结晶学与矿物学重点

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1、结晶学第一讲：绪论及晶体的形成结晶学：是以晶体为研究对象，以晶体的生成和变化、晶体外部形态的几何性质、晶体的内部结构、化学组成和物理性质及其相互关系为研究内容的一门自然学科。1) 晶体、格子构造、空间格子、相当点；它们之间的关系。晶体：定义：晶体是具有格子构造内部，质点在三维空间作平移周期重复(本质)的固体。准晶体：排列是有规律的重复，但不具有周期性和格子构造。空间格子是表示这种重复规律的几何图形。首先在晶体结构中找出相当点，再将相当点按照一定的规律连接起来就形成了空间格子。相当点(两个条件：1、性质相同，2、周围环境相同。)平行六面体是三维空间内空间格子可以划出一个最小重复单位，由六个两两平

2、行而且相等的面织成。2) 结点、行列、面网、平行六面体;结点间距、面网间距与面网密度的关系.结点是空间格子中的点，它们代表晶体结构中的相当点。它们只有几何意义，为几何点。行列：由结点在直线上的排列构成。行列中相邻结点间的距离称为该行列的结点间距。结点在平面上的分布即构成面网。面网上单位面积内结点的密度称为网面密度，与面网间距成正比。实际晶体结构中所划分出的这样的相应的单位，称为晶胞(晶胞参数：a,b,c；a,B,y也称为轴长与轴角)。晶胞的形状与大小，则取决于它的三个披此相交的棱的长度。3)晶体的基本性质：自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能、稳定性，并解释为什么。均一性与异向性有矛盾吗：

3、没有。均一性是晶体格子整体的性质，异向性是格子构造中不同行列各结点排列的性质。4)晶体的生长途径及生长理论(层生长理论、螺旋生长理论)。生长途径：1由液相转变为固相(1)从熔体中结晶(2)从溶液中结晶2由气相转变为固相3由固相再结晶为固相(1)同质多象转变(2)原矿物晶粒逐渐变大(3)固溶体分解(4)变晶(5)由固态非晶质结晶生长理论：层生长理论在理想情况下在晶核基础上生长时，应先生长一条行列，然后生长相邻的行列，在长满一层面网后再开始生长第二层面网，这样晶面一层一层地逐渐向外平行推移，最外层的面网便发育成晶体的晶面。螺旋生长理论：随着质点在凹角处的堆积，凹角并不会消失，只是在凹角的位置随质点

4、的堆积而不断地螺旋式上升，导致生长界面以螺旋层向外推移，并在晶面上留下成长过程中形成的螺旋纹。5）晶面发育的布拉维法则和周期键链理论。布拉维法则：实际晶体的晶面常常平行网面结点密度最大的面网。周期键链理论：晶体平行键链生长，键力最强的方向生长最快。平行键链最多的面最常见于晶体的表面而成为晶面。几何淘汰律：晶族中发育最好的晶体其延伸方向与基底近乎垂直，不垂直于基底的晶体在生长过程中常被排挤而消失。第二讲：晶体的测量与投影1. 面角守恒定律：同种物质的晶体，其对应晶面间的角度守恒。2晶面的投影过程。1、球面投影：以晶体的中心为球心，任意长为半径，作一球面；然后从球心出发（注意：不是从每个晶面本身的

5、中心出发），引每一晶面的法线，延长后各自交球面于一点，这些点便是相应晶面的球面投影点。球面坐标：方位角（经度）j:0360，极距角（纬度）r:0180，从北极开始3.吴氏网的构成与应用第三讲：晶体的外部对称晶体对称定律：只能出现轴次（n）为一次、二次、三次、四次和六次的对称轴，而不可能存在五次及高于M六次的对称轴。轴次n的确定:n=360/aa+2acosa=macosa=（m-1）/21m=3,2,1,0,-1a=0,60,90,120,180n二1,6,4,3,2对称元素的组合：LnP（|）LnnPLnL2（）LnnL2LnP()二LnCLnPC(n偶数儿niP(|)=LniL2()Lni

