礦物 (Mineral) 是自然界中的化學元素,在一定的物理與化學條件下所形成的天然物體,它是構成岩石、礦石、土壤等固態地球的基本物質。依礦物學的定義,礦物需具備以下條件:

  1. 礦物是天然產出的均質固體,係由單一元素或無機化合物所組成
  2. 礦物是由無機作用所生成
  3. 構成礦物的原子或離子都有一定的排列方式,亦即每種礦物都具有固定的結晶構造
  4. 礦物有一定的化學成分和物理性質

(圖一) 海藍寶石
六角柱狀的海藍寶石與白雲母密切共生,兩者都是自然界孕育而成的礦物珍品。(館藏編號:NMNS000906-P003213)。
(圖二) 琥珀
琥珀是由有機物-松脂轉變而成,不屬於礦物。

因此,金戒指、銀項鍊,以及製造鉛筆筆心的主要材料─石墨都是礦物;反觀,在實驗室中用合成方法製造的人造寶石,松脂轉變而成的琥珀,貝殼或貝殼內的珍珠,人體內的結石,嚴格說來,這些物質並不屬於礦物的範圍。

全世界已發現的礦物種類,約有三千餘種。就礦物的命名而言,並不統一,通常採用的方式有:

1 依礦物的化學成分命名:
如自然金(Au,如右圖,館藏編號:NMNS002784-P004805)、鉛釩礦 (Pb5Cl(VO4)3)、鈦鐵礦 (FeTiO3) 等。
2 依礦物的物理性質命名:
如電氣石(具熱電性)、重晶石(比重大)、方解石(具菱面體解理)、孔雀石(如右圖,具孔雀綠色,館藏編號:NMNS003553-P007103)、橄欖石(呈橄欖綠色)等。
3 依化學成分和物理性質命名:
如方鉛礦(如右圖,PbS,立方體解理,館藏編號:NMNS000906-P003227)、黃鐵礦(FeS2,淺黃銅色)、藍銅礦(Cu(CO3)2(OH)2,呈藍色)、磁鐵礦(Fe3O4,具強磁性)等。
4 依礦物的晶體型態命名:
如十字石(如右圖,雙晶常呈十字狀,館藏編號:NMNS000906-P003242)。
5 依物理性質和晶體型態命名:
如綠柱石(如右圖,綠色,晶體為柱狀,館藏編號:NMNS000393-P001975)、紅柱石(淺紅色,晶體為柱狀)等。
6 依地名命名:
如北投石(如右圖,Hokutolite,臺北北投,館藏編號:NMNS001976-P004123)、高嶺石(Kaoline,江西景德鎮高嶺)等。
7 依人名命名:
如銀星石(如右圖,Wavellite,館藏編號:NMNS000273-P001722)是英國人 William Wavell 於 1805 年所發現;硬柱石 (Lawsonite) 是紀念美國人 A.C.Lawson 對地質學的卓越貢獻而命名;而菱鋅礦 (Smithsonite) 則是創辦美國史密森機構 (Smithsonian Institution) 的 J. Smithson 所命名。

在礦物的中文名稱中,其字尾常有「礦」、「石」、「玉」者。一般呈金屬光澤或從中可提煉金屬者,常稱其為「某某礦」,如赤鐵礦、閃鋅礦等;呈非金屬光澤者,常稱之為「某某石」,如斜長石、電氣石、橄欖石等;可當作寶石材料者,則稱之為「某某玉」,如黃玉、剛玉等。

礦物的分類方法雖然很多,但目前廣泛採用的是依礦物的化學成分和晶體結構所制訂出來的晶體化學分類法。其體系分為:類 →(亞類)→ 族→(亞族)→ 種→(亞種)

