08 比重和密度

📐 定义

SG = 矿物密度 ÷ 水的密度。按定义水的SG = 1.0。

🧮 计算

SG = 空气中重量 ÷ （空气中重量 - 水中重量）。阿基米德原理的应用。

🎯 意义

反映原子质量和晶体结构堆积效率。对鉴定具高度诊断价值。

🪶 轻矿物 (SG 2.0-3.0)

实例：石英（2.65）、钾长石（2.56）、方解石（2.71）。由低原子质量元素（Si、Al、Ca、Mg）在四面体配位中主导。架状硅酸盐由于开放结构空腔和低配位数表现出较低密度。

⚖️ 中等矿物 (SG 3.0-4.5)

实例：橄榄石（3.27-4.37）、铁铝榴石（4.32）、刚玉（4.02）。过渡区域，八面体位置包含Fe²⁺、Mg²⁺。链状和岛状硅酸盐原子质量增加，堆积几何更紧密。

🏋️ 重矿物 (SG 4.5-7.0)

实例：黄铁矿（5.02）、磁铁矿（5.18）、赤铁矿（5.26）。铁主导相，具密堆积结构和最小空隙空间。过渡金属配位几何通过d轨道相互作用优化原子堆积效率。

🏆 极重矿物 (SG 7.0+)

实例：方铅矿（7.5）、金（19.3）、铂（21.5）。明显致密，通常为金属。

📏 尺寸考虑

使用相似大小的标本进行比较。大块总是感觉更重，无论密度如何。

🎯 参考标准

携带已知标本：石英（2.65）、黄铁矿（5.0）、方铅矿（7.5）用于野外比较。

🧠 心理校准

通过反复练习建立不同SG值"感觉"的心理数据库。

⚖️ 静液压天平

使用阿基米德原理的经典方法。称量标本在空气和水中的重量。对大标本最准确。

🧪 比重瓶法

使用校准的容量瓶。适合粉末或小标本。需要仔细技术。

💧 重液

三溴甲烷（SG 2.89）、二碘甲烷（SG 3.32）。标本浮起或沉没。有毒——小心使用。

⚡ 电子方法

数字密度计提供快速准确结果。昂贵但对常规工作优秀。

🧪 三溴甲烷 (CHBr₃)

SG 2.89。分离石英/长石与较重矿物。致癌——需要极端小心。

💜 二碘甲烷 (CH₂I₂)

SG 3.32。分离轻重矿物。非常昂贵，高毒性。

🔄 克雷里奇溶液

铊丙二酸-甲酸盐。可调密度1.0-4.3。比有机物毒性小但仍危险。

🏗️ 原子质量

较重原子 = 较高SG。铅矿物（方铅矿）比铝矿物（长石）密度大得多。

📦 堆积效率

原子堆积紧密程度。金刚石vs石墨——相同原子，不同堆积。

🔗 键型

金属键允许比离子或共价键更紧密的堆积。

🕳️ 孔隙度

多孔或泡沫状矿物具较低表观SG。浮石可以浮在水上。

🥇 金 vs 黄铁矿

金：SG 15.5-19.3，非常重。黄铁矿：SG 5.0，轻得多。决定性测试。

💎 金刚石 vs 玻璃

金刚石：SG 3.5，意外地重。玻璃：SG 2.4-2.8，感觉较轻。

🔴 赤铁矿 vs 磁铁矿

赤铁矿：SG 5.3。磁铁矿：SG 5.2。非常接近——用磁性区分。

🟢 玉石品种

硬玉：SG 3.3-3.5。软玉：SG 2.9-3.1。有助区分真玉类型。

💍 钻石测试

钻石的SG（3.52）将其与大多数仿制品区分开。CZ的SG为5.6-6.0。

🔴 红宝石 vs 石榴石

红宝石：SG 4.0。石榴石：SG 3.5-4.3。重叠需要其他测试。

🟦 蓝宝石品种

所有刚玉品种SG ~4.0。在所有颜色中一致。

⚒️ 矿石富集

重介质分离从脉石中富集矿石矿物。矿物加工的基础。

🏖️ 海滩砂矿

波浪作用在海滩砂中富集重矿物（金、金刚石、钛矿物）。

🏗️ 骨料测试

混凝土骨料密度影响强度和重量。对结构应用重要。

🔄 固溶体

橄榄石系列：镁橄榄石（3.2）到铁橄榄石（4.4）。铁替换增加密度。

🏔️ 石榴子石族

镁铝榴石（3.6）到铁铝榴石（4.3）。不同阳离子产生密度范围。

🔗 斜长石系列

钠长石（2.6）到钙长石（2.8）。钠vs钙替换。

📏 X射线晶体学

从晶体结构和单胞参数计算理论密度。

🌊 超声波方法

声速测量可以无损估测密度。

⚛️ 伽马射线吸收

密度测量的核方法。用于测井和散装材料。