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云母是什么?透过光看云母片能看见什么?

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-02-09 02:22   点击:301  编辑:admin   手机版

一、云母是什么?透过光看云母片能看见什么?

云母片一般不透光,高中生物课用它阻挡光线,证明胚芽鞘的向光性

云母族矿物分为两个亚族,共有九种矿物。白云母亚族,有钠云母、白云母、钒云母、海绿石;金云母-黑云母亚族,有金云母-黑云母、锌三层云母、铁锂云母、锰锂云母、铜铀云母和锂云母。

云母是含锂、钠、钾、镁、铝、锌、铁、钒等金属元素并具有层状结构的含水铝硅酸盐族矿物的总称。主要包括白云母、黑云母、金云母、锂云母等。工业上应用的云母矿物原料是白云母和金云母中的片云母和碎云母及绢云母,使用较多的是白云母,其次为金云母。由于云母具有较高的电绝缘性、较好的透明度、极好的可剥分性、较高的化学稳定性、较好的还原性以及在高温状态下能保持上述优良的物理化学性能,因而它主要作为一种非常重要的绝缘材料广泛用于电子、电机、电讯、电器、航空、交通、仪表、冶金、建材、轻工等工业部门,以及国防和尖端工业领域。 70 年代以来,由于在电容器、电动机的绝缘支撑材料及电介质材料中,使用的片云母已被由碎云母为原料制成的云母纸所代替,通讯电子管的绝大部分已被半导体集成电路所取代,引起消费结构发生根本变化,因此使片云母的需求量大幅度下降,而碎云母的需求量日渐增长。随着科学技术的发展,近年来云母矿物在建材、地质勘探、润滑、油漆、食品、化妆品等方面的应用不断扩展,碎云母和绢云母矿物原料将具有广阔的应用前景。

化学成分 : 白云母化学式为 KAl2(AlSi3O10)(OH)2 ;镁硅白云母化学式为 (Fe2+ 、 M g)(Fe3+,Al3+)(AlSi7O20)(OH)4 ;绢云母化学式为 KAl2(Si,Al)4O10(OH,F) 2 ;金云母化学式为KMg3(AlSi3O10)(F,OH)2 云母这种铝硅酸盐矿物,具有连续层状硅氧四面体构造,具极完全之解理,可剥离为具弹性之薄片,质柔可弯曲,透明无色,厚块半透明带有灰、棕、淡绿、玫瑰红色,具玻璃至绢丝或珍珠光泽,硬度 2.5~3 ,比重 2.75~3.0 ,耐酸性。

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二、方解石田黄石白云母石墨哪个能透光

方解石啊,好的可以做照相机镜头的,当然云母也可以,但是云母多就不行,一小片云母是可以的,石墨肯定不行的,田黄就和翡翠一个原理,玉石是看水性的

三、矿物的光学性质

矿物的光学性质(optical properties)主要指矿物对可见光的反射、折射、吸收等所表现出来的各种性质,包括颜色、条痕、光泽和透明度;也指矿物受不同能量激发而发出可见光的性质即发光性。

1.矿物的颜色

颜色(color)是矿物对入射的自然可见光(波长为390~770nm)中不同波长的光波选择性吸收后,透射和反射出来的各种波长可见光的混合色。

自然可见光是由红、橙、黄、绿、蓝、青、紫7 种颜色的光波混合而成的。不同色光的波长不同,彼此存在特定的互补关系。图12-1所示对角扇形区的颜色互为补色。当矿物对自然光中不同波长的光波均匀地全部吸收时,矿物呈现黑色;若基本上都不吸收,则为无色或白色;若各色光被均匀地部分吸收,则呈现不同浓度的灰色。如果矿物选择性地吸收某种波长的色光时,则矿物将呈现出被吸收色光的补色。

矿物呈色有多方面的原因,据此将矿物的颜色分为自色、他色和假色。

图12-1 不同色光间的互补关系

(1)自色

自色(idiochromatic color)是矿物本身固有化学成分和晶体结构决定的对自然光选择性吸收、折射和反射而表现出来的颜色,是光波与晶格中的电子相互作用的结果。对一定的矿物而言,自色通常比较固定,是矿物鉴定的首选标志。

