第一章-晶体的基本性质

1结晶学与岩相学共二百一十五页共二百一十五页共二百一十五页材料的性质有什么决定？组成(zǔchénɡ)和性质组成不同性质肯定不同共二百一十五页那么组成相同，结构不同，性质(xìngzhì)是否形同呢？例如石墨和金刚石共二百一十五页组成相同，结构不同(bùtónɡ)性质也不同(bùtónɡ)结构：宏观结构微观结构利用设计(shèjì)微观结构对无机非金属材料进行性质改变共二百一十五页共二百一十五页微观结构(jiégòu)分析要解决的问题：工艺-显微结构-性能(xìngnéng)间的关系共二百一十五页岩相学是一种材料(cáiliào)研究方法—光学显微分析共二百一十五页10第一(dìyī)部分结晶学基础共二百一十五页11一.晶体：晶体和非晶体。二.空间格子：(1)空间格子和相当点的概念(2)空间格子的获取三.空间格子的基本要素(1)结点;(2)行列(hángliè);(3)面网;(4)平行六面体四.晶体的基本性质（1）自限性；（2）均一性；（3）异向性；（4）对称性；（5）最小内能（6）稳定性。主要(zhǔyào)内容共二百一十五页12

石英(shíyīng)（Quartz）

铬铅矿（Crocoite）

一.

晶体(jīngtǐ)的概念什么是晶体？共二百一十五页13

电气石(Tourmaline)石膏(shígāo)(Gypsum)钼铅矿(Wulfenite)共二百一十五页14祖母绿(EmeraldBrooch)钻石(zuànshí)(Diamond)金刚石(Diamond)共二百一十五页15石榴(shíliu)子石(Garnet)

火蛋白石(FireOpals)共二百一十五页16紫锂辉石(Kunzite)

软玉(ruǎnyù)

(Nephrite)常林钻石重158.786克拉(kèlā)共二百一十五页方解石晶体(jīngtǐ)方解石晶体(jīngtǐ)石英晶体共二百一十五页上图的共性：天然(tiānrán)具有几何多面体形态的固体18共二百一十五页19晶体为什么会有规则的几何外形，这是由晶体内部质点的排列规律所决定的。其内部指点排列方式(fāngshì)不同，外表特征不同。共二百一十五页20共二百一十五页21

晶体—具有格子构造的固体(gùtǐ),或内部质点在三维空间成周期性重复排列构成的固体。

共二百一十五页22

研究表明，数以千计的不同种类晶体尽管各种晶体的结构各不相同，但都具有格子状构造，这是一切(yīqiè)晶体的共同属性。与晶体结构相反，内部质点不作周期性的重复排列的固体(gùtǐ)，即称为非晶质体。共二百一十五页23水晶(shuǐjīng)玻璃晶体(jīngtǐ):短(或近)程有序,

长(远)程有序非晶体:短(或近)程有序,长(远)程无序共二百一十五页24二.空间格子的概念(gàiniàn)与获得（1）空间格子—是表示晶体内部结构中质点周期性重复排列规律的几何图形。（2）等同(děngtóng)点或相当点：点的内容(或种类)相同;点的周围环境相同。

（3）空间格子的获得：

①首先必须找出晶体结构中的相当点；

②按照一定的规则将相当点连接起来，就形成了空间格子。

共二百一十五页25石盐(shíyán)的晶体结构共二百一十五页26空间(kōngjiān)格子的获得：A－NaCl中沿y轴Na+和Cl-排列(páiliè)的情况B－Na+的直线排列C－抽象为直线点阵

等同点或相当点(1)点的内容(或种类)相同;(2)点的周围环境相同.一维图案共二百一十五页27二维图案(túàn)(a)－NaCl中xy平面(píngmiàn)Na+和Cl-排列的情况(b)－Na+或Cl-的平面排列(c)－抽象为平面点阵(c)共二百一十五页28三维图案(túàn)左－二NaCl中Na+和Cl-排列的情况右－抽象(chōuxiàng)为空间点阵

等同点的分布可以体现晶体结构中所有质点的重复规律。等同点在三维空间作格子状排列，我们称为空间格子。同一晶体结构，其空间格子一定是固定和相同的。NaClClClCl共二百一十五页29共二百一十五页30

（1）结点(jiédiǎn)（2）行列（3）面网（4）平行六面体三.空间(kōngjiān)格子的基本要素共二百一十五页31空间格子中的点，代表晶体结构中的等同点。为几何点，只有几何意义。在实际晶体中，结点的位置一定是由同种质点(zhìdiǎn)所占据。（1）结点(jiédiǎn)（格点）实际晶体中的同种质点并不一定只占据在同一套结点上。（在P4图1-2a中以硅原子为对象可找出两套相当点，以氧原子为对象可找出3套相当点。）共二百一十五页32

结点在直线上的排列即构成行列。结点间距(jiānjù)：行列上两个相邻结点间的距离，即最小重复周期。（2）行列(hángliè)同一行列中的结点间距必然是相等的。相互平行的行列，其结点间距必定相等；不相平行的行列，一般说其结点间距亦不相等。共二百一十五页33（3）面网(miànwǎnɡ)结点在平面(píngmiàn)上的分布即构成面网。面网密度：面网上单位面积内的结点数。面网间距：任意两相邻面网间的垂直距离。