(1)類:具有相同陰離子或陰離子團的一些礦物。一般可將礦物概分為下列十五大類(如下)。

1. 類別: 自然元素(Native Elements)
代表性礦物名稱: 自然金 (Native Gold)
化學成分: Au
2. 類別: 硫化物及硫鹽 (Sulphides & Sulfosalts)
代表性礦物名稱: 黃鐵礦 (Pyrite)
化學成分: FeS2
3. 類別: 鹵化物 (Halides)
代表性礦物名稱: 岩鹽 (Halite)
化學成分: NaCl
4. 類別: 氧化物及氫氧化物 (Oxides & Hydroxides)
代表性礦物名稱: 磁鐵礦 (Magnetite)
化學成分: Fe3O4
5. 類別: 硝酸鹽 (Nitrates)
代表性礦物名稱: 硝石 (Niter)
化學成分: KNO3
 
6. 類別: 碳酸鹽 (Carbonates)
代表性礦物名稱: 方解石 (Calcite)
化學成分: CaCO3
7. 類別: 硼酸鹽 (Borates)
代表性礦物名稱: 硼砂 (Borax)
化學成分: Na2B4O7.10H2O
8. 類別: 硫酸鹽 (Sulphates)
代表性礦物名稱: 石膏 (Gypsum)
化學成分: CaSO4.2H2O
9. 類別: 鉻酸鹽 (Chromates)
代表性礦物名稱: 鉻鉛礦 (Crocoite)
化學成分: PbCrO4
10. 類別: 鎢酸鹽 (Tungstates)
代表性礦物名稱: 白鎢礦 (Scheelite)
化學成分: CaWO4
11. 類別: 鉬酸鹽 (Molybdates)
代表性礦物名稱: 鉬鉛礦 (Wulfenite)
化學成分: PbMoO4
12. 類別: 磷酸鹽 (Phosphate)
代表性礦物名稱: 磷灰石 (Apatite)
化學成分: Ca5(F,Cl,OH) (PO4)3
13. 類別: 砷酸鹽 (Arsenates)
代表性礦物名稱: 鈷華 (Erythrite)
化學成分: Co3(AsO4)2.8H2O
14. 類別: 釩酸鹽 (Vanadates)
代表性礦物名稱: 釩鉛礦 (Vanadinite)
化學成分: Pb5Cl(VO4)3
15. 類別: 矽酸鹽 (Silicates)
代表性礦物名稱: 石英 (Quartz)
化學成分: SiO2

(2)亞類:在某些礦物類中,若陰離子團在結構上有所不同時,可再分為亞類。例如龐大的矽酸鹽類礦物,可區分為六大亞類:

1. 島狀矽酸鹽類 (Neosilicates)
代表性礦物名稱: 橄欖石 (Olivine)
2. 對狀矽酸鹽類 (Sorosilicates)
代表性礦物名稱: 異極礦 (Hemimorphite)
3. 環狀矽酸鹽類 (Cyclosilicates)
代表性礦物名稱: 綠柱石 (Beryl)
4. 鍊狀矽酸鹽類(Inosilicates)
代表性礦物名稱: 透輝石 (Diopside)
5. 片狀矽酸鹽類 (Phyllosilicates)
代表性礦物名稱: 白雲母 (Muscovite)
6. 架狀矽酸鹽類 (Tectosilicates)
代表性礦物名稱: 石英 (Quartz)

(3)族:在同一類或亞類中,將化學成分類似且晶體結構相同的礦物,歸併為一個族。如架狀矽酸鹽亞類中的長石族,或是鏈狀矽酸鹽亞類中的輝石族和角閃石族等(如下)。

1. 鏈狀矽酸鹽亞類
代表性礦物名稱: 普通輝石

(4)亞族:若某一個族中,礦物的種類太多,則可再根據組成礦物的陽離子種類和晶系,劃分出亞族。如長石族中便可劃分為斜長石和鉀長石兩個亞族。

1. 斜長石族
長石族代表性礦物名稱: 鈉長石
2. 鉀長石亞族
代表性礦物名稱: 正長石

(5)種:在族和亞族中,將化學成分和晶體結構均相同的礦物,定為一個礦物種。

(6)亞種:在同一種礦物中,因物理性質或微量元素含量的不同,而呈現較顯著差異者,可進一步劃分為亞種。如紫水晶、煙水晶、黃晶、薔薇水晶都是石英的亞種。

代表性礦物名稱: 石英的亞(如下)

