结晶学与治金行业生产管理及体性质生长规律学

结晶学与矿物学

crystallographyandmineralogy黄静宜地质教研室地震科学系1结晶学与矿物学

crystallographyandmineralogy结晶矿物学是地球科学专业基础课课程研究对象：晶体和矿物晶体和矿物在工业、农业、国防上意义重大；晶体和矿物与我们日常生活也有密切联系：衣—防火衣

（石棉）食—中药矿物药：朱砂安神丸（辰砂）；硫磺（内外用）；思密达（蒙脱石）住—石材（大理石、水泥－方解石）行—沥青宝玉石、化妆品

2结晶学与矿物学

crystallographyandmineralogy3结晶学与矿物学

crystallographyandmineralogy4结晶学与矿物学

crystallographyandmineralogy第一篇结晶学基础（50%学时）第一章晶体与晶体的基本性质第二章晶体生长模型与面角恒等定律第三章晶体的测量与投影第四章晶体的外部对称第五章晶体定向与晶体符号第六章单形与聚形第七章晶体的规则连生第八章晶体结构第九章晶体化学5第二篇矿物学（50%学时）第十章矿物与矿物学的发展趋势第十一章矿物的型态第十二章矿物的物理性质第十三章矿物的化学成分第十四章矿物的命名与分类第十五章自然元素矿物大类第十六章金属互化物矿物大类第十七章硫化物及其类似化合物矿物大类第十八章氧化物和氢氧化物矿物大类第十九章含氧盐矿物大类（一）第二十章含氧盐矿物大类（二）第二十一章卤化物矿物大类结晶学与矿物学

crystallographyandmineralogy6第一篇结晶学

第一章晶体与晶体的基本性质

crystalandtheultimatepropertiesofcrystal本章概要1.晶体、非晶体2.空间格子——抽象，难点3.晶体6个基本性质7

第一篇结晶学

第一章晶体与晶体的基本性质

crystalandtheultimatepropertiesofcrystal

矿物——几乎全是晶体

8第一篇结晶学

第一章晶体与晶体的基本性质

crystalandtheultimatepropertiesofcrystal第一节结晶学研究对象及其科学地位结晶学与矿物学：地球科学专业的主干课程，专业基础课。结晶学crystallography：矿物晶体（生成和变化、外部形态几何性质、内部结构、化学成分、物理性质及其相互关系）9第二节晶体、非晶体与准晶体的概念

