地球/6f. 手标本矿物识别
奥地利维也纳的精英阶层赞助的 贝多芬的第七交响曲 的高贵优雅和奢华，是音乐创作的胜利。它由贝多芬在1812年献给莫里茨·冯·弗里斯，一位富有的银行家和艺术赞助人。弗里斯的父亲创办了一家非常成功的银行，其崛起基于银币铸造。该银行铸造了一种被称为玛丽亚·特蕾莎·塔勒的银币。这种银币从1741年开始成为德语系国家官方货币，但被世界各地采用，最后一枚银币于1962年铸造。它特别用于北非和中东，因为银的纯度相对较高，而奥地利、匈牙利和波希米亚的统治者玛丽亚·特蕾莎皇后的图像是标志性的。铸造银币的能力，使莫里茨·冯·弗里斯能够成为他那个时代最富有的人之一。贝多芬第七交响曲的音乐体现了他的重要性，但弗里斯必须从矿山中获取银，为此他依靠了一批科学家，他们掌握着从萨克森矿山岩石中提取银的秘密。
他最宝贵和最忠诚的助手是他的首席会计，一个名叫雅各布·弗里德里希·范·德·纽尔的男子。纽尔直接与银矿的工人合作，当在矿山开采矿石时发现美丽的晶体或岩石时，他会要求将其送到维也纳他奢华的矿物柜。随着时间的推移，雅各布·弗里德里希·范·德·纽尔的巨量矿物、晶体和岩石收藏变得众所周知。纽尔与著名的珠宝商的孙女伊格纳茨·冯·施瓦布斯结婚，他们住在 恰尔托雷斯基宫，在那里，矿物和晶体收藏增长到5000多件。尽管它们多样而美丽，但他的收藏中的矿物和岩石并没有以任何系统的方式进行组织。于是他联系了弗赖贝格矿业学院的首席教授亚伯拉罕·戈特洛布·韦尔纳，问他是否认识有学生可以帮助他整理他的岩石、矿物和晶体收藏。韦尔纳认识可以帮助他的那个人，一位名叫弗里德里希·莫斯（Friedrich Mohs）的年轻学生。莫斯刚刚在1801年加入了德国萨克森州矿山的一支队伍，他很高兴地接受了奥地利的这份工作，以帮助整理和识别富有的雅各布·弗里德里希·范·德·纽尔的岩石和矿物收藏。从一个脏兮兮的汗流浃背的矿山，到1802年的维也纳的繁华，对他来说一定很奇妙。当他到达那里时，他面临着一个主要问题，那就是在那个历史时期，还没有一个组织化的识别岩石和矿物的方法。
他的老师，亚伯拉罕·戈特洛布·韦尔纳将岩石分为Urgebirge（坚硬的原始岩石）、Übergangsgebirge（过渡性岩石，如石灰岩）、Flötz（层状岩石或有层状的岩石）和Aufgeschwemmte（松散的岩石，如沙子或砾石）。韦尔纳认为所有的岩石都是由水形成的，这就是海王星理论，而另一些人则认为岩石是由火形成的（熔化的岩浆或熔岩），被称为火成说。今天我们知道它们是由这两种过程形成的。当时另一位杰出的科学家卡尔·林奈，他设计了一种动物和植物分类法，也试图对岩石和矿物进行分类。他在他的经典著作《自然系统》中将其分为三类，即Petrae（Lapides siplices）、Minerae（Lapides compositi）和Fossilia（Lapides aggregati）。他认为岩石、晶体（矿物）和化石像生物一样在地下生长。这些过时的想法和分类从未被后来的科学家采用。当莫斯到达维也纳时，他意识到他所学到的岩石分类在区分这个庞大收藏中各种晶体和矿物时不起作用。
矿物如今有一个非常具体的定义，它们是天然存在的无机固体，具有确定的化学成分和有序的内部结构。换句话说，一种矿物可以通过离散的化学式和该化学式特有的晶体格子结构来描述。矿物是岩石的组成部分。对莫斯来说，在没有对矿物进行复杂实验的情况下，这是很难确定的。例如，他不被允许研磨无价的矿物样本，以查看它们对酸的反应，从而确定岩石中含有哪些元素。当他在1801年试图完成这项任务时，已知元素的数量才从大约16种增加到33种。弗里德里希·莫斯知道这些矿物中含有许多新发现的元素，但他必须依靠自己的敏锐观察和分类来应用名称。
莫斯敏锐的观察之一是，他可以通过矿物的硬度来对其进行分类。当你打破或刮擦岩石时，你是在破坏将固体结合在一起的化学键。离子键很弱，共价键很强，金属键使固体具有延展性（韧性），就像纯金一样，很容易被塑造成首饰。硬度，以及矿物被刮擦的难易程度，可以帮助试图识别矿物的人。通过使用一个包含已知矿物的工具包，可以确定未知矿物的硬度级别。以下是他在1812年的论文中提出的莫氏硬度表，以及化学式和组成每种矿物的元素。
- 滑石 [Mg3Si4O10(OH)2]
- 石膏 [CaSO4·2H2O]
- 方解石 [CaO3]
- 萤石 [CaF2]
- 磷灰石 [Ca10(PO4)6(OH,F,Cl)2]
- 正长石 [KAlSi3O8]（一种长石）
- 石英 [SiO2]
- 黄玉 [Al2SiO4(F,OH)2]
- 刚玉 [Al2O3]（红宝石宝石）
- 金刚石 [C]
每一种矿物都可以用来刮擦另一种矿物或水晶，看看是否会留下划痕。在进行测试时必须小心，确保测试不会破坏标本的价值，还要观察矿物是否只留下痕迹，比如粉笔，并没有留下永久的划痕。其他物体也可能具有可以用来快速测试未知矿物的硬度等级。指甲的硬度为 2.5，这意味着你可以用指甲刮擦滑石和石膏。铜便士的硬度为 3，铁钉的硬度为 4，而玻璃的硬度为 5.5。刀的硬度约为 6，而陶瓷的硬度为 6.5 到 7。石英是一种非常常见的矿物，硬度为 7，但看起来像许多其他更软的透明矿物，如方解石。现代地质学家可以使用镐，其中有由不同硬度材料制成的锋利针，可以用来快速测试未知矿物。硬度不是识别矿物的唯一方法，比重也很重要。
比重（也称为相对密度）
[edit | edit source]密度是物体的质量除以它的体积。如果你拿着两个体积（大小）相同的物体，密度更大的那个会感觉更重。比重是物体密度与相同体积水的密度之比，比重小于 1 的物体将在纯水中漂浮。几乎所有矿物和岩石都不会漂浮在水中（罕见的例外是火山浮石，它具有很高的孔隙率，比重可以低至 0.5，可以漂浮在水中）。要测量未知矿物的比重，先将矿物样品放入装满水的量筒中，观察水位变化量来确定体积。然后将矿物样品放在天平上称重，以确定质量。比重是通过将质量除以体积来确定的。1 g/cm3（克每立方厘米）等于纯水的比重。矿物的比重范围很广。金的比重为 19.32 g/cm3，使其相对于体积而言非常重。银的比重为 10.49 g/cm3。这些元素的贵金属矿石往往具有较高的比重。磁铁矿是一种氧化铁矿物，比重为 5.17 g/cm3。地表最常见的矿物石英的比重为 2.65 g/cm3。岩盐（盐）的比重只有 2.16 g/cm3。碳氢化合物，即由碳和氢组成的岩石和矿物，在岩石和矿物中通常具有最低的比重，煤的比重只有 1.29 g/cm3。比重对地球内部矿物丰度有重大影响。维克多·戈德施密特的亲石、亲铁、亲硫和亲气元素分类来自于每种包含这些类型元素的矿物的独特密度。含铁、金和镍的矿物比重更大，因此在地球内部的核心更常见（亲铁元素）。比重是矿物的一个非常重要的特征，用于确定宝石、金银首饰和矿石的价值。它可以用来判断你手中是否有一颗有价值的钻石，或者是一块毫无价值的碎玻璃。
光泽
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光泽是指光波与矿物表面的相互作用方式。这种相互作用会产生可见的影响，使矿物能够被归类到不同的组别。矿物的主要分类之一是它们是否产生金属光泽。金属矿物看起来具有与抛光金属或钢相同或类似的光泽，包括方铅矿、黄铁矿和磁铁矿等矿物。这种金属光泽是由晶体化学结构中金属键的存在产生的。有时，金属矿物在空气中与氧气氧化后会失去这种金属光泽，使其颜色变得暗淡。这种氧化是金属键容易氧化形成的一种形式的锈蚀。黄铁矿病是指黄铁矿通过氧化过程而锈蚀，这个过程让矿物收藏者担心，因为它会使黄铁矿覆盖一层白色暗淡的晶体。另一种常见的光泽是玻璃光泽，这是一种在透明或半透明矿物中发现的光泽，看起来像玻璃，是透明的。具有玻璃光泽的常见矿物包括石英、方解石、黄玉、绿柱石和萤石。许多时候，这些矿物可以呈现出一定的色调或颜色，但始终保持相当的半透明。像钻石和石榴石一样非常闪亮或闪光的矿物被称为金刚光泽，因为它们具有较高的折射率，切割后可以产生闪光，使它们作为宝石具有吸引力。具有玻璃光泽和金刚光泽的矿物都是常见的半透明宝石。非金属和非透明的光泽可以描述为油脂状、珍珠状、丝绸状、蜡状、树脂状或暗淡。通常，这种对光泽的分类是比较主观的，因此矿物的光泽被简单地描述为金属或非金属。
颜色
[edit | edit source]颜色可能是分类矿物最明显的方法。记住，当光波照射到原子表面时，能量可以使每个原子中的电子在离散波长处跃迁到更高的能级（当电子从高能级跃迁到低能级时，释放这种能量会产生荧光矿物，在受到紫外线照射后，留在黑暗中）。在正常光线下，被矿物表面吸收的光线不会产生它的颜色，而是被表面反射或散射的其他可见光波。这些被反射回来的光波会在正常光线下赋予矿物表面它的颜色。如果表面吸收了所有的可见光波，它将呈现黑色。如果矿物吸收红色光（700-620 纳米波长），它将呈现绿色，如果矿物吸收橙色光（620-580 纳米波长），它将呈现蓝色，如果矿物吸收黄色光（580-560 纳米波长），它将呈现紫色，如果它吸收绿色光（560-490 纳米波长），它将呈现红色，如果它吸收蓝色光（490-430 纳米波长），它将呈现橙色，而如果它吸收紫色光（430-380 纳米波长），它将呈现黄色。请注意，这会导致成对的颜色，即互补色[红-绿、橙-蓝和黄-紫]。
