Bài giảng Tinh thể, Khoáng vật và Thạch học - Chương 5: Các tính chất vật lý của khoáng vật

Nội dung text: Bài giảng Tinh thể, Khoáng vật và Thạch học - Chương 5: Các tính chất vật lý của khoáng vật

1. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT 5.1. Các tính chất quang học. 5.2. Các tính chất cơ học. 5.3. Các tính chất vật lý khác (Tự học).
2. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT @ Làm dấu hiệu nhận biết và phân biệt với các khoáng vật khác. (Độ cứng, cát khai, ).
3. GEOPET
4. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT @ Độ trong suốt + Do ánh sáng chiếu vào. + Trong suốt tuyệt đối: khi ánh sáng xuyên qua hoàn toàn (không hấp thụ một tí ánh sáng nào đi qua).
5. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT + Chú ý: Tính dị hướng, các tạp chất có ảnh hưởng tới độ trong suốt của khoáng vật.
6. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT Các khoáng vật trong suốt (thạch anh pha lê – trái và topaz – phải)
7. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT Các khoáng vật không trong suốt (pyrite, than)
8. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT @ Ánh + Là năng lực phản xạ của ánh sáng lên bề mặt khoáng vật. + Không phụ thuộc vào màu. + Phụ thuộc vào chiết suất.
9. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT (2) Ánh kim cương (n = 1,9 – 2,6) zircon (n = 1,95), cassiterite (2,00), sphalerite (2,33), kim cương (2,419).
10. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT (4) Ánh kim: (khi n >3) galena, pyrite, molipdenite,
11. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT + Lưỡng chiết suất cao ánh của khoáng vật sẽ thay đổi (do tính dị hướng). + Ánh còn phụ thuộc vào cát khai, mặt tinh thể, mặt phản chiếu của khoáng vật.
12. GEOPET
13. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT (1) Màu tự sắc + Màu của bản thân khoáng vật. (Do sự hiện diện của các nguyên tố màu – sắc tố – có trong khoáng vật (Ti, Cr, Fe, Cu, Co, Ni, )
14. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT (2) Màu ngoại sắc + Do các tạp chất cơ học lẫn vào (vô cơ hoặc hữu cơ). - Agate (mã não) có những đường vân nhiều màu, rất đẹp, dạng dãy, dạng rêu, đám mây.
15. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT - Thạch anh ám khói (lẫn hạt bitum) - Thạch anh màu đen (morion) # ám khói. - Thạch anh màu tím (amethyst) do lẫn sắt. - Thạch anh màu vàng tới nâu cam (citrine) (có thể do amethyst bị nung nóng).
16. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT @ Chú ý + Khi nhiệt độ thay đổi thì màu ngoại sắc cũng thay đổi (hoặc biến mất) Tính không ổn định.
17. Smoky quartz
18. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT (3) Màu giả sắc + Do hiện tượng giao thoa ánh sáng trên mặt khoáng vật tạo nên. + Không liên quan tới bản chất bên trong của khoáng vật.
19. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT @ Cách gọi màu + Dùng tên kép (màu lục vàng, nâu đỏ, )
20. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT + Dùng màu những vật đã quen thuộc (màu xám chì, màu trắng sữa, màu vàng cam, màu đỏ thịt, ).
21. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT 7. Màu đen (pyrolusite – MnO2), 8. Màu trắng thiếc (arsenopyrite), FeAsS 9. Màu xám chì (molipdenite), MoS2 10. Màu xám thép (tetrahedrite), (Cu,Fe)12Sb4S13 11. Màu đen sắt (magnetite), iron (II,III) oxide, Fe3O4
22. Thạch anh tím (amethyst)
23. Lazurite
24. Native copper Red – orange, metallic luster
25. Euhedral molybdenite on quartz. Xám chì
26. Chalcopyrite (vàng đồng)
27. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT + Một số khoáng vật có màu vết vạch giống nhau (màu lục của màu vết vạch và màu khoáng vật malachite). + Một số khoáng vật có màu vết vạch không giống nhau (hematite có màu gần như đen, nhưng vết vạch có màu đỏ rượu vang hay đỏ máu).
28. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT 5.2. Các tính chất cơ học @ Độ cứng + Là khả năng chống lại các lực tác dụng cơ học bên ngoài.
29. Mohs hardness scale 6. Orthoclase KAlSi3O8 7. Quartz SiO2 8. Topaz Al2SiO4(OH,F)2 9. Corundum Al2O3 10. Diamond C (pure carbon)
30. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT @ Tính cát khai + Tính dễ tách theo một mặt nào đó của khoáng vật (dưới tác dụng ngoại lực). + Mặt cát khai là mặt dễ tách của khoáng vật.
31. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT (2) Cát khai hoàn toàn Đập nhẹ bằng búa, chúng bị tách ra thành những mảnh nhỏ giống tinh thể mẹ, Mặt cát khai tương đối nhẵn (calcite, galena).
32. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT (4) Cát khai không hoàn toàn Rất khó thấy cát khai, phần lớn là vết vỡ (beryl, cassiterite).
33. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT @ Trong thực tế, các mức độ cát khai được mô tả như sau: + cát khai rất hoàn toàn, + cát khai hoàn toàn, + cát khai không hoàn toàn + không cát khai.
34. Gypsum Cát khai theo một phương
35. @ Cát khai theo hai phương + pyroxene (a), hornblende (b)
36. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT @
37. GEOPET
38. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT @ Vết vỡ + Ngoại lực vỡ ra những mặt lồi lõm (không theo bất kỳ một phương kết tinh nào). + Phát hiện trên cả vật chất kết tinh và vô định hình. + (cát khai chỉ có ở vật chất kết tinh. Tại sao?)
39. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT + Vết vỡ xơ Khoáng vật có cấu tạo sợi bị tách thành mảnh nhỏ thì xước không liên tục (asbest – amphibole) + Vết vỡ dạng đất Trên mặt vỡ có bột mịn như đất sét (kaolin).
40. Ch: TÍNH CHAÁT VAÄT LYÙ CUÛA KHOAÙNG VAÄT Cát khai @ Cát khai theo một mặt @ Màu sắc là một trong những dấu hiệu để nhận biết khoáng vật. @ Màu của nhiều khoáng vật do chứa nguyên tố màu (Ti, Cr, V, Fe, Co, Ni, Cu) – do sự chuyển dời điện tử.
41. Ch: TÍNH CHAÁT VAÄT LYÙ CUÛA KHOAÙNG VAÄT Cát khai @ Cát khai theo ba mặt + halite, calcite, galene,
42. Ch: TÍNH CHAÁT VAÄT LYÙ CUÛA KHOAÙNG VAÄT Cát khai @ Liên quan với cấu trúc tinh thể + Mặt cát khai thường song song với các mặt mạng có mật độ hạt lớn nhất, vì các mặt mạng thường cách nhau những khoảng lớn nhất. + Thí dụ graphite có cát khai theo hai lớp
43. GEOPET
44. Ch: TÍNH CHAÁT VAÄT LYÙ CUÛA KHOAÙNG VAÄT Biến dạng trượt @ Lực cơ học khóang vật Bị phá hủy hoặc một phần bị dịch chuyển Biến dạng trượt @ Nguyên nhân hình thành song tinh. @ Dịch chuyển tương đối theo một mặt phẳng Mặt trượt. @ Dịch chuyển theo một hướng nhất định Hướng trượt (thường hướng nầy song song với với những chuỗi nguyên tử liên kết với nhau chặt chẽ nhất). @ Thí dụ:
45. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT @
46. • Dấu  là ký hiệu các mặt tinh thể, dành cho một tập hợp mặt (mặt mạng) thuộc một hình đơn. • Thí dụ: 111 là tập hợp các mặt (111), ( 1 1), ( 1), • Thí dụ: 110 bao gồm (110), (101), (011),
47. 1 Ch: TÍNH CHAÁT VAÄT LYÙ CUÛA KHOAÙNG VAÄT @ Kết quả dịch trượt thành song tinh + Thí dụ, calcite, hình mặt thoi 10-11 + Khi ép một tinh thể calcite giữa hai mặt phẳng (hình 14.3b) một tam tinh. + Khi gia công lát mỏng thạch học cũng xuất hiện song tinh (một lực cơ học không lớn).
48. GEOPET
49. Ch: TÍNH CHAÁT VAÄT LYÙ CUÛA KHOAÙNG VAÄT Độ cứng @ Mức độ đề kháng của khóang vật đối với tác dụng cơ học. @ Thang độ cứng Mohs (1822) là độ cứng tương đối, dùng để xác định độ cứng của khoáng vật bằng cách so sánh độ cứng của những khoáng vật chuẩn. @ Thạch anh vạch được khoáng vật X nào đó, nhưng orthoclase không vạch nổi X có độ cứng nhỏ hơn thạch anh và lớn hơn orthoclase. @ Tính dị hướng về độ cứng: độ cứng khác nhau theo những hướng khác nhau. Disthene có độ cứng 4,5 theo chiều dài; (fluorite không vạch được, nhưng apatite để lại vết xước). Nhưng disthene có độ cứng 7 theo hướng vuông góc (orthoclase không vạch nổi, nhưng topaz để lại vết xước).
50. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT @
51. Ch: TÍNH CHAÁT VAÄT LYÙ CUÛA KHOAÙNG VAÄT Độ cứng @ Độ cứng cao tỷ trọng lớn (độ chặt xít) Các biến thể đa hình Tỷ trọng Độ cứng Calcite CaCO3 2,72 3 Aragonite CaCO3 2,94 4 Anatase TiO2 5,7 Brukhite TiO2 6 Rutin TiO2 6,3
52. Ch: TÍNH CHAÁT VAÄT LYÙ CUÛA KHOAÙNG VAÄT Độ cứng @ Độ cứng lớn số phối trí cao + NaCl và AgI có khoảng cách các hạt như nhau, + NaCl có số phối trí 6 và độ cứng 2,5, + AgI có số phối trí 4 và độ cứng 1,5.
53. Ch: TÍNH CHAÁT VAÄT LYÙ CUÛA KHOAÙNG VAÄT Độ cứng @ Độ cứng là dấu hiệu quan trọng để nhận biết khóang vật.
54. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT @
55. Ch: TÍNH CHAÁT VAÄT LYÙ CUÛA KHOAÙNG VAÄT Tính dẫn nhiệt @ Tưởng tượng, có một nguồn (điểm) nhiệt nằm trong tinh thể Gốc là điểm nhiệt Nhiệt lan truyền theo mọi hướng là các vector Đầu của chúng sẽ → mặt đẳng nhiệt.
56. Ch: TÍNH CHAÁT VAÄT LYÙ CUÛA KHOAÙNG VAÄT Tính dẫn nhiệt @ Tinh hệ lập phương và các chất vôi định hình: mặt đẳng nhiệt dạng hình cầu (hình 14.8) đẳng hướng về tính dẫn nhiệt (tôc độ truyền nhiệt như nhau theo mọi hướng).
57. Ch 5. CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA KHOÁNG VẬT @
58. GEOPET
59. GEOPET
60. Ch: TÍNH CHAÁT VAÄT LYÙ CUÛA KHOAÙNG VAÄT Hiện tượng đa hình + Calcite và aragonite (CaCO3): cùng thành phần nhưng khác cấu trúc. + Tương tự: pyrite và macasite (FeS2).