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,并体现著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),有的需藉助显微镜或
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。
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。