矿物的物理性质 » 地质科学

矿物质 是天然存在的无机固体物质，具有确定的化学成分和晶体结构。 它们表现出各种物理特性，可用于识别和分类它们。 矿物的一些常见物理特性包括：

内容

各向同性是某些矿物表现出的一种特性，它们在所有方向上都表现出相同的物理特性。 换句话说，各向同性矿物具有均匀的物理性质，无论观察方向如何。 这与各向异性矿物形成对比，各向异性矿物根据观察的方向表现出不同的物理性质。

各向同性主要与矿物的光学特性有关，特别是它们与光相互作用时的行为。 各向同性矿物具有单一折射率，这意味着光在所有方向上以相同的速度穿过它们，并且它们不表现出双折射。 因此，从任何方向观察时，各向同性矿物看起来都是相同的，并且无论矿物标本的方向如何，它们的光学特性（例如颜色和透明度）都是一致的。

各向同性矿物的例子包括 石榴石, 尖晶石和磁铁矿。 这些矿物具有立方晶体结构，导致各向同性行为。 其他矿物，如石英和方解石，是各向异性的，因为它们具有不同的晶体结构，导致它们在不同方向表现出不同的物理特性。

各向同性的性质可以通过各种光学测试来确定，例如偏光显微镜，其中涉及使用偏振光来观察矿物与光相互作用时的行为。 各向同性是矿物鉴定和分类的重要特征，它有助于区分各向同性矿物和各向异性矿物，并有助于矿物学分析。

在单晶中，物理和机械性能通常随取向的不同而不同。 从我们的晶体结构模型可以看出，原子应该能够在某些方向上比其他方向更容易地相互滑动或相互扭曲。 当材料的性能随着不同的晶体取向而变化时，该材料被称为 各向异性的.

或者，当材料的属性在所有方向上都相同时，该材料被称为 各向同性。 对于许多多晶材料，在材料进行任何加工（变形）之前，晶粒取向是随机的。 因此，即使单个晶粒是各向异性的，性能差异也趋于平均，总体而言，材料是各向同性的。 当一种材料形成时，晶粒通常会在一个或多个方向上扭曲和拉长，这使得材料各向异性。 材料形成将在稍后讨论，但让我们继续讨论原子水平的晶体结构。

矿物的物理性质 与其原子结构、键合力和化学成分直接相关。 原子和离子之间存在的键合力（电力）与元素的类型以及晶体结构中元素之间的距离有关。 因此，具有相同化学成分的矿物可能表现出不同的晶体结构（作为 P 和 T 或两者变化的函数）。 因此，在不同的对称系统中结晶，它们表现出不同的物理性质，这称为多态性。 据说这些矿物是多晶型的。 根据其组中存在的矿物种类的数量，它们可以是二晶型、三晶型或多晶型。

内聚力和弹性是两个相关的概念，描述材料响应外力的行为。

凝聚：内聚力是指材料内颗粒之间将它们固定在一起的内部吸引力或结合力。 它是使材料抵抗被拉开或分离的力。 内聚力决定了材料的“粘性”或“粘在一起”特性。 在矿物中，内聚力通常是由于构成矿物结构的原子或离子之间的化学键造成的。 具有强内聚力的矿物更不易破裂或破碎。

弹性：弹性是指材料在外力作用下变形，然后在外力消除后恢复其原始形状和尺寸的能力。 弹性材料可以发生暂时变形，例如拉伸或弯曲，而不会造成永久性损坏或结构发生变化。 弹性与材料的强度和柔韧性有关。 在矿物中，弹性通常与原子或离子之间化学键的排列和强度以及矿物颗粒的整体结构和排列有关。

矿物可以表现出一系列的内聚力和弹性行为，具体取决于其化学成分、晶体结构和其他因素。 有些矿物可能具有很强的内聚力和高弹性，使其不易破碎，并且能够在压力下变形而不会造成永久性损坏。 其他矿物可能具有弱内聚力和低弹性，使其更容易破裂或变形。 矿物的粘合性和弹性特性也会受到温度、压力和湿度等外部因素的影响。

矿物的内聚力和弹性的结果表现为

结晶矿物在某些方向上破裂的倾向，产生或多或少光滑的平面。这些具有最低键能的平面具有最小值的内聚力。 无定形体当然没有解理。 解理面通常位于 // 晶面。 例外：加州、流感。

1. 良好、独特、完美、2. 公平、模糊、不完美、3. 贫穷、残迹、困难。

与矿物的原子结构有关，解理可能在多个方向上，并且根据内聚力，其中一些可能比其他方向更发达。 所以根据其区分度和流畅度进行分类：

当矿物受到外力作用时获得。 矿物沿着结构薄弱的平面断裂。 该弱点可能是由压力、孪生或外解造成的。 孪晶面和滑移面的复合面通常是易分型的方向。 分离类似于分裂。 然而，与解理不同，矿物物种的所有个体可能不会表现出分离。 晶体上的分离不是连续的。