相互平行的面网，其面网密度及面网间距必然相同。互不平行的面网，其面网密度及面网间距一般不同。面网密度大的面网其面网间距亦大，反之，密度小，间距亦小。共二百一十五页34是空间格子的最小重复单位。平行六面体的大小和形状(xíngzhuàn)可由结点间距a、b、c及其相互之间的交角a、b、g

表示，它们被称为点阵参数。具体详见第七章。（4）平行六面体共二百一十五页35四.晶体的基本(jīběn)性质共二百一十五页36共二百一十五页4.对称性晶体相同的性质在不同方向(fāngxiàng)或位置上作有规律的重复。宏观对称——晶体相同部位能够在不同的方向或位置上有规律重复出现(chūxiàn)的特性，宏观对称是晶体分类的基础。微观结构对称——格子状构造本身就是质点在三维空间呈周期性重复的体现，从这个意义上说，所有的晶体都是对称的。共二百一十五页38共二百一十五页非晶质体(zhìtǐ)39玻璃(bōlí)共二百一十五页①在内部结构上：晶体具有格子状构造，质点的排列既具有短程有序性，又具有长程有序性；非晶质体则不具有格子状构造，质点的排列只具有短程有序性，不具有长程有序性。②外形上：晶体具有规则几何多面体形状，非晶质体为无定形体。③在物性上：非晶质体不具有确定(quèdìng)的熔点。④在分布上：由于晶体比非晶体稳定，所以晶体的分布更广泛，自然界的固体物质绝大多数是晶体。晶体(jīngtǐ)与非晶体(jīngtǐ)的区别共二百一十五页第二节晶体的形成(xíngchéng)与生长41共二百一十五页凝华作用(zuòyòng)形成的雪花（上）和自然硫（右）共二百一十五页43共二百一十五页44共二百一十五页45共二百一十五页晶核的形成(xíngchéng)

晶体的形成(xíngchéng)一般先形成(xíngchéng)晶核46共二百一十五页一、对称的概念及晶体的对称性1对称：就是物体（或图形）中，其相同部分之间的有规律(guīlǜ)的重复例：蝴蝶、花冠(huāguān)、建筑物、面容、雪花第二节晶体的对称及晶体的分类共二百一十五页48共二百一十五页《韩诗外传》（韩婴，西汉）“凡草木花多五出，雪花(xuěhuā)独六出．”

神奇曼妙(mànmiào)

仪态万方共二百一十五页1)相同(xiānɡtónɡ)部分2)有规律(guīlǜ)的重复强调共二百一十五页微观结构对称——格子状构造本身就是质点在三维空间呈周期性重复的体现，从这个意义上说，所有的晶体都是对称的。宏观对称——晶体相同部位能够在不同的方向或位置(wèizhi)上有规律重复出现的特性，宏观对称是晶体分类的基础。2、晶体对称(duìchèn)的特点共二百一十五页52共二百一十五页对称操作：是指欲使物体或图形中相同部分重复出现的操作。反映旋转

反伸对称要素：在进行对称操作时所凭借(píngjiè)的几何要素（点、线、面）。二、晶体(jīngtǐ)的对称要素和对称操作晶体的对称共二百一十五页晶体外形上可能存在的对称(duìchèn)要素：1、对称面（P）

2、对称轴（Ln）

3、对称中心（C）

4、旋转(xuánzhuǎn)反伸轴（Lin）

5、旋转反映轴（Lsn）晶体的对称共二百一十五页1、对称面（P）

对称面是把晶体平分为互为镜像的两个相等部分的假想平面。相应对称操作是对一个(yīɡè)平面的反应。ADEBP1P2AE1DEBP晶体(jīngtǐ)的对称共二百一十五页对称面在晶体中可能存在的位置：

⑴垂直(chuízhí)并平分晶面；⑵垂直晶棱并通过它的中心；⑶包含晶棱并平分晶面夹角。

晶体中可不存在对称(duìchèn)面，也可存在一或多个对称(duìchèn)面，最多可达9个。对称面的描述方法为3P、9P等。立方体的九个对称面晶体的对称共二百一十五页对称(duìchèn)面的寻找1）垂直(chuízhí)并平分晶面共二百一十五页对称(duìchèn)面的寻找2）垂直(chuízhí)并平分晶棱共二百一十五页对称(duìchèn)面的寻找3）包含(bāohán)晶棱并穿过角顶共二百一十五页A:晶体中可以没有对称面，也可以有对称面，但最多只能有9个对称面；B:必须(bìxū)通过晶体中心，其出现的位置多垂直并平分于晶面或晶棱；C:寻找对称面时要尽量避免转动模型，以免造成重复；D:对称面的数目写在前面：如，9P。注意共二百一十五页2、对称轴（Ln）对称轴是通过晶体中心的一根假想直线，晶体围绕此直线旋转一定角度(jiǎodù)后，相同的晶面、晶棱、角顶能重复出现。相应的对称操作是围绕一根直线的旋转。旋转一周，晶体的相同部分重复的次数称为轴次（n）；重复时所旋转的最小角度称为基转角（α）；n=360°／α。晶体(jīngtǐ)的对称共二百一十五页晶体外形上可能出现的对称轴有L1（无实际意义）、L2、L3、L4、L6，相应的基转角分别为360°、180°、120°、90°、60°。