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通常会吸收可见光谱光的元素是元素周期表上的过渡金属，如铁、钴、镍、钒、锰、铬、金、钛和铜，以及一些稀土元素。如果这些元素存在于矿物中，它们会改变矿物的颜色。有些矿物被称为自色矿物，这意味着它们由于其化学成分中存在关键元素，因此始终具有相同的颜色。然而，许多矿物是异色矿物，这意味着它们呈现出的颜色会根据微量元素的不同而变化，而这些微量元素通常不是矿物化学成分的一部分。这些微量元素可以来自杂质、其他矿物的包裹体，更罕见的是原子之间的电子转移或晶格结构缺陷。
作为一种矿物，石英在自然界中可以呈现出多种颜色（一种异色矿物），这是非常显著的。这些颜色变化通常来自于杂质或其他矿物的包裹体。紫水晶（一种石英）呈紫色，这是由于铁的杂质。黄水晶（另一种石英）呈黄色，这是由于 Fe3+ 离子的杂质。玫瑰石英呈粉红色，这是由于微量的钛或锰。石英的颜色也可能因其他次生矿物的包裹体而异，如碧玉（一种石英，其中含有赤铁矿的包裹体），或玛瑙（一种石英，其中含有各种各样的其他矿物的包裹体，如方解石），这些杂质和包裹体导致了一种类型矿物呈现出多种颜色。根据异色矿物的颜色进行识别存在问题。
然而，自色矿物，即自然界中只呈现一种颜色的矿物，可以根据颜色进行识别。自色矿物的例子包括橄榄石（始终呈绿色）、石榴石（始终呈深红色至黑色）和正长石（钾长石或 K-spar）通常呈粉红色。
条痕
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矿物的条痕是指矿物在无釉瓷板上摩擦时显示的颜色。这种颜色来自矿物的粉末形式，可能与手标本中的矿物颜色不同。条痕可用于区分不同的氧化铁矿物，例如磁铁矿、赤铁矿、针铁矿和褐铁矿，它们具有不同的条痕颜色。
矿物由相互键合的单个原子的晶格结构形成。解理和断口都描述了当矿物受到应力时这些键是如何断裂的。一些键将形成片状晶体，它们将沿着平行平面分裂，而另一些键将形成复杂的晶格结构，具有相同的键合强度，并且将在复杂的断口中断裂。从技术上讲，解理是指矿物在受到应力时沿着特定平面分裂或断裂，并且矿物保持与之前相同的形状或表面。例如，具有完美解理的矿物将在没有任何粗糙表面，形成光滑表面。云母（包括白云母和黑云母）是具有完美解理的矿物的一个例子，因为每片都可以拉开，留下光滑的表面。这是由于单个原子如何组成单个层。一些矿物缺乏解理，将在不规则的锯齿状粗糙表面中断裂。一些矿物可以在完美解理和无解理的极端之间表现出解理，例如良好的解理，那里有光滑的表面，但有残余的粗糙度，到差的解理，那里有粗糙的表面，但沿着特定的平面或表面。解理通常更多地体现在晶格的形成方式，而不是它断裂的方式，因为完美解理存在于沿着这些弱键合表面分裂或断裂的矿物中。断口是指矿物自然断裂的方式，描述这种断裂的性质，而解理是指矿物沿着平面分裂或断裂的方式。断口是指你用锤子砸碎矿物时发生的事情，以及它断裂的方式。一种特征性的断口类型是贝壳状断口，它存在于石英和其他以二氧化硅为主的矿物中。贝壳状断口是指矿物像碎玻璃一样剥落成碎片，具有光滑的碗状裂片。贝壳状断口使这些矿物可以用作石器，例如箭头、矛尖和凿子，因为这些类型的断口会产生锋利的边缘。大多数考古石器都使用二氧化硅矿物，例如石英和以石英为主的岩石。断口的其他描述包括易碎、裂片状、锯齿状、不规则或光滑。
最后一个测试，通常用于识别矿物样本，是使用稀酸（最常见的是盐酸）来查看它是否对矿物有反应。这在确定方解石（和其他碳酸盐矿物）方面尤其重要，方解石是一种常见的矿物，它会与酸反应产生 CO2 气体，当酸滴到样品上时，会使矿物起泡或冒泡。
目前已经命名了近 5,000 种矿物类型，但其中绝大多数矿物非常稀有。请记住，矿物是指任何天然存在的无机固体，具有确定的化学成分和有序的内部结构。因此，地球上可能存在大量的天然矿物变化。然而，你拾起的绝大多数岩石将只包含地球上最常见的 40 种矿物。因此，与其花费时间列出完整的矿物清单，你可以学习地球表面上最常见的 40 种矿物（或矿物组）。通过学习如何识别这 40 种矿物，你将能够在自然存在于地球表面的各种岩石中识别它们，并且这些岩石用于岩石命名。
这 40 种常见矿物可以根据它们的化学成分分为以下几组：卤化物、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、硫化物、氧化物、氢氧化物、自然金属和硅酸盐（这 40 种常见矿物中几乎有一半属于硅酸盐）。
地球表面最丰富的矿物是硅酸盐，顾名思义，它们包括二氧化硅 (SiO2)。这在大陆地壳中发现的矿物中尤其如此。只有大约 8% 的地壳由非硅酸盐矿物组成。硅酸盐可以细分为正硅酸盐、环状硅酸盐、片状硅酸盐、链状硅酸盐、团状硅酸盐和框架硅酸盐，以及各种形式的二氧化硅。这些细分是基于硅和氧在每种矿物的晶格结构中的化学排列。硅与氧键合形成四面体分子，这些分子相互连接形成这些矿物的晶格结构。这些矿物通常包含地球地壳中的常见元素，包括钙 (Ca)、钠 (Na)、钾 (K)、铝 (Al)、镁 (Mg) 和铁 (Fe)。
| SiO4 | |
 石英 | |
 石英，紫水晶变种。 | |
| 硬度 | 7 |
|---|---|
| 比重 | 2.65 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽 |
| 颜色 | 多种颜色（异色性） |
| 条痕 | 无 |
| 解理 | 不可辨认 |
| 断口 | 贝壳状 |
| 盐酸 | 不反应 |
以四面体 (SiO4) 排列的纯二氧化硅是石英矿物。石英是地球大陆表面最丰富的矿物之一。石英很常见，因为它在地球表面温度和压力下非常稳定，并且具有相对较低的熔点。石英在沉积岩中很常见，因为它在地表具有硬度和稳定性，但也存在于许多火成岩和变质岩中。石英也用于制造玻璃和陶瓷，是重要的建筑材料之一。作为一种异色性矿物，石英有许多不同的颜色和变种，但始终表现出玻璃光泽或玻璃状质量。石英还表现出非常典型的贝壳状断口模式，这可以在断裂或用岩石锤敲碎的边缘观察到。由于石英非常常见，因此很可能存在于你在地球表面收集的大多数岩石中，尤其是来自大陆内部的岩石。
| 隐晶质 SiO2 或 SiO2 nH2O | |
 玉髓 | |
| 硬度 | 6–7 |
|---|---|
| 比重 | 2.65 gm/cm3 gm/cm3 |
| 光泽 | 蜡状 |
| 颜色 | 多种颜色（异色性） |
| 条痕 | 无色或白色 |
| 解理 | 不可辨认 |
| 断口 | 贝壳状 |
| 盐酸 | 不反应 |
玉髓是一个非常通用的术语，指的是含有亚微观晶体或微晶杂质的二氧化硅变种，这些杂质为二氧化硅增加了多种颜色和纹理。这些颜色变化和化学变化也以许多其他名称命名，包括玛瑙、碧玉、蛋白石、燧石和燧石，所有这些都属于这种矿物类别。二氧化硅中通常含有其他微量元素的杂质，使其具有独特的颜色和蜡状光泽。蛋白石是含水的二氧化硅（含有 H2O），它通常是透明的，更罕见的是具有虹彩。燧石通常用作由玉髓矿物组成的岩石的名称。碧玉或燧石用于含有氧化铁的玉髓，颜色为深红色，而玛瑙是玉髓的多色变种。由于玉髓没有确定的化学成分，因此它是否是一种真正的矿物常常存在争议，有时被称为矿物类而不是矿物。它在沉积岩和火成岩中很常见，通常形成结核、脉和层，这可能是由于熔点非常低造成的，尤其是在有水的情况下，导致它流入地球浅部内部的断层和裂缝中。
| KAlSi3O8 | |
 正长石 | |
| 硬度 | 6 |
|---|---|
| 比重 | 2.55–2.63 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽至珍珠光泽 |
| 颜色 | 异色性，最常见形式为粉红色，但也可能是白色和蓝绿色 |
| 条痕 | 白色 |
| 解理 | 完美至良好解理 |
| 断口 | 不规则 |
| 盐酸 | 不反应 |