1. 紫水晶 (Amethyst)
2. 煙水晶 (Smoky quartz)
3. 黃晶 (Citrine)
4. 薔薇石英 (Rose quartz)

礦物與人類的生活可說是息息相關,由於人類廣泛應用礦物的化學成分或物理、化學性質於日常生活的食衣住行之中,不但提升了生活品質,同時也為人類的經濟發展,奠定了深厚的基礎。不可諱言的,隨著工業與科技的進步,人類對礦物資源的需求勢將日益殷切,但是礦物為不可再生的資源,如何節約並有效的利用地球上寶貴的資產,實為人類必須面對的嚴峻課題。就經濟價值而言,礦物可概分為以下三大類:

(1)金屬型礦物

許多自然元素、硫化物、硫鹽或氧化物礦物中含有多量的貴金屬或基本金屬,因這些礦物可提煉出具經濟價值的金、銀、鉑、銅、鐵、鎳、鋅、鈷、鈦、錳、銻、錫、鎢、鉛、銥、釩、鉻、鉍等元素而備受重視。例如:鋼筋和鐵器所需的鐵是來自赤鐵礦、磁鐵礦和褐鐵礦;佩飾用的金、銀則是從自然金、自然銀或輝銀礦提煉而來;製造不鏽鋼和電鍍所用的鉻是來自鉻鐵礦;高溫材料所需的鎢主要來自鎢錳鐵礦;銅質材料所需的銅主要來自黃銅礦、自然銅、黝砷銅礦、輝銅礦及斑銅礦;製造水管、電纜、電池、青銅器、鍍鋼鐵所需的鉛、鋅則來自方鉛礦或閃鋅礦等。

赤鐵礦
(館藏編號:NMNS000393-P002058)
自然銀,共生礦物為自然銅
(館藏編號:NMNS000906-P003261)
鐵閃鋅礦,共生礦物為方解石
(館藏編號:NMNS000677-P002705)

(2)非金屬型礦物

這類礦物亦被廣泛利用,例如:鹽岩可作為工業原料或日常飲食調味料;石英、黏土、長石、矽灰石可作為玻璃或陶瓷器原料;鋁土礦、白雲石、螢石、硼砂、硫磺可作為冶金、化工或耐火材料;石棉、重晶石、石墨、雲母、滑石、石膏可作為工業、建築或製造用材料;而硝石、磷灰石、鉀鹽、海綠石可製作氮肥、磷肥、鉀肥等。

白雲石
(館藏編號:NMNS003121-P006340)
重晶石
(館藏編號:NMNS000906-P003257)
硬石膏
(館藏編號:NMNS003553-P007061)

(3)寶石類或半寶石類礦物

這類礦物通常具有美觀、硬度大、含量稀少等特性。常見的有:鑽石、剛玉(紅寶石、藍寶石)、黃玉、綠柱石(祖母綠、海藍寶石、亞歷山大石、金綠柱石)、尖晶石、電氣石、石榴子石、橄欖石、硬玉(或輝玉)、軟玉(或閃玉)、鋯石、鋰輝石、紫水晶、瑪瑙、藍玉髓、土耳其玉、孔雀石、菱錳礦、天河石、天青石等。

祖母綠
(館藏編號: NMNS002784-P004833)
菱錳礦
(館藏編號: NMNS002784-P004830)
天河石
(館藏編號: NMNS000677-P002722)

國立自然科學博物館地質學組主要收藏與地球演進及生物演化有關的標本,礦物即為重要的收藏標的。歷經二十餘年的收藏歲月,至今礦物標本已累積二百餘種、三千多件,規模堪稱全臺之最。

澎湖文石
(館藏編號:NMNS000832-P003045)
硫砷銅礦
(館藏編號:NMNS000168-P000897)