光波与晶格中电子相互作用而致色的机理主要有以下4种:

离子内部电子跃迁(internal electron transition)致色 这是含过渡型离子矿物呈色的主要方式。过渡型离子具有未填满的d或f轨道,在配位阴离子作用下,这些轨道发生能级分裂,形成两组或几组不同能级的轨道,各组间的能量差(即晶体场分裂能)与可见光的能量相当。当可见光照射时,位于低能轨道上的电子便能吸收与晶体场分裂能相当的色光,跃迁到较高能级的轨道上(称为d―d跃迁或f―f跃迁)。由于部分色光被吸收,矿物便呈现出其补色。红宝石(含铬刚玉)就是类质同象的Cr3+中3个d电子吸收绿光并跃迁而呈现红色的。由于矿物中的过渡型离子存在不饱和的d或f轨道,自然光照射时能实现d―d或f―f跃迁而使矿物呈色,因而被称为色素离子(chromophoric ion)。这类离子主要有元素周期表中第4周期的Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni;其次为W,Mo,U,Cu和稀土元素的离子,而最常见的是可分别使矿物致绿色和褐红色的Fe2+和Fe3+(表12-1)。

表12-1 常见色素离子使矿物呈色举例

离子间电荷转移(interionic charge transfer)致色 矿物中一些变价元素的离子在光波作用下可以发生相邻离子间的电子转移,发生光化学氧化-还原反应。由于电子转移过程中部分光波被吸收,矿物便呈现这部分光波的补色。当矿物晶格中相互连接的配位多面体中存在同种元素的不同价离子如Fe2+和Fe3+,Mn2+和Mn3+或Ti3+和Ti4+时,这种电子转移极易发生。蓝闪石呈蓝色就是其结构中Fe2+与Fe3+之间电荷转移的结果。

能带间电子跃迁(interband transition)能带理论认为,矿物中原子或离子的外层电子均处于一定的能带。被电子占满的能带能量较低,称满带或价带(valence band),未被电子占满的能带能量较高,为导带(conduction band),能带间的能量间隙为禁带(forbidden band)。若禁带宽度与某种可见色光能量相当,矿物受自然光照射时,处于满带或价带的低能电子便会吸收能量大于禁带的部分色光而跃过禁带到达高能态的导带,从而使矿物呈色。许多自然金属或硫化物矿物的禁带宽度很窄。自然铜等金属的禁带宽度为0,黄铁矿和方铅矿等具金属光泽的硫化物矿物小于1.7eV,即小于红光的能量,各种波长的色光均能被大量吸收而使之透明度极差;同时跃迁后处于激发态的电子又极易回到基态而放出大部分能量而表现为很强的反射能力和金属光泽及金属色。辰砂和雄黄等具金刚光泽的硫化物的禁带宽度在2.0~2.5eV,即橙色光至绿色光之间,因而也能选择性吸收色光而呈鲜明的彩色。许多铜型离子(见矿物的化学成分)的硫化物矿物禁带较窄与晶格中离子的极化有关,这些离子的卤化物和含氧盐矿物晶格中无明显的极化现象,因而多无色透明或呈白色。

色心(color centre)对于无色透明的晶体,其禁带宽度大于可见光的能量,核外电子不能吸收任何能量的可见光。但是,当矿物晶格中某种离子含量过剩、缺失,或存在杂质离子及机械变形等引起晶体内点电荷不平衡而成缺陷时,缺陷部位的电子跃迁所需能量若减小到与可见光相当的程度,可见光照射时便能选择性吸收色光而转移并呈色。这种能选择性吸收可见光波的晶格缺陷称为色心。大部分碱金属和碱土金属化合物矿物的呈色主要与色心有关。最常见的色心是晶格中阴离子空位而产生的F心,缺陷部位的正电荷过剩,当光线照射时,晶体内的电子选择性吸收某种色光获得能量而向阴离子缺失部位移动以平衡电荷,导致矿物呈现被吸收光的补色。萤石(CaF2)的紫色和石盐(NaCl)的蓝色就分别是因晶格中F-和Cl-空位所引起的F心所致。