L2、L3、L4和L6的作图符号(fúhào)分别为、▲、■、。轴次高于2的对称轴称为高次轴。

晶体(jīngtǐ)的对称共二百一十五页晶体(jīngtǐ)中对称轴举例横截面形状(xíngzhuàn)晶体的对称共二百一十五页晶体的对称定律(dìnglǜ)：晶体中只能出现轴次为1、2、3、4、6的对称轴，而不能出现5次或高于6次的对称轴。

晶体(jīngtǐ)对称的有限性所决定共二百一十五页晶体对称定律：在晶体中不可能存在五次及高于六次的对称轴。因为(yīnwèi)不符合空间格子规律，其对应的网孔不能毫无间隙地布满整个平面。晶体(jīngtǐ)的对称共二百一十五页

3.对称中心（C）

对称中心为一假想的点，相对应的对称操作是对于此点反向延伸，通过此点，等距离两端必能找到相对应的点。共二百一十五页对称中心以字母C表示(biǎoshì)，图示符号为“o”或“C”表示。晶体中可以有对称中心，也可以没有对称中心，若有只能有一个，而且(érqiě)必定位于晶体的几何中心。

晶体中如果存在对称中心，则所有晶面必然两两反向平行而且相等。用它可以作为判断晶体有无对称中心的依据。晶体的对称共二百一十五页4、旋转(xuánzhuǎn)反伸轴（Lin）旋转反伸轴是一根假想的直线，当晶体围绕此直线旋转一定(yīdìng)角度后，再对此直线上的一个点进行反伸，才能使晶体上的相等部分重复。相应的对称操作是围绕一根直线的旋转和对此直线上一个点反伸的复合操作。晶体的对称共二百一十五页

例：具有(jùyǒu)Li4的四方四面体C'a晶体(jīngtǐ)的对称共二百一十五页旋转反伸轴以Lin表示，轴次n可为1、2、3、4、6。相应的基转角(zhuǎnjiǎo)分别为360°、180°、120°、90°、60°。

除Li4外，其余各种旋转反伸轴都可用其它简单的对称要素(yàosù)或它们的组合来代替：

Li1＝C；Li2＝P；Li3＝L3＋C；Li6＝L3＋P⊥

应用时，只考虑Li4和Li6。图示符号分别为“□”和“”。晶体的对称共二百一十五页5、旋转(xuánzhuǎn)反映轴（Lsn）也是一根假想的直线，相应的操作为旋转加反映的复合操作。图形围绕它旋转一定角度后，并对垂直它的一个平面进行反映，可使图形的相等部分(bùfen)重复。

旋转反映轴的作用可以由旋转反伸轴来代替：Ls1＝P＝Li2；Ls2＝C＝Li1；Ls3＝L3＋P⊥

＝Li6

；

Ls4＝Li4

；Ls6

＝L3＋C

＝Li3

晶体的对称共二百一十五页综上所述，在晶体的外部形态上可能存在而且具有独立意义的对称要素只有(zhǐyǒu)九种：对称中心：C对称面：P对称轴：L1、L2、L3、L4、L6旋转(xuánzhuǎn)反伸轴：L4i、L6i晶体的对称共二百一十五页§1.4晶体的理想(lǐxiǎng)形状

单形

聚形单形和聚形共二百一十五页一、单形

单形的概念单形的推导

146种结晶单形

47种几何(jǐhé)单形几何单形的划分各晶系的主要单形单形和聚形共二百一十五页单形是借助对称型中全部(quánbù)对称要素的作用可以使它们相互重复的一组晶面。1、单形的概念(gàiniàn)：由对称要素联系起来的一组晶面的总和。立方体

因此，同一单形的所有晶面彼此相等，即具有相同的性质，在理想情况下各晶面同形等大。单形和聚形例如：立方体单形共二百一十五页2、单形的推导(tuīdǎo)

推导方法(fāngfǎ)：将一个原始晶面置于对称型中，通过对称型中全部对称要素的作用，必然可以导出一个单形的全部晶面。注意：不同的对称型可以导出不同单形；在同一对称型中原始晶面与对称要素的相对位置不同，也可以导出不同的单形来。单形和聚形共二百一十五页以L22P对称(duìchèn)型为例，说明单形的推导原始晶面与对称要素(yàosù)的相对位置有七种：

⑴位置1：原始晶面垂直于L2和2P。通过L2和2P作用不能产生新面，这一晶面就构成一个单形——单面。⑵位置2、3：原始晶面平行L2和其中一个P，而垂直另一个P。通过对称要素的作用——平行双面。单形和聚形位置1位置2,3共二百一十五页(3)位置4、5：原始(yuánshǐ)晶面与L2及一个P斜交，与另一P垂直——双面(4)位置6：原始(yuánshǐ)晶面与L2平行，与2P斜交——斜方柱

(5)位置7：原始晶面与L2及2P都斜交——斜方单锥

总结:在对称型L22P中，晶面与对称要素的相对位置有七种，共推导出五种单形。单形和聚形位置4,5位置6位置7共二百一十五页单形符号(fúhào)

