Tính chất vật lý Khoáng_vật

Các đặc điểm vật lý của khoáng vật bao gồm: cấu tạo tinh thể, kích thước và độ hạt của tinh thể, song tinh, cát khai, ánh, màu bên ngoài của khoáng vật (màu giả sắc), và màu của bột khoáng vật khi mài ra (màu thực của khoáng vật), độ cứng và trọng lượng riêng v.v.

Phân loại các khoáng vật có thể là rất đơn giản mà cũng có thể là rất khó. Một khoáng vật có thể được nhận biết bằng một vài tính chất vật lý, một vài tính chất đó cũng đủ để nhận biết một cách tổng thể mà không gây hiểu nhầm. Trong các trường hợp khác, các khoáng vật chỉ có thể được phân loại khi thực hiện các phân tích hóa học phức tạp hay nhiễu xạ tia X; tuy nhiên, các phương pháp này là tốn kém và mất nhiều thời gian.

Các tính chất vật lý cơ bản hay được sử dụng là:[6]

Cấu trúc tinh thể

Cấu trúc và hành vi tinh thể (Tinh hệ): Một khoáng vật có thể thể hiện hành vi hay dạng tinh thể rõ nét hay có thể là dạng khối lớn, bột hay khối đặc với các tinh thể chỉ nhìn thấy được ở dạng vi thể.

Các tinh thể được xếp vào 7 nhóm chính dựa trên chiều dài của 3 trục tinh thể học, và các góc giữa các trục này. Bảng bên dưới thể hiện tóm tắt các thông tin, trong d0o1 a, b, và c là các trục, và α, β, γ lần lượt là các góc đối diện trục tinh thể học (ví dụ α là góc đối diện trục a, tức là góc tạo thành bởi trục b và c):[7]

Nhóm tinh thểChiều dàiGóckhoáng thường gặp
Lập phươnga=b=cα=β=γ=90°Granat, halit, pyrit
Hệ tinh thể bốn phươnga=b≠cα=β=γ=90°Rutil, zircon, andalusit
Hệ tinh thể trực thoia≠b≠cα=β=γ=90°Olivin, aragonit, orthopyroxen
Sáu phương/Ba phươnga=b≠cα=β=90°, γ=120°Thạch anh, canxit, tourmalin
Hệ tinh thể một nghiênga≠b≠cα=γ=90°, β≠90°Clinopyroxene, orthoclase, thạch cao
Hệ tinh thể ba nghiênga≠b≠cα≠β≠γ≠90°Anorthit, albit, kyanit
Tan.Kim cương thô.

Độ cứng

Bài chi tiết: Thang độ cứng Mohs

Độ cứng vật lý của khoáng vật thông thường được đo theo thang độ cứng Mohs.

Độ cứng thang MohsKhoáng vậtĐộ cứng tuyệt đối
1Tan

(Mg3Si4O10(OH)2)

1
2Thạch cao (CaSO4•2H2O)2
3Đá canxit (CaCO3)9
4Đá fluorit (CaF2)21
5Apatit

(Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-))

48
6Octoclas felspat (KAlSi3O8)72
7Thạch anh (SiO2)100
8Topaz (Al2SiO4(OH-,F-)2)200
9Corundum (Al2O3)400
10Kim cương (C)1500

Màu sắc và màu vết vạch

Bài chi tiết: Màu vết vạch
Màu sắc không phải là một tính chất nhận dạng khoáng vật. Màu lục uvarovit (trái) và đỏ hồng grossular (phải), đều là granat. Tính chất nhận biết gồm các tinh thể hình 12 mặt như khối cầu, ánh nhựa và độ cứng khoảng 7.

Màu sắc chỉ ra biểu hiện về màu của khoáng vật trong ánh sáng phản xạ hay truyền qua (đối với các khoáng vật trong mờ hay trong suốt), nghĩa là những gì người ta nhìn thấy bằng mắt trần.[8] Màu gây ra bởi bức xạ điện từ tương tác với các electron (trừ trường hợp dây tóc bòng đèn, không được sử dụng trong khoáng vật).[9] Có hai nhóm rộng các nguyên tố được xác định là tạo ra màu của khoáng vật. Các nguyên tố Idiochromat là cần thiết trong thành phần khoáng vật; chúng góp phần tạo màu của khoáng vật là dấu hiệu chẩn đoán.[10][11] Ví dụ về các khoáng vật này gồm malachit (lục) và azurit (lam). Ngược lại, các nguyên tố allochromat trong khoáng vật ở dạng vết hay tạp chất, ví dụ như các biến thể của corundumruby (đỏ) và sapphire (tất cả các màu còn lại).[11] Màu của nhóm màu giả sắt tạo ra bởi sự giao thoa của sóng ánh sáng như opan, labradorit, ammolitbornit.