正长石是地球地壳中最常见的矿物，在火成岩中也很常见。它是三种长石的端元矿物之一，根据其化学成分进行区分。正长石通常被称为钾长石（或K-Spar）或碱性长石，因为这种矿物含有钾（元素周期表中用K表示）。正长石通常在伟晶岩花岗岩中以粉红色矿物形式出现，但也存在于其他火成岩中。更罕见的是，它存在于沉积岩中。这是因为与石英相比，它在地球表面的稳定性较差（正长石会在钾溶解的情况下风化为高岭石）。当正长石存在于砂岩等沉积岩中时，砂岩被称为长石砂岩。正长石表现出独特的两个解理方向和晶格结构中的孪晶模式。这使矿物在薄片下呈现独特的纹理，晶体看起来在珍珠光泽表面有闪闪发光的条纹。微斜长石与正长石密切相关，它们的化学式相同，但晶格角度略有不同。微斜长石往往呈现白色、绿色和蓝色，而另一种晶体形式是正钠长石，它在高温下形成，往往呈白色到灰色。正长石被认为是一种架状硅酸盐，因为它含有钾、铝和硅。
| NaAlSi3O8 | |
 钠长石（斜长石） | |
| 硬度 | 6–6.5 |
|---|---|
| 比重 | 2.62 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽至珍珠光泽 |
| 颜色 | 异色，最常见形式为白色到半透明 |
| 条痕 | 白色 |
| 解理 | 完美至良好解理 |
| 断口 | 不规则到不平整 |
| 盐酸 | 不反应 |
钠长石是另一种常见的长石类矿物端元，含有钠 (Na)。它通常与钙长石（钙长石）一起被归入更一般的长石类矿物斜长石。钠长石通常为白色矿物，与正长石和钙长石具有许多相同的特性，但主要含有钠而不是钾或钙。然而，它往往会逐渐过渡到钙长石，因为钠的含量被钙取代，并逐渐过渡到正长石，因为钠的含量被钾取代。作为长石类矿物端元之一，钠长石通常与其他长石非常相似，具有孪晶结构，但主要呈白色。
| CaAl2Si2O8 | |
 钙长石（黑色品种） | |
| 硬度 | 6–6.5 |
|---|---|
| 比重 | 2.74–2.76 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽至珍珠光泽 |
| 颜色 | 异色，最常见形式为灰色、红色灰色和白色 |
| 条痕 | 白色 |
| 解理 | 完美至良好解理 |
| 断口 | 不规则到不平整 |
| 盐酸 | 不反应 |
钙长石是长石类矿物的第三个端元。钙长石含有钙。由于它与钠长石具有许多相同的特性，因此很难与钠长石区分，并且通常与钠长石一起被鉴定为斜长石，因为两者都通常是白色长石类矿物。就像钠长石一样，钙长石也表现出孪晶结构，呈白色。
石英和长石（包括正长石、钠长石和钙长石）根据戈德施密特的分类包含亲石元素；氧、硅、铝通常与钾、钙和钠结合。所有这些元素在地球表面的岩石中都很常见。事实上，在地球表面发现的所有岩石中，有 63% 到 75% 包含这些矿物。在大陆地壳中，这些矿物甚至更常见，特别是石英。在地球更深层的内部情况并非如此，它表现出截然不同的矿物。但是，由于你与这些常见于大陆地壳的浅层地壳岩石进行交互，因此你很可能每天都会遇到这些矿物，并且它们构成了任何岩石收藏中很大一部分岩石。
层状硅酸盐
[edit | edit source]| K(Mg,Fe)3AlSi3O10(F,OH)2 | |
 黑云母 | |
| 硬度 | 2.5 |
|---|---|
| 比重 | 2.7–3.4 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽至珍珠光泽 |
| 颜色 | 自色，黑色到深棕色绿色 |
| 条痕 | 白色或灰色 |
| 解理 | 完全 |
| 断口 | 裂成扁平的薄片 |
| 盐酸 | 不反应 |
黑云母通常被称为黑云母，以区别于被称为白云母的银色云母。黑云母通常与长石和石英一起存在于常见的火成岩（如花岗岩和闪长岩）中，但也存在于许多变质岩（如片岩和千枚岩）中。作为一种自色矿物，黑云母始终呈深黑色，但在薄片下呈半透明的深棕色绿色。黑云母的晶体结构形成片状晶体，这些晶体在彼此之间完美解理成层状薄片。黑云母是最常见的层状硅酸盐。晶体结构的独特之处在于，两层铝硅酸盐四面体夹在镁和铁的内层之间，这些三层晶体结构进一步被钾的非常弱的层隔开，这些层很容易溶解，并且在靠近地表风化时会变得脆弱。这促使这些层沿着钾的弱层分裂。镁和铁的存在使黑云母呈现深黑色。黑云母很常见，约占地球地壳中矿物的 5%。它在沉积岩中很少见，因为它很容易风化。
| K(Al2)Si3AlO10(F,OH)2 | |
 白云母 | |
| 硬度 | 2.25 |
|---|---|
| 比重 | 2.76–3.0 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽至珍珠光泽 |
| 颜色 | 自色，银色或半透明 |
| 条痕 | 白色或灰色 |
| 解理 | 完全 |
| 断口 | 裂成扁平的薄片 |
| 盐酸 | 不反应 |
白云母是一种银色到透明的云母，在花岗岩火成岩中相当常见。它与黑云母的颜色不同，这是因为它缺乏铁和镁，而是在其晶格结构中含有铝。像黑云母一样，白云母也是一种层状硅酸盐，很容易分裂或解理成薄片，这些薄片是透明的。当存在于岩石中时，白云母通常会闪闪发光，呈银色，像鱼鳞或亮片。每一层晶体都由与钾的弱键连接，这些键很容易风化。因此，白云母很少在沉积岩中发现。
| Al2Si2O5(OH)4 | |
 高岭石 | |
| 硬度 | 2 |
|---|---|
| 比重 | 2.16–2.68 gm/cm3 |
| 光泽 | 不透明且无光泽 |
| 颜色 | 自色，白色到暗灰色 |
| 条痕 | 白色 |
| 解理 | 完全 |
| 断口 | 土质和泥土状 |
| 盐酸 | 不反应 |
高岭石是一种非常柔软的白色矿物，类似于粘土。它是最常见的粘土矿物之一，但属于层状硅酸盐。高岭石是由长石风化形成的，钾被地下水和大气水溶解。高岭石在表层温度和压力下非常稳定，使其成为许多其他类型硅酸盐矿物风化的端元。高岭石在风化的火成岩和沉积岩中很常见。它看起来非常像白垩，会在陶瓷板上留下强烈的白色条痕。高岭石常用于陶瓷，因为它提供了粘土状的质地。高岭石非常柔软，可以用指甲刮擦。高岭石是本清单中唯一的粘土矿物，尽管还有许多其他粘土矿物，其中许多常见于许多土壤和沉积岩层中，作为微小的粘土大小颗粒。
| Mg3Si4O10(OH)2 | |
 滑石 | |
| 硬度 | 1 |
|---|---|
| 比重 | 2.7–2.8 gm/cm3 |
| 光泽 | 不透明且无光泽 |
| 颜色 | 自色，白色到石灰绿色 |
| 条痕 | 白色 |
| 解理 | 完美，解理成薄片 |
| 断口 | 土质和泥土状 |
| 盐酸 | 不反应 |
滑石是爽身粉（滑石粉）中的一种常见成分，因为它是一种非常柔软的白色矿物，可以很容易地以粉末形式涂抹在皮肤上，不会引起刺激。一种常见的层状矿物，可以用指甲刮擦，很容易分解，滑石是许多家用产品中的天然成分。滑石含有镁，与水合二氧化硅结合，并很容易解理成薄片。它与蛇纹石（Mg3Si2O5(OH)4）的化学性质非常相似，蛇纹石是石棉的一种常见形式。蛇纹石与滑石的区别在于它略硬（莫氏硬度为 2.5-3.0），这是由于晶格结构中键合更强，并且形成二氧化硅的微小纤维。蛇纹石（石棉）制成的粉末如果吸入会进入肺部，并导致肺组织损伤。由于滑石和蛇纹石非常相似，因此滑石通常会被更硬的石棉矿物（如蛇纹石）污染。美国的一家主要滑石粉生产商在 2018 年因滑石粉中含有石棉而被判赔 47 亿美元。滑石在变质岩中很常见，在这些岩石中，富镁矿物在高压和高温下与水和二氧化碳发生反应形成滑石。滑石在弗雷德里克·莫氏硬度计上的硬度为 1，是本清单中硬度最低的矿物。
链状硅酸盐
[edit | edit source]| (Ca,Na,Fe,Mg,Zn,Mn,Li)(Mg,Fe,Cr,Al,Co,Mn,Sc,Ti,Vn)(Si,Al)2O6 | |
 辉石，辉石 | |
| 硬度 | 5.5–6 |
|---|---|
| 比重 | 3.2–3.6 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽、树脂光泽到无光泽 |
| 颜色 | 异色，大多数呈深黑色，但也有呈绿色的 |
| 条痕 | 绿色灰色，浅棕色到深棕色 |
| 解理 | 两个不同的解理方向，交角大于 90 度。 |
| 断口 | 不平整 |
| 盐酸 | 不反应 |
辉石类矿物是一组约 22 种深色矿物，这些矿物是由硅氧四面体 (Si2O6) 的单链形成的，这些单链之间散布着金属离子。Ca、Na、Fe、Mg、Zn、Mn、Li 的离子在一个层中排列，而 Mg、Fe、Cr、Al、Co、Mn、Sc、Ti、Vn 的离子在另一个层中排列，从而导致该矿物组的化学成分变化很大。作为一个组，所有这些矿物都呈深黑色到深绿色，尽管它们的化学式不同，但它们表现出许多相似之处。普通辉石 (Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)(Si,Al)2O6 是辉石类矿物中最常见的成员，也是下面描述的辉石类型。