如果矿物不包含弱面，它将沿随机方向破裂，称为断裂

矿物光滑表面的耐刮擦性 (H) 这是矿物粘合强度的间接测量。 硬度是通过用已知硬度的矿物或物质刮擦矿物来确定的。 一些常见矿物表现出的莫氏硬度相对标度被用来给出数值结果。 下面列出了这些矿物质以及一些常见物体的硬度。 10 年，奥地利矿物学家 F. Mohs 选择了一系列 1824 种常见矿物作为量表。

莫氏硬度

其他常见物体的硬度

矿物对破碎、压碎、弯曲、切割、拉伸或撕裂的抵抗力就是其韧性。 这是矿物的粘聚力。

比重（SG） 或相对密度是一个无单位的数字，表示物质的重量与等体积水在 4 度时的重量之比（最大 ρ）。密度 (p) 是每体积物质的重量= g/cm3。 他们有区别大于 SG，并且因地点而异（两极最大，最小在赤道）。

透度 是固体透射或吸收的光量。透明度通常严格用于手标本，大多数矿物在手标本中是不透明的，在薄片中是透明的

透明 通过其后面的物体可以清楚地看到标本的尺寸（较厚的标本可能会变得半透明）

半透明 光透过但物体看不见

不透明 光被完全吸收

颜色有时是矿物的一种极具诊断性的特性，例如例子 黄绿 和 附子 几乎总是绿色的。 但是，对于一些矿物质它根本不能诊断，因为矿物质可以呈现出多种变化颜色。 据说这些矿物是异色的。

例如，石英可以是透明的、白色的、黑色的、粉色的、蓝色的或紫色的。

条纹是粉末状矿物的颜色。 条纹显示了矿物的真实颜色。 在大固体形式中，微量矿物质可以通过以某种方式反射光来改变矿物的颜色外观。 微量矿物质对条纹小粉状颗粒的反射影响不大。

金属矿物的条纹往往显得较暗，因为条纹的小颗粒吸收了照射到它们上的光线。 非金属颗粒往往会反射大部分光线，因此它们的颜色显得较浅或几乎呈白色。

光泽是一个术语，用于描述光与矿物表面相互作用的方式以及矿物的亮度或光泽度。 它是矿物的基本物理性质之一，可以为矿物的鉴别提供重要线索。 可以通过在正常照明下检查矿物样本表面的反射光或使用光源（例如手电筒）照射矿物来观察光泽。

有几个常用术语来描述矿物的光泽：

光泽对于识别矿物来说是一种有用的特性，因为它提供了有关光如何与矿物表面相互作用的信息。 然而，值得注意的是，光泽有时可能是主观的，并且会根据照明条件和所观察的矿物标本的质量而变化。 它通常与其他物理特性结合使用，以准确识别矿物。

晶型和晶习是描述矿物晶体的外观或形状的两个相关概念。 它们是矿物鉴定中使用的重要特征，可以提供有关矿物内部结构和生长条件的有价值的信息。

晶型：晶型是指矿物晶体的几何形状，它是由晶格中原子或离子的排列决定的。 晶体形态是矿物内部结构及其形成条件的结果，包括温度、压力和晶体生长的可用空间。 晶体可以呈现出多种形式，从简单的几何形状（例如立方体、棱柱和金字塔）到更复杂和不规则的形状。

习性：习性是指一组晶体或矿物聚集体的特征性整体形状或外观。 习性可能因晶体形成的生长条件和环境而异。 常见的矿物质习惯包括：

矿物的晶型和习性可以提供有关其晶体学、对称性和生长条件的重要信息，这有助于矿物识别和了解矿物性质。 然而，值得注意的是，晶体形态和习性可能会有所不同，并且某些矿物可能会表现出多种习性或形态，具体取决于它们形成的具体条件。 因此，通常需要结合晶型和习性考虑其他物理和化学性质，以进行准确的矿物鉴定。

磁性是某些矿物表现出的一种物理特性，可以吸引或排斥其他磁性材料，例如 铁 或钢。 它是由矿物内磁偶极子的排列引起的，磁偶极子是具有北极和南极的微小原子或分子磁体。

矿物可以表现出两种主要类型的磁性：

除了铁磁性和顺磁性之外，还有其他类型的磁性，例如反铁磁性（相邻磁偶极子沿相反方向排列）和抗磁性（矿物对磁铁的排斥力较弱）。 然而，这些类型的磁性在矿物中不太常见，并且通常具有较弱的磁效应。

磁性可用作识别某些矿物的诊断特性，因为并非所有矿物都具有磁性。 例如，如果某种矿物被磁铁强烈吸引，并且即使在移除磁铁后仍保留其磁性，则可能表明存在磁铁矿。 另一方面，如果矿物仅被磁铁微弱吸引，并且在移除磁铁时失去磁性，则可能表明矿物具有顺磁性或抗磁性。

值得注意的是，仅凭磁性的存在或不存在并不总是足以进行矿物鉴定，还应考虑其他因素，例如颜色、硬度、条纹以及其他物理和化学特性。 磁性只是可用作矿物鉴定和表征工具的众多特性之一。