Màu vết vạch là màu của bột khoáng vật để lại sau khi cọ xát nó vào bề mặt đồ sứ không tráng men hay mảng các sọc. Lưu ý rằng nó không phải luôn luôn giống như màu của khoáng vật nguyên bản.

Các tính chất khác

  • Ánh là cách mà bề mặt khoáng vật tương tác với ánh sáng và có thể nằm trong khoảng từ mờ xỉn tới trong như thủy tinh.
    • Hệ số phản xạ cao như kim loại: galenapyrit
    • Độ phản xạ gần như kim loại: magnetit
    • Ánh phi kim:
      • Ánh Adamantin – lấp lánh, ánh của kim cương, cerussitanglesit
      • Ánh thủy tinh vỡ –ánh của thủy tinh vỡ: thạch anh
      • Ánh Trân châu – ánh như ngọc trai: tan và apophyllit
      • Ánh hổ phách – ánh của nhựa cây: sphaleritlưu huỳnh
      • Ánh Lụa - mềm. mượt của các vật liệu có sợi: thạch cao và chrysotil
      • Ánh mờ xỉn/đất -các khoáng vật kết tinh mịn: các dạng quặng màu nâu thận của hematit
  • Cát khai miêu tả cách thức mà một khoáng vật có thể bị tách ra dọc theo các mặt phẳng khác nhau. Tính bóc tách được nhìn thấy như là các đường thẳng song song nhỏ dọc theo khoáng vật.
  • Mặt gãy miêu tả khoáng vật bị gãy như thế nào khi các khe nứt phát sinh ngược với các mặt cát khai tự nhiên của khoáng vật.
    • Mặt gãy concoit là mặt gãy cong và trơn nhẵn với các gợn đồng tâm, như các mặt gãy ở thủy tinh.
    • Hackley là mặt gãy lởm chởm với các rìa sắc, nhọn.
    • Sợi
    • Dị thường
  • Tỷ trọng riêng (thể trọng) nói về tỷ lệ giữa khối lượng của khối khoáng vật với một khối lượng tương đương về thể tích của nước. Trong khi phần lớn khoáng vật, bao gồm cả những khoáng vật tạo đá phổ biến nhất, có tỷ trọng riêng trong khoảng 2,5 – 3,5, thì một số ít khoáng vật có thể là nhẹ hơn hay nặng hơn. ví dụ một vài khoáng vật lớp sulfua có tỷ trọng riêng lớn hơn của các khoáng vật tạo đá phổ biến.
  • Các tính chất khác: Huỳnh quang (tương tác với tia cực tím), từ tính, tính phóng xạ, độ bám dính (tương tác với các thay đổi cơ học trong thay đổi hình dạng), tính áp điện v.v.
Độ cứngKhoáng vậtCông thức hóa họcĐộ cứng tuyệt đốiẢnh
1TalcMg3Si4O10(OH)21
2GypsumCaSO4·2H2O3
3CalciteCaCO39
4FluoriteCaF221
5ApatiteCa5(PO4)3(OH–,Cl–,F–)48
6Orthoclase FeldsparKAlSi3O872
7QuartzSiO2100
8TopazAl2SiO4(OH–,F–)2200
9CorundumAl2O3400
10DiamondC1600
Họ tinh thểDàiGócVí dụ
Isometrica=b=cα=β=γ=90°Garnet, halite, pyrite
Tetragonala=b≠cα=β=γ=90°Rutile, zircon, andalusite
Orthorhombica≠b≠cα=β=γ=90°Olivine, aragonite, orthopyroxenes
Hexagonala=b≠cα=β=90°, γ=120°Quartz, calcite, tourmaline
Monoclinica≠b≠cα=γ=90°, β≠90°Clinopyroxenes, orthoclase, gypsum
Triclinica≠b≠cα≠β≠γ≠90°Anorthite, albite, kyanite