结晶矿物学复习资料

结晶学第一章：晶体的概念晶体：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体或：具有格子状构造的固体。空间格子：由结点在三维空间作周期性重复排列后构成的无限图形等同点的分布可以表达晶体构造中全部质点的平移重复规律，连接三维空间的相当点，即可获得空间格子。空间格子的组成：结点、行列、面网、平行六面体。→十四种空间格子特征。晶体的根本性质：内能最小性、稳定性、均一性、异向性、对称性、自限性对称性：在晶体格子构造中、在某些方向上、质点的种类和排列方式是一样的，这导致晶体的性质在这些方向上消灭一样性。在晶体格子构造中体的性质随方向不同而消灭明显差异。晶体的生长方式：气态凝华、液体过饱和、熔体过冷却、固体经简单条件均可转变为晶体布拉维法则：实际晶体的晶面常常平行于面网密度最大的面网。居里-吴尔夫原理：晶体所具有的形态应使其总的外表能最小。面角守恒定理：成分和构造均一样的全部晶体，对应晶面夹角恒等。面角：晶面法线之间的夹角，其数值等于相应晶面的实际夹角的补角。影响晶体生长外部因素：涡流、温度、杂质、溶液粘度、结晶速度、晶体再生、晶体溶解。其次章：晶体的对称晶体宏观对称：为晶体外部性质亦即外表形态上的对称性。晶体对称的特点：义，也包含物理含义对称要素：对称面、对称轴、对称中心、旋转反伸轴9类：C,L1，L2，L3，L4，L6,LI4，LI6，P欧拉定律：任意两个对称要素组合，必定要产生第三个对称要素。32种对称型晶体对称分类体系：3273个晶族低级晶族：三斜、单斜、斜方晶系。中级晶族：三方、四方、六方晶系。高级晶族：等轴晶系。第三章：晶体的定向晶体定向：就是在晶体上建立坐标系统,即选定坐标轴〔晶轴〕和确定各晶轴上单位长〔轴长〕之比〔轴率。晶体定向总原则：对称面的法线；假设无对称轴和对称面，则选取发育较好的平行晶楞作为晶轴。尽可能使===90a=b=c。空间方位分布特征的符号。第四章：晶体的抱负型态由对称要素联系起来的一组晶面的总合或晶体中彼此间能对称重复的一组晶面的组合代表晶面的选择总原则：1、选择晶面指数中正指数最多的晶面。尽可能保证h≥0，k≥0，l≥02、在中、低级晶族的单形中，按“先上、次前、后右”的挨次选择代表晶面“先上”—l为正，“次前、后右”—hk3、在高级晶族中，按“从前、次右、后上”的原则选择代表晶面，尽可能满足hkl单形的分类：开形和闭形：依据单形的晶面是否可以自相闭合来划分特别形和一般形：依据单形晶面与对称要素的相对位置划分左形和右形：互为镜象，但不能以旋转操作使之重合的两个图形，称为左右形正四周体{111}；晶面在空间取向某一晶轴的负方向者被称为负形，如负四周体{111}同一单形的正形与负形可借助其偶次对称轴作用而重复。互为正、负形的两个单形可以同时消灭在一个晶体上。如在闪锌矿的晶体形态常为正四周体与负四周体两个单形组成。定形与变形：单形中晶面与晶轴间的夹角恒等者称为定形；晶面与晶轴间的夹角可变者被称为变形聚形：由两个或两个以上的单形聚合而成的晶形单形相聚的原则：只有属于同一对称型的各种单形才能相聚矿物学第五章：矿物的晶体化学矿物：自然界各种作用形成的单质或化合物。矿物的离子类型：惰性气体型、铜型和过渡型离子惰性气体型离子：造岩矿物一般称为亲氧元素或造岩元素亲硫元素或造岩元素。物。