一个单形是由许多(xǔduō)晶面组成的，这些晶面的对称意义是相同的，所以一个单形上所有晶面的符号具有相似性,我们只找出一个代表晶面，用这个代表晶面的晶面符号来表示这个单形的符号。这个符号就是单形符号。单形符号要用花括号{}括起来。代表晶面的选择原则：正指数最多；在满足上述条件下，尽量使h>k>l。例如：八面体的8个面中，正指数最多的是（111），所以，八面体的单形符号为{111}共二百一十五页每一个对称型中，原始晶面与对称要素的相对(xiāngduì)位置最多只有七种，因此，同一对称型最多能推导出七种单形。对称要素较少的对称型，晶面与对称要素可能的相对位置数也会相应减少。对32种对称型逐一进行推导，最多可以推导出146种单形，称为146种结晶单形。3、146种结晶(jiéjīng)单形

单形和聚形在这146种结晶单形中，还有许多几何形状是相同的。如果将形状相同的归为一个单形，则146种结晶单形可以归纳为47种几何单形。共二百一十五页共二百一十五页共二百一十五页一些重点(zhòngdiǎn)单形要记住1、面类等轴晶系：2、柱类1、四面体组3、单锥类2、八面体组4、双锥类3、立方体组

5、面体类6、偏方面体类关于单形名称常用单形形状或晶面形状和多少(duōshǎo)来命名，如六方柱、三方双锥、菱形十二面体、八面体、四面体等共二百一十五页①三斜晶系之单形*数字为146种结晶(jiéjīng)单形的序号；**括号内数字为单形晶面的数目，下同。各晶系晶类的单形单形和聚形共二百一十五页②单斜晶系之单形③斜方晶系之单形单形和聚形共二百一十五页④四方(sìfāng)晶系之单形单形和聚形共二百一十五页⑤三方(sānfānɡ)晶系之单形单形和聚形共二百一十五页⑥六方晶系之单形单形和聚形共二百一十五页⑦等轴晶系之单形单形和聚形共二百一十五页4、47种几何(jǐhé)单形

在146种结晶单形中，如果只考虑(kǎolǜ)其几何形态的不同，则只有47种单形，称为几何单形。47种几何单形的形状（如图所示）及描述：通常对一个单形的描述，包括晶面的形状、数目、相互关系、晶面与对称要素的相对位置以及单形横切面的形状等。单形和聚形共二百一十五页⑴低级晶族的单形——共有(ɡònɡyǒu)七种，即单面、平行双面、双面、斜方柱、斜方四面体、斜方单锥和斜方双锥。

4.斜方柱5.斜方四面体6.斜方单锥7.斜方双锥1.单面3.双面2.平行双面单形和聚形共二百一十五页⑵中级(zhōngjí)晶族的单形——除垂直高次轴可以出现单面或平行双面之外，尚可出现25种单形。A、柱类：三方柱、复三方柱、四方(sìfāng)柱、复四方(sìfāng)柱、六方柱、复六方柱共计六种。8.三方柱10.四方柱12.六方柱9.复三方柱11.复四方柱13.复六方柱横截面单形和聚形共二百一十五页B、单锥类：三方单锥、复三方单锥、四方(sìfāng)单锥、复四方(sìfāng)单锥、六方单锥、复六方单锥共计6种。

14.三方单锥16.四方单锥18.六方单锥15.复三方单锥17.复四方单锥19.复六方单锥横截面单形和聚形共二百一十五页C、双锥类：三方(sānfānɡ)双锥、复三方(sānfānɡ)双锥、四方双锥、复四方双锥、六方双锥、复六方双锥共计6种。

20.三方双锥22.四方双锥25.六方双锥21.复三方双锥23.复四方双锥24.复六方双锥横截面单形和聚形共二百一十五页D、四方四面体和复四方偏三角(sānjiǎo)面体

E、菱面体与复三方偏三角面体26.四方四面体28.复四方偏三角面体27.菱面体29.复三方偏三角面体单形和聚形共二百一十五页30.三方偏方面体32.六方偏方面体31.四方偏方面体左形右形左形右形左形右形单形和聚形F、偏方面体类：三方偏方面体、四方偏方面体和六方偏方面体共计三种(sānzhǒnɡ)。分别由6、8、12个晶面组成，通过中心横切面分别为复三方形、复四方形和复六方形。共二百一十五页33.四面体34.三角三四面体35.四角三四面体36.五角三四面体37.六四面体左形右形⑶高级(gāojí)晶族的单形（15种）单形和聚形A、四面体类：四面体、三角(sānjiǎo)三四面体、四角三四面体、五角三四面体和六四面体共二百一十五页38.八面体39.三角三八面体40.四角三八面体41.五角三八面体42.六八面体左形右形单形和聚形B、八面体类：八面体、三角(sānjiǎo)三八面体、四角三八面体、五角三八面体和六八面体共二百一十五页C、立方体类：立方体和四六面体

D、十二面体类：菱形(línɡxínɡ)十二面体、五角十二面体和偏方复十二面体。

43.立方体44.四六面体45.菱形十二面体46.五角十二面体47.偏方复十二面体单形和聚形共二百一十五页⑴一般形与特殊形

根据单形晶面与对称要素的相对位置来划分(huàfēn)的。

凡是单形晶面处于特殊位置，即晶面垂直或平行任何对称要素，或与相同的对称要素以等角相交，则这种单形称为特殊形。

反之，晶面处于一般位置，即不与任何对称要素垂直或平行（等轴晶系中的一般形有时可平行三次轴的情况除外），也不与相同的对称要素以等角相交，则这种单形称为一般形。5、几何(jǐhé)单形的划分