辉石类矿物在许多火成岩中非常常见，包括玄武岩和辉长岩，使这些类型的岩石呈现黑色。大多数辉石类矿物呈深黑色，具有树脂状或玻璃状的光泽，呈绿色甚至蓝色。在许多方面，该矿物组类似于长石类矿物，但颜色要深得多。翡翠，一种用于绿色翡翠的常见矿物，是一种辉石类矿物，以其美丽的深绿色而闻名。辉石是岩浆和熔岩中的一种常见矿物，由海洋地壳组成，在洋中脊和新形成的海底地壳中很常见。
| (Na,K,Ca,Pb)(Li, Na, Mg, Fe, Mn, Ca)2(Li,Na,Mg,Fe,Mn,Zn,Co,Ni,Al,Fe,Cr,Mn,V,Ti,Zr)5 (Si,Al,Ti)8O22(OH,F,Cl,O)2 | |
.jpg) 角闪石（角闪石） | |
| 硬度 | 5–6 |
|---|---|
| 比重 | 2.9–3.4 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽、树脂光泽到无光泽 |
| 颜色 | 异色，黑色，但有时呈不透明的绿色、绿色棕色 |
| 条痕 | 无 |
| 解理 | 解理角为 56 度和 124 度 |
| 断口 | 不平整 |
| 盐酸 | 不反应 |
与辉石类似，角闪石族是一个复杂的链状硅酸盐矿物族，它们的区别在于具有双链的硅氧四面体 (Si8O22)，其中铝和钛取代了晶格结构中的硅。这种双链的硅氧四面体形成一层，它们被各种元素的离子层隔开，从而导致复杂的化学式。角闪石族中的大多数矿物只能用 XRD、ICP-MS 或其他工具识别。角闪石族中最常见的矿物是普通角闪石。普通角闪石含有钙和钠，以及镁、铁或铝的金属离子 (Ca,Na)2–3(Mg,Fe,Al)5(Al,Si)8O22(OH,F)2。以下是对普通角闪石的描述。
角闪石的颜色和特性与辉石非常相似。常见的角闪石矿物普通角闪石往往是闪亮的黑色，而常见的辉石矿物辉石则呈较暗的黑色。普通角闪石往往形成细长的矩形晶体，而辉石晶体往往呈块状。然而，区分辉石和角闪石可能很棘手。在火成岩中，角闪石矿物的小晶体也类似于黑色闪亮的矿物黑云母。像普通角闪石这样的角闪石矿物往往是唯一一种闪亮的、不透明的黑色矿物，没有云母状解理，密度相对较低 (2.9-3.4 gm/cm3)。角闪石族矿物在玄武岩、辉长岩和闪长岩等火成岩中很常见。通常存在于洋壳中，以及洋中脊附近或活跃的火山地区。这种矿物在沉积岩中很少见，因为链状硅酸盐很容易风化成铁质针铁矿、铝质水铝石和高岭石等粘土矿物。
环状硅酸盐
[edit | edit source]| (Ca,Na,K)(Li,Mg,Fe,Mn,Zn,Al,Cr,V,Fe,Ti)3(Mg,Al,Fe,Cr,V)6 (Si,Al,B)6O18 (B,O3)3(OH,O)3(OH,F,O) | |
_1.JPG) 电气石 | |
 黑色电气石 (黑电气石) | |
| 硬度 | 7.5 |
|---|---|
| 比重 | 3.1–3.2 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽 |
| 颜色 | 异色，黑色（其他类型的电气石：红色、粉红色、绿色、棕色） |
| 条痕 | 无 |
| 解理 | 不明显（有棱柱状晶体） |
| 断口 | 不平整 |
| 盐酸 | 不反应 |
电气石族矿物与其他环状硅酸盐矿物族不同，它们具有环状或圆形排列的硅氧四面体 (Si6O18)，这些环之间穿插着其他元素，通常包括铁或镁。这导致许多这些矿物呈现出广泛的颜色和半透明外观，使电气石矿物经常成为珠宝中宝石级石头，并在矿物收藏中受到高度追捧。电气石与其他环状硅酸盐矿物族不同，它含有硼元素。电气石族中最美丽的矿物之一是锂电气石，它是一种多色的宝石级矿物。宝石术语“祖母绿”通常用于环状硅酸盐矿物，包括一些锂电气石变种，但祖母绿通常用于鲜绿色宝石绿柱石。电气石族中最常见的矿物是黑电气石，如下所述。
除了常见的黑色品种黑电气石外，电气石族矿物往往比较罕见。然而，这些矿物中的许多品种都是非常抢手的宝石。考虑到电气石的硬度为 7.5，这些彩色品种可以切割成用于珠宝的宝石。许多电气石矿物具有多色性，这意味着它们根据观察的角度呈现不同的颜色。一些电气石标本售价高达数千美元。电气石存在于火成岩和变质岩中，通常以小的棱柱状半透明黑色晶体形式出现，很难与不透明的黑色角闪石和深绿色辉石区分开来。
| Be3Al2Si6O18 | |
.jpg) 红色绿柱石 | |
| 硬度 | 7–8 |
|---|---|
| 比重 | 2.9 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽 |
| 颜色 | 异色，绿色、蓝色、黄色、无色、红色、粉红色、白色 |
| 条痕 | 无 |
| 解理 | 不完美（有棱柱状晶体） |
| 断口 | 不规则 |
| 盐酸 | 不反应 |
绿柱石是一种含有铍元素的矿物，但它也是一种环状硅酸盐矿物，就像电气石一样。绿柱石具有简单的化学式，铝和铍环绕着每个硅氧四面体环。这种排列导致晶体呈六方形状，硬度在弗里德里希·莫氏硬度计上高于 7。绿柱石是半透明的，但往往呈现各种颜色或色调。绿色绿柱石被称为祖母绿，蓝色绿柱石被称为海蓝宝石，这两种宝石都是用于珠宝的流行宝石，但黄色、粉红色、白色和透明色也是已知的。区分绿柱石和更为常见的矿物石英的一种方法是，它缺乏石英的典型贝壳状断口。绿柱石也往往在晶体中呈现出条纹状垂直线，形状更加柱状。绿柱石是一种稀有矿物，但在发现时被认为是一种有价值的宝石。绿柱石存在于深成花岗岩伟晶岩（火成岩）和一些变质岩如片岩中。
正硅酸盐
[edit | edit source]正硅酸盐被定义为硅酸盐矿物组，其中硅氧四面体不共享氧原子，因此在其他元素之间是孤立的。它们有时被称为岛状硅酸盐。这些矿物在高压和高温下更稳定，在地表附近很容易风化，因为随着时间的推移，分离单个硅氧四面体的离子会在地下水中溶解。因此，正硅酸盐在地幔深处、在承受高温高压的深埋岩石中更为常见。这些矿物存在于上地幔衍生岩石中。这些矿物中许多在地表很少见，典型情况是，它们可能构成了地球下地壳和地幔的大部分。
| Mg2SiO4 或 Fe2SiO4 | |
 橄榄石，玄武岩中常见的矿物。 | |
| 硬度 | 6.5–7 |
|---|---|
| 比重 | 3.2–4.4 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽 |
| 颜色 | 自色，橄榄绿色 |
| 条痕 | 无 |
| 解理 | 粒状晶体 |
| 断口 | 不规则，贝壳状断口 |
| 盐酸 | 不反应 |
橄榄石含有镁和铁的组合，包围着硅氧四面体 (SiO4)，其中铁在地幔中更深的矿物中更为常见。橄榄石实际上是一组矿物，其中也可能含有钙和锰的离子。橄榄石也是一种宝石，被称为绿宝石，具有美丽的绿橄榄色。橄榄石在火成岩中最为常见，特别是来自洋壳的玄武岩，例如洋中脊内，以及地幔上升的地方的新形成的地壳中很常见，例如岛弧火山和热点（如夏威夷火山）。橄榄石是地幔和深层地壳中最常见的矿物族（作为铁橄榄石-镁橄榄石系列）。由于地幔很厚，并且比薄的地壳岩石体积更大，因此橄榄石是构成地球内部最常见的固体。在地幔深处，橄榄石的高压形式（称为布氏矿物）被认为是地球内部最常见的矿物，但它并不存在于地球表面。橄榄石在地壳中非常罕见，地壳以石英和长石为主。然而，橄榄石在地下深处的深层地幔岩石中非常常见。它在洋底年轻的火成岩中也很常见，以及从月球带回的月岩中也很常见。
| 通常为 Mg3、Fe3、Ca3(Al2 (SiO4)3)，但许多其他阳离子也取代了 Mg、Fe、Ca，以及 Al，也可能是含水的 (含 OH)。端元红榴石 (Mg3Al2(SiO4)3)、铁铝榴石 (Fe2Al2(SiO4)3)、锰铝榴石 (Mn3Al2(SiO4)3) 和钙铝榴石 (Ca3Al2(SiO4)3) | |
 石榴石 | |
.jpg) 岩石中的一颗大的石榴石晶体。 | |
| 硬度 | 6.5–7.5 |
|---|---|
| 比重 | 3.1–4.3 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽至树脂光泽 |
| 颜色 | 异色（多种颜色）大多为暗红色，但其他颜色很少见。 |
| 条痕 | 白色/无 |
| 解理 | 不明显（晶体习性为菱形十二面体或立方体） |
| 断口 | 不规则，贝壳状断口 |
| 盐酸 | 不反应 |