按照矿物呈色的机理,还可将自色分为体色(body color)和表面色(surface color)。透明矿物的颜色多为前者,如橄榄石的橄榄绿;金属晶格矿物的颜色多为后者,如黄铁矿的浅铜黄色。体色是透射光的颜色,为被吸收光的补色;表面色是反射光的颜色,是吸收能量后处于激发态的电子回到基态时释放出来的能量,与被吸收色光的颜色一致。

矿物的颜色千变万化,初学描述时常需借助实物进行比较。表12-2中的矿物颜色较稳定,可作为比较的标准。与标准有差异的,可用复合词进行描述,如黄铁矿为淡铜黄色,绿帘石为黄绿色等。另外,还要注意区分金属色和非金属色(表12-2),金属色要加用金属的名称作前缀。

表12-2 矿物的标准色

(2)他色

他色(allochromatic color)是指矿物因含外来的带色杂质所形成的颜色,它与矿物本身的成分和结构无关,不是矿物固有的颜色,因此无鉴定意义,但有重要的成因意义。如我国云南金厂金矿区的某些热液石英因含大量微粒铬云母而呈绿色,显示成矿流体与该区的超基性岩有过强烈的水-岩反应,成矿物质部分来自该超基性岩体。

(3)假色

假色(pseudochromatic color)是自然光照射到矿物表面或内部,受到某种物理界面(氧化膜、裂隙、包裹体等)的作用而发生干涉、衍射、散射等所产生的颜色。假色是一种物理光学效应,只对少数矿物有辅助鉴定意义,在宝石学上也有一定意义。矿物中常见的假色主要有:

锖色(tarnish)某些不透明矿物表面的氧化膜使反射光发生干涉而呈现不均匀的彩色即锖色。锖色只见于矿物表面,剥除氧化膜后锖色消失。斑铜矿表面具有独特的蓝、靛、红、紫等不均匀锖色,是其鉴定特征之一。

晕色(iridescence)某些透明矿物内部存在一系列平行密集的解理面或裂隙面,它们对光的连续反射引起光的干涉,使矿物解理面和晶面呈现彩虹般的色带,称为晕色。白云母、冰洲石、透石膏等无色透明矿物解理面上可见到晕色。

变彩(play of color)某些透明矿物内部存在许多微细叶片状或层状结构界面,可引起可见光的衍射干涉作用而出现不均匀色彩,从不同方向观察时,这种不均匀色彩随方向而变换。例如,贵蛋白石具蓝、绿、紫、红等色的变彩;拉长石可出现蓝绿、金黄、红紫等变彩。

乳光(也称蛋白光,opalescence)某些矿物含有许多远小于可见光波长的其他矿物或胶体微粒,使入射光发生漫反射而生成的一种乳白色浮光。月长石(钾长石和钠长石交互生成显微层片状结构的特殊条纹长石)和乳蛋白石均可见到这种乳光。

2.矿物的条痕

矿物的条痕(streak)是指其粉末的颜色,通常将矿物在素瓷(白色无釉瓷板)上擦划后获得。矿物粉末表面粗糙,反射力弱,所以条痕多是穿过粉末的透射光的颜色。

一些矿物的条痕与其呈颗粒或块体状态时的颜色不同。因为矿物变成粉末时消除了假色、减弱了他色、突出了自色,所以条痕比矿物颗粒或块体的颜色更为稳定,更有鉴定意义。例如,不同成因的赤铁矿可呈现钢灰、铁黑、褐红等色调,但其条痕总是呈特征的红棕色(或称樱红色)。

由于具金属晶格的不透明矿物粉末表面反射消失,亦不能透光,故呈现黑色条痕,如黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等许多具金属色的硫化物条痕都为黑色。半透明矿物粉末对光波有明显的吸收,其条痕与大颗粒的颜色基本相同,如辰砂条痕为红色,孔雀石条痕为绿色。透明矿物的粉末几乎不吸收光波,其条痕均为白色或很浅的颜色,如普通辉石和普通角闪石的颜色为黑色,条痕却是白色。