在系列典藏品當中,有豐富的本土性礦物,包括澎湖文石(計有方解石、霰石、菱鐵礦等)、北投石、硫砷銅礦、方鉛礦、明礬石、重晶石、黃鐵礦、自然金、呂宋礦、硫磺、石墨、石棉、滑石、陽起石、白雲石、薔薇輝石、藍玉髓(俗稱臺灣藍寶)、閃玉(軟玉)、石榴子石、方解石、石膏、褐鐵礦、磁鐵礦、鉻鐵礦、磁黃鐵礦、白雲母、水晶、菫青石等等;另一方面,我們也收藏了許許多多產自世界各地的礦物精品,其中不乏是晶體碩大、色澤優美、晶形完整的珍品,也有一些是:

1. 稀少的礦物:如鉛霰轄石、水矽釩鈣石、鉛礬、氟矽鈣鈉石、纖菱鎂礦、氯銅礦、硫銅鈷礦、菱鉛礦、硬硼鈣石、藍磷銅礦、青鉛礦、鎂鋁皮石、氟鹽等。

鉛霰石
(館藏編號:NMNS003121-P006396)

2. 奇特的假象(pseudomorphs)晶體:如假象之孔雀石、針鐵礦、纖閃礦、無水芒硝、赤鐵礦等。

針鐵礦
(館藏編號:NMNS003121-P006375)

3. 耀眼的螢光礦物:如矽鋅礦、水砷鋅礦、鐵閃鋅礦、方解石、螢石、鹽岩、霰石、白鎢礦、紅寶石等。

矽鋅礦,方解石為共生礦物
(館藏編號:NMNS000393-P002068)

4. 善變的多形體:如黃鐵礦、赤鐵礦、方解石等。

黃鐵礦
(館藏編號:NMNS000906-P003262)
黃鐵礦
(館藏編號:NMNS000677-P002742)
黃鐵礦
(館藏編號:NMNS000393-P002052)

5. 神秘的晶體內含物:如水晶內的金紅石、白雲石、鈣鐵輝石、鎂鐵輝石、斜矽鋁銅礦等。

β型石英,水晶內含鎂鐵輝石
(館藏編號:NMNS003553-P007109)
水晶內含斜矽鋁銅礦
(館藏編號:NMNS000906-P003287)

6.高雅的雙晶晶體:如石膏、霰石、方解石等。

透石膏/石膏
(館藏編號:NMNS000273-P001801)
雙尖頭狀石英結晶
(館藏編號:NMNS000677-P002719)

7.罕見的礦物型態:如孔雀石晶體、雙尖頭狀石英結晶等。

孔雀石晶體
(館藏編號:NMNS003121-P006419)
雙尖頭狀石英結晶
(館藏編號:NMNS000677-P002719)

礦物典藏品數位化計畫』預計以三年時間,從本館蒐藏之本土性及世界性礦物標本中,精選出具代表性之 191 種 378 件,依循當前通用的晶體化學分類系統,完成數位化建檔工作。第一年 (90年) 主要著重於自然元素、硫化物及硫鹽、鹵化物、碳酸鹽、硼酸鹽及鉻酸鹽;第二年 (91年) 著重於氧化物、硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、釩酸鹽、砷酸鹽;第三年 (92年) 則側重於矽酸鹽類礦物。

每種礦物將提供化學組成、物理特性(含硬度、晶形、光澤、條痕、顏色、比重等)、產狀、產地(臺灣及世界重要產地)等資料,並列出重要參考文獻。資料庫中除提供相關文字檔外,並將以實體影像、顯微照相,甚至部分標本以 3D 影像方式呈現。希望藉此能夠向觀眾介紹本館所珍藏的礦物典藏品,並普及、推廣礦物知識,同時也可為礦物愛好者的鑑賞需求,以及各級學校、機構在教學和研究上提供參考。

