方解石 Calcite

Ca[CO3］

三方晶系

No=1658

Ne=1486

(－)No-Ne=0172

图3-20 方解石光性方位和双晶纹方向

化学组成 经常含有Mg,Fe,Mn和Zn, Pb,Sr,Ba等。

结晶特点 方解石通常呈菱面体，也有复三方偏三角面体或者更复杂的形状。在岩石中常为不规则粒状（照片100），有时呈鲕状、钟乳状、土状或球粒放射状集合体（照片101），薄片中很少见方解石的自形晶，多为粒状。沿主要菱面体 具完全解理，薄片中往往见两组似角闪石的斜交菱形解理，但其夹角为750（照片102）（角闪石为55°或560）。此外，还可见 的裂理。

光性特征 无色透明（称冰洲石）或白色，含有各种杂质时可呈各种颜色，薄片中无色。因双折射率很大，No为正中突起，Ne为负低突起，闪突起显著。干涉色为高级白（照片100, 102），一轴晶负光性，色散强。聚片双晶常见，双晶面为（0112），其双晶带多与菱形解理长对角线平行或近平行（照片102，图3-20）。（0001）的接触双晶也常见。

变化 方解石能缓慢地溶于地表水中，形成重碳酸钙，在适合条件下可形成钟乳石、石笋等。在风化壳中，方解石可被石膏、胶体SiO2、白云石、孔雀石、菱锌矿交代。在高温低压变质作用下：

鉴别特征 薄片中根据方解石无色透明、菱形解理、闪突起显著、干涉色为高级白、一轴晶负光性等特征，可与非碳酸盐的矿物区别开。方解石与其他碳酸盐矿物在薄片中的区别特点是：方解石的折射率比其他碳酸盐矿物低，方解石和菱镁矿的Ne<154，即当Ne平行下偏光时为负突起，而菱铁矿No、Ne都为正突起。当晶粒具有聚片双晶时，（特别是变质岩中的方解石）沿｛1010｝的双晶纹平行菱形解理的长对角线（照片102）；而白云石的双晶纹多是沿｛0221｝，且平行菱形解理的短对角线（照片108）；在薄片中选择具有双晶的晶粒，闪突起明显，双晶纹清晰（直立或接近直立）者，测量Ne＇（低突起方向）与双晶纹之间的消光角，方解石的消光角大于55°，而白云石的消光角通常是在20°～40°之间；如果晶粒具有二组双晶，方解石的Ne＇在二组双晶纹的钝角中，而白云石的Ne＇在锐角中；方解石、白云石同在一岩石中时，后者一般自形（照片106）。在单偏光镜下转物台使矿物处于低突起的位置，并在正交偏光间为消光位时，此时下偏光振动方向为方解石、白云石的Ne＇方向。对于岩石标本或有时在无盖玻璃的薄片中，鉴别方解石、菱镁矿、白云石以及其他碳酸盐矿物时，应当采用综合方法鉴定，如染色法、密度测量、溶蚀反应及其他化学方法等。中。在沉积岩中它是石灰岩、白云岩的主要组分，鲕状灰岩的鲕粒由方解石组成。白云岩的空洞、裂隙中也常见呈放射簇状和环带状的方解石。Ca CO3在外生条件下，经历Ca CO3（凝胶）—球状方解石—文石—方解石的转变过程，而方解石最稳定，常与文石共生或呈其假象。球状方解石一般是腹足类及其他软体动物贝壳的最初产物，后转变为方解石、文石。在变质岩中方解石是大理岩的主要成分之一，也是一些钙质片岩、片麻岩的组成矿物之一。碱性岩浆的分异可形成以方解石为主要成分的碳酸岩体。在某些超镁铁质岩中有时也可见方解石作为原生矿物产出。作为热液产物，方解石产于火山岩晶洞中，以及某些交代岩中，或者作为各种含钙质矿物的蚀变产物，方解石交代长石（照片161,190）、黑云母（照片265）、角闪石（照片365）、辉石（照片483,484）而成为它们的假象，在岩石杏仁体中方解石和沸石共生。无色透明的冰洲石是重要的光学材料。石灰岩、大理岩主要用于建筑材料，水泥工业，化工业等。不同成因的方解石，在12C/13C比值上有所不同，因此根据其比值可推断矿物的生成条件。

简单几步！识别你手中的矿物

地球上的矿物多种多样，即使是“火眼金睛”的地质员，恐怕也难以一眼认出矿物的真身。但是，掌握矿物鉴定的简单技巧却不难，需要的也许只是磁铁和放大镜这样的简单工具，再加上一些细致的观察，就能科学的鉴定出矿物。

