物理性能的矿物二: 矿物分析

Earth Science

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Overview

资料来源: 实验室的艾伦 · 莱斯特-科罗拉多大学博尔德分校

矿物的物理性质包括可衡量和可辨的各种属性,包括颜色、 条纹、 磁性、 硬度、 晶体生长形态和水晶劈裂。这些属性是特定的矿物,和他们都从根本上关系到特定的矿物的化学组成和原子结构。

这个视频检查在字段和手样品的矿物识别中有用的几个物理属性 — — 颜色、 光泽、 条纹、 硬度、 磁性以及与酸反应。与不同的晶体形态和水晶解理,这些属性稍微更加息息相关矿物的化学成分,比对原子的结构,但两者都做起作用。

它是重要的是认识到岩石的矿物颗粒聚集。大多数岩石都是矿物 (多种矿物颗粒) 但有些有效单矿物 (由单种矿石组成)。与不同的晶体形态和卵裂,是为矿物标本保留条款,地质学家有时可能指具有某种一般性的颜色、 硬度、 磁性或与酸反应的岩石。换句话说,看着这里的物理属性都可能适合使用与岩石和特定矿物。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 地球科学精要. 物理性能的矿物二: 矿物分析. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Principles

单矿物标本可能表现出很少,如果有的话,主要的物理属性。对于任何示威或解决物理性能的实验,它是首先要选择一组合适的实际显示的关键特性或属性下调查的矿物标本。下面,我们将分析的基本定义,在地质方面,物理性能 — — 颜色、 光泽、 条纹、 硬度、 磁性以及与酸反应。

颜色— — 颜色只是指用肉眼看到,当看着一种矿物的外观颜色。归根结底,这是光的一个结果优先从矿物表面反射的波长。(图 1)

条纹— — 条纹是颜色的粉末,极细粒,样品的矿物。这被观察矿物取样和在瓷板上拖动以创建一行粉末状物质。(图 1)

硬度— — 硬度实际上是一种矿物的表面强度或分类,是否可以被划伤的抵抗。一种矿物,据说要比另一种矿物,如果它能够抓其他矿物表面。矿物的硬度规模,从 1-10,是开发在19 世纪初叶的矿物学家弗里德里希莫氏,但基于现代材料科学,规模不是线性的。(图 2)

— — 磁性是指一种矿物的能力来影响磁铁或罗盘。一般情况下,此属性是专属矿物磁铁矿 (图 3),但其他的矿物可以显示弱磁性 (特别是加热后),如赤铁矿和斑铜矿。最终,磁性是电子的自旋方向,或时刻的空间组织的结果。

与酸反应— — 地质学家经常测试岩石和矿物与稀酸 (几乎无一例外 2-3 %hcl) 以评估碳酸化合物的存在。有无数的碳酸盐矿物,但最常见的是方解石 (岩石灰石关键组件),泡沫大力与稀盐酸和白云石 (岩白云岩关键组件),泡沫弱。

光泽— — 光泽是主观衡量如何矿物的表面往往反映了光。它分为两大类:
-金属 (高度) 反射型和闪亮,为看到在矿物黄铁矿 (图 4)、 方铅矿 (图 5)
--非金属 (更沉闷的外观),见过的矿物如长石 (图 6)、 石英 (图 7) 和白云母 (图 8)。

光泽是 (也许更好地称为"质"),一个主观属性和宝石学家反对地质学家通常更多的关注,其余的教训反而会集中属性颜色、 条纹、 硬度、 磁性以及与酸反应。

Figure 1
图 1。颜色、 光泽和条纹,。矿物的赤铁矿是大容量 (在本例中,银色暗) 的颜色和颜色的一种粉末,被称为"条纹"(在这种情况下橘红色),怎样才能完全不同的一个好例子。赤铁矿可以表达不同的光泽,但在这里它表明有金属光泽。

Figure 2
图 2。硬度规模。硬度规模是一种方式的比较矿物矿物的表面可以多么容易分类的基础上,划伤。一种矿物,是"比较硬"会抓"软"的矿物。

Figure 3
图 3。磁铁矿矿物样品。磁铁矿是氧化铁。虽然铁是地球上的主要组成部分,它目前只在纯元素的形式在偏远的地区的地球核心 (一些表面之下的二千九百公里)。在地球的地壳和表面,铁势必与氧和羟基形成常见矿物磁铁矿、 赤铁矿、 褐铁矿。磁铁矿是最磁性的地球上所有的天然矿物质。