显然,对于不透明矿物和彩色或深色半透明―透明矿物,尤其是硫化物或部分氧化物和自然元素矿物,条痕是重要鉴定特征;而对于白色、无色或浅色的透明矿物,其条痕均为白色,无鉴定意义。

此外,类质同象混入物可使一些矿物的条痕和颜色作有规律的变化。例如,类质同象的铁在闪锌矿中增多时,其颜色从浅黄色变为铁黑色,条痕由黄白色变为褐色。这种变化能够反映矿物中类质同象组分的变化,能够提供介质物理化学条件的信息,具有一定的成因意义。

3.矿物的光泽

矿物的光泽(luster)是指矿物表面反射光时所表现的特征,是矿物反射可见光能力的度量。矿物的光泽应在新鲜平滑晶面或解理面上进行观察。

一般来说,矿物对可见光的折射或吸收越强,透光量就越少,反光量就越大,光泽就越强。

矿物光泽的精确表征需借助矿物的反射率数值。反射率(R)是平滑表面对垂直入射光反射的百分率。肉眼观察时,将矿物的光泽分为4个等级:

金属光泽(metallic luster)反射光的能力很强,类似于鲜亮的金属磨光面的光泽,R>20%,如方铅矿、黄铁矿和自然金等。

半金属光泽(submetallic luster)反光较强,对光的反射相对暗淡,类似于粗糙金属表面的光泽,R为15%~20%,如赤铁矿、铁闪锌矿和黑钨矿等。

金刚光泽(adamantine luster)反光略强,呈现金刚石(钻石)般的光泽,R为10%~15%,如浅色闪锌矿、雄黄和金刚石等。

玻璃光泽(vitreous luster)反光能力弱,类似于玻璃表面的光泽,R<10%,如方解石、石英和萤石等。

在不平坦的矿物表面或矿物集合体上观察时,矿物常表现出特征的变异光泽。这类变异光泽主要有:

1)油脂光泽(greasy luster):某些具玻璃或金刚光泽而解理不发育的浅色透明矿物,有时其表面如同附有一层油脂,呈油脂光泽,如石英、磷灰石、石榴子石等。

2)树脂光泽(resinous luster):在某些具金刚光泽的黄、褐或棕色透明矿物表面,有时可见到类似于树脂的特征,呈树脂光泽,如浅色闪锌矿和雄黄等。

3)沥青光泽(pitchy luster):某些解理不发育的半透明或不透明黑色矿物表面呈现乌黑光亮的沥青状特征,如沥青铀矿和富含Nb及Ta的锡石等。

4)珍珠光泽(pearly luster):一些具玻璃光泽的浅色透明矿物,有时会呈现出如同珍珠表面或蚌壳内壁那种柔和亮丽的光泽,称作珍珠光泽,如白云母和透石膏等。

5)丝绢光泽(silky luster):具玻璃光泽的浅色透明矿物,当以纤维状或鳞片状集合体产出时,表面常呈现出类似于丝绸织品在阳光下闪烁的光泽特征,称丝绢光泽,如纤维石膏和石棉等。

6)蜡状光泽(waxy luster):某些具玻璃光泽的,浅色透明的隐晶质或非晶质致密状矿物块体上,有时呈现出如蜡烛一样的表面特征,称蜡状光泽,如块状叶蜡石、蛇纹石等。

7)土状光泽(earthy luster):疏松多孔或细粒松散状矿物集合体,表面粗糙如土,暗淡无光,呈土状光泽,如块状高岭石和褐铁矿等。

影响矿物光泽的主要因素是化学键类型。一般具金属晶格的矿物,呈现金属或半金属光泽;具共价键、离子键或分子键的矿物,一般呈现玻璃光泽,少数呈金刚光泽。

描述矿物的光泽时,任一矿物均可依其对光的反射强弱判属金属光泽、半金属光泽、金刚光泽或玻璃光泽的某一等级;但是如因矿物的产出状态不同而表现出更具特征的变异光泽时,一般采用变异光泽的名称描述,因为矿物光泽的级别是确定的,而变异光泽会随着产出状态和观察面的不同而异,对宝石矿物的评价尤为重要。