问：生活中很多是晶体：？？？？？

水晶、食盐、冰糖水晶花岗岩中石英晶体？非晶体？1912年劳埃利（M.V.Laue德）第一章晶体与晶体的基本性质

crystalandtheultimatepropertiesofcrystal10晶体？？非晶体体？11第二节节晶晶体体、非非晶体体与准准晶体体的概概念1.晶晶体与与非晶晶质体体晶体crystal：：内部质质点在在三维维空间间呈周周期性性平移移重复复排列列形成成的具具有格格子构构造的的固体体。短程有有序＋＋长程程有序序（short+longrangeorder））非晶体体noncrystal：：仅短程有有序第一章章晶晶体与与晶体体的基基本性性质crystalandtheultimatepropertiesofcrystal短程有有序：：质点点在三三维空空间排排布的的局部部的规规律性性，叫叫做近近程规规律或或短程程有序序。长程有有序：：质点点排布布方式式在整整个晶晶体中中贯穿穿始终终的规规律称称为长长程规规律或或长程程有序序（longrangeorder））。12晶体非晶体体SiO213第二节节晶晶体体、非非晶体体与准准晶体体的概概念玻璃化化、非非晶化化晶体非晶体体脱玻化化、晶晶化问：稳稳定性性？火火山玻玻璃－－雏晶晶，放放射性性蜕变变第一章章晶晶体与与晶体体的基基本性性质crystalandtheultimatepropertiesofcrystal14第二节节晶晶体体、非非晶体体与准准晶体体的概概念2.准准晶体体quasicrystal：：质点的的排列列符合合短程有有序但不体体现周周期平平移重重复，，即不不存在在格子子构造造。准晶体体：有有严格格的位位置序序和自自相似似分行行结构构非晶体体第一章章晶晶体与与晶体体的基基本性性质crystalandtheultimatepropertiesofcrystal15具五次次对称称轴，，无格子子构造造短程有有序16第三节节空空间间格子子-spacelattice1.空空间格格子的的导出出相当点点：环环境、、方位位相同同———几何何点，，空间间意义义CsCl晶体结结构空间格格子空间格格子：：就是是表示示晶体体内部部质点点在三三维空空间做做周期期性平移移重复复排列列的几几何图图形。。第一章章晶晶体与与晶体体的基基本性性质crystalandtheultimatepropertiesofcrystal17第三节节空空间间格子子-spacelattice2.空空间格格子要要素及及基本本规律律（1））结结点-node,代代表相当点点，几几何点点，几何意意义（2））行行列-row，，任意意二结结点，，结点间间距（row-spacing））（3））面网网-net面网密密度、、面网网间距距（4））平行行六面面体-parallelhexahedron实实际晶晶体单位晶晶胞第一章章晶晶体与与晶体体的基基本性性质crystalandtheultimatepropertiesofcrystal18第三节节空空间间格子子-spacelattice第一章章晶晶体与与晶体体的基基本性性质crystalandtheultimatepropertiesofcrystal空间格子中中的结点、、行列与面面网modelNodeRowNet19面网密度与与面网间距距关系示意意图平行六面体体20第四节晶晶体的基本本性质-theultimatepropertiesofcrystal1自限性性—self-confinement，形态，晶面面—面网、、晶棱—行行列、角顶顶—结点2均一性性–homogeneity各部分完全全相等；非非晶体统计计学意义相相等3异向性性–anisotropy方向上4对称性性–symmetry5最小内内能—minimuminternalenergy结晶时放热热、熔融吸吸热6稳定性性—stability第一章晶晶体与晶体体的基本性性质crystalandtheultimatepropertiesofcrystal21矿物自限性性22矿物自限性性F＋V＝E＋2（欧拉定律律）晶面数角角顶数晶晶棱数23矿物均一性性石英F（x）＝＝F（x＋＋x’）24矿物异向性性菱猛矿蓝晶石25矿物对称性性石榴子石26矿物最小内内能性、稳稳定性吸热，内能能增大晶体非非晶体放热，内能能减小小结自限性－对对称性均一性－异异向性最小内能性性－稳定性性27第一篇结结晶学第一章晶晶体与晶体体的基本性性质crystalandtheultimatepropertiesofcrystal本章思考题题及习题：：1.晶体、、非晶质体体、准晶体体有何区别别？2.结点间间距、面网网密度、面面网间距之之间有何联联系？3.如何根根据晶体的的格子构造造解释其基基本性质？？4.晶体不不一定呈规规则的几何何多面体外外形，这是是否与晶体体的自限性性矛盾？5.某些固固体生长时时可以自发发地形成规规则的几何何多面体外外形，这些些固体肯定定是晶体吗吗？为什么么？6.为什么么晶体具有有确定的熔熔点而非晶晶体不具有有确定的熔熔点？28本章结束第二章29第二章晶晶体生长模模型与面角角守恒定律律本章概要1.晶体生生长途径2.晶体生长二二个理论：：层生长、、螺旋生长长理论3.晶面发育理理论：布拉拉维法则、、周期键链链4.影响晶晶体生长外外因、几何何淘汰率5.面角守恒定定律30第二章晶晶体生长模模型与面角角守恒定律律第一节晶晶体生长的的途径Thewaysofcrystalformation1.气相相----固相如火山喷气气S，窗花花等凝华作作用2.液相相---固固相熔体中结晶晶，如岩浆浆岩，金属属晶体溶液中结晶晶，如温度度降低，水水分蒸发，，化学反应应31第二章晶晶体生长模模型与面角角守恒定律律第一节晶晶体生长的的途径3固相相----晶体非晶体—晶晶体：火山山玻璃－石石英长石雏雏晶晶体—晶体体：同质多多相：β石英－α石英固溶体分离离再结晶：变变质作用32第二章晶晶体生长模模型与面角角守恒定律律第二节晶晶体的层层生长和螺螺旋生长晶体生长的的二个重要要理论，晶晶体生长模模型1.层生长长理论layergrowth--W.Kossel—I.N.Stranski二维维成核理论论三面凹角二面凹角一般位置质点优先进入顺序：（1）1＞2＞3（2）质点行列面网（3）层层向外331.层生生长理论石英的环带带结构341.层生生长理论黄铁矿面平平棱直351.层生生长理论面角守恒定定律：同种物质质的晶体上上对应晶面面间的夹角角不变。362.