此外,在展示與科教兼顧的考量下,未來本計畫完成後,將可利用典藏標本數位化的成果,設定不同的展示教育主題,以虛擬實境的手法,展現礦物多樣化的特性,從而引領觀眾走進美妙而奧秘的礦物殿堂。

顏色(color) 光波照射後,礦物內部電子因能階躍升而吸收部分可見光,而礦物所呈現的顏色為被吸收色光的補色。例如:礦物吸收橙色波段光,則該件礦物呈現藍色。有關吸收光與補色(即觀察到礦物的顏色)間的關係如下表所示。1A=10-8cm

吸收光 補色(觀察到的顏色) 吸收光 補色(觀察到的顏色)
波長(Å)
顏色
波長((Å)
顏色
4000
綠黃
5300
黃綠
4250
深藍
5500
橙黃 深藍
4500
5900
4900
藍綠
6400
藍綠
5100
深紅
7300
深紅

根據顏色產生的原因與礦物本身的關係,可分為自色、他色和假色三種。

(A) 自色-礦物本身固有的顏色。對同一種礦物而言,其顏色較為固定。

例如:
‧孔雀石(Malachite)-翠綠色 ‧藍銅礦(Azurite)-靛色
‧硫黃(Sulfur)-黃色 ‧磁鐵礦(Magnetite)-鐵黑色
藍色礦物為藍銅礦,綠色礦物為孔雀石,館藏編號:NMNS003121-P006409

(B) 他色-礦物因含有雜質(一般與色素離子有關)而引起的一種顏色。通常隨混入雜質種類不同而呈現不同的顏色。

例如:
  • 石英(自色)-白色
  • 三價鐵 -紫色
  • 鉻 -黃色
水晶
館藏編號:NMNS000273-P001744
紫水晶
館藏編號:NMNS003121-P006353
黃水晶
館藏編號:NMNS003121-P006355

(C)假色-由某些物理因素(如:氧化)所引起的呈色現象。

例如:
  • 黃銅礦表面因氧化薄膜所引起的靛色(藍紫混雜的斑駁色彩)。
  • 自然銅表面因氧化薄膜所引起的銅綠。
黃銅礦
館藏編號:NMNS000273-P001664
自然銅
館藏編號:NMNS000677-P002745

條痕(streak)
條痕為礦物在條痕板(粗白瓷板)上擦劃之後所留下痕跡的顏色。通常礦物的外表呈現一種或一種以上的顏色,但條痕卻只有一種。因比,礦物的條痕比顏色更為固定,為鑑定礦物主要方法之一。

礦 物 名 稱 顏 色 條 痕 板 條 痕
磁鐵礦
館藏編號:
NMNS000273-P001824
黑色 條痕板-磁鐵礦 黑色
黃鐵礦
館藏編號:
NMNS001977-P004125
銅黃 條痕板-黃鐵礦 黑色
赤鐵礦
館藏編號:
NMNS000273-P001792
黑、紅 條痕板-赤鐵礦 磚紅色

光澤(luster)
礦物的光澤是指礦物表面對可見光的反射能力。根據反射光由強至弱的次序,礦物的光澤可分為:

A. 金屬光澤-
此類礦物多數是不透明或透明度很低的礦物,它們對光線具有很強的反射能力,因此,常造成光亮耀眼的光澤,如黃鐵礦(右圖示,館藏編號: NMNS000393-P002035)便是。
B. 半金屬光澤-
如未經磨光的金屬表面般所呈現的光澤,磁鐵礦(右圖示,館藏編號: NMNS000273-P001824)屬之。
C. 金剛光澤-
如金剛石、鋯石(右圖示,館藏編號:NMNS000906-P003253)、金紅石等對光線反射能力較強、折射率高的礦物所產生的光澤。
D. 玻璃光澤-
屬於此種光澤的礦物很多,尤其是矽酸鹽類礦物更是常見,如石英、長石、電氣石(右圖示電氣石與石英為共生礦物,館藏編號:NMNS002525-P004512)等。