石榴石族矿物通常为暗红色，由复杂的晶格结构组成。红榴石矿物主要含有镁，而铁铝榴石矿物主要含有铁，该族中的其他矿物含有钙或锰。石榴石的晶体结构显示出八面体和四面体硅的复杂框架。在立方结构中，氧原子与一个硅氧四面体和一个硅氧八面体以及两个二价十二面体位置相连，以复杂的方式将它们连接在一起，就像拼图一样。石榴石是一种迷人的矿物，因为它在地壳和上地幔深处形成，这些硅氧四面体和八面体紧密地压缩在一起形成复杂的晶体结构，这导致石榴石晶体具有特征性的菱形十二面体形状（像 12 面骰子）。石榴石通常存在于金伯利岩筒和火山茎中，那里岩浆被迅速带到地表，以及在许多经历过强烈热量和压力作用的变质岩中，例如片岩。石榴石可以加工成宝石级石头，最常见的是暗红色。
| Al2SiO4(F,OH)2 | |
 托帕石 | |
| 硬度 | 8 |
|---|---|
| 比重 | 3.49–3.57 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽 |
| 颜色 | 异色（多种颜色）黄色、棕色、蓝色、橙色、绿色和粉红色品种。 |
| 条痕 | 白色/无 |
| 解理 | 完全解理，形成棱柱状晶体 |
| 断口 | 不均匀至贝壳状断口 |
| 盐酸 | 不反应 |
托帕石是一种半透明矿物，弗里德里希·莫氏将其硬度定义为 8。它是一种含铝和氟的硅酸盐矿物。在纯净状态下，它是玻璃状透明的，但通常带有一些淡淡的颜色，包括黄色、蓝色、红色和绿色。硬度为 8，它经常被加工成宝石。托帕石是火成岩中相当常见的宝石，特别是伟晶岩花岗岩（缓慢冷却的富含二氧化硅的岩浆），并在犹他州的大盆地中发现。事实上，托帕石是犹他州的州宝石。托帕石基本上是由铝原子包围的二氧化硅，带有氟和氢氧根 (OH) 阴离子，使其具有玻璃状品质。
| ZrSiO4 | |
 小的锆石晶体 | |
| 硬度 | 7.5 |
|---|---|
| 比重 | 4.6–4.7 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽至金刚光泽 |
| 颜色 | 异色（多种颜色）红色、黄色、绿色、蓝色和无色。 |
| 条痕 | 白色/无 |
| 解理 | 完全解理，形成板状棱柱状晶体 |
| 断口 | 不均匀至贝壳状断口 |
| 盐酸 | 不反应 |
锆石矿物相当罕见，因为它由锆包围着硅氧四面体 (SiO4)。锆是一种亲石元素，但与铝、镁和钙相比相当罕见。锆石晶体往往非常小，但在地壳表面相当稳定（不像其他正硅酸盐）。锆石是许多火成岩中典型的副矿物，但由于其稳定性，它也经常保存在沉积岩和变质岩中。锆石晶体是地球上最古老的固体之一（除了陨石材料），因为它们非常稳定，无论是在表面还是在地壳深处。锆石很重要，因为它们可以使用铀的放射性同位素很容易进行年代测定，铀会衰变成铅。在沉积岩中被搬运和沉积的锆石被称为碎屑锆石，对于确定火成岩如何侵蚀、沉积物如何搬运以及沉积在地球表面非常有用，因为每个颗粒都可以进行年代测定并追溯到其起源。锆石具有相对较高的密度。手持尺寸的锆石矿物相当罕见，存在于火成岩中，往往呈红褐色。族硅酸盐
| Ca2Al2(Fe,Al)(SiO4)(Si2O7)O(OH) | |
_2.JPG) 黝帘石（绿色晶体）和石英（白色透明晶体）。 | |
| 硬度 | 6–7 |
|---|---|
| 比重 | 3.3–3.6 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽至树脂光泽 |
| 颜色 | 异色（多种颜色）绿色、黄绿色、黑色、褐绿色 |
| 条痕 | 灰白色 |
| 解理 | 完全解理，有纤维状棱柱状晶体，有条纹 |
| 断口 | 不均匀至平整规则 |
| 盐酸 | 不反应 |
绿帘石是一种硅酸盐矿物，其中一些二氧化硅四面体通过共用氧原子连接形成 Si2O7 分子，其中一个硅原子被 4 个氧原子包围，其中一个氧原子与另一个硅原子共享。 这形成了独特的 Si2O7 双硅分子。 绿帘石通常呈深绿色，具有纤维状或棱柱状晶体。 它存在于许多变质岩中，例如片岩和热液岩浆岩。 绿帘石也存在于大理石中，大理石是变质的石灰石，使岩石呈现浅绿色。
| Al2SiO5 | |
 蓝晶石，蓝色 | |
| 硬度 | 4.5–7 |
|---|---|
| 比重 | 3.53–3.65 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽至不透明白色 |
| 颜色 | 异色性（多种颜色），主要为浅蓝色至白色，其他颜色也可能出现 |
| 条痕 | 白色 |
| 解理 | 完全解理至不完全解理 |
| 断口 | 碎片状 |
| 盐酸 | 不反应 |
蓝晶石是一种纤维状蓝色矿物，由铝与硅链结合而成，形成细长且柱状的晶体。 它是变质岩中常见的矿物，通常呈蓝色至白色。 蓝晶石对研究变质岩的地质学家很重要，因为它是在高压和低温下形成的。 蓝晶石的含量，与红柱石和矽线石（另外两种由 Al₂SiO₅ 组成的矿物）的含量相比，可以用来确定岩石在地下所经历的压力和温度历史。 蓝晶石也可能存在于一些沉积岩中，但容易风化。
| Fe2Al9O6(SiO4)4(O,OH)2 | |
 黝帘石 | |
| 硬度 | 7–7.5 |
|---|---|
| 比重 | 3.74–3.83 gm/cm3 |
| 光泽 | 不透明玻璃光泽至树脂光泽 |
| 颜色 | 异色性（多种颜色），主要为深棕色 |
| 条痕 | 白色 |
| 解理 | 明显，呈十字形双晶习性 |
| 断口 | 次贝壳状 |
| 盐酸 | 不反应 |
黝帘石表现出非常典型的十字形双晶，只存在于变质岩中。 黝帘石是一种相当稀有的岩石，存在于变质岩中特定的压力-温度区域，例如片岩和片麻岩。 黝帘石具有独特的十字形和棕色，即使在岩石中以小晶体形式出现，也很容易识别。
氧化物是含有氧的矿物，氧化物阴离子 (O2−) 与另一种元素结合。 由于硅、硫、磷和碳与氧结合，所以它们在技术上是氧化物，然而，在矿物学中被归类为单独的矿物组（硅酸盐、硫酸盐、磷酸盐和碳酸盐），因此矿物氧化物是指含有氧但缺乏这些常见元素的矿物。 事实上，冰 (H2O) 是一种属于这种分类的矿物，因为它含有与氢结合的氧。 氧化物缺乏硅，而硅存在于所有硅酸盐矿物中。 尽管如此，许多氧化物都是非常常见的矿物，存在于变质岩、岩浆岩和沉积岩中。 它们还包括铁、铜和铀的重要矿石。
| Al2O3 | |
 刚玉 | |
 切割的红宝石宝石也是刚玉。 | |
| 硬度 | 9 |
|---|---|
| 比重 | 3.95–4.10 gm/cm3 |
| 光泽 | 金刚光泽至玻璃光泽 |
| 颜色 | 异色性（多种颜色），透明无色、灰色、棕色、紫色、红色、橙色、蓝色、绿色 |
| 条痕 | 无/白色 |
| 解理 | 双锥状晶体、棱柱状，但无解理。 |
| 断口 | 贝壳状至不规则状 |
| 盐酸 | 不反应 |
弗里德里希·莫斯根据刚玉定义了他的第 9 个硬度级别。 刚玉是一种非常坚硬的矿物，比最硬的矿物——金刚石更常见，但也很有名贵，因为它具有鲜艳的颜色。 红宝石和蓝宝石是刚玉的宝石术语，它们都非常坚硬，但具有透明的颜色。 红宝石是红色刚玉宝石，蓝宝石是蓝色刚玉宝石。 大多数刚玉实际上是暗淡的绿紫色灰色，相当不透明。 这些颜色变化来自铝氧化物晶格结构中的杂质。 刚玉不含硅，而是由铝原子包围着氧原子，形成致密的晶格结构。 密度大于大多数透明矿物，比重约为 4 gm/cm3，比相同体积的玻璃或石英要重。 为了使刚玉在自然界中形成，岩石必须含有极少的二氧化硅。 这通常是在缺少二氧化硅的变质岩中，例如大理石，或是在超镁铁质的贫硅岩浆岩中。 刚玉的硬度为 9，也以碎屑形式存在于一些沉积岩中，例如砂岩。 刚玉是一种相当稀有的矿物，但因为它具有硬度而很重要，并且通常包含在莫氏硬度计中用于矿物识别。 与刚玉类似的合成氧化铝正被用来开发防弹玻璃，因为它们是透明的，但很难破坏。
| MgAl2O4 | |
 尖晶石 | |
| 硬度 | 7.5–8.0 |
|---|---|
| 比重 | 3.58–3.61 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽 |
| 颜色 | 异色性（多种颜色），通常为闪亮的黑色，或深红色或紫色。 |
| 条痕 | 无/白色 |
| 解理 | 八面体晶体，无解理 |
| 断口 | 贝壳状至不规则状 |
| 盐酸 | 不反应 |
尖晶石是一种氧化铝，但含有镁，使晶体呈现较深的颜色，通常为黑色，但当晶格结构中含有铁杂质时，可以呈现深紫色。 尖晶石通常存在于与刚玉相同的地方，在变质岩中，但也存在于超镁铁质的贫硅岩浆岩中。 尖晶石很可能在地幔中更为常见，在地幔中二氧化硅含量较低，氧与镁、铝和铁结合。 它是地幔中橄榄岩岩浆岩和深层火山岩（如金伯利岩管道）中常见的矿物。 有时会被切割成宝石。
| Fe3O4 | |