6、nL2nP(n奇数儿niP(|)=LniL2()Lnin/2L2n/2P(n二偶数)晶族的划分根据高次轴的有无及多少划分为：高级晶族中级晶族低级晶族晶系的划分根据对称轴或倒转轴轴次的高低以及它们数目的多少划分七个晶系，分属于三个晶族：等轴晶系又称立方晶系，六方晶系，四方晶系，三方晶系，斜方晶系亦称正交晶系，单斜晶系，三斜晶系。第四讲：晶体定向、晶面符号和晶带定律1）晶体定向：晶轴的选择，坐标系的建立。轴角指晶轴正端之间的夹角，它们分别以o（YAZ）、KZAX）和YXAY）表示。B90。2）在晶体定向的基础上，写出对称型的国际符号。将晶棱平移，使之通过晶轴的交点、然后在其上任一点，取坐标（x、y

7、、z）,并以轴长来度量，即求得晶棱符号：（x/a）:（y/b）:（z/c）二r:s:t，晶棱符号即rst。3）在晶体定向的基础上，确定晶面符号，一定要学会在宏观形态上确定各晶面的晶面符号。（并不知道轴长与截距系数）倒数比4）交棱相互平行的一组晶面的组合，称为一个晶带。晶带定律：晶体上任一晶面至少属于两个晶带。第五讲：单形和聚形1、单形和聚形146种结晶单形47种几何单形2、单形：一个晶体中，彼此间能对称重复的一组晶面的组合。单形中所有晶面性质、大小、形状完全等同。写成hk1用以代表整个单形。在中、低级晶族的单形中，按先上、次前、后右”的法则选择代表晶面；在高级晶族中，则为先前、次右、后上”聚形

8、:两个或两个以上单形的聚合。只有属于同一对称型的单形才能相聚。聚形分析：同一单形的晶面形状，大小，性质完全相同；一个聚形最多只可能由7种单形相聚；八面体3L44L36L29PC四方柱L44L25PC六方柱菱面体L3C五角十二面体3L24L3平行双面L33L2PC三方双锥六方柱L33L2斜方柱3L23PC四方柱L44L25PC三方单锥单面L3第六讲：晶体的规则连生1、双晶：互不平行的同种单体，彼此间按一定的对称关系相互取向而组成的规则连生晶体2、平行连生：由若干个同种的单晶体，按所有对应的结晶学方向（包括各个对应的结晶轴、对称要素、晶面及晶棱的方向）全都相互平行的关系而组成的连生体。内部格子构造

9、平行、连续。3、连生方式分类简单双晶：接触双晶贯穿双晶。反复双晶：聚片双晶轮式双晶。复合双晶。生长双晶（原生双晶）。转变双晶（次生双晶）。机械双晶（次生双晶）5、在晶体上如何识别双晶？（1）凹入角：单晶为凸多面体，而多数双晶有凹角。（2）缝合线：双晶结合面在晶体表面或断面上的迹线，多数是直线或简单的折线，少数呈不规则的复杂曲线。（3）假对称：整个双晶外形上表现出来的对称性与单体所固有的对称不同，是一种假对称。（4）双晶条纹：由一系列相互平行的接合面在晶面或解理面上的迹线（即双晶缝合线）所构成的直线条纹。（5）解理方向：双晶中的两个单体，只当双晶面或接合面正好平行于某个解理面时，两者的解理方向才

10、会平行一致；一般情况下，两者的解理面不相平行。第七讲：晶体结构的几何理论1、平行六面体的选择，即格子的画法；3、为什么只有14种空间格子的原因；底心、体心、面心格子称带心的格子4、会读懂内部对称要素的各种符号：如：31，42，65，n,d,平移距离等于（s/n轴次）T矿物学第一讲：绪论与矿物化学成分1矿物学：是以矿物为研究对象的一门基础地质学科，是研究地壳成分的学科之一。研究对象：矿物的成分、结构、形态、性质、成因、产状、后期的各种变化、用途、矿物的时空分布及其它们相互的内在关系。2、矿物：是在各种地质作用中形成的天然单质或化合物；具有一定的化学成分和内部结构，从而有一定的形态、物理性质和化学