此外,反射光受到礦物的顏色、表面平坦程度等因素影響,常會呈現出一些特殊的變異光澤,諸如:

油脂光澤-
石英之晶面為玻璃光澤,斷口為油脂光澤。
  絲絹光澤-
細小呈纖維狀集合體的礦物,如溫石棉(右圖示,館藏編號:NMNS000161-P000805)、纖維石膏。
樹脂光澤-
如閃鋅礦(右圖示 閃鋅礦與白雲石及方解石共生,館藏編號:NMNS000906-P003241)、雄黃等礦物之不平坦面上,可見樹脂光澤。
珍珠光澤-
如貝殼凹面上所呈現的光澤。如白雲母(右圖示,館藏編號:NMNS000393-P001989)、滑石等。

透明度 (transparency or diaphaneity)
透明度為礦物允許可見光透過的程度。它取決於礦物對光的吸收率、反射能力和礦物的厚薄程度等因素。光線如果很容易穿透礦物,此種礦物是為透明礦物,如無色水晶;如果僅能讓少許光線穿透,此種礦物是為半透明礦物,如雄黃;如果光線無法穿透礦物,此種礦物是為不透明礦物,如方鉛礦。一般金屬礦物對光的吸收率及反射能力較高,通常都是不透明;而非金屬礦物對光的吸收率及反射能力較弱,許多都是透明或半透明。

透明礦物 半透明礦物 不透明礦物
水晶
館藏編號:NMNS000273-P001744
雄黃
館藏編號:NMNS000677-P002724
方鉛礦
館藏編號:NMNS000906-P003227

螢光與磷光 (fluorescene and phosphorescene)
螢光礦物通常含有過渡性元素,這類元素之原子中的電子受到如紫外線等高能量照射時會吸收能量,並從低能軌跡(基態)躍升到高能軌跡(激發態)。由於位在激發態的電子極不穩定,因此,很快又會由高能軌域移回到低能軌域,並釋放出能量。因為從基態至激發態過程中部分能量轉換為熱能而消耗,所以釋出的能量其波長較原入射的紫外線為長。如果波長剛好落在可見光的範圍內,那麼,該礦物就會發出肉眼看得到的色光,是為螢光。具有這種特性的礦物,稱之為螢光礦物。若激發光源撤除後,發光立即停止者是為螢光;而激發光源撤除後,發光尚能維持一段時間者稱之為磷光。

矽鋅礦,與方解石共生

館藏編號:NMNS000393-P002069
館藏編號:NMNS000273-P001667

螢石 (Fluorite) 是因為它的一些晶體具有螢光特性而命名。除螢石外,自然界中叫常見的螢光礦物有:矽鋅礦 (Willemite)、方解石、白鎢礦 (Scheelite)、水砷鋅礦 (Adamite)、鹽岩 (Halite)、鈣鈾雲母 (Autunite)、金剛石、紅寶石 (Ruby) 等。美國紐澤西州 Franklin 地區之螢光礦物最負盛名,其中又以矽鋅礦和方解石內含錳元素所產生的綠色和紅色螢光,最為鮮豔、耀眼。

解理 (cleavage)

方鉛礦與石英共生 冰洲石 雲母

礦物晶体在外力作用下,沿著一定的結晶方向破裂而成一系列光滑平面,此種容易分裂的性質,稱之解理。只有結晶質礦物才具有解理。解理面的方向和獲得解理的難易程度,受到晶体結構的控制。一般而言,解理常沿著結合力較弱的方向發生。例如:在具有層狀結構的礦物中,由於層間的鍵力通常較層內的鍵力為弱,故這類礦物的解理通常是沿著層的方向發生。

 

礦物晶體可能存在一組、二組或三組的解理。例如:方鉛礦具有發達的三組解理,常形成矩形的解理面;方解石往往形成菱形的解理面;而雲母類礦物則具有一組非常發達的解理,這也是雲母雲母容易成薄片狀剝落的原因。