一、矿物的光泽

矿物的光泽是指矿物表面对可见光的反射能力。 在具体的矿物鉴定过程中，我们会根据矿物新鲜平滑的晶面或磨光面的反光强弱判定光泽的级别，矿物的光泽大致分为以下4个等级：

（1）金属光泽： 矿物具有很强的反光能力，磨光面在自然光下有点刺眼，如方铅矿、黄铁矿、自然金等等；

具强金属光泽的方铅矿

具强金属光泽的黄铁矿

具强金属光泽的黄金

（2）半金属光泽： 反光能力较强，似未经抛光的金属表面，如赤铁矿、闪锌矿及黑钨矿等等；

具有半金属光泽的赤铁矿

具有半金属光泽的闪锌矿

具有半金属光泽的黑钨矿

（3）金刚光泽： 反光能力较强，似金刚石般耀眼的反光，如闪锌矿、金刚石及雄黄等等；

具有金刚光泽的闪锌矿

具有金刚光泽的钻石

具有金刚光泽的辰砂

（4）玻璃光泽： 反光能力相对较弱，似普通平板玻璃表面的反光，如方解石、萤石及绿柱石等等。

具有玻璃光泽的方解石

具有玻璃光泽的萤石

具有玻璃光泽的绿柱石

矿物的光泽主要就是以上4种，但在一些矿物上也会出现一些变异光泽，这些变异光泽也是可以归并到以上4个光泽等级中。常见的变异光泽主要有以下几种：

（1）油脂光泽： 某些具有玻璃光泽或者金刚光泽的浅色透明矿物，在其不平坦断面上所呈现的如同油脂般的光泽。如石英，其晶面上通常表现出玻璃光泽，但其随机的断面上却出现特征的油脂光泽。

石英断面的油脂光泽

（2）珍珠光泽： 浅色透明矿物上出现的如同珍珠表面柔和而多彩的光泽，如云母和透石膏等；

具有珍珠光泽的云母

（3）丝绢光泽： 无色、浅色、具有玻璃光泽的透明矿物上呈现的似丝织品般的光泽，如孔雀石；

具有丝状光泽的孔雀石

二、矿物的颜色

矿物的颜色就是矿物跟可见光作用的产物，有的矿物颜色比较典型，仅凭颜色就可以将其与其他矿物区别开来。 如硫化物中的黄铁矿、雌黄、雄黄等，还有碳酸盐中的孔雀石、蓝铜矿等，都可以通过其典型的颜色就可以鉴别出来。然而，自然界中的大部分矿物单凭颜色是鉴别不出来的，如硅酸盐类和氧化物类的矿物，不少都是透明无色的，或者不同的矿物可能出现相同的颜色。因此，颜色只能作为少数矿物的诊断性鉴定特征。

浅铜**的黄铁矿

橘红色的雄黄

柠檬**的雌黄

鲜绿色的孔雀石

深蓝色的蓝铜矿

三、矿物的力学性质

矿物的力学性质是指矿物在外力（如敲打、挤压及刻划等）作用下所表现出来的性质，包括解理、裂开和断口。 其中，解理和裂开是比较难理解的，靠肉眼难以区分二者。解理是矿物受到超过弹性限度的应力作用，沿矿物一定结晶学方向劈裂成一系列光滑平面的性质，破裂开的光滑平面称为解理面。解理是矿物晶体的特性之一，主要受晶格类型、化学键类型及其强度和分布的控制，解理面常沿晶体内部化学键最弱的方向产生，会使矿物剥离成一片一片的。

氯化钠晶体结构图

氯化钠晶体

如氯化钠的晶体主要有带正电荷的Na+和带负电荷的Cl-组成，Na+和Cl-在相互垂直的3个方向上的平面上以1:1的比例均匀分布，那么每个方向上的平面上电荷的代数和为0，这样的平面也称为“电性中和面”。3个方向每个方向上有无数个相互平行的“电性中和面”，相互平行的“电性中和面”面内静电力较强，但相互平行的相邻的“电性中和面”之间的静电力较弱，导致氯化钠晶体的解理沿着这3个互相垂直的方向产生。因此，当氯化钠晶体受到外力发生破裂时，容易沿着这3个方向破裂开形成一个垂直的“三面凹角”。

被解理劈成八面体形态的萤石

像上图中萤石（CaF2）的八面体形态也是跟解理形成的破裂面有关。由于萤石在特定的方向上具有相邻的同号离子层，同号离子层间存在静电斥力导致该方向联结力较弱。因此，当受到外力的作用时，萤石就会沿着这些方向发生破裂，这些方向跟图中八面体形态萤石各个面的方向相一致。

