礦物的比重
礦物的比重是指純凈、均勻的單礦物在空氣中的重量與同體積水在4℃時(shí)重量之比。如果礦物在空氣中的重量為p克,同體積水在4℃時(shí)的重量為p1克,則礦物比重為
礦物的密度(d)是指礦物單位體積的重量,度量單位為克/立方厘米(g/cm3)。礦物的比重在數(shù)值上等于礦物的密度。
礦物比重的變化幅度很大,可由小于1(如琥珀)至23(如餓釘族礦物)。自然金屬元素礦物的比重zui大,鹽類礦物比重較小。
礦物比重可分為三級(jí):
輕級(jí)比重小于2.5。如石墨(2.5)、自然硫(2.05-2.08)、食鹽(2.1-2.5)、石膏(2.3)等。
中級(jí)比重由2.5到4。大多數(shù)礦物的比重屬于此級(jí)。如石英(2.65)、斜長(zhǎng)石(2.61-2.76)、金剛石(3.5)等。
重級(jí)比重大于4。如重晶石(4.3-4.7)、磁鐵礦(4.6-5.2)、白鎢礦(5.8-6.2)、方鉛礦(7.4-7.6)、自然金(14.6-18.3)等。
礦物的比重決定于其化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu),主要與組成元素的原子量、原子和離子半徑及堆積方式有關(guān)。此外礦物的形成條件--溫度和壓力對(duì)礦物的比重的變化也起重要的作用。
應(yīng)該指出,同一種礦物,由于化學(xué)成分的變化、類質(zhì)同象混入物的代換、機(jī)械混入物及包裹體的存在、洞穴與裂隙中空氣的吸附等等對(duì)礦物的比重均會(huì)造成影響。所以,在測(cè)定礦物比重時(shí),必須選擇純凈、未風(fēng)化礦物。
礦物的硬度
礦物的硬度是指礦物抵抗外來機(jī)械作用力(如刻畫、壓入、研磨等)侵入的能力。
早在1822年,friedrichmohs提出用10種礦物來衡量世界上zui硬的和zui軟的物體,這是所謂的摩氏硬度計(jì)。按照他們的軟硬程度分為十級(jí):
各級(jí)之間硬度的差異不是均等的,等級(jí)之間只表示硬度的相對(duì)大小。
晶族利用摩氏硬度計(jì)測(cè)定礦物硬度的方法很簡(jiǎn)單。將預(yù)測(cè)礦物和硬度計(jì)中某一礦物相互刻劃,如某一礦物能劃動(dòng)方解石,說明其硬度大于方解石,但又能被螢石所劃動(dòng),說明其硬度小于螢石,則該礦物的硬度為3到4之間,可寫成3-4。
指甲的硬度為2.5、小刀的硬度為5.5。因而它把礦物的硬度粗劣的劃分為小于指甲(<2.5)、指甲與小刀之間(2.5-5.5)和大于小刀(>5.5)三個(gè)級(jí)別。
作為寶石,通常都有較高的硬度。如蛋白石的硬質(zhì)為5.5-6.5,水晶為6.5-7,鋅尖晶石為7.5-8。金綠寶石為8.5,藍(lán)寶石和紅寶石的硬度為9,僅次于金剛石。人們選擇硬度高的礦物作寶石,可能是它們耐磨損,寓意著流傳千古吧!
風(fēng)化、裂隙、雜質(zhì)以及集合體方式等因素會(huì)影響礦物的硬度。風(fēng)化后的礦物硬度一般會(huì)降低。有裂隙及雜質(zhì)的存在,會(huì)影響礦物內(nèi)部連接能力,也會(huì)使硬度降低。集合體如呈細(xì)粒狀、土狀、粉末狀或纖維狀,則很難確定單體的硬度。因此測(cè)試礦物硬度要盡量在顆粒大的單體的新鮮面上進(jìn)行。有時(shí)某些礦物具明顯脆性,當(dāng)他被小刀刻化時(shí)極易碎裂成小粒脫落,這并非表示該礦物的硬度小于小刀。
有時(shí)在同一礦物的相同晶面的不同方向上,會(huì)測(cè)定出不同的硬度數(shù)值,這就是礦物晶體的硬度的異向性。由于在同一截面上,不同方向的行列中質(zhì)點(diǎn)排列的密度不同,沿著質(zhì)點(diǎn)排列緊密的行列刻畫較為容易,而垂直質(zhì)點(diǎn)排列緊密的行列刻劃則較為困難。
再如晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷、機(jī)械混入物等等也要影響礦物的硬度。
礦物的硬度是礦物的重要物理常數(shù)和鑒定標(biāo)志。某些礦物的硬度的細(xì)微變化常與形成條件有關(guān),因此根據(jù)硬度可以探討礦物的成因。
礦物的硬度在工業(yè)技術(shù)上有重要意義。例如高精度的金剛石廣泛的用于研磨、切割、拋光等重要工具,低硬度的石墨是重要的固體潤(rùn)滑劑。