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1、第三章礦物的物理性質(zhì)PhysicalPropertiesofMinerals一、礦物的光學(xué)性質(zhì)二、礦物的力學(xué)性質(zhì)三、礦物的其它性質(zhì)——電學(xué)性質(zhì)——磁學(xué)性質(zhì)——熱學(xué)性質(zhì)……一礦物的光學(xué)性質(zhì)礦物的光學(xué)性質(zhì)(opticalproperties)是指礦物對(duì)可見光的反射、折射、吸收等所綜合表現(xiàn)出來的各種性質(zhì)。包括：礦物的顏色、條痕、光澤、透明度。顏色互補(bǔ)示意圖紫青黃綠綠藍(lán)紅橙黃（一）礦物的顏色：1、顏色(color)的定義：是礦物對(duì)入射的白色可見光(390～770nm)中不同波長的光波吸收后，透射和反射的各種波長可見光的混合色。自然光呈白色，由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、青、紫七種色光組成。對(duì)角扇形區(qū)為互補(bǔ)色
2、。礦物顏色與其對(duì)光的作用關(guān)系：黑色——均勻地全部吸收自然白光；白色或無色——基本上不吸收；灰色——均勻地吸收各種色光；被吸收的色光的補(bǔ)色——選擇性地吸收某種波長的色光。礦物顏色的成因類型：——自色——他色——假色(1)自色(Idiochromaticcolor)：由礦物本身固有的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定的顏色。(2)他色(allochromaticcolor)：是指礦物因含外來帶色的雜質(zhì)、氣液包裹體等所引起的顏色。如煙水晶(3)假色(pseudochromaticcolor)：是自然光照射在礦物表面或進(jìn)入到礦物內(nèi)部所產(chǎn)生的反射、干涉、衍射、散射等物理光學(xué)效應(yīng)而引起的礦物呈色。假色只對(duì)個(gè)別礦
3、物有輔助鑒定意義。礦物中常見的假色主要有：①錆色(tarnish)：指某些不透明礦物表面氧化薄膜引起反射光的干涉而呈現(xiàn)出的彩色。如斑銅礦表面的藍(lán)、靛、紅、紫斑駁色。②暈色(iridescence)：指某些透明礦物內(nèi)部平行密集的解理面或裂隙面對(duì)光連續(xù)反射使礦物表面出現(xiàn)如同彩虹般的色帶。在白云母、冰洲石、透石膏等無色透明晶體的解理面上最易見到。③變彩(playofcolor)：指從不同方向觀察某些透明礦物時(shí)，其不均勻分布的各種顏色會(huì)隨之發(fā)生變換。這是由于礦物內(nèi)部存在有許多厚度與可見光波長相當(dāng)?shù)奈⒓?xì)葉片狀或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，引起光的衍射、干涉作用所致。例如，拉長石即具有美麗的藍(lán)綠、金黃、紅紫等連續(xù)改變
4、的變彩；貴蛋白石呈現(xiàn)藍(lán)、綠、紫、紅等色的變彩。③乳光(也稱蛋白光，opalescence)：指在礦物中見到的一種類似于蛋清般略帶柔和淡藍(lán)色調(diào)的乳白色浮光。它是由于礦物內(nèi)部含有許多遠(yuǎn)比可見光波長為小的其他礦物或膠體微粒，使入射光發(fā)生漫反射而引起的。如月長石和乳蛋白石均可見到這種乳光。2、礦物的呈色（致色）機(jī)理①含過渡型離子的礦物——離子內(nèi)部電子躍遷(internalelectrontransition)：當(dāng)自然光照射時(shí)，礦物中致色元素離子吸收光能而從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。礦物將呈現(xiàn)所吸收色光的補(bǔ)色。（外電子層d軌道或f軌道能級(jí)分裂，能級(jí)間的能量差與可見光中的某種波長的光波相當(dāng)而致其被吸收，又稱d—d
5、躍遷或f—f躍遷。②含變價(jià)元素礦物——離子間電荷轉(zhuǎn)移(interionicchargetransfer)：在外加能量的激發(fā)下，礦物晶體結(jié)構(gòu)中變價(jià)元素的相鄰離子之間發(fā)生電子躍遷(稱為電荷轉(zhuǎn)移)，而使礦物致色。如Fe2+與Fe3+，Mn2+與Mn3+或Ti3+與Ti4+之間最易發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。例如藍(lán)閃石即是由于結(jié)構(gòu)中存在Fe2+與Fe3+之間的電荷轉(zhuǎn)移而呈藍(lán)色。③自然金屬或硫化物礦物——能帶間電子躍遷(interbandtransition)：能帶理論認(rèn)為，礦物中的原子或離子，其外層電子均處于一定的能帶。能帶的下部為價(jià)帶(valenceband)，上部為導(dǎo)帶(conductionband)，兩者間
6、為禁帶(forbiddenband)。礦物可吸收能量高于禁帶寬度的色光，使電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶而呈色。如辰砂(HgS)的禁帶寬度為32×10-16J，相當(dāng)于620nm的波長，故礦物能吸收除紅光以外的其它色光而呈紅色。④堿金屬和堿土金屬化合物礦物——色心(colorcentre)：色心是一種能選擇性吸收可見光波的晶格缺陷，它能引起相應(yīng)的電子躍遷而使礦物呈色。如螢石(CaF2)的紫色、石鹽(NaCl)的藍(lán)色即分別是因晶格中F-空位和Cl-空位所引起的F心所致。說明：A）能夠使礦物呈色的過渡型離子稱為色素離子(chromophoricion)。主要有周期表中第四周期的Ti、V、Cr、Mn、Fe、C
7、o、Ni，以及次要的W、Mo、U、Cu和稀土元素的離子，其中最常見的是通常分別使礦物致綠色和褐紅色的Fe2+和Fe3+。B）對(duì)于僅由惰性氣體型離子所構(gòu)成的礦物，因其基態(tài)與激發(fā)態(tài)能級(jí)間的能量差遠(yuǎn)比可見光的能量為大，可見光不能激發(fā)電子而使其發(fā)生躍遷，即礦物對(duì)可見光不吸收，故呈現(xiàn)無色或白色。（二）礦物的條痕：1、條痕(streak)的概念：礦物的條痕是礦物粉末的顏色。通常是指礦物在白色無釉瓷板上擦