 磁铁矿 | |
| 硬度 | 5.5–6.5 |
|---|---|
| 比重 | 5.17–5.18 gm/cm3 |
| 光泽 | 金属光泽 |
| 颜色 | 自色性黑色 |
| 条痕 | 黑色 |
| 解理 | 八面体晶体，不明显解理，至非常好的解理 |
| 断口 | 不规则状至脆性 |
| 盐酸 | 在酸中缓慢溶解。 |
磁铁矿是一种非常重的矿物，密度超过 5 gm/cm3。 它也是磁性的，因为它含有大量的铁原子，铁原子与氧原子的比例为 3:4（铁含量为 43%）。 由于它既重又具有磁性，因此该矿物很容易识别。 磁铁矿是一种常见的矿物，存在于岩浆岩、变质岩和沉积岩中。 淘金者将松散沙子中的磁铁矿颗粒称为黑沙，它们是密度很大的磁铁矿颗粒，在淘金过程中被发现。 这些黑沙通常用磁铁从淘金盘中去除。 磁铁矿也存在于泥土和土壤中，可以通过在松散的泥土中拖动磁铁来吸引这种矿物。 铁和氧在地球内部和下地幔中相当常见。 磁铁矿的大块标本主要存在于贫硅的岩浆岩和变质岩中。 磁铁矿是重要的铁矿石，在地球表面上最丰富的矿石是古老的变质岩，例如那些在美国密歇根州和威斯康星州的铁锈带中发现的矿石。 磁铁矿在地球形成时可能更常见，但由于铁是亲铁元素，它通过漫长的岩石循环过程沉入地球地幔深处。
| Fe2O3 | |
 赤铁矿 | |
| 硬度 | 5.5–6.5 |
|---|---|
| 比重 | 5.26 gm/cm3 |
| 光泽 | 金属光泽 |
| 颜色 | 自色性银/黑色不透明 |
| 条痕 | 红色 |
| 解理 | 粒状、纤维状或片状晶体，无解理。 |
| 断口 | 不规则状至脆性 |
| 盐酸 | 在酸中缓慢溶解。 |
赤铁矿的意思是血石，因为赤铁矿在白色瓷器划痕板上划过时会留下深红色的划痕，这与类似的矿物磁铁矿不同，磁铁矿会留下黑色。 这种红色是由于赤铁矿中氧的比例较高。 对于每 2 个铁原子，赤铁矿有 3 个氧原子（铁含量为 40%）。 这仍然是大量的铁，赤铁矿由于含有大量的铁，所以具有磁性，并且仍然具有很高的密度，超过 5 gm/cm3。 赤铁矿在沉积岩中比磁铁矿更常见，这主要是因为它是在地下由还原铁细菌沉积的。 赤铁矿也可以形成沉积岩中的胶结物，将颗粒或碎屑粘在一起。 赤铁矿在条带状铁建造中也很常见，这是在海洋中缺少显著氧气时沉积的古代沉积岩。 它也是热液沉积物中常见的矿物，是铁矿物在高温和有水的环境中被氧化（生锈）形成的。
| FeO(OH) / FeO(OH)·nH2O | |
 褐铁矿 | |
| 硬度 | 5–6.5 |
|---|---|
| 比重 | 3.3–4.3 gm/cm3 |
| 光泽 | 暗淡 |
| 颜色 | 自色性暗棕色。 黑色，带黄色至红色。 不透明 |
| 条痕 | 黄褐色（赭石） |
| 解理 | 乳头状、气泡状、结壳状，或放射状，具有完全解理 |
| 断口 | 不规则状至脆性 |
| 盐酸 | 在酸中缓慢溶解。 |
针铁矿是一种氢氧化物矿物，铁与氧和氢氧根 (OH-) 结合，褐铁矿是含水矿物，含有一个水分子 (H2O)。 这两种矿物实际上都是一种铁锈，并且倾向于存在于含氧量高的富铁沉积岩中，以及其他氧化铁矿物风化形成的沉积岩中。 褐铁矿呈黄色，是绘画中土黄色（黄赭石）的来源，而赤铁矿是鲜艳的土红色（印度红）。 这可以通过在白色陶瓷瓷器上进行划痕试验来揭示。 针铁矿往往会形成这些球状黑色晶体，但在划痕板上会产生浅色。 针铁矿存在于热液沉积物以及沉积岩中，因为一些还原铁细菌在地下会产生这种矿物。 针铁矿和褐铁矿是赋予许多沉积岩红色的矿物，包括犹他州摩押周围的许多砂岩，以及整个犹他州的红岩峡谷。 针铁矿和褐铁矿往往在含氧量高的土壤中形成，这些土壤会经历潮湿和干燥的季节，它们随着时间的推移通常会在红色沉积岩中形成。
这些氧化铁（赤铁矿、针铁矿和褐铁矿）在火星上更常见，因为没有板块构造，铁没有被拉入火星地幔，导致了今天在该星球表面发现的岩石和风化层独特的红色。
硫化物是含有硫但缺乏氧的矿物。 它们很稀有，但非常重要，因为它们表明在这些矿物形成时，该地区是缺氧的（缺乏氧气）。 硫是戈德施密特分类中的亲铜元素，因此它往往存在于许多与一组元素相关的矿石中，其中包括金、汞、铜、银、锡、锌和铅等等。 因此，硫化物通常与这些类型的矿山有关。 由于这些矿物通常存在于金矿中，因此淘金者会用色彩鲜艳的名字来命名它们，例如愚人金和孔雀矿。
| CuFeS2 | |
 黄铜矿 | |
| 硬度 | 3.5 |
|---|---|
| 比重 | 4.1–4.3 gm/cm3 |
| 光泽 | 金属光泽 |
| 颜色 | 黄铜黄色，可能有虹彩的紫色锖光。 |
| 条痕 | 绿黑色绿黑色 |
| 解理 | 不明显解理，呈四面体或块状晶体生长 |
| 断口 | 不规则状或不平整状 |
| 盐酸 | 不反应 |
黄铜矿由铜、铁和硫组成，通常被称为孔雀矿，因为它们经常呈现彩虹般的金属色。黄铜矿是重要的铜矿，但在地球上相当稀有。当矿石在非常高的温度下与二氧化硅（沙粒）一起熔炼时，可以提取青铜，青铜是一种铜合金。青铜时代（公元前 5300 年至 3200 年）是人类首次学会从黄铜矿中提取铜并制作青铜金属工具和珠宝的时期。这可以在非常热的熔炉中完成，但温度低于今天使用的许多铁合金。黄铜矿因其丰富的铜含量而成为重要的贸易矿石。黄铜矿存在于古老的火成岩中，特别是在受热液活动影响的地区。黄铜矿也存在于太古代变质火成岩地区，称为绿岩带，它们是大陆地壳最古老的来源之一。
| FeS2 | |
 黄铁矿 | |
 黄铁矿 | |
| 硬度 | 6–6.5 |
|---|---|
| 比重 | 4.95–5.10 gm/cm3 |
| 光泽 | 金属光泽 |
| 颜色 | 黄铜色，金色。 |
| 条痕 | 绿黑色 |
| 解理 | 不明显的解理，有部分解理，呈立方晶体生长 |
| 断口 | 不平整 |
| 盐酸 | 不反应 |
黄铁矿也被称为愚人金，因为它呈现黄铜色，但没有真金的高密度和更亮的金色。黄铁矿是铁与硫结合形成的。黄铁矿在热液矿床中含量丰富，通常存在于变质岩和火成岩中的金矿中。黄铁矿也存在于海洋沉积岩中，沉积在深层的缺氧（缺乏氧气）海水中。黄铁矿在氧气和水分存在的情况下会变成金白色。这被称为黄铁矿病，因为它会破坏收藏中的矿物标本。黄铁矿是地球表面一种相当常见的硫化物矿物，存在于热液火成岩中的脉体中。黄铁矿从矿山尾矿中风化会产生硫酸根离子 (SO42-)，它们在含水溶液中与水反应形成硫酸 (H2SO4)。许多富含黄铁矿的旧矿山会导致流域内高度污染的酸性水，这会杀死鱼类和其他生物，这些生物位于矿山的下游。
| PbS | |
 方铅矿 | |
| 硬度 | 2.5–2.75 |
|---|---|
| 比重 | 7.2–7.6 gm/cm3 |
| 光泽 | 金属光泽 |
| 颜色 | 铅灰色至银色 |
| 条痕 | 铅灰色 |
| 解理 | 完美的立方解理，也是八面体解理。 |
| 断口 | 次贝壳状 |
| 盐酸 | 不反应 |
方铅矿是一种铅矿，含有硫和铅 (Pb)。它也是一种重要的银矿，因为银 (Ag) 可以与硫结合形成辉银矿/闪银矿 (Ag2S)，它经常与方铅矿一起存在于热液脉体或矿山中的矿穴中。方铅矿历史上一直被开采用于铅，铅可以通过在熔炉中加热矿石轻松冶炼。方铅矿在热液火成岩或热液蚀变沉积岩（如石灰岩）中相当常见。在科罗拉多州的铅维尔，方铅矿存在于热液水流经沉积岩的孔隙空间、断层和脉体中，留下了富含方铅矿和其他硫化物矿物的脉体。方铅矿的密度超过 7 gm/cm3。这使得矿物手标本与其他矿物相比非常重。它还具有经典的银色金属光泽和立方晶体习性。处理完方铅矿后，最好洗洗手，因为矿物中含有铅，铅如果摄入会中毒。
硫酸盐
[edit | edit source]所有硫酸盐矿物在其晶格结构中都含有硫酸根离子 SO42−。这些矿物通常存在于蒸发岩沉积岩中，这些硫酸根离子与阳离子结合形成硫酸盐。它们也可以在热液矿床中形成，存在于氧化带中，在硫化物存在的情况下，或来自地表附近硫化物矿物的风化。硫酸盐在地球表面比硫化物更常见，因为它们在沉积盆地中含量丰富，特别是干涸的湖泊和海洋盆地。
| CaSO4·2H2O | |
 石膏 | |
| 硬度 | 2 |
|---|---|
| 比重 | 2.3 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽、丝绢光泽、珍珠光泽和蜡状光泽 |
| 颜色 | 自色，无色至白色，可能呈现其他颜色，如粉红色至棕色。 |
| 条痕 | 白色 |
| 解理 | 块状、细长和棱柱状晶体，完美的解理 |
| 断口 | 碎片状 |
| 盐酸 | 会略微溶解于酸中。 |