一个对称型中，只可能有一种一般形，晶类即以其一般形的名称来命名。单形和聚形共二百一十五页⑵开形和闭形

凡是单形的晶面不能封闭一定(yīdìng)空间者称开形，如平行双面、各种柱类等。凡是其晶面能封闭一定空间者称为闭形，例如各种双锥以及等轴晶系的全部单形等。

单形和聚形共二百一十五页⑶左形和右形互为镜像，但是不能以旋转操作(cāozuò)使之重合的两个图形，称为左右形。对于偏方面体，可以上部两个晶面的不等长的边为准，长边在左者为左形，反之为右形。

30.三方偏方面体32.六方偏方面体31.四方偏方面体左形右形左形右形左形右形单形和聚形共二百一十五页五角三四面体，两L3出露点间找出由三条晶棱组成的一折线，连接两L3出露点作一假想直线辅助观察，若组成折线的最下边的一条(yītiáo)晶棱偏向左上方，即为左形，反之为右形。五角三八面体和五角三四面体类似，连接两L4出露点，若组成(zǔchénɡ)折线的最上边的一条晶棱偏向直线的左下方即为左形，反之为右形。单形和聚形共二百一十五页取向不同的两个相同单形，如果相互间能借助(jièzhù)旋转操作而彼此重合者，则互为正负形。(4)正形和负形单形和聚形共二百一十五页一种单形其晶面间的角度为恒定者，属于定形；反之，即为变形(biànxíng)。属于定形者有单面、平行双面、三方柱、四方柱、六方柱、四面体、立方体、八面体和菱形十二面体九种单形。其余单形皆为变形。(5)定形(dìnɡxínɡ)和变形单形和聚形共二百一十五页等轴晶系：四面体、立方体、八面体、菱形十二面体、五角十二面体和四角三八面体三、六方晶系：平行双面、三方柱、六方柱、三方单锥、六方双锥、菱面体、复三方偏三角面体四方(sìfāng)晶系：平行双面、四方柱、四方和复四方双锥低级晶族：平行双面、斜方柱、斜方双锥6、各晶系的主要(zhǔyào)单形

单形和聚形共二百一十五页1、聚形的概念

2、聚形分析(fēnxī)

3、聚形分析中注意问题二、聚形和聚形分析(fēnxī)单形和聚形共二百一十五页定义：由两个或两个以上(yǐshàng)的单形聚合而成的晶形称为聚形。1、聚形的概念(gàiniàn)四方柱与四方双锥之聚形单形和聚形共二百一十五页有几个单形相聚，其聚形上就有几种不同的晶面。在聚形上，不同单形的晶面不同形等大，同一单形的晶面同形等大；不同单形的晶面也不能借助对称要素(yàosù)的作用而彼此重合。因此，可根据聚形中不同晶面的种数，判定聚形中的单形数目。单形的相聚不是任意的，只有属于同一对称型的单形才能相聚；换句话说，聚形也必须是属于一定的对称型，因此，聚形中的每一单形的对称型当然都与该聚形的对称型一致。聚形的特点(tèdiǎn)单形和聚形共二百一十五页聚形分析：就是判定一个聚形是由哪几种单形组成。聚形分析步骤如下：⑴首先确定(quèdìng)聚形所属的晶族、晶系和对称型。⑵确定聚形上有几种不同的晶面，以确定该聚形是由几个单形构成的。⑶确定每一种单形的晶面数目。⑷根据每一单形的晶面数目、晶面相互关系、聚形所属对称型和晶系、晶面与对称要素的相对空间关系，参照教材上的表5，确定单形名称。2、聚形分析(fēnxī)单形和聚形共二百一十五页⑴牢记单形相聚的原则。如四方柱不能和八面体相聚。⑵不能把形状大小(dàxiǎo)相同的一组晶面分成几个单形，如立方体的六个晶面不能看作三个平行双面。⑶作聚形分析时要想象地将属于同一单形的各晶面延长相交，根据相交后的单形的形状来定名。⑷在一晶体中，可出现两个或两个以上名称相同的单形。如锆石的晶体就是有两个四方双锥和一个四方柱组成的聚形。锆石晶体(jīngtǐ)单形和聚形返回首页3、注意问题共二百一十五页一、矿物(kuàngwù)及矿物(kuàngwù)学1.矿物（天然矿物）：

矿物是由各种(ɡèzhǒnɡ)地质作用中天然形成的单质和化合物。它们具有相对固定的化学组成和内部结构，在一定的物理化学范围中稳定。是组成岩石和矿石的基本单位。

目前已经发现自然界矿物约有3000余种，其中20％以上为硅酸盐矿物；第2章矿物与岩石共二百一十五页113天然(tiānrán)矿物蛋白石孔雀石黄铁矿共二百一十五页114石英(shíyīng)方解石共二百一十五页115工艺(gōngyì)矿物人造(rénzào)晶体金刚石刚玉水晶生产规模小数量少金刚石水晶共二百一十五页116工艺制品水泥熟料A矿B矿莫来石生产(shēngchǎn)规模大数量多