Figure 4
图 4。黄铁矿。黄铁矿是傻瓜的金子由于其金属光泽和苍白的黄铜黄色色调。

Figure 5
图 5。方铅矿。方铅矿 (有时称为铅眼) 是一种矿物,具有金属光泽的另一个例子。它是主要的矿石铅、 源 (有时含银起到 1-2%的银),和具有熔点低。

Figure 6
图 6。长石。长石是一群的造岩矿物组成地壳的 60%。他们是一种矿物,显示非金属光泽很好的例子。

Figure 7
图 7。石英。石英是一种矿物,非金属光泽的另一个很好的例子。它是在地球的地壳中第二最丰富的矿物质后长石。

Figure 8
图 8。白云母。通常被称为云母,白云母是显示非金属光泽的另一种矿物质。

Procedure

制备

为了观察和分析矿物的物理性能,是这样做的这个视频,有几个应采取的准备步骤。首先,收集一组矿物标本。建议的样品包括赤铁矿、 磁铁矿、 方解石、 白云石,方铅矿。建立检查标本的表面。干净的台面是适当的也许有一张白色纸上桌子的表面。获得连胜瓷板、 硬度试剂盒、 磁铁和指南针,和稀盐酸 (2-5%)。

1.观察和分析颜色

  1. 检查矿物样品的选择和观察表观颜色。
  2. 请注意是否有内部的样品本身的颜色变化。
  3. 请注意是否有内不同样品的同一种矿物的颜色变化。

2.观察和分析条纹

  1. 取一个矿物的样本,并把它拖过划线平板。
  2. 比较矿物样品板上留下了条纹色大容量的颜色。
  3. 在大多数情况下将大容量的颜色和条纹的颜色之间差别不大,然而几种矿物是值得注意的是不同的方铅矿,赤铁矿。
    条纹,颜色的粉末的微观颗粒,偶尔有别于大容量的颜色,因为反射率影响或杂质有限的控制权在小晶粒尺度的颜色。
  4. 重复与其他矿物样品 2.1-2.3

3.观察和分析硬度

  1. 作为第一步,采取每个矿物标本并尝试划伤与它的平板玻璃。
  2. 这些标本分成,划伤玻璃,那些不这样做。
    1. 平板玻璃是近中部的莫氏硬度规模 (硬度 5.5)。这被分成组地质学家指什么作为一般硬,与一般软的矿物。
  3. 在每个组 (硬矿物,软的矿物) 的测试,看看哪些是更难或更柔和。这是通过看到哪种矿物会划伤另一个。

4.观察和分析磁性

  1. 很容易可衡量和可辨认磁性仅限于磁场的组称为铁磁性 (而不是顺磁性或 diagmagnetism,是非常脆弱且难以衡量)。
  2. 我们可以评估磁性矿物为磁铁矿,和一些程度上赤铁矿和斑铜矿。
  3. 使用砌体钉,片状几粒磁铁矿的样品。
  4. 看是否条形磁铁 (强磁体) 将接上文所述,在 4.2 的矿物颗粒。
  5. 看到任何矿物上面提到 (4.2) 会否影响一个罗盘针。
    1. 将矿物标本和与它们之间的空间大约 6 英寸指南针并排。
    2. 慢慢地减少空间分隔的样品和指南针移动每个朝向对方。
    3. 指南针的针应该开始越来越多地指向示例,所以作为分开的指南针的空间和减少了样品。

5.观察和分析与酸反应

  1. 与稀盐酸反应的矿物是碳酸盐。方解石的例子 — — CaCO3;白云岩 — — CaMg (CO3)2。这些都是重要和常见的碳酸盐岩、 石灰岩和白云岩的主要成分。
  2. 拿出稀盐酸滴管瓶,仔细地将一至两滴放在样品的表面。
    注意: 虽然稀盐酸不是特别危险的它是最好不做酸对人的皮肤 (可能皮疹),或对一个人的服装 (可能染色),以及测试之后,它是个好主意,以洗掉样品。
  3. 请注意如何方解石泡沫大力与稀盐酸。
  4. 取白云岩样品,与通过拖动它沿瓷碟或刮伤与砌体钉,创建一些粉/片。
  5. 重复的步骤 5.2 但这次将白云岩样品 (不粉/片) 放入 hcl。
  6. 请注意如何将白云岩与稀盐酸几乎没有反应。
  7. 现在地方一些白云石粉/片在盐酸中,注意当粉状的反应性增高。