石膏是沉积岩中的一种常见矿物，沉积在干涸的湖泊和海洋盆地中。石膏是石膏板的重要建筑材料，因为它具有阻燃性和无毒性。作为一种软矿物，莫氏硬度为 2，石膏可以雕刻成石雕，通常被称为雪花石膏。石膏的透明棱柱状晶体通常存在于沙漠中，从沉积岩中侵蚀出来。这些晶体被称为硒石“月光石”和沙漠玫瑰。石膏是由钙阳离子离子结合硫酸根阴离子形成的，并具有含水（H2O）成分。因此，石膏很容易溶解，并用作石膏和粉笔，并研磨成粉末用于许多用途。石膏在犹他州很常见，特别是在大盆地和尤因塔盆地，古代湖泊在那里干涸，留下矿物被埋在沉积岩层中。
| CaSO4 | |
 硬石膏 | |
| 硬度 | 3.5 |
|---|---|
| 比重 | 2.97 gm/cm3 |
| 光泽 | 油脂光泽至珍珠光泽 |
| 颜色 | 自色，白色、浅蓝色、粉红色至浅棕色和灰色 |
| 条痕 | 白色 |
| 解理 | 板状和棱柱状晶体，具有完美的解理 |
| 断口 | 碎片状、贝壳状 |
| 盐酸 | 会略微溶解于酸中。 |
硬石膏与石膏相似，但缺乏水合物（H2O），但在水分存在的情况下会风化成石膏。硬石膏在化学上被称为无水硫酸钙。硬石膏是一种常见的地下蒸发岩矿物，在干涸的海洋和湖泊盆地的沉积岩中形成厚层，这些沉积岩被埋藏并加热，导致石膏脱水形成硬石膏。当这些硬石膏层被埋藏时，它们会形成致密的屏障，阻止地下水和碳氢化合物（如石油和天然气）的流动。硬石膏形成厚厚的珍珠白色矿物和板状晶体。硬石膏也会在地下形成盐丘和底辟，导致在水分存在的情况下发生迁移和流动。因此，矿物的存在对于石油勘探和地下水具有重要意义。
| BaSO4 | |
 重晶石 | |
| 硬度 | 3–3.5 |
|---|---|
| 比重 | 4.48–5 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽至珍珠光泽 |
| 颜色 | 自色，白色、黄色、棕色、蓝色至灰色 |
| 条痕 | 白色 |
| 解理 | 完美的解理，具有管状至纤维状晶体习性 |
| 断口 | 不规则/不均匀 |
| 盐酸 | 不会反应 |
重晶石是钡元素的主要矿石。纯净的重晶石是无色透明的，但通常含有其他矿物的杂质，使它呈现黄棕色。重晶石存在于蒸发岩沉积岩中，但也存在于经历过热液活动的石灰岩中。由于它不溶、无毒，但密度相对较高，重晶石经常被摄入以在进行消化系统 X 光检查时提供放射对比剂。奇怪的是，钡元素本身具有剧毒（是灭鼠药的主要成分），但由于钡原子与硫酸根紧密结合，并且不溶于水和酸，因此它们是无毒的。重晶石与石膏矿物最相似，但密度更大，硬度更高。
磷酸盐
[edit | edit source]磷酸盐的特征是具有四面体磷酸根 (PO43−) 离子，而没有二氧化硅。它们在自然界中相当稀有，但很重要，因为它们被开采作为肥料的来源。磷酸盐是一种生物限制性元素，它在有机细胞的生长中是必需的，也是存在于生物体细胞中的 DNA 和 ATP 等有机分子的组成部分。事实上，一种磷酸盐矿物是羟基磷灰石，它存在于你的骨骼和牙齿的牙釉质中，Ca10(PO4)6(OH)2，混合有氟磷灰石 (Ca10(PO4)6F2)，其中氟可以取代 OH 离子。这些矿物都是磷灰石类矿物的一部分，也存在于岩石中。并非所有磷酸盐矿物都在磷灰石类矿物中，例如绿松石矿物。绿松石被认为是一种宝贵的蓝绿色宝石。绿松石是一种含有铜的磷酸盐矿物，赋予它独特的蓝绿色，受到珠宝商和宝石匠的重视。
| Ca10(PO4)6(OH,F,Cl)2 | |
 磷灰石 | |
| 硬度 | 5 |
|---|---|
| 比重 | 3.16–3.22 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽至树脂光泽 |
| 颜色 | 自色，半透明深绿色至紫色、黄色至棕色和紫色（蓝色罕见）。 |
| 条痕 | 白色 |
| 解理 | 板状和棱柱状晶体，具有不明显的解理 |
| 断口 | 不平整 |
| 盐酸 | 不会反应 |
磷灰石类矿物由弗雷德里克·莫氏的老师亚伯拉罕·戈特洛布·韦纳命名。磷灰石来自希腊语 apatein，在希腊语中意为“欺骗”，因为这种矿物类有时很难从其他矿物（如长石）中识别出来。磷灰石往往呈现深紫色至绿色，但许多其他颜色变体是已知的。弗雷德里克·莫氏将磷灰石指定为他硬度标尺上 5 级硬度的代表性矿物。磷灰石类矿物的主要三个端元是羟基磷灰石 Ca10(PO4)6OH2、氟磷灰石 Ca10(PO4)6F2 和氯磷灰石 Ca10(PO4)6Cl2，具体取决于化学式，大多数磷灰石标本是这三种端元的混合物。磷灰石存在于伟晶岩火成岩和热液火成岩中。它也是脊椎动物骨骼和牙齿的主要成分，以及一些鱼鳞。大多数化石骨骼往往被二氧化硅或方解石矿物取代，但存在于牙釉质中的致密磷灰石可以保存数百万年，并且在地球浅表层非常稳定。
碳酸盐
[edit | edit source]碳酸盐是一类广泛的矿物，其特征是含有碳酸根离子CO3-2。碳酸盐在地球表面是一种极其常见的矿物，因为地球表面的碳元素（C）含量很高，事实上，由于二氧化碳（CO2，气体）和水（H2O，液体）会形成碳酸（H2CO3），而碳酸也是使苏打水起泡的同一种化合物，碳酸盐可以被认为是碳酸的盐，然而，在地球地表以下发现的许多碳酸盐矿物也是生物产生的，因为碳酸盐矿物被用来生长生活在海洋、湖泊和河流中的许多生物的外壳和骨骼。大量的碳酸盐矿物会形成石灰石，但碳酸盐矿物也存在于几乎所有沉积在水中的沉积物以及地球表面的土壤中。碳酸盐矿物也是沉积岩中粘合沉积物的重要矿物，作为一种成岩（造石）胶结物。一些碳酸盐矿物很容易溶解在地下水中，并在砂粒或其他小型碎屑沉积物周围以晶体形式沉淀，将它们粘合在一起，通过一个称为成岩作用的过程形成坚硬的岩石。碳酸盐矿物在有机遗骸的成岩作用中也很重要，形成化石，例如古代动植物的成岩遗骸，如恐龙。
| CaCO3 | |
 方解石 | |
 方解石 | |
| 硬度 | 3 |
|---|---|
| 比重 | 2.71 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽至树脂光泽，稀有蜡状光泽 |
| 颜色 | 他色矿物，透明至半透明，无色透明、白色、黄色、红色、棕色，稀有蓝色、绿色、灰色。 |
| 条痕 | 白色 |
| 解理 | 具完全解理，呈菱形晶体，但常呈粒状（微小闪亮晶体）、结核状（将颗粒粘合在一起）或块状（厚厚的晶体块）。 |
| 断口 | 贝壳状至不规则状 |
| 盐酸 | 对盐酸高度反应，并会与CO2气泡发生反应 |
弗里德里希·莫斯将方解石定为他的矿物硬度3，使其比普通矿物石英（7）更软。方解石通常通过在莫氏硬度计上比石英更软来区分，但是当只有微小的晶体存在时，这两种矿物通常很难区分，因为这两种矿物通常都是无色透明的。地质学家经常随身携带一小瓶稀释的盐酸（盐酸）。通过在矿物或岩石上滴几滴这种酸，盐酸会与CaCO3分子反应并产生CO2气体，从而产生气泡或起泡。这种酸性测试可以快速区分方解石和石英，即使岩石中单个晶体难以辨认。[CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O（水）+ CO2（气体）]。需要注意的是，氧化铁矿物也会与盐酸反应，并产生气泡，但这些矿物是不透明的，颜色为黄红色棕色至黑色。方解石在地球表面非常常见，因为这种矿物很容易溶解和沉淀在水中，具体取决于水的pH值。通常雨水或融雪水会溶解这种矿物，当地下水变得更碱性或蒸发时，它会留下方解石矿物（在土壤中，方解石的白色残留物被称为钙质土）。方解石是石灰石中常见的一种矿物，但它也可能占砂岩的很大一部分。方解石也会在洞穴中形成石笋和钟乳石。方解石具有很强的双折射（双折射），它会强烈弯曲通过方解石晶体的光波。这种强烈的双折射导致通过一块透明方解石观察到的物体出现双重或高度位移。由于这种光学性质，方解石尽管是透明或透明的，但它不是制造玻璃的好材料，因为你很难看穿晶体，因为它会扭曲进入的光波。在晶体学中，这种强烈的双折射使方解石易于识别，当偏振光通过显微镜下的晶体时，通过晶体弯曲光波的方式可以看到强烈的双折射。方解石在沉积岩中非常常见，但也可以在由富含方解石的沉积岩融化或极热地下水穿过地表以下形成的热液岩浆岩中找到。在高压和高温下，方解石通常被白云石取代，钙被镁取代。白云石（CaMg(CO3)2）对盐酸的反应性不如方解石。
| CaCO3 | |
 文石 | |
| 硬度 | 3.5–4.0 |
|---|---|
| 比重 | 2.95 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽至树脂光泽 |
| 颜色 | 他色矿物，透明至半透明，无色透明、白色、黄色、红色、棕色，稀有蓝色、绿色、灰色。 |
| 条痕 | 白色 |
| 解理 | 不完全解理，呈柱状晶体或针状晶体生长。 |
