矿物物理学

[外文]：mineral physics

以固体物理学和量子化学的理论和实验方法研究矿物的结构、组成、性能、成因及其间相互关系等问题的学科。矿物学的一个分支。

20世纪50年代末矿物谱学手段和量子理论的采用，迅速形成了矿物物理学这个当代矿物学中最活跃的领域。它使矿物研究进入量子力学范畴，研究矿物原子中的电子之间及其与原子核之间的相互作用，从而解释矿物、岩石、一直到地球和宇宙的地质问题。

矿物物理学的基本内容如下。

包括：

（1）晶体场理论和配位场理论，前者用于离子键矿物中的过渡族离子，后者用于共价键矿物中的过渡族离子，根据这一理论可计算出矿物吸收光谱、发光光谱和顺磁共振的谱峰位置，得出离子在晶格中的位置和局域对称，解释矿物中离子的择位、有序性和热力学分配等问题；

（2）分子轨道理论，用它可解释矿物中的键长和键角变化、键性特征以及矿物 X射线发射谱、X射线吸收谱和光电子谱测定的结果；

（3）能带理论，可用来解释矿物的电学和光学等性质。

矿物与入射电磁波相互作用产生矿物的吸收、发射和共振谱。运用各种谱学方法可以确定矿物中离子价态、键性、配位、局域对称、有序性、化学位移和相态,解释矿物物性,鉴定矿物和研究矿物标型特征。

利用矿物的红外光谱、喇曼光谱和非弹性中子散射数据，可计算矿物的热力学参量（如热容和自由能等）和状态方程，制作有关相图。例如，石英、方解石和红柱石等矿物的同质多象的相图。

涉及矿物中各类点缺陷、线缺陷、面缺陷等对矿物的结构、熔点、性能和组分扩散的影响。

对矿物的光、电、磁、声、热、力以及溶解、吸附等性质的研究，与矿物成因特征和矿物材料的研制相联系。

通过高压相态和物性（如弹性波速和电导等）测定，与地球物理方法测得的数据相比较，以推断地下深处的物质组成及其变化。

矿物物理学正处于发展时期。随着计算机容量的扩大、谱学方法和高压技术的改进，将会形成矿物化学键与能量、结构与缺陷、物化性质及成因特征等诸方面有机联系的、统一的矿物物理学理论，并使量子理论逐步进入整个地学领域。