矿物的物理性质包括独特而特定的矿物的各种可衡量和可辨属性。

岩石是矿物颗粒的聚集。大多数岩石的矿物,意味着它们由多个类型的矿物颗粒组成。一些岩石单矿物,并有效地组成的单矿物。分析的晶体形态和水晶切割通常用于分类种化合物。然而,地质学家往往分类根据其他物理属性,如颜色、 硬度、 磁性以及与酸反应的矿物岩石。这个视频将介绍矿物的物理性质和论证矿物分级使用标准的简单测试。

单矿物标本陈列数量的独特的物理性能,用于识别和分类。首先,矿物陈列各种颜色,往往产生于微量过渡金属。矿物的颜色只是指矿物造成的优先从矿物表面反射光的波长的外观颜色。

条纹是指矿物粉末样品的颜色。通过拖动一个粗糙的陶瓷板矿物样品以创建一行的粉状材料,观察到条纹。一种矿物的外观颜色可以会随杂质吸收或反射光的不同而不同。然而,条纹颜色是重复性更好,细颗粒的随机导向和受影响较小的晶体结构和杂质。

可以研究下一步,矿物的光泽。光泽是一种主观衡量的一种矿物,对光线的反射。它分为两大类;平淡的出现的光泽和反射,和非金属矿物的金属材料。

硬度或分类,一种矿物的阻力是用于分类的另一个属性。硬度被测量莫氏硬度,这是一套十参考矿物排名基于其硬度。矿物的排名在这个程度上由他们从头开始另一种物质或被划伤的另一种材料的能力。矿物能力抓参考材料意味着,难比参考,反之亦然。

几种矿物表现出磁性,使它能够影响磁铁或罗盘。一般情况下,此属性是专属矿产的磁铁矿,然而另一些矿物可以表现出弱磁性加热后。最后,用稀酸的一种矿物的反应性进行了测试来测试的碳酸化合物存在。有无数的碳酸盐矿物: 最常见的方解石。

现在,您已经看到这些属性背后的原则,让我们看看其中一些如何在实验室中测试。

要分析矿物颜色,首先将所有矿物样品放在一个干净的桌上,用白纸糊。检查每种矿物,并观察其明显的颜色。请注意是否有内部的样品本身的颜色变化。观察不同样品的同一种矿物,并注意是否有样本之间的颜色变化。变化可以指示矿物中的杂质。接下来,通过拖动瓷划线平板矿物标本观察矿物条纹。比较的矿物的颜色条纹颜色。在大多数情况下,连胜颜色是相似的矿物的颜色。然而,一些矿物陈列条纹颜色和整体颜色之间的区别。重复这些步骤与其他矿物样品。

要分析矿物的硬度,请首先尝试划伤玻璃盘子和矿物样品。玻璃是近中部的莫氏硬度规模。是能够划伤玻璃的矿物通常分为硬质材料的影响。分隔的样品划伤玻璃的能力。通过刮互相反对矿物测试材料内的硬性和软性的群体。那些有能力去抓一种矿物是比那些东西都抓破了。排名根据其硬度矿物。

接下来,可以测定铁磁性第一剥落的矿物,在此示例中,使用砌体钉磁铁矿几粒。使用条形磁铁,观察矿物片加磁铁的行为。如果磁铁捡起雪花,矿物具有铁磁性。接下来,检查一个罗盘针与互动。它们之间的空间大约六英寸的矿物标本并行--地方。慢慢地减少矿物与罗盘之间的空间。如果样品是磁性的罗盘上的指针将指向样品,随着下降空间。其他矿物样品的重复这些步骤。

岩石和矿物的物理性能识别是关键的第一步矿物识别。现在虽然这些物理性能测试是有价值的工具,用于识别领域中的矿物质,实验室技术,可使材料详细的表征。例如,可以用 x 射线衍射、 x 射线衍射进行细致的表征在锂离子电池的应用程序中使用的材料。XRD 利用 x 射线束来确定材料的晶体结构,并启用详细结构表征的定期的衍射图样。

金刚石砧细胞是设备能够达到极高的压力,由于极高的硬度的钻石。在此示例中,金刚石对顶砧用于合成和分析物质在极高压力的新阶段。此示例被加载到金刚石对顶砧,并装在一个水冷铜分庭。然后装入设备的上一步同步辐射 x 射线源。

15 岁的材料合成利用 x 射线衍射测定了 GPa 和 1,700 开尔文。

你刚看了朱庇特的第二个视频上矿物的物理性能。现在,您应该了解基本字段测试用颜色、 条纹、 硬度、 磁性和反应性酸来确定和辨别矿物标本。

谢谢观赏 !