4.矿物的透明度

矿物的透明度(transparency或diaphaneity)是指矿物允许可见光透过的程度。矿物的透明度依其透射率或吸收系数精确表达,或依其0.03mm厚的薄片在偏光显微镜下通过的透射光来衡量(分为透明矿物和不透明矿物),肉眼鉴定矿物时,依其碎片边缘的透光程度,结合颜色、条痕和光泽等综合判断。一般将矿物的透明度粗略地划分为3级:

透明(transparent或diaphanous)允许绝大部分光透过,矿物条痕常为无色或白色,玻璃光泽,如石英、方解石和普通角闪石等。

半透明(translucent)允许部分光透过,矿物条痕呈红、褐等各种彩色,金刚或半金属光泽,如辰砂、雄黄和黑钨矿等。

不透明(opaque)基本不允许光透过,矿物具黑色或金属色条痕,金属光泽,如方铅矿、磁铁矿和石墨等。

矿物的透明度主要取决于矿物对可见光的吸收程度,后者又与矿物的晶格类型和化学组成有关。一般地,金属晶格中存在着自由电子,对光线的吸收较强,因而透明度较低;原子晶格透明度较高;离子晶格中铜型离子对可见光的吸收很强,透明度低,过渡型和惰性气体型离子的吸收能力依次降低,透明度依次增高。

此外,矿物中的裂隙、包裹体及矿物的集合方式、颜色深浅和表面风化程度等均会影响矿物的透明度,因此结合其他光学性质判断矿物的透明度是比较可靠的。上述4种光学性质间的关系如表12-3。

表12-3 矿物颜色、条痕、光泽和透明度的关系

5.矿物的发光性

矿物的发光性(luminescence),是指矿物在某种外加能量的激发下发出可见光的性质。能使矿物发光的激发源很多,主要有:紫外线、可见光、电子束、X射线、γ射线、高速质子流、加热、加电、摩擦和化学试剂等。依据激发源的不同,可分为光致发光(激发源为紫外线、可见光等光线)、阴极射线发光(激发源为电子束)、高能辐射发光(激发源为X射线、γ射线、高速质子流)、热发光、电发光、摩擦发光和化学发光。

矿物能够在外加能量的激发下发光,可能存在两种机制。其一,当矿物受外加能量的激发时,其晶格中原子或离子的外层电子吸收外加能量,并从较低能级的基态跃迁到较高能级的激发态,这些电子在激发态不能稳定存在,因而将自动回落到基态。高能激发态的电子在向基态回落时会以一定波长的可见光的形式释放部分能量。矿物中以杂质存在的过渡元素的种类和数量常常决定矿物的发光性以及发射光的颜色和强度。其二,矿物中的晶格缺陷在形成后受周围放射性粒子的辐射而储集了一定的能量。当矿物受外加能量的激发时,会诱发存储在缺陷中的能量以一定波长可见光的形式释放出来。不同的矿物,受外加能量激发后发光所持续的时间各有不同。一般地,当停止激发后,矿物发光的持续时间在10-8s以上时,称发出的光为磷光(phosphorescence);发光的持续时间小于10-8s,称发出的光为荧光(fluorescence)。

目前,热发光技术已广泛应用于地质、陨石、考古、材料、核试验及环境等领域的研究,在矿床成因和找矿预测、地质年龄测定、地层划分对比、岩相古地理分析及地质温度估算等方面已有许多重要成果。阴极发光成像技术在沉积岩石学、矿物发生史、SHRIMP年代学及宝石鉴定方面也得到成功应用。光致发光是鉴定白钨矿、金刚石、独居石、钙铀云母及其找矿和选矿的有效方法。此外,鉴于多数矿物在不同条件和不同介质中形成时发光性多有差异,开发利用矿物发光性的应用领域还有很大的空间。

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