
礦物的延展性:指礦物在錘擊或拉引下，容易形成薄片和細絲的性質。
5.礦物的彈性和撓性
礦物的彈性:礦物受外力作用發生彎曲形變，但當外力作用取消後，能使彎曲形變恢復原狀，這種性質稱為彈性，如雲母。
礦物的撓性:礦物受外力作用發生彎曲形變，如外力作用取消後，彎曲了的形變不能恢復原狀，則這種性質稱為撓性，如滑石。
J. 礦物的各類物理性質是如何劃分的
礦物在物理學研究所涉及的光學、力學、電學、磁學等方面表現出來的性質稱礦物的物理性質。它們主要取決於礦物自身的化學成分和內部結構，因而成為鑒別礦物的重要依據。
（一）礦物的光學性質
1.顏色
2.條痕
3.光澤
4.透明度
5.發光性
（二）礦物的力學性質
1.硬度
2.解理
3.斷口
（三）礦物的比重（密度）、磁性、放射性及點學性質
電學性質包括：（1）導電性；（2）介電性、壓電性和焦（熱）電性