斷口(fracture)

石英具有貝殼狀斷口
館藏編號:NMNS001071-P003703
自然銅具有鋸齒狀斷口
館藏編號:NMNS000677-P002773

礦物受外力打擊後,如果不依一定的方向裂開者,稱之為斷口。通常具極不完全解理的礦物,尤其是沒有解理的晶質或非晶質礦物最易發生。常見者有石英的貝殼狀斷口、自然銅的鋸齒狀斷口、石棉的纖維狀斷口等。

硬度(hardness)
係指礦物抵抗刻劃、壓入或研磨能力的大小。為礦物物理性質中比較固定的一種,是礦物的一種重要鑑定特徵。礦物的硬度和它離子或原子結合的強度,以及化學成分有關。一般具典型共價鍵的礦物,硬度最高;具分子鍵的礦物,硬度最低;具離子鍵者則介於兩者之間。

 

這是奧地利礦物學家 Friedrich Mohs 於 1824 年所提出的,他利用下列十種礦物作為硬度的標準,它們的硬度由小到大依序為:

【摩氏 (Mohs) 硬度計-硬度等級標準】
※數字大者,硬度比較高,但是其間硬度並無一定的比例關係。
1. 滑石 (Talc)
館藏編號:NMNS000161 -P000808
6. 正長石 (Orthoclase)
館藏編號:NMNS000906-P003237
2. 透石膏 (Gypsum)
館藏編號:NMNS002309-P004216
7. 石英 (Quartz)
館藏編號:NMNS000677-P002762
3. 方解石 (Calcite)
館藏編號:NMNS001010 -P003560
8. 黃玉 (Topaz)
館藏編號:NMNS000906-P003258
4. 螢石 (Fluorite)
館藏編號:NMNS001258-P003743
9. 剛玉 (Corundum) 紅寶石為剛玉的一種
館藏編號:NMNS000677-P002735
5. 磷灰石 (Apatite)
館藏編號:NMNS000273-P001691
10. 金剛石/鑽石 (Diamond)
館藏編號:NMNS002525-P004523

在測定礦物的相對硬度時,只要將已知硬度的礦物在未知礦物的表面刻劃,若礦物被刻劃留下凹痕表示硬度較低,反之則較高。一般在測定礦物硬度時,必須選取純淨、新鮮的礦物晶體上進行。另外,日常也可利用小刀(硬度為5.5)、指甲(硬度為2~3)、玻璃(硬度為6)、銅幣(硬度為3.5~4)等,作為測試礦物硬度的輔助工具。

磁性(magnetism)

磁鐵礦
館藏編號:NMNS000273-P001824
磁黃鐵礦
館藏編號:NMNS003121-P006378

礦物可被外磁場吸引或排斥的性質。磁性強弱通常與組成礦物的原子或離子的未成對電子有關。在自然界中只有少數礦物具有磁性,其中以磁鐵礦 (magnetite) 如左一圖磁性最強,其他常見的磁性礦物包括:磁黃鐵礦 (pyrrhotite) 如左二圖、鈦鐵礦 (ilmenite) 等。

電性 (Electrical property)
(1) 導電性
礦物對電流的傳導能力稱之。一般具金屬鍵的礦物,因其結構中有自由電子存在,具強導電性;而非金屬礦物的導電性普遍不佳,但石墨例外,它是電的良導體。依據導電性的良窳與否,可將礦物區分為下列三大類:

(A)良導体:金屬礦物及金屬硫化物屬之,其中以金、銀、銅的導電性最佳; 自然銅
館藏編號:NMNS003121-P006405
(B)半導体:某些礦物在正常狀態下具有絕緣性質,而當電壓或溫度增加到某種程度時就可以導電者稱之。閃鋅礦(Spharelite)就具有此種特性; 閃鋅礦與石英共生
館藏編號:NMNS002525-P004521
(C)絕緣体:大部分的矽酸鹽類礦物是電的不良導體或絕緣體,例如石棉、雲母等等。常被用做絕緣材料的白雲母(Muscovite),就是具有耐高溫又不導電的特性。