| 断口 | 贝壳状断口至不平坦断口 |
| 盐酸 | 对盐酸高度反应，并会与CO2气泡发生反应 |
文石的化学式与方解石相同，但原子排列在略微不同的晶格结构中，导致不同的晶体生长方式。文石晶体呈柱状至针状。这些柱状晶体通常存在于现代贝壳中，因为一些贝壳内部看到的珍珠母光泽颜色（虹彩），它也是形成珍珠的矿物。文石晶体在压力和热量下会压实成方解石，因此文石是地球表面附近和生长贝壳以保护自己的水生动物中发现的碳酸钙（CaCO3）的一种独特的晶体形式，例如珊瑚、蜗牛、蛤蜊和海星。一些动物会生长含有方解石的贝壳，而另一些会生长文石，还有一些会生长两种类型的矿物来形成它们的贝壳。然而，随着埋藏，这些文石矿物会在热量和压力下转变为方解石；地质学家称之为成岩作用。文石很少在经历高压、低温的变质岩中发现，例如那些在俯冲带形成的变质岩，其中富含方解石的矿物存在于大理岩和蓝片岩中，成为亚稳态（意味着很容易变得不稳定，但在地下保持稳定很长时间）作为文石晶体。
| Cu2(CO3)(OH)2 | |
 孔雀石 | |
| 硬度 | 3.5–4.0 |
|---|---|
| 比重 | 3.6–4 gm/cm3 |
| 光泽 | 金刚光泽至玻璃光泽，丝状至纤维状，最常见的是暗淡的土绿色 |
| 颜色 | 自色矿物，绿色 |
| 条痕 | 浅绿色 |
| 解理 | 完全解理至中等解理，块状、板状、柱状至球状晶体 |
| 断口 | 贝壳状断口至不平坦断口 |
| 盐酸 | 会与盐酸反应，并会与CO2气泡发生反应 |
孔雀石是铜的重要矿石。孔雀石是铜离子与碳酸盐在石灰岩层中的低级热液变质岩中结合的地方。当加热的地下水穿过石灰岩腔体时，铜会取代一些钙，形成铜沉积物，以孔雀石的形式存在。这些铜矿床将始终呈现出丰富的绿色。孔雀石是重要的颜料染料，因为它呈现出浓重的绿色。它也常被雕刻或抛光制成珠宝。历史上，孔雀石在犹他州的尤因塔山脉和布朗斯帕克地区被开采用于铜，但是今天犹他州的大部分铜产量来自盐湖城附近的宾厄姆峡谷矿或肯尼科特铜矿。该矿是火成岩浆岩中的黄铜矿的大型矿床。孔雀石经常与蓝铜矿密切相关。
| Cu3(CO3)2(OH)2 | |
 蓝铜矿（蓝色）和孔雀石（绿色）。 | |
| 硬度 | 3.5–4.0 |
|---|---|
| 比重 | 3.78 gm/cm3 |
| 光泽 | 土状至玻璃光泽 |
| 颜色 | 自色矿物，蓝色（天蓝色） |
| 条痕 | 浅蓝色 |
| 解理 | 完全解理至中等解理，块状、板状、柱状至球状晶体 |
| 断口 | 贝壳状至不规则状 |
| 盐酸 | 会与盐酸反应，并会与CO2气泡发生反应 |
蓝铜矿是一种含铜的碳酸盐矿物，它的铜含量更高，导致其呈现出独特的蓝色。作为一种蓝色矿物，蓝铜矿是重要的天然蓝色颜料染料，如群青中的蓝色染料。蓝铜矿在地球表面不稳定，随着时间的推移，在水存在的情况下会风化成孔雀石，从蓝色变为绿色。蓝铜矿经常与孔雀石一起出现在变质或热液蚀变的石灰岩中。
卤化物
[edit | edit source]卤化物是一组重要的矿物，它们由卤素元素的阴离子组成，例如氟离子（F−）、氯离子（Cl−）、溴离子（Br−）和碘离子（I−）。这些矿物包括许多常见的盐，经常在蒸发岩沉积中发现，古代海洋在那里蒸发，留下了这些盐的厚层。它们通常与硫酸盐矿物一起被发现。
| NaCl | |
 石盐 | |
| 硬度 | 2.0–2.5 |
|---|---|
| 比重 | 2.17 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽 |
| 颜色 | 无色至白色，可以是粉红色至深灰色 |
| 条痕 | 白色 |
| 解理 | 完全解理，呈立方晶体 |
| 断口 | 贝壳状至不规则状 |
| 盐酸 | 不反应 |
石盐是食盐的矿物学名称。它在世界各地被开采用于腌制食物，以及在日常烹饪中用作增味剂。石盐易溶于水，形成钠离子（Na+）和氯离子（Cl-）。由于这些离子以离子键结合在一起，因此它们在水H2O存在的情况下很容易断裂，而水H2O是一种极性分子。石盐几乎完全存在于蒸发岩沉积物中，是古代海洋、海洋和咸水湖的残留物。石盐是主要从大盆地开采的矿物之一，特别是从盐湖城附近的盐湖盆地以及犹他州西北部。
| CaF2 | |
 萤石 | |
| 硬度 | 4 |
|---|---|
| 比重 | 3.2 gm/cm3 |
| 光泽 | 玻璃光泽 |
| 颜色 | 他色矿物，但通常无色，大多数呈紫色至蓝绿色。 |
| 条痕 | 白色 |
| 解理 | 完全解理，呈八面体晶体。 |
| 断口 | 贝壳状断口至不平坦断口 |
| 盐酸 | 不反应 |
弗里德里希·莫斯将萤石定为他的硬度4。萤石是一种相当坚硬的矿物，属于卤化物矿物组，具有清晰的外观。萤石在自然界中通常呈现出各种颜色，最常见的是浅紫色。由于其相对柔软，萤石很少被切割成宝石，虽然矿物标本经常被收集，因为它们形成美丽的八面体晶体。萤石在紫外线下会发出荧光，虽然许多碳酸盐矿物也会在紫外线下发出荧光，这是由于电子能态下降造成的。萤石通常存在于热液变质岩和火成岩中，通常在富含方铅矿的地区。萤石被开采作为氟矿石，广泛应用于许多领域。
自然金属
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本地金属是一组矿物，由金、银、铜等元素组成，以金属键合原子形式自然存在。金属是指任何能导电、表现出金属光泽且具有延展性或韧性的材料。这些特性是本地金属中原子之间通过金属键共享电子的结果，因此这些材料是优良的导电体。本地金属很稀有，因为大多数本地金属在氧气存在下会很容易氧化（这被称为锈蚀）。铁氧化物在浅层地表比本地金属更常见，铁最常以铁氧化物形式存在。（铁和镍的原生形式非常罕见，主要局限于陨石）。金、银和铜是自然界中常见的本地金属，它们是这些贵金属的早期天然来源。尽管存在于自然界中，但本地金属非常稀有，但对于这些贵金属来说是重要的经济来源。天然的金块和金片是本地金属矿物的例子。天然硫和碳（如石墨）有时被归类为本地金属类矿物，因为它们是自然界中单一元素的纯净形式，尽管硫和碳从技术上讲是非金属，因为它们不是由金属键组成的。元素（如金、银、铂和铜）以纯净形式自然存在非常罕见，这也是这些矿物备受追捧的原因之一。本地铜比其他本地金属更常见，但也仍然稀有且具有收藏价值，大多数铜来源是其他含有铜的天然矿物。
| Au | |
 原生金（金块） | |
| 硬度 | 2.5–3 |
|---|---|
| 比重 | 19.3 gm/cm3 |
| 光泽 | 金属光泽 |
| 颜色 | 自色，总是亮金色 |
| 条痕 | 金色/黄色 |
| 解理 | 无，晶体生长呈片状或薄片状。 |
| 断口 | 延展性 |
| 盐酸 | 不反应 |
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作为亲铁元素，金 (Au) 在地球表面非常稀有，但在热液活动火山区可能富集。这些金矿床是在地下水中溶解的离子被加热并穿过地下岩脉或断层时形成的，这些原子在多年内逐渐积累形成。金几乎总是与火成岩和变质岩有关，尽管这些岩脉会侵蚀形成沉积岩中的所谓砂矿。砂矿是由这些富含金的岩脉侵蚀形成的金矿床，但由于金的密度很高，金通常会堆积，而其他矿物会被冲走并向下游运输。这些堆积物可以被淘金者用淘金盘、挖泥机和淘金槽淘洗。他们利用这种高密度特性在河流或溪流沉积物中寻找金。金的密度为 19.3 gm/cm3，远大于任何其他列出的矿物！金也可以在地下开采或通过地表剥离开采，这被称为矿脉开采，而主矿脉是侵蚀金的原始来源。金相当柔软，硬度略高于指甲（2.5-3），因此很容易刮伤或在纯金上留下凹痕，因为它也是延展性的，很容易弯曲而不会断裂。这种特性使金成为制作首饰的良好材料。
弗雷德里克·莫氏在整理矿物方面的贡献对理解地球表面矿物的出现和分布产生了重大影响，因为地质学家更容易识别矿物。这 40 种矿物只是自然界中矿物种类繁多的一个缩影，它们可以在地球上找到。然而，了解这 40 种矿物将使您能够识别几乎 99% 的您可能会遇到的矿物，当您捡起岩石并仔细观察它们时。您在大陆表面或内部最有可能找到的最常见矿物是石英，尤其是在沉积岩中。随着地球深度的增加，石英的含量也随之减少，在海洋地壳（俯冲带和洋中脊）中也是如此。岩石中每种矿物的百分比对不同类型岩石的命名至关重要。岩石名称基于构成岩石的材料类型，特别是岩石中的矿物学和结构（颗粒或晶体尺寸）。
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|---|---|---|
| e. 岩石圈和岩石类型（火成岩、变质岩和沉积岩）。 | f. 手标本的矿物鉴定。 | g. 常规岩石识别。 |