Applications and Summary

历史上,矿物的物理性能评价一直矿物识别的第一步的关键。因为微观和现代分析仪器 (例如偏光显微镜、 x 射线衍射、 x 射线荧光和电子探针技术) 在字段中不可用,识别和观察到的物理属性使用可以是重要的诊断工具。

评价和观察矿物的物理性质是一个极好的手段来证明如何矿物的宏观特征实际上是原子水平结构或化学成分的外在表现。这一过程提供了深入了解:

1) 如何化学成分影响光的反射表面的相互作用。
2) 如何化学成分和原子粘结强度影响分类 (挠) 的一种矿物的抗性。
3) 如何化学成分和原子尺度订购影响磁 (含铁物质的存在) 和与稀酸 (例如CO32-阴离子基团的存在) 反应等属性。

也是需要一些知识讨论在这个视频的物理属性的工业和工程应用。例如,需要削减或磨碎的机器可能使用矿物物质援助过程中。此外,宝石 (通常确定和准备出售宝石质量矿物) 可能有关的属性,比如颜色和光泽。

制备

为了观察和分析矿物的物理性能,是这样做的这个视频,有几个应采取的准备步骤。首先,收集一组矿物标本。建议的样品包括赤铁矿、 磁铁矿、 方解石、 白云石,方铅矿。建立检查标本的表面。干净的台面是适当的也许有一张白色纸上桌子的表面。获得连胜瓷板、 硬度试剂盒、 磁铁和指南针,和稀盐酸 (2-5%)。

1.观察和分析颜色

  1. 检查矿物样品的选择和观察表观颜色。
  2. 请注意是否有内部的样品本身的颜色变化。
  3. 请注意是否有内不同样品的同一种矿物的颜色变化。

2.观察和分析条纹

  1. 取一个矿物的样本,并把它拖过划线平板。
  2. 比较矿物样品板上留下了条纹色大容量的颜色。
  3. 在大多数情况下将大容量的颜色和条纹的颜色之间差别不大,然而几种矿物是值得注意的是不同的方铅矿,赤铁矿。
    条纹,颜色的粉末的微观颗粒,偶尔有别于大容量的颜色,因为反射率影响或杂质有限的控制权在小晶粒尺度的颜色。
  4. 重复与其他矿物样品 2.1-2.3

3.观察和分析硬度

  1. 作为第一步,采取每个矿物标本并尝试划伤与它的平板玻璃。
  2. 这些标本分成,划伤玻璃,那些不这样做。
    1. 平板玻璃是近中部的莫氏硬度规模 (硬度 5.5)。这被分成组地质学家指什么作为一般硬,与一般软的矿物。
  3. 在每个组 (硬矿物,软的矿物) 的测试,看看哪些是更难或更柔和。这是通过看到哪种矿物会划伤另一个。

4.观察和分析磁性

  1. 很容易可衡量和可辨认磁性仅限于磁场的组称为铁磁性 (而不是顺磁性或 diagmagnetism,是非常脆弱且难以衡量)。
  2. 我们可以评估磁性矿物为磁铁矿,和一些程度上赤铁矿和斑铜矿。
  3. 使用砌体钉,片状几粒磁铁矿的样品。
  4. 看是否条形磁铁 (强磁体) 将接上文所述,在 4.2 的矿物颗粒。
  5. 看到任何矿物上面提到 (4.2) 会否影响一个罗盘针。
    1. 将矿物标本和与它们之间的空间大约 6 英寸指南针并排。
    2. 慢慢地减少空间分隔的样品和指南针移动每个朝向对方。
    3. 指南针的针应该开始越来越多地指向示例,所以作为分开的指南针的空间和减少了样品。

5.观察和分析与酸反应

  1. 与稀盐酸反应的矿物是碳酸盐。方解石的例子 — — CaCO3;白云岩 — — CaMg (CO3)2。这些都是重要和常见的碳酸盐岩、 石灰岩和白云岩的主要成分。
  2. 拿出稀盐酸滴管瓶,仔细地将一至两滴放在样品的表面。
    注意: 虽然稀盐酸不是特别危险的它是最好不做酸对人的皮肤 (可能皮疹),或对一个人的服装 (可能染色),以及测试之后,它是个好主意,以洗掉样品。
  3. 请注意如何方解石泡沫大力与稀盐酸。
  4. 取白云岩样品,与通过拖动它沿瓷碟或刮伤与砌体钉,创建一些粉/片。
  5. 重复的步骤 5.2 但这次将白云岩样品 (不粉/片) 放入 hcl。
  6. 请注意如何将白云岩与稀盐酸几乎没有反应。
  7. 现在地方一些白云石粉/片在盐酸中,注意当粉状的反应性增高。