熔融煅烧共二百一十五页

矿物的成分(chéngfèn)、性质与分类共二百一十五页

第一部分矿物的化学成分第二部分矿物的形态第三部分矿物的物理性质第四部分矿物的分类(fēnlèi)命名共二百一十五页第一(dìyī)部分矿物的化学成分矿物的化学成分：矿物是自然界的天然(tiānrán)产物，化学元素是形成矿物的物质基础。显然，地壳中化学元素的丰度与矿物的形成、矿物的化学成分有着密切的关系。共二百一十五页常见(chánɡjiàn)8种元素的元素丰度

（据B.Mason,1966）元素质量克拉克值（％）原子克拉克值（％）O46.662.55Si27.7221.22Al8.136.47Fe5.001.92Ca3.631.94Na2.832.64K2.591.42Mg2.091.84共二百一十五页

地壳中以O,Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mg等元素组成(zǔchénɡ)

的含氧盐和氧化物矿物分布最广。

其中硅酸盐矿物占矿物总种数的24％，占地壳总

重量的3/4。如：橄榄石((Mg,Fe)2[SiO4])、透辉

石(CaMg[Si2O6])等七大造岩矿物皆为硅酸盐矿物；

氧化物矿物，占矿物总种数的14％，占地壳总重

量的17％。如石英（SiO2），刚玉(Al2O3)等。

矿物的化学成分：

（1）单质：金刚石，自然金

（2）化合物：橄榄石，斜长石等共二百一十五页

（一）矿物(kuàngwù)的形态形态：指矿物单体(dāntǐ)、矿物规则连生体及同种矿物集合体的形态。它是矿物化学成分和内部结构的外在反映，故可作为矿物的重要鉴定特征。

第二部分矿物的形态共二百一十五页1.矿物(kuàngwù)单体的形态：

根据晶体在三维空间的发育程度，大致分为三种(sānzhǒnɡ)基本类型：1）一向伸长：柱状、针状、毛发状，如辉石、角闪石2）二向延伸：板状、片状、叶片状，如石墨、云母3）三向等长：粒状，如橄榄石、石榴石

共二百一十五页（1）一向伸长(shēnchánɡ)：

柱状、针状、毛发状:辉石、角闪石、电气石共二百一十五页（2）二向延长(yáncháng)：如板状、板片状、片状等。云母、绿泥石等具此习性。共二百一十五页（3）三向等长：如等轴状、粒状。石榴石、黄铁矿等具此习性(xíxìng)。共二百一十五页2、矿物集合体形态：同种矿物多个单体聚集在一起就是矿物集合体。集合体形态取决于单体形态和集合方式。按矿物颗粒大小(dàxiǎo)，集合体分为：显晶集合体：肉眼能分辨其中矿物单体隐晶集合体：显微镜下可以区分出矿物单体胶态集合体：显微镜下也不能辨别出单体共二百一十五页显晶(xiǎnjīnɡ)集合体的形态常见有：柱状（columnar）、针状（acicular）、板状（tabular）、片状（schistic）、鳞片状（scaly）、叶片状（foliated）和粒状（granular）等。共二百一十五页显晶(xiǎnjīnɡ)集合体：下一页共二百一十五页显晶(xiǎnjīnɡ)集合体：下一页共二百一十五页显晶(xiǎnjīnɡ)集合体：共二百一十五页常见(chánɡjiàn)的隐晶及胶态集合体按形成方式及外貌特征主要有：分泌体(secretion)、结核（concretion）、鲕状及豆状集合体（oolitic&pisoliticaggregates）、钟乳状集合体（stalactiticaggregate）共二百一十五页分泌(fēnmì)体：返回(fǎnhuí)共二百一十五页鲕状集合体：共二百一十五页豆状集合体：共二百一十五页钟乳状：共二百一十五页葡萄(pútáo)状和肾状共二百一十五页块状集合体：共二百一十五页土状集合体：共二百一十五页被膜状集合体：共二百一十五页

取决于矿物本身的化学组成和内部结构，是鉴定矿物的主要依据，也是矿物资源开发利用的着眼点。

光学(guāngxué)性质、力学性质、磁学性质、电学性质、热学性质

第三(dìsān)部分矿物的物理性质共二百一十五页（一）矿物的光学(guāngxué)性质矿物的光学性质：矿物对可见光的反射、折射、吸收等所表现出来的各种性质。光学性质：颜色

Color

条痕(tiáohén)

Streak

透明度Transparence

光泽Luster共二百一十五页颜色(yánsè)（Color）

矿物对入射的白色可见光（390～770nm）中不同波长的光波吸收(xīshōu)后，透射和反射的各种波长可见光的混合色。是鉴定矿物时最直观的感性认识。 共二百一十五页注意：1）当矿物对各色光同等程度地均匀(jūnyún)吸收时，其所呈颜色取决于吸收程度；共二百一十五页例如(lìrú)，吸收红光，则呈现红光对角的补色—绿色。2）当矿物选择性地吸收某种波长的色光(sèguāng)时，矿物呈现被吸收的色光(sèguāng)的补色。共二百一十五页共二百一十五页