白雲母與硫磺共生
館藏編號:NMNS003121-P006400

(2) 壓電性 (Piezoelectricity)
礦物晶体受到定向壓力或張力作用時,能激起晶体表面荷電(或稱電極化)的現象稱之為壓電性。石英如左圖和電氣石具有強烈的壓電性,而被廣泛應用在工業上,而在現代生活中,人們也以人工的方法合成鈦酸鋇 (BaTiO3)、鈦酸鉛-鋯酸鉛 (Pb(Zr,Ti)O3) 等壓電晶體,作為諸如點火開關或炸彈引爆等各種工業或軍火上。

水晶(石英)
館藏編號:NMNS000273-P001744

(3) 熱電性 (Pyroelectricity)
礦物晶体由於溫度變化(加熱或冷卻)時,能激起晶体表面荷電的現象稱之為熱電性。電氣石 (Tourmaline) 如右圖在溫度變化時,正負電荷便會分別集中在晶体的兩端,就是一個例子。

電氣石
館藏編號:NMNS000393-P002032

比重(specific gravity)比重是指礦物的重量與 4℃ 同体積水的重量比。在自然界中礦物的比重可從小於 2 到 23(鉑族礦物),而一般以 2~3.5 最為常見。影響礦物比重的主要因素為:

(1)化學組成:礦物的比重隨所含元素之原子量的增加而增大,隨原子或離子半徑的增大而減小。

例如:在相同結晶構造下
白鉛礦(PbCO3)的比重為6.55
館藏編號:NMNS002784-P004820
霰石(CaCO3)的比重只有2.94
館藏編號:NMNS003121-P006374

(2)結晶構造:在原子量和原子或離子半徑相近的情況下,晶体結構越緊密,比重越大。例如:同質異形体中,方解石與霰石的化學成分均為碳酸鈣,而前者屬六方晶系,比重為 2.71,後者屬斜方晶系,比重為 2.95;石墨與金剛石同為碳原子所組成,石墨屬於六方晶系,比重為 2.1,金剛石屬於等軸晶系,比重達 3.5。

例如:同質異形体中,方解石與霰石的化學成分均為碳酸鈣
方解石,屬六方晶系,比重為 2.71
館藏編號:NMNS002784-P004822
霰石,屬斜方晶系,比重為有 2.95
館藏編號:NMNS003494-P00006810
比重大於 2.9 者稱之為重礦物,小於 2.9 者稱之為輕礦物。臺灣西南海岸之重砂中富含獨居石 (Monazite) 及鋯石 (Zircon) 如右圖等重礦物,獨居石為釷及其他稀有金屬的重要來源,鋯石是為一種耐火物質,可廣泛應用於其他工業上。
鋯石,比重大於 2.9 之重礦物。
館藏編號:NMNS000906-P003253,產於挪威

星彩(asterism)
含有垂直 C 軸包裹物(以針狀金紅石微晶最為常見)的礦物,如果垂直 C 軸打磨時,可在燈泡下,呈現四至八條的光芒,此種現象稱之為星彩。例如:含包裹物的紅寶石和藍寶石經特定方向切割、打磨後,在燈泡下,會顯示六道光芒。

星狀石英
館藏編號:NMNS003121-P006403

貓眼光(chatoyancy)
貓眼光是一種平行排列的微細纖維礦物聚合體或是含有平行排列的細小包裹體,經特定方向切割、打磨後,在光線照射下,所產生的一道光芒。當轉動礦物時,光芒也會隨之變化。常見的微細纖維礦物聚合體包括石膏、透閃石、虎眼石、金綠寶石 (Chrysoberyl) 等,臺灣花蓮豐田所產的軟玉,即具有貓眼光的特性,是謂貓眼軟玉。

虎眼石
館藏編號:NMNS000273-P001823
貓眼石
館藏編號:NMNS002713-P004639