矿物的物理性质分析学习资料.ppt
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1、矿物的物理性质分析一、矿物的光学性质一、矿物的光学性质1 1、矿物的颜色、矿物的颜色定义:定义:对光选择性吸收的结果对光选择性吸收的结果可见光可见光 390 390760nm760nm,其间波长由长,其间波长由长至短依次显示红、橙、黄、绿、青、至短依次显示红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等色,它们的混合色为蓝、紫等色,它们的混合色为白色白色矿物的光学效应矿物的光学效应反射、吸收、透射反射、吸收、透射 矿物对光全部吸收时,矿物呈黑色矿物对光全部吸收时,矿物呈黑色 对所有波长的色光均匀吸收,矿物呈不同程度的灰色对所有波长的色光均匀吸收,矿物呈不同程度的灰色 基本上都不吸收则为无色或白色基本上都不吸收则为
2、无色或白色 选择吸收某些波长的色光,矿物选择吸收某些波长的色光,矿物呈现吸收色光的互补色呈现吸收色光的互补色矿物颜色的类型矿物颜色的类型 自色、他色、假色自色、他色、假色 自色自色是指矿物本身固有的成分、结构所决定的颜色是指矿物本身固有的成分、结构所决定的颜色.自色自色 对矿物鉴定有着重要的意义。对矿物鉴定有着重要的意义。他色他色是由杂质、气液包裹体所引起的颜色是由杂质、气液包裹体所引起的颜色 假色假色是因物理光学效应而产生的颜色是因物理光学效应而产生的颜色 体色、表色体色、表色体色:体色:物体内部所表现出来的颜色。当白光透入矿物达一定物体内部所表现出来的颜色。当白光透入矿物达一定 深度,且在
3、此过程中选择吸收不同波长的色光而呈现深度,且在此过程中选择吸收不同波长的色光而呈现 出其互补色,为矿物所固有的颜色,如橄榄石吸收紫出其互补色,为矿物所固有的颜色,如橄榄石吸收紫 光而呈橄榄绿色光而呈橄榄绿色表色:表色:即反射色,只有物体的反射光所呈现的颜色,不即反射色,只有物体的反射光所呈现的颜色,不 透明矿物因吸收非常强,因而表现的都是表面色。透明矿物因吸收非常强,因而表现的都是表面色。反射光是矿物表层对透射光吸收后的再辐射,而且某个波长反射光是矿物表层对透射光吸收后的再辐射,而且某个波长范围内的色光吸收的越多再辐射时它们的强度也越大,从而范围内的色光吸收的越多再辐射时它们的强度也越大,从而
4、使矿物呈现相应的表面色。所以,表面色表现为与被吸收色使矿物呈现相应的表面色。所以,表面色表现为与被吸收色光一致的颜色,而非补色。光一致的颜色,而非补色。矿物的呈色机理矿物的呈色机理 A、带隙跃迁带隙跃迁能带理论认为,结晶体中的电子不再被个别原子所束缚,而为整个晶体所共有,并能带理论认为,结晶体中的电子不再被个别原子所束缚,而为整个晶体所共有,并在晶体内部的一个三维空间的周期性势场中运动。电子运动时的能量限定在一定的在晶体内部的一个三维空间的周期性势场中运动。电子运动时的能量限定在一定的区域中,它有一定的上下限值,这些电子运动所允许取的能量区域就称为区域中,它有一定的上下限值,这些电子运动所允许
5、取的能量区域就称为能带能带。能带理论中,电子在能带能级上的充填首先成对充填在较低能量的能级上。能带理论中,电子在能带能级上的充填首先成对充填在较低能量的能级上。完全被电子填满的原子轨道形成的较低能量的能带称为完全被电子填满的原子轨道形成的较低能量的能带称为满带满带,由未充满电子的原子,由未充满电子的原子轨道所形成的较高能量的能带称为轨道所形成的较高能量的能带称为导带导带,没有电子充填的为,没有电子充填的为空带空带,满带与导带之间,满带与导带之间为为禁带禁带。上述能带中凡充填有价电子的就称为。上述能带中凡充填有价电子的就称为价带价带若若矿矿物物对对各各种种色色光光大大致致是是均均匀匀的的吸吸收收