球体的最严密积存：1、等大球体的最严密积存{立方最严密积存六方最严密积存}空隙数目：当n个球做最严密积存时四周体空隙数=2n=n29.5%2阴离子作最严密积存阳离子充填其空隙最严密积存原理可适用于很多晶体构造，特别是金属晶格和离子晶格配位数和配位多面体配位数：每个原子或离子四周与之呈配位关系的原子或异号离子的数目影响配位数的因素：质点的相对大小，积存的严密程度及质点间化学键的性质配位多面体以任一原子或离子为中心将其四周与之呈配位关系的原子或异号离子的中心联线所形成的几何图形 {只知道配位数并不能准确知道离子进入何种孔隙}类质同象：晶体构造中某种质点〔原子、离子或分子〕被其他类似的质点所代替，仅晶格常数发生不大的变化，而构造型式并不转变的这种现象分类：1、完全的类质同象：两种质点可以任意比例相互取代2、有限类质同象：两种质点的相互代替局限在一个有限的范围内3、等价的类质同象4、异价的类质同象{依据替代离子化合价是否一样}类质同象的形成条件：1、原子和离子半径2、离子电价{保持总价平衡包括简洁的代替，成对的代替，不等量的代替}3、离子类型和化学键{离子类型一样，化学键相近}争论意义：有助于说明矿物床中元素赋存状态、查找稀有分散元素、进展矿床的综合评价。一系列物理性质〔如颜色、光泽、条痕、比重、硬度、熔点等等〕的规律变化，系统地争论这些规律变化的相互关系就可以使我们依据矿物物性的测定来确定矿物组分的变化。同质多象：同种化学成分的物质，在不同的物理化学条件下，形成不同构造的晶体的现象无序：的几率是相通的，即分布是任意的则称为无序构造。有序：假设原子或者离子的分布是有规律的，不同的质点有固定的位置则称为有序。多形：一种元素或化合物以两种或两种以上层状构造存在的现象第六章：矿物的化学成分不参与矿物晶格的水的水：层间水和沸石水中性水，不带电荷，不进入矿物晶体构造，存在于矿物的外表、裂隙中，失水温度很低〔0-110℃之间。含量不固定，随环境温度和湿度而变，不计入化吸附水的存在不影响矿物的构造：以中性水分子的形式存在于晶体构造中，有固定的位置和配位数，有固定的含量，110-23℃的含氧盐矿物中，有一个或几个固定的脱水温：以H+,H3O+,(OH)水温度高500,600-120℃另一种矿物，矿物中构造水的作用〕平衡晶体中多余的电荷〕充填构造空隙或架状构造硅酸盐沸石族矿物构造的孔隙和空洞中〔沸石参与晶格但含量与吸附阳离子的种类以及环境的温度和湿度有关，介于结晶水和吸附水之间。有肯定的配位数，失水后，矿物构造根本不变第七章：矿物的形态():1、一向延长：晶体沿一个方向特别发育。形态常程柱状、针状、毛发状和纤维状等2、二向延长：晶体沿一个平面方向特别发育。形态常程板状、片状、薄片状或薄层等3、三向延长：晶体沿三个方向同等发育。形态常程轴状、粒状、块状等晶面条纹：一种晶体生长现象，只见于晶面上，故又称生长纹或聚形纹蚀象：晶体形成后，晶面因受溶蚀而形成的凹坑〔溶蚀坑。是相互平行的。两个或两个以上的同种晶体按肯定的对称规律形成的规章连生构成双晶的两个个体之间其结晶格子不平行，不连续第八章：矿物的物理性质光学性质定义：对光选择性吸取的结果颜色：对光选择性吸取的结果〔反射、吸取、透射〕矿物对光全部吸取时，矿物呈黑色；对全部波长的色光均匀吸取，矿物呈不同程度的灰色；根本上都不吸取则为无色或白色；选择吸取某些波长的色光，矿物呈现吸取色光的互补色矿物的呈色机理：A、带隙跃迁--电子在能带能级上的充填首先成对充填在较低能量的能级上。