条痕(tiáohén)（streak）

是矿物粉末的颜色(yánsè)。一般是指矿物在白色无釉磁板（whiteunglazesporcelain）上划擦时所留下的粉末的颜色。条痕突出表现了矿物的自色，因而是鉴定矿物的可靠依据。共二百一十五页

注意：①不透明矿物(kuàngwù)和鲜艳彩色的透明—半透明矿物，尤其是硫化物或部分氧化物和自然元素矿物，具重要鉴定意义；而浅色或白色、无色透明矿物的条痕多为白色、浅灰色等浅色，无鉴定意义；②某些矿物由于类质同象混入物的影响，其条痕和颜色会有所变化。根据条痕的微细变化，可大致了解矿物成分的变化，推测矿物的形成条件。共二百一十五页透明度（

Transparence

）矿物透过可见光的程度。分为透明、半透明、不透明。1）透明（transparent）：能透过绝大部分光，条痕为无色、白色或浅色。如，石英、方解石、普通角闪石2）半透明（translucent）：可允许部分光透过，条痕呈红、褐等各种彩色。如，辰砂、雄黄3）不透明（opaque）：基本(jīběn)不允许光透过，条痕呈黑色或金属色。如，磁铁矿、石墨共二百一十五页

光泽(guāngzé)（Luster）指矿物表面对光的反射能力。矿物反光的强弱主要取决于矿物对光的折射和吸收的程度(chéngdù)。矿物对光的折射越强，光泽也就越强。光泽与透明度、条痕有关，在肉眼鉴定时，常配合条痕、透明度来判断光泽等级。共二百一十五页分为4个等级：1）金属光泽：反光(fǎnguāng)很强，似平滑金属磨光面的反光。矿物具金属色，条痕呈黑色或金属色，不透明。共二百一十五页方铅矿和石英(shíyīng)晶体共二百一十五页2）半金属光泽：反光较强，似未经磨光的金属表面的反光。矿物(kuàngwù)呈金属色，条痕为棕色、褐色等深彩色，不透明～半透明。

共二百一十五页3）金刚光泽：反光较强，似金刚石般明亮耀眼的反光。颜色和条痕均呈浅色（如浅黄、桔红、浅绿等）、白色(báisè)或无色，半透明～透明。

共二百一十五页金刚石晶体(jīngtǐ)共二百一十五页光线(guāngxiàn)在金刚石晶体中传播示意共二百一十五页4）玻璃光泽：反光较弱，呈普通(pǔtōng)平板玻璃表面的反光。矿物为无色、白色或浅色，条痕呈无色或白色，透明。共二百一十五页石英(shíyīng)晶簇共二百一十五页注意：矿物不平坦的表面(biǎomiàn)或矿物集合体的表面(biǎomiàn)上的特殊变异光泽：1）油脂光泽（greasyluster）：某些解理不发育的浅色透明矿物的不平坦断口上呈现的似油脂般的光泽。2）树脂光泽（resinousluster）：某些具金刚光泽的黄、褐或棕色透明矿物的不平坦断口上的似松香般的光泽。3）沥青光泽（pitchyluster）：解理不发育的半透明或不透明黑色矿物的不平坦断口上乌亮沥青状光泽。共二百一十五页4）珍珠光泽（pearlyluster）：浅色透明矿物的极完全解理面上的如珍珠表面(biǎomiàn)或蚌壳内壁柔和而多彩的光泽。5）丝绢光泽（silkyluster）：具玻璃光泽的无色或浅色透明矿物的纤维状集合体表面常呈蚕丝或丝织品状的光亮。6）蜡状光泽（waxyluster）：某些透明矿物的隐晶质或非晶质致密块体上的似蜡烛表面的光泽。

7）土状光泽（earthyluster）：呈土状、粉末状或疏松多孔状集合体的矿物表面如土块般暗淡无光。共二百一十五页石英(shíyīng)的油脂光泽共二百一十五页闪锌矿的树脂(shùzhī)光泽共二百一十五页珍珠(zhēnzhū)光泽层解石白云母共二百一十五页蛇纹石石棉(shímián)的丝绢光泽共二百一十五页蜡状光泽(guāngzé)蛇纹石滑石(huáshí)共二百一十五页高岭石土状光泽(guāngzé)共二百一十五页铝土矿的

土状光泽(guāngzé)具假象(jiǎxiàng)赤铁矿的褐铁矿共二百一十五页矿物透明度、光泽(guāngzé)、颜色和条痕的关系矿物光泽、颜色和条痕是矿物鉴定的重要依据，透明度、光泽和颜色还是评价宝石的重要指标。透明度透明———————不透明光泽玻璃—金刚—半金属—金属颜色无色—浅色—深色—金属色条痕白色—浅色—深色或金属色折射率低——————————高吸收率低——————————高反射率低——————————高共二百一十五页特殊(tèshū)光学效应

由于矿物内部具有包裹体、双晶、微细(wēixì)球状结构等特殊内在因素，当被加工成宝石时，导致光的干涉、散射、衍射等现象，使宝石显现出特殊的光学效应。常见的有：猫眼效应、星光效应、变色效应、变彩效应、晕色效应

等。共二百一十五页1．猫眼(māoyǎn)效应（猫眼光，chatoyance）共二百一十五页紫翠玉(cuìyù)猫眼绿柱石猫眼(māoyǎn)共二百一十五页2．星光(xīnɡɡuānɡ)效应（

