矿物的物理性质是怎样的？

造岩矿物_土木工程地质

1.2　造岩矿物

地壳和地球内部的化学元素，除极少数呈单质存在外，绝大多数均以化合物的形态存在。这些具有一定化学成分和物理性质的天然单质和化合物，称为矿物。地壳中已发现的矿物有三千多种，除个别以气态（如碳酸气、硫化氢气等）或液态（如水、自然汞等）出现外，绝大多数均呈固态。构成岩石的矿物称为造岩矿物，主要有二十多种。

1.2.1　矿物的形态

固态矿物按其质点（原子、离子、分子）有无规则排列，可分为晶质矿物和非晶质矿物等两类。

造岩矿物绝大多数是晶质矿物。晶质矿物的内部质点作规则的排列，所以在适宜的生长条件下，这种有规律的排列使晶体具有一定的内部结构构造和几何外形。例如，岩盐中的Na^＋和Cl^—，在三维空间作等间距重复排列，组成立方格子状构造，其几何外形为立方体（见图1－2）。不同的晶质矿物，因内部结构不同，因此，晶体的几何形态也不相同，如方解石多为菱面体，云母则为片状，黄铁矿因生长条件不同可呈立方体或五角十二面体等。非晶质矿物的内部质点呈无规律的排列，杂乱无章，故没有一定的几何外形，如蛋白石、玛瑙、火山玻璃质等都是非晶质矿物。

图1－2　岩盐的晶体内部构造和晶体形态

在自然界，晶质矿物很少以单体出现，而非晶质矿物则根本没有规则的单体形态，所以常根据集合体的形态来识别矿物。矿物集合体形态往往反映了矿物的生成环境。常见矿物集合体形态有以下几种。

（1）晶簇

晶簇是在同一基底上生长出许多同类矿物的晶体群，如水晶簇、方解石晶簇等。（2）纤维状

由许多针状、柱状或毛发状的同种单体矿物，平行排列成纤维状，如石棉、纤维石膏等。

（3）粒状

大小相近、不按一定规律排列的晶体，聚合在一起形成粒状集合体，依颗粒大小可分为粗粒状、中粒状和细粒状等三种。

（4）钟乳状

钙质溶液或胶体，在岩石的孔洞或裂隙中，因水分蒸发，从同一基底向外逐层生长而成的圆锥形或圆柱形矿物集合体。这种集合体最常见于石灰岩溶洞中，如由洞顶向下生长而形成下垂的钟乳体，称为石钟乳；由下向上逐渐生长的称为石笋；石钟乳和石笋相互连接，就形成了石柱。

（5）鲕状

胶体物质围绕着某质点凝聚而成一个结核，一个个细小的结核聚合成集合体，形似鱼卵，如鲕状赤铁矿。结核颗粒大小如豆者，称为豆状集合体；形似肾状者，称为肾状集合体，如肾状赤铁矿、肾状硬锰矿等。

（6）土状

单体矿物已看不清楚，呈疏松粉末状聚集而成的集合体，如高岭土。

（7）块状

矿物细小紧密集合在一起，无一定排列形式，如蛋白石、块状石英。

1.2.2　矿物的物理性质

矿物的物理性质取决于矿物的化学成分和晶体构造。因此，矿物的物理性质是肉眼鉴定矿物的主要依据。下面着重介绍用肉眼和简单工具就可分辨的若干物理性质。

1）颜色

它是矿物对不同波长的可见光波吸收和反射程度的反映，可分为自色、他色和假色。

（1）自色

这是矿物本身所固有的颜色。如黄铁矿呈现铜黄色，方解石为白色。

（2）他色

这是矿物由于外来有色物质的混入呈现的颜色。如石英是无色透明的，常因有色的杂质混入而呈现紫色、玫瑰色、烟灰色等。

（3）假色

这是由矿物表面的氧化膜或解理面所引起的光线干涉作用造成的颜色。

2）条痕

条痕是指矿物在白色无釉瓷板上摩擦时所留下的粉末痕迹，即矿物粉末的颜色。条痕显示自色。例如，赤铁矿有红色、钢灰色、铁黑色等多种颜色，而条痕总是樱红色。故条痕具有重要的鉴定意义。