B、内电子转移——过渡元素离子的呈色C、电荷转移——含不同价态离子矿物的呈色D、色心呈色E、物理光学效应—光的反射、干预等物理因素所引起的矿物成色自色：是指矿物本身固有的成分、构造所打算的颜色.自色对矿物鉴定有着重要的意义。他色：是由杂质、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：色。射时它们的强度也越大，从而使矿物呈现相应的外表色。表色：不透亮矿物因吸取格外强，因而表现的都是外表色。矿物的条痕是指矿物粉末的颜色：矿物的透亮度是指矿物可以透过可见光的程度。反射率是指光垂直入射矿物外表时的强度与反射光强度的比值力学性质－解理、裂理、断口、硬度、比重：矿物受外力〔敲打、挤压等〕作用后，沿着肯定的结晶方向发生裂开，形成一系列光滑平面的性质解理缘由：解理是由矿物的晶体构造打算的解理产生在面网间化学键力最弱的方向A解理面一般平行于面网密度最大的面网B平行于由异号离子组成的电性中和的面网C当相邻面网为同号离子的面网时，其间易产生解理D平行于化学键力最强的方向解理的分级：A极完全解理云母、石墨、辉钼矿等；B完全解理如方解石、方铅矿、萤石等；C中等解理白钨矿D不完全解理磷灰石E解理——面网，性质一样的面网产生一样的解理无论完整与否，无论大小如何，同种矿物具一样的解理矿物受外力作用，在任意方向裂开所形成的凹凸不平的断面：矿物在外力作用下沿肯定结晶方向裂开的性质区分：解理——晶质矿物的固有特性，同种矿物具有一样解理裂理——矿物的非固有特性同种矿物并非都具有裂理但假设产生裂理必在一样的方向上矿物的硬度：定义硬度是指矿物抵抗外来刻划、压入或研磨等机械作用的力量1．化学键类型及强度：共价键 》离子键》金属键》分子键》氢键2．对于具有离子晶格的矿物其离子键的强度随离子半径和离子电价而异矿物的脆性和延展性定义：矿物受外力作用简洁裂开的性质称为脆性定义：矿物在锥击或拉引下，简洁形成薄片和细丝的性质称为延展性。相对密度：4℃时同体积水的重量比对晶体构造类型一样的矿物来讲，矿物的比重随所含元素原子量的增大而增大，随原子或离子半径的增大而减小在原子量、原子或离子半径一样或相近的状况下，原子或离子的配位数越大，比重越大矿物形成时的温度(T)和压力(P)对矿物的比重也有影响矿物的磁性：是指矿物能被永久磁铁或电磁铁吸引或排斥的性质矿物的磁性分为三类：逆磁性矿物电磁性矿物磁性矿物矿物磁性分成三级：强磁性、弱磁性、无磁性矿物磁性的本质：矿物的磁性是由组成矿物的原子或离子的未成对电子的自旋磁矩产生的，离子的未成对电子越多，矿物的磁性就越强，反之，则弱或不显磁性。矿物的电学性质导电性：矿物对电流的传导力量称矿物的导电性。压电性：某些矿物晶体，在机械作用的压力或张力下，因变形效应而呈现的荷电性质。在压缩时发生正电荷的部位，在伸张时发生负电荷。焦电性：当温度变化时，在晶体的某些结晶方向产生荷电的性质。矿物的焦电性主要存在于无对称中心、具有极性轴的介电质矿物晶体中。第九章：矿物的形成与变化1、形成矿物的地质作用内生作用：岩浆作用，伟晶作用，接触交代，热液作用，火山作用外生作用：风化作用{物理与化学风化}，沉积作用{机械，化学，胶体，生物}变质作用：接触变质，区域变质2、不同地质作用条件下矿物的共生组合〔岩浆、热液〕热液作用形成的矿物特点岩浆期后热液变质热液地下水热液黑钨矿、辉钼矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂石英、云母、黄玉、电气石、