石墨的晶体结构图

块状的石墨

对于石墨晶体来说，它产生解理的原因跟氯化钠和萤石有所不同。石墨在微观上呈现层状的结构，层内主要为共价键，也有部分是金属键，但层与层之间为分子键，层间的分子键力远小于层内的键力。因此，石墨的解理沿着层间薄弱的分子键层产生。然而，仅具有金属键的矿物晶体是不会发育解理的。由于在金属晶体中，金属阳离子均匀分散在自由电子形成的“海洋”里，当晶体受力时只会发生晶格的滑移而不会引起键的断裂，所以金属晶体常表现出延展性而不会发育解理。

对于矿物解理的观察和描述，通常包括解理的方向、组数、夹角及解理的等级等4个方面。 解理的方向跟矿物晶体的微观结构有关，需要比较专业的结晶学知识，在此就不做介绍了。那什么叫解理的组数和夹角呢？以氯化钠晶体为例，氯化钠晶体的解理面都是沿着立方体6个面的，主要有3个方向的解理面，我们就可以认为氯化钠晶体具有3组解理。它的3组解理都是相互垂直的，所以氯化钠晶体解理的夹角就是90°。以此类推，萤石的解理面构成八面体的形态，所以萤石发育4组解理，解理夹角约为109°。而解理的等级是根据解理产生的难易程度和完好性划分的，按照解理面的连续性及光滑程度的高低分为极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理及极不完全解理等5个级别。一般来说，只有前面3个级别的解理对矿物的鉴定才有意义，后面的不完全解理和极不完全解理意义并不大。如云母、石墨及透石膏常发育极完全解理，方铅矿和方解石常发育完全解理，普通辉石和蓝晶石发育中等解理。由于不同的矿物的微观结构不一样，所以矿物发育的解理方向、组数、夹角及解理等级会有所差别。因此，矿物的解理不仅能有效的鉴定矿物种属，也可以在一定程度上揭示矿物的微观结构。

矿物的裂开从表象看酷似解理，肉眼很难区分，但二者形成的机制是完全不同的。 解理的产生只跟矿物晶体的固有结构有关，而矿物的裂开是沿着矿物内杂质层或者双面结合面产生的，并不是矿物本身固有的特性。 因此，裂开并不稳定，在某种矿物上可以出现，也可以不出现。磁铁矿是常发育裂开的矿物，由于在其特定方向上含有呈面状分布的钛铁矿微晶层，导致这些方向上结合力比较薄弱。磁铁矿的裂开面也是构成八面体的形态，不少人会判断将其判断为解理，因为肉眼无法区分裂开和解理，所以像磁铁矿这种少数发育裂开的矿物需要记住。

具有裂开面的磁铁矿

如果矿物内部不存在跟晶体结构有关的薄弱结合面，也不存在薄弱的杂质层或双晶结合面，则其受力后将沿任意方向破裂开形成各种不平整的断面，这种不平整的断面就成为断口。矿物发育随机的断口，说明矿物内部各方向的键力是近于相等的，但断口不能反映矿物的内部结构特征，只能作为矿物鉴定的辅助依据。断口根据其形态可以分为贝壳状断口、锯齿状断口、参差状断口等等。

石英的贝壳状断口

黄金的锯齿状断口

黄铁矿的参差状断口

矿物的力学性质中，硬度也是鉴定矿物的比较重要的特征。矿物的肉眼鉴定通常采用的是莫斯硬度，莫斯硬度采用相互刻划度量的相对硬度。具体的做法是挑选10种硬度递增的矿物作为标准矿物，莫斯硬度选用的标准矿物硬度从低到高分别是滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉及金刚石等（莫斯硬度分别为1到10），将待测矿物与以上标准矿物进行相互刻划就可以确定待测矿物的莫斯硬度。比如说，如果我们拿到1块电气石，如何通过表格中的莫斯硬度计确定电气石的莫斯硬度呢？首先，我们得选择电气石单晶体较为新鲜的面，依次采用莫斯硬度较高的标准矿物去刻划待测矿物电气石。在刻划的过程中，我们发现金刚石、刚玉及黄玉等都能刻得动电气石，而石英却刻不动电气石，说明电气石的莫斯硬度处于石英和黄玉之间，所以电气石的硬度应该为7~8。但我们要了解的是，莫斯硬度只是一种相对硬度，不代表矿物的绝对硬度。两个不同的矿物莫斯硬度可能只相差1个等级，但其二者的绝对硬度可能有成百上千倍的差别。然而，在实际的鉴定工作中，我们并不用使用摩斯硬度计去度量矿物的硬度，而是采用更为简便的工具。通常我们采用的是小钢刀和指甲去度量待测矿物的莫斯硬度。 一般认为，指甲的莫斯硬度为25，小钢刀的莫斯硬度为55。如果指甲能刻划动待测矿物，就认为待测矿物硬度<25；如果指甲刻不动，但小钢刀能刻划得动，就认为待测矿物硬度在25~55之间；如果小钢刀都刻划不动，就认为矿物的硬度>55。 矿物的硬度是矿物成分和结构的外在体现，为矿物鉴定过程中比较重要的鉴定特征。