6、并并再再辐辐射射,按按照照反反射射率率大大小小的的不不同同而而分分别别表表现现为为银银白白、锡锡白白、钢钢回回、铅灰、铁黑等铅灰、铁黑等。(2 2)矿矿物物带带隙隙宽宽度度中中等等(EgEg1.77-3.10ev1.77-3.10ev)能能量量间间隔隔在在可可见见光光的的范范围围内内,矿矿物物可可选选择择能能量量比比自自身身EgEg大大的的各各种种色色光光,使使电电子子跃跃迁迁而而呈呈其其互补色。互补色。导带导带导带导带满带满带满带满带满带满带满带满带导带导带导带导带带隙带隙带隙带隙(1 1)矿矿物物带带隙隙宽宽度度窄窄(Eg1.77evEg3.10ev)Eg Eg3.10ev)大与可见光的大
7、与可见光的能量,可将光不被吸收而大部分透过,矿物无色透明能量,可将光不被吸收而大部分透过,矿物无色透明B B、内电子转移、内电子转移过渡元素离子的呈色过渡元素离子的呈色过渡金属元素具有未充满的过渡金属元素具有未充满的d d、f f电子,进入晶体场后发生晶电子,进入晶体场后发生晶体场分裂,使离子外层电子轨道重新排列,新形成轨道能级体场分裂,使离子外层电子轨道重新排列,新形成轨道能级间的能量罗在可见光区,为维持新的能量状态需要吸收一定间的能量罗在可见光区,为维持新的能量状态需要吸收一定波长的可见光,当矿物受到可见光照射时,便吸收该波长光波长的可见光,当矿物受到可见光照射时,便吸收该波长光波,使矿物
8、呈现其互补色。波,使矿物呈现其互补色。过渡离子过渡离子色素离子色素离子同一离子进入不同晶体场呈色不同同一离子进入不同晶体场呈色不同C C、电荷转移电荷转移含不同价态离子矿物的呈色含不同价态离子矿物的呈色矿物中含有变价金属离子,由于晶体场效应的影响,当电子矿物中含有变价金属离子,由于晶体场效应的影响,当电子受到自然光的照射后从一个离子的轨道跃迁到与之比林的另受到自然光的照射后从一个离子的轨道跃迁到与之比林的另一例子轨道上去,伴随电子的转移有很强的吸收,而使矿物一例子轨道上去,伴随电子的转移有很强的吸收,而使矿物呈色呈色D D、色心呈色色心呈色由于种种物理化学因素,在晶体局部范围内,质点的排列偏由
9、于种种物理化学因素,在晶体局部范围内,质点的排列偏离严格的周期性重复规律,形成晶格缺陷。晶体中能选择吸离严格的周期性重复规律,形成晶格缺陷。晶体中能选择吸收可见光的点缺陷称为色心,它能引起相应的电子跃迁而使收可见光的点缺陷称为色心,它能引起相应的电子跃迁而使晶体呈色晶体呈色F F色心色心晶格中由于阴离子缺位而引起的。对于整个晶格而晶格中由于阴离子缺位而引起的。对于整个晶格而言,阴离子的缺位,空位即形成带正电荷的中心,它能捕获言,阴离子的缺位,空位即形成带正电荷的中心,它能捕获附近离子中的电子,发生相应的电子转移,吸收某种波长的附近离子中的电子,发生相应的电子转移,吸收某种波长的色光而使晶体呈色
10、。如石盐的蓝色,萤石的紫色色光而使晶体呈色。如石盐的蓝色,萤石的紫色V V色心色心晶格中由于阳离子缺位而引起的。从经典角度考虑,晶格中由于阳离子缺位而引起的。从经典角度考虑,缺少一个阳离子等于附近增加了一个负电荷,那么附近一个缺少一个阳离子等于附近增加了一个负电荷,那么附近一个阴离子必须称为阴离子必须称为“空穴空穴”才能保持静电的平衡。才能保持静电的平衡。E E、物理光学效应、物理光学效应光的反射、干涉等物理因素所引起的光的反射、干涉等物理因素所引起的 矿物成色矿物成色矿物的条痕是指矿物粉末的颜色矿物的条痕是指矿物粉末的颜色一般是将矿物在白色无釉瓷板上刻划后,观察其留下的一般是将矿物在白色无釉
11、瓷板上刻划后,观察其留下的粉末颜色。矿物的条痕可以消除假色、减弱他色,因而比矿粉末颜色。矿物的条痕可以消除假色、减弱他色,因而比矿物颜色更稳定物颜色更稳定应用对象:应用对象:有色矿物有色矿物 低硬度矿物低硬度矿物(硬度(硬度 25%R25%。呈抛光金属般的光泽。呈抛光金属般的光泽半金属光泽半金属光泽 R=25-19%R=25-19%。呈未刨光金属般的光泽。呈未刨光金属般的光泽金刚光泽金刚光泽 R=19-10%R=19-10%。如同金刚石般的光泽。如同金刚石般的光泽玻璃光泽玻璃光泽 R=10-4%R=10-4%。如同玻璃般的光泽。如同玻璃般的光泽矿物光泽的分级金属光泽金属光泽半金属光泽半金属光泽