绿柱石中温热液形成温度在300－200Cu-Pb-Zn的矿物组合和相应的矿床黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、自然金等石英、方解石、白云石、菱镁矿、重晶石等低温热液形成于200－50As-Sb-Hg-Ag的矿物组合及相应的矿床雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂、自然银等石英、方解石、蛋白石、重晶石等火山作用形成矿物的特点火山作用中矿物自岩浆熔体或火山喷气中快速结液充填、交代火山岩而形成。在地表，岩浆在常压、高温下快速结晶，形成与岩浆成分相对应的各种喷出岩造岩矿物与岩浆岩类似，区分在于消灭高温相矿物，如透长石、高温石英等。矿物除形成斑晶外，均成隐晶质。岩石具有气孔、流纹构造。火山热液充填于火山岩气孔或交代火山岩，气孔中由于充填物而成杏仁体构造。主要矿物有沸石、蛋白石、方解石、自然铜等。由火山喷气凝华的产物有自然硫、雄黄、雌黄、硫化物和石盐等。3、反映矿物形成条件的标志：不同成因的同种矿物其成分、构造、形态、特性等因生成条件不同而有差异，这些能反映生成条件的特征称为矿物的标型特征矿物的组合、共生和伴生不管生成时间先后，只要在空间上共同存在的不同矿物就称为一个:同一成因、同一成矿期或成矿阶段的矿物组合伴生组合:不同成因或成矿期〔或成矿阶段〕的矿物组合矿物的分类与命名分类：大类—类—〔亚类〕—族—种—〔亚种〕矿物种的概念矿物种—矿物分类的根本单位物，成为一个矿物种。矿物的分类体系：自然元素金属元素半金属元素非金属元素硫化物及类似化合物简洁硫化物复硫化物硫盐卤化物常见相像矿物的区分白色矿物：方解石、石英、萤石、斜长石、重晶石、石膏、石盐绿色矿物：萤石、绿柱石、天河石、橄榄石、孔雀石暗色矿物：角闪石、辉石、电气石、黑云母铅灰色矿物：方铅矿、辉锑矿、辉钼矿岛、环状构造硅酸盐矿物化学成分：阴离子为岛状硅氧骨干[SiO4]4-和[Si2O7]6-，常见附加阴离子：O2-、(OH)-、Cl-、F-阳离子简单多为小半径高电价的阳离子：Ca、Mg、Fe、Mn、Mg；Nb、Ta、Zr、Hf、TR、U、Th、Ti；Co、Ni、Cu、Pb、Zn、Be、Ba等晶体构造：似最严密积存，构造比较严密硅氧骨干中的[SiO4]四周体一般不被或很少被[AlO4]四周体替代硅氧骨干内部以共价键为主，硅氧骨干与其它阳离子之间以离子键为主形态与物性：一般具有完好的晶形多呈无色或彩色，透亮至半透亮，玻璃光泽或金属光泽高硬度〔5.5〕相对密度和折射率较大用中亦可大量产出。一般不形成于外生作用中链状构造硅酸盐矿物辉石族〔单链化学成分：辉石族矿物的化学通式可表示为XY[T2O6]X=Na+,Ca2+,Mn2+,Fe2+,Mg,Li+ 在晶体构造中占据M2位置Y=Mn2+,Fe2+,Mg,Fe3+,Cr,Al3+,Ti等在晶体构造中占据M1位置；T=Si4+,Al3+ 占据硅氧骨干的四周体位置晶体构造：[SiO4]四周体各以两个角顶与相邻的[SiO4]四周体共用形成沿c轴方向无限延长的单链[Si2O6]，链与链之间借助阳离子联结起来。