11、性质。它们在一定的地质和物理化学条件下稳定存在；是岩石和矿石的基本组成单位。3、地壳的化学成分丰度：地质体中的化学元素含量即为丰度。克拉克值：地壳中化学元素的含量即为克拉克值。OCAALFE3、胶体矿物是以水为分散媒，以固相为分散相的水胶凝体而形成的非晶质或超显微隐晶质的矿物、。4、矿物中的水分为吸附水和结合水。结合水包括结晶水和结构水。具有双重性质的水有层间水和沸石水5阴离子计算第二讲：矿物的形态1、矿物的形态：矿物的单体、连生体及集合体的形态。矿物的晶体习性：其含义一是同种晶体所习见的形态；二是晶体在三维空间延伸的比例。在相同的生长条件下，一定成分的同种矿物，总是有它自己的常见形态，矿物晶

12、体的这种性质与其成分、结构和形成环境密切相关。晶体上出现某种或某几种单形，是因为晶面应平行强键，且是面网密度最大的面网。但由于结晶时的环境不同，不同面网的相对生长速度会有变化，以致最后保留在晶体上的晶面可能不同或有所增减。可以利用单形出现的情况来鉴定矿物及分析矿物形成的条件。晶体的另一个习性是其在三维空间延伸的情况：1）三向等长：晶体沿X、Y、Z轴大致相等发育，呈等轴状或粒状。即a=b=c,晶体结构在三维空间是相等或差异很小。如石榴子石、黄铁矿。2）二向延展：晶体沿两个方向特别发育，而另一方向发育较差，a=bc,呈板状、片状等。如石墨、云母等。这些矿物常具有坚强的构造层。3）一向伸长：晶体沿一

13、个方向特别发育，即有a=bc,呈柱状、针状等。这些矿物在晶体结构上常具有一个方向键力很强。影响晶体习性的因素：（1）成分、结构对矿物晶体延伸习性起制约作用A成分简单、对称程度高的矿物，一般成粒状。B晶胞形状对低级晶族矿物晶体延伸习性的影响。低级晶族矿物晶体的形状是沿最小轴长方向延伸，或沿最大轴长方向缩扁的。C晶体习性晶面常平行结构中化学键最强的方向。（2）生成环境对矿物晶体习性的影响，结晶温度、结晶速度、介质的酸碱度和杂质的存在、介质的流动方向和形成晶体的空间部位等都会对晶体习性产生影响。3、矿物集合体的形态：显晶集合体（粒状、片状、板状、针状、柱状、棒状、放射状、纤维状、晶簇状等集合体）隐晶

14、集合体胶态集合体（结核体钟乳状集合体等）第三讲：矿物的物理性质1、矿物的光学性质：包括矿物的颜色、条痕、光泽和透明度。2、矿物的呈色机理：1）过渡金属元素的内部电子跃迁2）元素离子间的电子转移或电荷转换3）晶体结构缺陷造成的电子转移4）能带间的电子转移4、矿物颜色的类型：自色：矿物本身固有的成分结构所决定的颜色。他色：由杂质、气液包裹体所引起的颜色。假色：是因物理光学效应而产生的颜色。体色：物体内部所表现出来的颜色。表色：即反射色。矿物光泽：金属光泽半金属光泽金刚光泽玻璃光泽油脂光泽树脂光泽丝绢光泽珍珠光泽硅氧骨干：由于SiO4四面体内Si-0键强远大于氧与其他阳离子的键强，这些硅酸根络阴离子

15、在硅酸盐矿物中起着骨架作用。4、矿物的力学性质解理：(1)极完全解理(2)完全解理(3)中等解理(4)不完全解理(5)极不完全解理断口：贝壳状断口锯齿状断口参差状断口土状断口摩氏硬度计：滑石石膏方解石萤石磷灰石正长石石英黄玉硬玉金刚石第四讲矿物的成因1、内生作用:岩浆作用伟晶作用热液作用外生作用:风化作用沉积作用(机械沉积、化学沉积、生物化学沉积作用)变质作用:接触变质作用(热变质作用,接触交代作用)区域变质作用2、矿物的标型特征：同一矿物的成分、形态、物性、结构等方面常因生成条件不同而异，此种能反应生成条件的特征称为矿物的标型特征。矿物的标型特征有：形态标型：形状、习性、大小、双晶集合体形态