矿物的物理性质包括独特而特定的矿物的各种可衡量和可辨属性。

岩石是矿物颗粒的聚集。大多数岩石的矿物,意味着它们由多个类型的矿物颗粒组成。一些岩石单矿物,并有效地组成的单矿物。分析的晶体形态和水晶切割通常用于分类种化合物。然而,地质学家往往分类根据其他物理属性,如颜色、 硬度、 磁性以及与酸反应的矿物岩石。这个视频将介绍矿物的物理性质和论证矿物分级使用标准的简单测试。

单矿物标本陈列数量的独特的物理性能,用于识别和分类。首先,矿物陈列各种颜色,往往产生于微量过渡金属。矿物的颜色只是指矿物造成的优先从矿物表面反射光的波长的外观颜色。

条纹是指矿物粉末样品的颜色。通过拖动一个粗糙的陶瓷板矿物样品以创建一行的粉状材料,观察到条纹。一种矿物的外观颜色可以会随杂质吸收或反射光的不同而不同。然而,条纹颜色是重复性更好,细颗粒的随机导向和受影响较小的晶体结构和杂质。

可以研究下一步,矿物的光泽。光泽是一种主观衡量的一种矿物,对光线的反射。它分为两大类;平淡的出现的光泽和反射,和非金属矿物的金属材料。

硬度或分类,一种矿物的阻力是用于分类的另一个属性。硬度被测量莫氏硬度,这是一套十参考矿物排名基于其硬度。矿物的排名在这个程度上由他们从头开始另一种物质或被划伤的另一种材料的能力。矿物能力抓参考材料意味着,难比参考,反之亦然。

几种矿物表现出磁性,使它能够影响磁铁或罗盘。一般情况下,此属性是专属矿产的磁铁矿,然而另一些矿物可以表现出弱磁性加热后。最后,用稀酸的一种矿物的反应性进行了测试来测试的碳酸化合物存在。有无数的碳酸盐矿物: 最常见的方解石。

现在,您已经看到这些属性背后的原则,让我们看看其中一些如何在实验室中测试。

要分析矿物颜色,首先将所有矿物样品放在一个干净的桌上,用白纸糊。检查每种矿物,并观察其明显的颜色。请注意是否有内部的样品本身的颜色变化。观察不同样品的同一种矿物,并注意是否有样本之间的颜色变化。变化可以指示矿物中的杂质。接下来,通过拖动瓷划线平板矿物标本观察矿物条纹。比较的矿物的颜色条纹颜色。在大多数情况下,连胜颜色是相似的矿物的颜色。然而,一些矿物陈列条纹颜色和整体颜色之间的区别。重复这些步骤与其他矿物样品。

要分析矿物的硬度,请首先尝试划伤玻璃盘子和矿物样品。玻璃是近中部的莫氏硬度规模。是能够划伤玻璃的矿物通常分为硬质材料的影响。分隔的样品划伤玻璃的能力。通过刮互相反对矿物测试材料内的硬性和软性的群体。那些有能力去抓一种矿物是比那些东西都抓破了。排名根据其硬度矿物。

接下来,可以测定铁磁性第一剥落的矿物,在此示例中,使用砌体钉磁铁矿几粒。使用条形磁铁,观察矿物片加磁铁的行为。如果磁铁捡起雪花,矿物具有铁磁性。接下来,检查一个罗盘针与互动。它们之间的空间大约六英寸的矿物标本并行--地方。慢慢地减少矿物与罗盘之间的空间。如果样品是磁性的罗盘上的指针将指向样品,随着下降空间。其他矿物样品的重复这些步骤。

岩石和矿物的物理性能识别是关键的第一步矿物识别。现在虽然这些物理性能测试是有价值的工具,用于识别领域中的矿物质,实验室技术,可使材料详细的表征。例如,可以用 x 射线衍射、 x 射线衍射进行细致的表征在锂离子电池的应用程序中使用的材料。XRD 利用 x 射线束来确定材料的晶体结构,并启用详细结构表征的定期的衍射图样。

金刚石砧细胞是设备能够达到极高的压力,由于极高的硬度的钻石。在此示例中,金刚石对顶砧用于合成和分析物质在极高压力的新阶段。此示例被加载到金刚石对顶砧,并装在一个水冷铜分庭。然后装入设备的上一步同步辐射 x 射线源。

15 岁的材料合成利用 x 射线衍射测定了 GPa 和 1,700 开尔文。

你刚看了朱庇特的第二个视频上矿物的物理性能。现在,您应该了解基本字段测试用颜色、 条纹、 硬度、 磁性和反应性酸来确定和辨别矿物标本。

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