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:
輕級比重小于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。
中級比重由2.5到4。大多數(shù)礦物的比重屬于此級。如石英(2.65)、斜長石(2.61-2.76)、金剛石(3.5)等。
重級比重大于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成分和內部結構,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。此外礦物的形成條件--溫度和壓力對礦物的比重的變化也起重要的作用。
應該指出,同一種礦物,由于化學成分的變化、類質同象混入物的代換、機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礦物的比重均會造成影響。所以,在測定礦物比重時,必須選擇純凈、未風化礦物。
礦物的硬度
礦物的硬度是指礦物抵抗外來機械作用力(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。按照他們的軟硬程度分為十級:
各級之間硬度的差異不是均等的,等級之間只表示硬度的相對大小。
晶族利用摩氏硬度計測定礦物硬度的方法很簡單。將預測礦物和硬度計中某一礦物相互刻劃,如某一礦物能劃動方解石,說明其硬度大于方解石,但又能被螢石所劃動,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)三個級別。
作為寶石,通常都有較高的硬度。如蛋白石的硬質為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!
風化、裂隙、雜質以及集合體方式等因素會影響礦物的硬度。風化后的礦物硬度一般會降低。有裂隙及雜質的存在,會影響礦物內部連接能力,也會使硬度降低。集合體如呈細粒狀、土狀、粉末狀或纖維狀,則很難確定單體的硬度。因此測試礦物硬度要盡量在顆粒大的單體的新鮮面上進行。有時某些礦物具明顯脆性,當他被小刀刻化時極易碎裂成小粒脫落,這并非表示該礦物的硬度小于小刀。
有時在同一礦物的相同晶面的不同方向上,會測定出不同的硬度數(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點排列的密度不同,沿著質點排列緊密的行列刻畫較為容易,而垂直質點排列緊密的行列刻劃則較為困難。
再如晶體內部結構的缺陷、機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)和鑒定標志。某些礦物的硬度的細微變化常與形成條件有關,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滑劑。