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地壳(2)

时间:2013-10-04 21:43 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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(2)矿物的物理性质

矿物的物理性质中重要的是矿物的光学性质和力学性质。

矿物的光学性质是指矿物对可见光的吸收、透射和反射等的程度不同所引起的各种性质。它包括颜色、条痕、透明度和光泽等。

颜色  是矿物吸收可见光后所呈现的色调。如矿物对可见光中各种波长的光波均匀吸收,则随吸收程度的由小变大而呈白、灰、黑色;如对各种波长的光波选择性吸收,则呈现红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各种鲜艳的颜色。矿物有时因混有不同杂质或其它原因使本身的颜色发生一定的变化。

条痕  是矿物粉末的颜色,通常用矿物在毛瓷板上刻划来观察。由于条痕色消除或减低了矿物中杂质或其它原因对矿物颜色的影响,突出了矿物本身的颜色,因而更稳定、更具有鉴定意义。

透明度  是指可见光透射矿物的程度。随透射程度的由大变小可分为透明、半透明和不透明三个等级。透明度由强变弱通常与矿物颜色由浅变深呈对应关系。

光泽  是矿物表面反射光波的能力。按反射光的由强到弱分为三级:金属光泽、半金属光泽和非金属光泽。非金属光泽中最常见的是玻璃光泽,此外尚见有一些特殊光泽,如油脂光泽、丝绢光泽、金刚光泽、珍珠光泽等。矿物的光泽与其颜色和透明度具反相关关系,即透明度强、颜色浅则偏向非金属光泽,反之则偏向金属光泽。

矿物的力学性质是指矿物受外力作用(敲打、刻划等)后所表现出的性质,包括硬度、解理与断口等。

硬度  是指矿物抵抗外力刻划的能力。测定矿物硬度的绝对值需用特殊装置。为了应用方便,德国矿物学家弗里德里克·摩斯(Friedrich  Mohs)选择了  10种软硬不同的矿物作为10个等级标准,组成相对硬度系列,称为摩氏硬度计(表3.3)。摩氏硬度计中硬度等级高的矿物可刻动硬度等级低的矿物,但各等级之间的绝对硬度值并不成倍数或等差关系。

表3.3  摩氏硬度计

 

在鉴定矿物的相对硬度时,可将所测矿物与摩氏硬度计中的标准矿物相互刻划来确定。如某种矿物能刻动正长石,又被石英刻动,则其硬度介于6~7之间。在野外时,常用小刀(硬度为5.5)和指甲(硬度2.5)进行简易鉴定。

解理与断口  矿物受力后沿一定方向规则裂开的性质称为解理。裂开的面称为解理面。如菱面体的方解石被打碎后仍呈菱面体,云母可揭成一页一页的薄片。矿物中具同一方向的解理面算一组解理,如方解石有3组解理,云母只有一组解理。各种矿物解理发育程度不一样,解理面的完整性也不相同,按解理裂开的难易程度及解理面的完好程度一般分为极完全解理、完全解理、中等解理和不完全解理4个等级。如果矿物受敲击后沿任意方向裂开成凹凸不平的断面,则称为断口。断口与解理是互为消长的。常见的断口形态有贝壳状(如石英)、参差状(如黄铁矿)、锯齿状(如自然铜)等。

矿物除力学、光学性质外,还有相对密度、磁性、压电性等物理性质。这些物理性质有时在鉴定矿物时具有特殊的作用,如方铅矿(SbS)相对密度大(为7.6)、磁铁矿具磁性、纯净的石英(水晶)具压电性等。此外,某些矿物的化学性质对鉴定矿物也特别有利,如碳酸盐类的方解石加盐酸会剧烈起泡等。所以,在鉴定矿物时往往要综合各方面特点进行分析。

3.地壳中的矿物种类

地壳中目前已发现的矿物有2  270余种,常见矿物约二三百种,按矿物的化学成分可分为下述五大类:

(1)自然元素矿物

是自然界中呈元素单质状态产出的矿物。已知的该类矿物约50多种,占地壳质量的0.1%。主要包括金、银、铜、铂等金属元素矿物和砷、锑、铋、碲、硒等半金属元素矿物及硫、碳等非金属元素矿物。此类矿物一般均为重要的矿产资源。

(2)硫化物矿物

是主要由阴离子硫与一些金属阳离子相结合而形成的矿物。已知的硫化物矿物约有300余种,约占地壳质量的0.25%。常见的硫化物矿物主要有黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、辉锑矿等,它们多是有色金属及部分稀有金属的主要矿物原料。

(3)卤化物矿物

是卤族元素(F、Cl、Br、I)与K、Na、Ca、Mg等元素化合而成的矿物。其种类较少,在地壳中的含量甚低。常见的矿物有石盐、钾盐、光卤石、萤石等,它们都是工业上重要的矿产原料。

(4)氧化物和氢氧化物矿物

是由一系列金属阳离子及非金属阳离子与O2-或(OH)-相结合而成的化合物。最常见的阳离子是Si、Fe、Al、Mn、Ti等。已知此类矿物约有200余种、占地壳质量的17%。其中硅的氧化物(即石英SiO2)分布最多,约占地壳质量的12.6%;铁的氧化物和氢氧化物(如赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿等)分布亦较广泛,占地壳质量的3%~4%;此类矿物中常见的还有铝土矿、刚玉、软锰矿、硬锰矿、锡石等。本类矿物是工业上金属矿产的主要来源。

(5)含氧盐矿物

是各种含氧酸根(如[SiO4]4-、[CO3]2-、[SO4]2-、[PO4]3-、[WO4]2-等)与金属阳离子结合而成的化合物。根据含氧酸根可进一步分为硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、钨酸盐等盐类矿物。这类矿物种类繁多,分布广泛,是地壳中最主要的矿物组分,约占地壳质量的82.5%,其中最主要的是硅酸盐类矿物。

硅酸盐类矿物已知约有800余种,是组成地壳的最主要矿物,其总量估计占地壳质量的80%。其中最常见、分布最广的主要有长石(包括钾长石、斜长石等,约占地壳质量的50%)、普通辉石、普通角闪石、橄榄石、云母(包括黑云母、白云母等),较常见的矿物有绿泥石、高岭石、石榴子石、红柱石、蓝晶石、夕线石、绿帘石、蛇纹石、滑石等。

碳酸盐类矿物约有80余种,分布最广的矿物为方解石和白云石,约占地壳质量的2%。硫酸盐类矿物约有260种,常见的矿物有石膏、重晶石等。磷酸盐矿物中以磷灰石为常见。钨酸盐矿物中以黑钨矿及白钨矿为常见。
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