12、金刚光泽金刚光泽玻璃光泽玻璃光泽5 5、矿物的发光性、矿物的发光性发光性是指物体受外加能量激发,发出可见光的性质发光性是指物体受外加能量激发,发出可见光的性质荧光:荧光:发光体一旦停止受激,发光现象立即消失发光体一旦停止受激,发光现象立即消失磷光:磷光:发光体停止激发,仍持续发光发光体停止激发,仍持续发光二二 矿物的力学性质矿物的力学性质1 1、矿物的解理、裂理和断口、矿物的解理、裂理和断口矿物的解理矿物的解理 定义:定义:矿物受外力(敲打、挤压等)作用后,沿着一矿物受外力(敲打、挤压等)作用后,沿着一 定的结晶方向发生破裂,形成一系列光滑平面的性质定的结晶方向发生破裂,形成一系列光滑平面的性
13、质 解理产生的原因解理产生的原因 解理是由矿物的晶体结构决定的解理是由矿物的晶体结构决定的 解理产生在面网间化学键力最弱的方向解理产生在面网间化学键力最弱的方向A 解理面一般平行于解理面一般平行于面网密度最大的面网面网密度最大的面网B 平行于由异号离子组平行于由异号离子组成的电性中和的面网成的电性中和的面网C 当相邻面网为同号离子的当相邻面网为同号离子的面网时,其间易产生解理面网时,其间易产生解理D 平行于化学键力平行于化学键力最强的方向最强的方向根根据据解解理理产产生生的的难难易易程程度度,可可将将矿矿物物的的解解理理分分成成五五个等级:个等级:A A 极极完完全全解解理理 矿矿物物在在外外
14、力力作作用用下下极极易易裂裂成成薄薄片片。解解理理面面光光滑滑、平平整整。很很难难发发生生断断口口。如如云云母母、石石墨墨、辉钼矿等;辉钼矿等;B B 完完全全解解理理 矿矿物物在在外外力力作作用用下下,很很容容易易沿沿解解理理方方向向裂裂成成平平面面(但但不不成成薄薄片片)。解解理理面面平平滑滑。如如方方解解石、方铅矿、萤石等;石、方铅矿、萤石等;C C 中中等等解解理理 矿矿物物在在外外力力作作用用下下,产产生生明明显显的的解解理理,但解理面不太连续和光滑,有断口。如白钨矿等;但解理面不太连续和光滑,有断口。如白钨矿等;D D 不不完完全全解解理理 矿矿物物在在外外力力作作用用下下,不不易
15、易裂裂出出解解理理面面,解解理理面面小小而而不不平平整整,易易出出现现断断口口。如如磷磷灰灰石石 00010001 及及 1010 1010 解理;解理;E E 极极不不完完全全解解理理 矿矿物物受受外外力力作作用用后后,极极难难出出现现解解理理,多多形形成成断断口口,一一般般称称为为无无解解理理。如如石石英英、黄黄铁铁矿。矿。解理的分级解理的分级解理的表示解理的表示单形符号单形符号解理既体现出晶体的异向性解理既体现出晶体的异向性又体现出晶体的对称性又体现出晶体的对称性说说明明 只有晶质矿物才有解理只有晶质矿物才有解理 不同种的矿物,其解理发不同种的矿物,其解理发 育程度不同育程度不同 无论完
16、整与否,无论大小无论完整与否,无论大小 如何,同种矿物具相同的如何,同种矿物具相同的 解理解理解理解理面网,性质相同的面网面网,性质相同的面网 产生相同的解理产生相同的解理性质相同的一组面网性质相同的一组面网单形单形Why?矿物断口的形状主要有下列几种:矿物断口的形状主要有下列几种:贝壳状断口贝壳状断口 呈圆形的光滑曲面,面上常出现不规则的呈圆形的光滑曲面,面上常出现不规则的 同心条纹,形似贝壳状。如石英和玻璃质体同心条纹,形似贝壳状。如石英和玻璃质体锯齿状断口锯齿状断口 呈尖锐的锯齿状。呈尖锐的锯齿状。延展性很强的矿物具有此种断口,如自然铜延展性很强的矿物具有此种断口,如自然铜参差状断口参差
17、状断口 参差不齐、粗糙不平。参差不齐、粗糙不平。大多数矿物具有此种断口。如磷灰石;大多数矿物具有此种断口。如磷灰石;土状断口土状断口 土状矿物显此断口,如高岭石土状矿物显此断口,如高岭石矿物的断口矿物的断口矿物受外力作用,在任意方向破裂所形成的凹凸不平的断面矿物受外力作用,在任意方向破裂所形成的凹凸不平的断面 断口在晶体或非晶体矿物上均可发生断口在晶体或非晶体矿物上均可发生 断口可用来作为鉴定矿物的一种辅助特征断口可用来作为鉴定矿物的一种辅助特征矿物的裂理矿物的裂理定义:定义:矿物在外力作用下沿一定结晶方向裂开的性质矿物在外力作用下沿一定结晶方向裂开的性质 沿某一种面网存在有他种成分的细微包裹
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