链内Si-O键主要为共价键，链外阳离子〔M〕与氧的化学键M-O键主要为离子键形态与物性：[Si2O6]链延长〔c轴〕的柱状晶形，其横断面呈假正方形或八边形；并发育平行于链延长方向的{210}或{110}解理，其解理夹角为87和9390Fe、Ti、Mn等的矿物颜色较深，玻璃光泽，硬度5-6；相对密度中等〔3,1-3.6〕角闪石族〔双链〕化学成分：角闪石族矿物的化学成分通式可表示为：A0-1X2Y5[T4O11]2(OH,F,Cl)，其中A=Na+,Ca2+,K+,H3O+，A位置X=Na+,Li+,K+,Ca2+,Mg2+,Fe2+,Mn2+，M4位置Y=Mg2+,Fe2+,Mn2+,Al3+,Fe3+,Ti4+,Cr3+，M1,2,3位置T=Si4+,Al3+,Ti4+T组阳离子占据硅氧骨干中的四周体位置Si4+Al3+(少量的Ti4+,Fe3+,Cr3+等)替代，但Al/Si一般≤1/3A,X,Y组阳离子中及其间的类质同象替代格外普遍和简单，并可形成很多类质同象序列晶体构造：硅氧骨干可看成是由两个辉石单链联结而成的双链，以4个[SiO4]四周体为重复单位，记为[Si4O11]6-A、X、Y类阳离子充填。形态与物性：角闪石族的晶体构造特征打算了角闪石族矿物具有平行c{110〔或210〕的完全解理，其解理面夹角为5和124。当成分中Fe含量增高时，其颜色加深。相对密度和折射率均增大辉石族角闪石族矿物的异同点一样点： 具有相像的化学成分：络阴离子Si-O骨干。阳离子：Mg、Fe、Ca、Na、K 绝大多数为单斜晶系，少数为斜方晶系 晶体沿链间发育为柱状、针状、纤维状] 矿物颜色类似、硬度较大〔5-6〕皆发育两组柱面解理不同点：形态上 角闪石的柱状更明显、更长晶体横断面辉石：呈假八边形。角闪石：假六边形或假菱形解理夹角 辉石：87或93。角闪石：124或56附加阴离子辉石：无。角闪石：OH成因产状：岩浆作用：辉石超基性-基性岩，形成早。角闪石产于中酸性岩，形成晚变质作用：辉石形成于深变质。角闪石变质程度较低。层状构造硅酸盐矿物粘土矿物定义：粒级达粘土级〔<2μm〕具有无序有序过渡构造的的层状含水铝硅酸盐矿物性质：膨润性；吸附性及吸附离子的交换；性催化性；可塑性架状构造硅酸盐矿物形态与物性：由于四周体在三维空间不同方向上排列的严密程度不同，从而形成多种类型构造形态上有柱状、片状、块状等；某些方向有解理；具较高的硬度〔仅次于岛状构造硅酸盐矿物〕一般为浅色〔不含Fe2+、Mn2+等色素离子〕相对密度较小，折射率较低〔由于构造中存在较大的空隙氧化物和氢氧化物矿物铁胶凝体以及铝的氢氧化物、泥质物质的混合物，这种混合物统称为含水氧化物〔如褐铁矿、含水的铝的硅酸盐〔如高岭石、赤铁矿、蛋白石等矿物胶结，称为铝土矿。硫化物及其类似化合物矿物S的价态，形成矿物类型及成因特征S2-,[S2]2-组成硫化物；S0形成自然硫；S4+是SO2；S6+以[SO4]2-存在于硫酸盐中和斜方晶系在内生的岩浆作用的晚期，可形成Fe,Ni,Cu的硫化物绝大局部硫化物是热液作用的产物。在硫化物矿物的形成过程中，热液介质中的H2S起着重要的作用。硫化物和对硫化物的区分性较差。硫化物主要呈粒状或块状集合体消灭。物由于阴离子为对硫、对砷或砷硫对使硬度增高黄铜矿(chalcopyrite)CuFeS2形态和物性：黄铜色，外表常有斑驳的蓝、紫、褐色的锖色膜，条痕绿黑色，金属光泽。无解理。黄铜矿易被误认为黄铁矿，但以其更黄的颜色和较低的硬度与黄铁矿相区分黄铁矿(pyrite)FeS2形态和物性：常有完好的晶形，呈立方体、八面体、五角十二面体及其聚形。立方体晶面上〔铜黄〕色，条痕绿黑色，强金属光泽，不透亮，无解理，参差状断口自然元素金刚石石墨晶系等轴晶系