螺旋生长理理论晶面上的螺螺旋纹372.螺旋旋生长理论论spiralgrowth螺旋位错F.C.Frank,W.K.Burton等等人提出。。位错—凹角角—堆积——螺旋生长长凹角38螺旋生长模模型39第二章晶晶体生长模模型与面角角守恒定律律第三节晶晶面发育育的二个理理论布拉维法则则和周期键键链理论何种面网发发育成晶面面？1.布拉维法则则--法国结结晶学家A.bravis提提出：实实际晶体的的面网常常常是由晶体体格子构造造中面网密度大大的面网发育育成的。40晶面生长速速度与面网网密度关系系面网密度小小生长速度度快，晶面面消失快；；面网密度大大生长速度度慢，易保保留下来成成为晶面。。理想状态，，不考虑外外界条件生长速度面网密度小小41晶面交角和和生长速度度对晶面发发育的约束束422.周期期键链（PBC）理理论periodicbondchain1955年年P.HartmanandN.G.Perdok提出（1）概念念晶体存在强强键链。晶晶体平行键键链生长，，键力最强强的方向生生长最快；；平行强键键链最多的的面常成为为晶面。43强键链方向向？黑电气石金绿柱石44（2）周期期键链理论论对晶面发发育的解释释比较KSF面面成长速速度F面：平坦面，有有两个以上上的PBC与之平行行，面网密密度最大生长速度最最慢易成为为晶面S面：阶梯面，有有一个PBC与之平平行，面网网密度中等等生长速度度中等K面：扭折面，，不平行行任何PBC，，面网密密度小生长速度度最快，，消失快快45第二章晶晶体生生长模型型与面角角守恒定定律第四节影影响晶体体生长的的外部因因素介质流动动、温度度、杂质质与酸碱碱度、粘粘度、结结晶速度度、生长长顺序与与生长空空间、应应力作用用461、晶簇簇丛生于岩岩石空洞洞或裂缝缝中某一一基底之上，另另一端朝朝向自由空间间并具有完完好晶形形的单晶晶体群第二章晶晶体生生长模型型与面角角守恒定定律第五节晶晶簇与与几何淘汰率47第二章晶晶体生生长模型型与面角角守恒定定律第五节晶晶簇与与几何淘淘汰率2、几何何淘汰率率生长速度度最大方方向与基基底平面面垂直的的晶体继继续生长长48第二章晶晶体生生长模型型与面角角守恒定定律第六节歪歪晶和面面角守恒恒定律1.歪歪晶distortedcrystal石英的理理想晶体体歪晶49第二章晶晶体生生长模型型与面角角守恒定定律第六节歪歪晶和面面角守恒恒定律2.面角守恒恒定率lawofconstancyofangle1669年丹麦麦学者N.Steno研究究石英和和赤铁矿矿晶体，，发现同种物质质的晶体体，其对对应晶面面间的角角度守恒恒重要发现现，为几几何结晶晶学研究究奠定基基础50第二章晶晶体生生长模型型与面角角守恒定定律第六节歪歪晶和面面角守恒恒定律层生长石英的理理想晶体体歪晶51第二章晶晶体生生长模型型与面角角守恒定定律思考题及及习题:1.自然然界中晶晶体生长长的途径径主要有有哪些？？试举例例说明。。2.矿物物晶体按按照层生生长或螺螺旋生长长机制生生长的标标志有哪哪些？3.晶面面发育的的布拉维维法则和和周期键键链理论论的表述述和本质质涵义有有何异同同？4.试根根据晶面面发育的的理论阐阐明通常常情况下下小颗粒粒的矿物物不同晶晶面数目目较多、、形态较较复杂，，而大颗颗粒的矿矿物不同同晶面的的数目较较少、形形态较简简单。5.何为为歪晶？？它是如如何形成成的？它它在矿物物成因研研究中有有何意义义？6.从晶晶体的格格子构造造及晶体体的生长长过程，，分析同同种晶体体相应晶晶面夹角角守恒的的必然性性。52本章结束束53549、静夜四四无邻，，荒居旧旧业贫。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中黄叶叶树，灯下下白头人。。。19:53:1019:53:1019:5312/29/20227:53:10PM11、以我我独沈沈久，，愧君君相见见频。。。12月月-2219:53:1019:53Dec-2229-Dec-2212、故人江海别别，几度隔山山川。。19:53:1019:53:1019:53Thursday,December29,202213、乍见翻翻疑梦，，相悲各各问年。。。12月-2212月-2219:53:1019:53:10December29,202214、他他乡乡生生白白发发，，旧旧国国见见青青山山。。。。29十十二二月月20227:53:10下下午午19:53:1012月月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月227:53下下午午12月月-2219:53December29,202216、行动出成成果，工作作出财富。。。2022/12/2919:53:1019:53:1029December202217、做前，，能够环环视四周周；做时时，你只只能或者者最好沿沿着以脚脚为起点点的射线线向前。。。7:53:10下午午7:53下午午19:53:1012月-229、没有失失败，只只有暂时时停止成成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情努努力了未必有有结果，但是是不努力却什什么改变也没没有。。19:53:1019:53:1019:5312/29/20227:53:10PM11、成功就就是日复复一日那那一点点点小小努努力的积积累。。。12月-2219:53:1019:53Dec-2229-Dec-2212、世间成事事，不求其其绝对圆满满，留一份份不足，可可得无限完完美。。19:53:1019:53:1019:53Thursday,December29,202213、不知香香积寺，，数里入入云峰。。。12月-2212月-2219:53:1019:53:10December29,202214、意意志志坚坚强强的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥块块一一样样任任意意揉揉捏捏。。29十十二二月月20227:53:10下下午午19:53:1012月月-2215、楚塞三三湘接，，荆门九九派通。。。。十二月227:53下午午12月-2219:53December29,202216、少年十五五二十时，，步行夺得得胡马骑。。。2022/12/2919:53:1019:53:1029December202217、空山山新雨雨后，，天气气晚来来秋。。。7:53:11下下午7:53