3）光泽

光泽是指矿物表面对可见光反射的能力。根据矿物光泽的强弱，光泽分为金属光泽、半金属光泽和非金属光泽等三种。

（1）金属光泽

反射性很强，类似金属磨光面上的反射光，闪耀夺目，如方铅矿、黄铁矿等。

（2）半金属光泽

类似于一般金属的光泽，但较为暗淡，如磁铁矿、铬铁矿等。

（3）非金属光泽

按其反光强弱，非金属光泽可细分为金刚光泽、玻璃光泽、油脂光泽、丝绢光泽和土状光泽。金刚光泽，如金刚石、闪锌矿；玻璃光泽，如水晶、萤石；油脂光泽，如石英断口上的光泽；丝绢光泽，如石棉、石膏；土状光泽，如高岭石等几种。

4）透明度

矿物容许可见光透过的能力，称为透明度。透明度取决于矿物的化学性质与晶体构造，且与厚度有关。因此，有些看来是不透明的矿物，当其磨成薄片（0.03mm）时，却是透明的。据此，透明度可分为如下三级。

（1）透明的

绝大部分光线可以通过矿物，因而隔着矿物的薄片可以清楚地看到对面的物体，如无色水晶、冰洲石（透明的方解石）等。

（2）半透明的

光线可以部分通过矿物，因而隔着矿物薄片可以模糊地看到对面的物体，如闪锌矿、辰砂等。

（3）不透明的

光线几乎不能透过矿物，如黄铁矿、磁铁矿、石墨等。

5）硬度

矿物抵抗外力刻画、压入、研磨的能力，称为矿物的硬度。一般采用两种矿物对刻的方法来确定矿物的相对硬度。硬度对比的标准，选用十种不同硬度的矿物组成，称为摩氏硬度，具体划分如下。

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

摩氏硬度只反映矿物相对硬度的顺序，它并不是矿物的绝对硬度的等级。在测定某矿物的相对硬度时，如能被方解石刻画，而不能被石膏刻画，则该矿物的相对硬度在2°～3°之间，可定为2.5°。常见的造岩矿物的硬度，大部分在2°～6.5°，大于6.5°的只有石英、橄榄石、石榴子石等少数几种。为了方便起见，常用指甲（2°～2.5°）、小铁刀（3°～3.5°）、玻璃片（5°～5.5°）、钢刀片（6°～6.5°）来测定矿物的相对硬度。

6）解理和断口

晶质矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性质，称为解理。裂开的光滑平面称为解理面。矿物受打击后，沿任意方向发生不规则的断裂，其凹凸不平的断裂面称为断口。

晶质矿物之所以能产生解理，是由于内部质点呈现规则排列，解理常平行于一定的晶面发生。不同矿物解理方向的数目不一，有一个方向的解理，如云母；有两个方向的解理，如长石；有三个方向的解理，如方解石；有四个方向的解理，如萤石。根据解理面的完全程度，可将解理分为以下几类。

①极完全解理：解理面非常平滑，极易裂开成薄片，解理面大而完整，如云母。

②完全解理：解理面平滑，矿物易分裂成薄板状或小块，如方解石。

③中等解理：解理面不甚平滑，如角闪石。

④不完全解理：解理面很难出现，常出现断口，如磷灰石。

矿物解理的完全程度和断口是互为消长的，解理完全时则不显断口，解理不完全或无解理时，则断口显著。如不具解理的石英，只会呈现贝壳状断口，自然铜则具锯齿状断口。续表

还可以根据矿物的密度大小来鉴别矿物，如方铅矿、重晶石、黑钨矿等大密度矿物，手感很沉。此外，滑石有滑腻感，方解石遇盐酸起泡，有的矿物还具有磁性、弹性、挠性、发光性等，这些都可以作为鉴别矿物的依据。

1.2.3　常见造岩矿物及鉴定方法

组成三大岩类的造岩矿物种类并不多，常见的造岩矿物及其物理性质，如表1－1所示。

鉴定矿物的方法很多，其中以肉眼鉴定最为简便和迅速。肉眼鉴定矿物是凭借放大镜、小刀、磁铁等简便工具，对矿物的外表形态及物理性质等进行肉眼观察的鉴定方法。一般，先确定矿物的硬度、光泽、解理和密度，因为这些物理性质是比较固定的；然后观察矿物的颜色、形态和透明度等；并注意矿物是否具有磁性、发光性或挠性，遇酸是否起泡等特征，逐步缩小范围，最后定出矿物的名称。

肉眼鉴定矿物是一种粗略的方法，一般在现场工作中常用，而要精确地给矿物定名，需取试样进行室内鉴定，常把试样切成薄片，在偏光显微镜下进行鉴定。

表1－1　常见造岩矿物的主要特征表

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