作为莫斯硬度计的10种标准矿物及其莫斯硬度

矿物还有弹性与挠性、脆性和延展性等特性，这些特性也也能反映矿物晶体的内部结构。矿物的弹性指的是矿物在外力的作用下发生弯曲形变，外力撤除后在弹性限度内能自行恢复原状的性质；矿物的挠性是与弹性相对的，在外力撤除后形变不可恢复。弹性和挠性多出现在具有层状结构的矿物中，如黑云母和蛭石在外观上十分相似，但前者具有弹性而后者具有挠性。黑云母和蛭石在外观上都是深色的片状矿物，但用手将两者分别掰弯到一定程度，云母能恢复到原来的状态而蛭石不能。 因此，利用矿物的弹性和挠性能将云母和蛭石区分区分开来。 矿物的脆性和延展性也是相对的，脆性指的是矿物受外力作用时容易发生破裂的性质；而矿物的延展性分为延性和展性，延性是指矿物受外力拉引易成为细丝的性质，而展性是指矿物在碾压下易形成薄片的性质，矿物的延性和展性通常并存，统称为延展性。自然界大多数矿物都具有脆性，如萤石、黄铁矿、石榴石、方解石等；而含有金属键的矿物往往具有延展性，如自然金、自然银、自然铜及辉铜矿。 那么，怎么判断一种矿物是具有脆性还是具有延展性的呢？通常，我们采用小钢刀去直接刻划矿物表面，如果留下光亮的沟痕，不出现矿物粉末或碎粒，说明此矿物具有延展性；如果刻划后出现粉末或碎粒，说明此矿物具有脆性。

辉铜矿刻划后的光亮凹槽

滑石刻划后的粉末

四、矿物的其他性质

矿物的相对密度（比重）和磁性等在肉眼鉴定矿物中也同等重要。 矿物的比重是指纯净的单矿物在空气中的质量与4℃时同体积的水的质量之比。根据矿物比重的定义，比重与密度的数值是相同的，但没有单位。肉眼鉴定矿物时，通常是凭经验用手掂重，将矿物的比重分为3个级别：

（1）轻：比重小于25，如石墨、石盐及石膏等矿物；

石墨(C)

石盐（Nacl）

石膏

（2）中：比重在25~4之间，大部分非金属矿物的比重处于这个范围，如石英、萤石、方解石等；

石英（SiO2）

萤石（CaF2）

方解石

（3）重：比重大于4，具有金属光泽的矿物大多比重比较大，如黄铁矿、方铅矿、自然金等。

黄铁矿（FeS2）

方铅矿（PbS）

自然金（Au）

矿物的比重主要取决于其组成元素的原子质量、原子或离子的半径及结构的紧密程度等。对于结构相同的不同矿物来讲，一般是组成元素的原子质量越大，比重就越大；而原子或离子半径越大，矿物的比重会相应降低。用手掂矿物的时候，比重轻的矿物会感觉有点发飘，而比重大的矿物比较坠手，而比重中等的矿物感觉处于两者之间。因为我们是用手去感觉矿物的比重而不是重量，所以在掂比重的时候一定要考虑矿物的体积。用手掂矿物的比重不是那么的准确，比如说有些矿物的比重处于轻与中之间或者中与重之间，这时我们很难确矿物的比重具体处理哪个级别，这个时候我们可以用“轻~中”或者“中~重”去描述矿物的比重。

少数矿物还具有磁性，如磁铁矿、铬铁矿等都有磁性，这种特性使其很容易与其他矿物区分开来。矿物的磁性也有强弱之分，例如具有强磁性的磁铁矿，用小钢刀去触碰时就能感觉到比较强的吸引力；而磁性弱的铬铁矿，用小钢刀去触碰时吸引力不明显，但刮下粉末后可以用小钢刀吸引住。

鉴定矿物最重要的就是掌握方法，没有谁牛到光凭眼睛看就能鉴定出矿物的；用眼睛看，也需要观察很多现象，不只是形态、颜色、光泽。不少矿物初学者就简单的把形态、颜色、光泽等这几种作为矿物的典型鉴定特征，实际上到了野外，很多矿物长得不是你想的那个样子。在野外很多时候，还需要通过岩石矿物组合去判断，而不是只看矿物本身。