16、。成分标型：微量元素、类质同象、含水状况。物性标型：颜色、条痕、光泽、硬度等。结构标型:多型、有序度、阳离子配位数、晶胞体积等。同位素标型:O、S、C、Pb等同位素。标型矿物:只限于某种特定的成岩、成矿作用中才能形成的矿物，亦即单成因矿物。只产于碱性火山岩和次火山岩中的白榴石。只生成在低温热液矿床中的辰砂、辉锑矿。只产于变质岩中的十字石，标志中级变质作用环境。蓝闪石是低温高压变质带产物的特征。柯石英超高压变质的产物。标型矿物可以表征特定的地质作用条件。因此，标型矿物本身就是成因上的标志。3、矿物中的包裹体按成因：原生包裹体次生包裹体假次生包裹体。按物理状态分：固态包裹体气体包裹体液体包裹体多相

17、包裹体第五讲矿物的分类命名及自然元素类1、晶体结构分类：配位型、架状型、岛状型、链状型、层状型2、化学成分分类：一、自然元素：、1自然金属元素2自然半金属元素3自然非金属元素。二、硫化物及其类似化合物：1简单硫化物、2复硫化物3硫盐。三、氧化物及氢氧化物：1氧化物2氢氧化物。四、含氧盐：1硅酸盐第一亚类岛状硅酸盐、第二亚类链状硅酸盐、第三亚类层状硅酸盐、第四亚类架状硅酸盐2硼酸盐3磷酸盐、砷酸盐、钒酸盐4钨酸盐、钼酸盐5铬酸盐6硫酸盐7碳酸盐8硝酸盐。五、卤化物3、自然铜族矿物：自然铜,自然金和自然银。单晶体均少见,多呈树枝状,致密块状或片状集合体。4、自然铂族矿物：自然铂（Pt）、自然铱（I

18、r）、自然钯（Pd）、自然锇（Os）、自然钉（Ru）5、自然硫S:斜方晶系，分子结构型。形态：常成双锥状或厚板状。通常块状、粉末状。物理性质：不同色调的黄色，晶面金刚光泽，断口油脂光泽，贝壳状断口，不完全解理，比重2左右，硬度12,性脆，易熔。产状：生物化学（细菌还原硫酸盐）和火山作用形成。6、金刚石-石墨族矿物：金刚石、六方金刚石、石墨和亮石墨。金刚石：晶体结构：等轴晶系。形态：常成八面体、菱形十二面体,较少立方体和其它形态。常成凸晶,蚀象常见,依（111）成双晶。物理性质：无色或带篮、黄、褐褐黑色,金刚光泽,断口油脂光泽,贝壳状断口,解理中等,比重3.5,硬度10,性脆。石墨：六方和三方晶

19、系两种多型，C原子成层排列。形态：单晶体片状或板状,少见。常见鳞片状、土状或块状集合体。物理性质：条痕和颜色均为黑色,半金属光泽,硬度12,极完全解理,薄片具挠性、有滑感,污手,导电。第六讲硫化物及其类似化合物化学成分：与硫组成化合物的最主要元素为Fe、Co、Ni、Mo、Cu、Pb、Zn、Ag、Hg、CdBi、SbAs等。晶体化学特征：类质同像替代广泛,同质多像普遍。物理性质：绝大多数硫化物及其类似化合物呈金属色、显金属光泽、条痕色深而不透明。仅少数硫化物如雄黄、雌黄、辰砂、闪锌矿等具金刚光泽,半透明。单硫化物和硫盐矿物硬度低,硬度在2-4,双硫化物及其类似化合物,其硬度增高至5-6.5，同时

20、缺乏解理或解理不完全，其它硫化物大多具有明显解理性。这一类矿物的熔点低，比重一般在4以上。形态：主要呈粒状或块状集合体出现。成因产状：高温热液阶段主要形成辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂等。中温热液阶段形成黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿等。低温热液阶段形成雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂等。分类：按阴离子的类型：简单硫化物、复硫化物、硫盐矿物。3、单硫化物及其类似化合物方铅矿PbS结构特点：等轴晶系，NaCI型结构。晶体形态：常呈立方体晶形，有时以八面体与立方体聚形出现。物理性质:铅灰色；条痕灰黑色；金属光泽。硬度23；解理平行100完全；比重7.47.6。辰砂HgS结构特点:三方晶系，晶体结构属变形N

