矿物物理学

矿物物理学应用固体物理、量子化学和现代物理化学技术的理论研究矿物，探讨矿物结构、矿物物理、矿物化学和矿物成因中的本质问题。其中矿物光谱学的研究比较成熟，研究电磁波辐射下矿物的吸收和发射现象。在电磁波的辐射下，矿物中的离子(或原子)中的电子(或原子核)状态发生变化，吸收、反射或再反射电磁波，从而可以知道矿物中离子的电子能级，进而推断出离子的价态、配位、局域对称性、有序无序、成键等许多信息。矿物光谱学主要包括红外光谱、拉曼光谱、穆斯堡尔谱、X射线光谱、吸收光谱、反射光谱、发光光谱、顺磁* * *振动和核磁* * *振动。近年来采用了魔角旋转、交叉极化等新技术，大大提高了核磁共振谱的性能，可以探测多种原子核。这对大量造岩矿物，尤其是碳酸盐矿物的光谱学研究具有重要意义。核磁共振也可以用来研究硅酸盐和铝硅酸盐玻璃。与同步加速器相关的光谱仪的使用也是矿物光谱学的一大技术进步。作为一种重要的辐射源，它利用外延X射线的精细结构和X射线吸收的近边结构谱来研究矿物和玻璃。在第30届国际地质大会矿物物理专题讨论会上，大部分论文都致力于光谱研究，包括红外光谱、魔角旋转核磁共振谱、电子顺磁共振谱、X射线光电子谱和以同步辐射为光源的X射线吸收谱。研究问题包括矿物结构、缺陷和色心、元素价态和光谱分析方法的改进。

80年代矿物物理学的重要进展是化学键理论的引入。主要包括晶场理论、分子轨道理论、能带理论等。如晶体场理论可用于定量处理吸收光谱结果，解释矿物中含铁离子、稀土离子和钛、钒、铬、锰、铁、钴、铜、镍等钠离子的位置选择、顺序和热力学分布。分子轨道理论可用于研究硅酸盐、大量含氧基团、较简单的硫化物和氧化物等。能带理论可以用来解释矿物的反射光谱和电学性质。总之，化学键理论可以探索晶体配位、矿物几何形状及其温度和压力范围，计算力常数和聚合度，借助计算机确定矿物组成和形成各种矿物结构的能量，从而获得不同温度和压力条件下能量最低的矿物相，或者最可能稳定的矿物相。

在矿物能态方面，对于离子晶体，其能量包括带电离子间的长程作用力和相邻离子间的短程作用力；对于非离子晶体，晶格动力学方法是80年代发展起来的，在30多种矿物的计算中取得了很好的结果。近年来准晶态的发现，不仅列出了新的准晶结构模型，而且对准晶矿物的能态提出了新的研究课题。

在矿物晶体结构方面，需要注意的是，天然的矿物晶体结构往往偏离理想的矿物结构，这将提供许多有关矿物形成及其形成后经历的信息。天然矿物晶体往往存在缺陷，如空位、杂质、位错、堆垛层错界面等。近年来透射电子显微镜、扫描电子显微镜和隧道显微镜的使用，开辟了1μm以下矿物的微观领域，使人们能够进一步了解矿物的复杂世界。