21、aCI型结构。晶体形态：双晶常见，常呈以c轴为双晶轴的贯穿双晶。物理性质：猩红色；条痕红色；金刚光泽。硬度22.5；解理平行1010完全;比重8.05黄铜矿CuFe2+S2吉构特点：四方晶系。晶体结构类似闪锌矿。晶体形态：单晶体不常见，晶形呈四方四面体、四方偏三角面体、四方双锥。物理性质：黄铜色，条痕绿黑色；金属光泽;硬度34；性脆。比重4.14.3。雌黄As2S3结构特点:单斜晶系。晶体形态：单晶体呈板状或短柱状，集合体成片状、梳状、土状等。物理性质：柠檬黄色；条痕鲜黄色；油脂光泽至金刚光泽。硬度1.52；解理平行010极完全，薄片具挠性。比重3.5。雄黄AsS结构特点：单斜晶系。晶体形态：

22、单晶体通常细小，呈柱状。物理性质：桔红色；条痕淡桔红色；晶面金刚光泽，断面上现树脂光泽。硬度1.52；性脆；解理平行010完全。比重3.6。5、双硫化物及其类似化合物黄铁矿FeS2结构特点：等轴晶系。晶体形态：晶形常呈立方体、五角十二面体，八面体或其聚形,在立方体晶面上常能见到晶面条纹。物理性质:浅黄铜色，条痕绿黑色;金属光泽。硬度66.5；性脆；断口参差状。比重5。毒砂FeAsS结构特点:单斜晶系，也有三斜晶系的毒砂。晶体结构属于白铁矿型。晶体形态：单晶体常呈柱状,集合体往往为粒状或致密块状。物理性质：锡白色；条痕灰黑；金属光泽。硬度5.56；性脆；解理平行101、010不完全。比重6.2。

23、鉴定特征：锡白色，硬度高，锤击之发蒜臭。5、硫盐矿物黝铜矿结构特点：等轴晶系。晶体形态：单晶体呈四面体形，依（111）为接合面成双晶。物理性质：黝铜矿钢灰铁黑色；条痕与颜色相同；硬度34；性脆；无解理。比重4.65，具弱导电性。鉴定特征：四面体晶形，断口呈黝黑色，明显的脆性6、如何区别如下矿物：1）辰砂和雄黄。辰砂猩红色及红色条痕，比重大8.05，硬度低22.5。雄黄桔红色，条痕淡桔红色，硬度低1.52。2）黄铁矿和黄铜矿。黄铁矿鉴定特征：浅黄铜色，条痕绿黑色，高硬度66.5。黄铜矿以其更黄的颜色和较低的硬度34加以区别。3）辉钼矿和石墨。辉钼矿铅灰色，金属光泽，石墨条痕和颜色均为黑色，半金属

24、光泽，薄片具挠性、有滑感，污手，导电。辉钼矿铅灰色，金属光泽，硬度低1，底面解理极完全。4）黄铜矿和自然金5）雌黄和自然硫。雌黄与自然硫相似，但雌黄柠檬黄色；条痕鲜黄色，具一组完全解理，比重较自然硫大。自然硫条痕黄白色，无解理，性脆。7、硫化物主要形成于哪些地质作用？8、哪些硫化物硬度大于5.5，哪些硫化物硬度小于2.5？各举出3个矿物实例。9、试解释方铅矿、闪锌矿、辉锑矿，雌黄、辉钼矿、黄铁矿等的形态，物性与其晶体化学特征的关系。10、硫化物矿物中哪些是锡白色一铅灰色一钢灰色的?它们如何区分?辉铜矿暗铅灰色，方铅矿铅灰色，辉锑矿铅灰色，辉铋矿略带铅灰的锡白色，毒砂锡白色，黝铜矿钢灰铁黑色11、硫化物矿物中具有金刚光泽的矿物有哪些?各有什么特征?辰砂雌黄雄黄12、硫化物中哪些矿物硬度大于小刀5.5?哪些硬度小于小刀?为什么?小于：辉铜矿23，方铅矿23，闪锌矿3.54，辰砂22.5，黄铜矿34，磁黄铁矿4,辉锑矿2,辉铋矿22.5,铜蓝1.52，雌黄雄黄1.52,辉钼矿1,黝铜矿34。大于：黄铁矿66.5，白铁矿56，毒砂5.5614、硫化物的主要成因产状有哪些?在你学过的硫化物矿物中,有哪些可作标型矿物?几大表格，结晶习性，矿物的标准特征，p41p310矿物表性特征p248三角形p83平移距离p31标型矿物