星光，asterism

）星光(xīnɡɡuānɡ)蓝宝石星光红宝石戒面共二百一十五页

矿物在外力（如敲打、挤压、拉引、刻划等）作用下所表现出来的性质。力学性质：硬度(yìngdù)

Hardness

解理Cleavage

断口Fracture（二）矿物(kuàngwù)的力学性质（mechanicalproperties）共二百一十五页硬度(yìngdù)（Hardness）

矿物硬度是指矿物抵抗外力刻划等机械作用的能力。

1.摩氏硬度计

（1）Talc滑石

（2）gypsum石膏（3）calcite方解石（4）fluorite萤石（5）apatite磷灰石（6）orthoclase正长石（7）quartz石英（8）topaz黄玉（9）corundum刚玉（10）diamond金刚石测试时，应先以高硬度的标准矿物的棱角刻划待测矿物，再依次(yīcì)换用硬度较低的标准矿物刻划，当两矿物硬度相近时，则用标准矿物与待测矿物相互刻划，以确定其硬度的相对大小。共二百一十五页2.确定矿物硬度的简便方法用指甲和/或小刀刻划来确定硬度范围。

注意：

1）实际鉴定时，常代之以指甲（2.0～2.5）、小钢刀（5～6）和玻璃（5.5～6.0）等来粗略地确定矿物的硬度;2）待测矿物须选择新鲜、致密(zhìmì)、纯净的单矿物，最好是具良好的棱角、晶面或解理面的单晶体。有些矿物的硬度具对称性和各向异性。如，蓝晶石（100）面上的硬度，沿延长方向硬度为4.5，垂直延长方向硬度6.5,被称为二硬石。共二百一十五页解理(jiělǐ)

Cleavages

矿物在外力作用（敲打或挤压）下，严格沿着一定结晶学方向破裂、并裂成光滑平面的性质称为解理。这些平面称为解理面cleavageplane.

解理是鉴别矿物的可靠(kěkào)依据之一。共二百一十五页

分为五个等级：（1）极完全解理：矿物在外力作用下极易裂成簿片。解理面光滑、平整(píngzhěng)。如云母、石墨、石膏等。共二百一十五页

②完全解理：

矿物受力后易裂成光滑的平面(píngmiàn)或规则的解理块，解理面显著而平滑，常见∥解理面的阶梯。如方解石、萤石共二百一十五页③中等解理：

矿物受力后常破裂成

较小的不很平滑(pínghuá)的平面，解理面不太连续，常呈

阶梯状，且闪闪发亮，

清晰可见。共二百一十五页④不完全解理：

矿物受力后不易(bùyì)裂出

解理面，仅断续可见

小而不平滑的解理面。如磷灰石共二百一十五页⑤极不完全解理(jiělǐ)：即无解理。

矿物受力后很难出现解理面，仅在显微镜下偶尔可见零星的

解理缝。

共二百一十五页

观察解理的注意事项：

(1）解理只能(zhīnénɡ)在晶质矿物中出现，非晶质或胶体矿物中不能出现解理。肉眼能够在较大的矿物晶体上看见解理。（2）必须对同种矿物的多个颗粒进行观察。（3）一个矿物可有一种级别的解理，也可有两种级别的解理；可有一个方向的解理，也可有多个方向的解理。共二百一十五页（4）观察解理组数和夹角必须在同一(tóngyī)单体上进行。要尽量找到自由面多的单体，对着光线转动标本，观察解理组数和夹角；也可在解理面上观察解理纹的方向来确定解理组数。方解石共二百一十五页共二百一十五页(5）注意(zhùyì)区分晶面与解理面晶面解理面1、为晶体外面的一层平面，受力打击后立即消失1、为晶体内部结构上连结力弱的方向，受力打击后可出现互相平行的平面2、晶面上一般比较暗淡。2、解理面一般比较新鲜、光亮。3、晶面一般不太平整，仔细观察时有凹凸不平的痕迹。3、比较平整，但可出现规则的阶梯状解理面或解理纹。共二百一十五页

矿物受力作用后不依一定结晶方向裂开，而是在任意方向上呈各种不平整的断面，此种断面称为断口。矿物的解理与断口出现(chūxiàn)的难易程度是互为消长的。在晶体、非晶质矿物中都可见断口。断口(duànkǒu)（Fracture

）共二百一十五页依据其所呈现的形态来描述矿物的断口(duànkǒu)，常见：①贝壳状断口（conchoidalfracture）：呈圆形或椭圆形的光滑曲面，形似贝壳。②锯齿状断口（hacklyfracture）：呈尖锐锯齿状，见于强延展性的自然金属元素矿物。③参差状断口（unevenfracture）：呈参差不平状，见于大多数脆性矿物及块状或粒状集合体。④平坦状断口（evenfracture）：断面较平坦，见于块状矿物。⑤土状断口（earthyfracture）：断面粗糙(cūcāo)、呈细粉状，为土状矿物特有。⑥纤维状断口（fibrousfracture）：呈纤维丝状，见于纤维状矿物集合体上。共二百一十五页贝壳状断口(duànkǒu)：返回(fǎnhuí)土状断口共二百一十五页参差(cēncī)状断口纤维状断口(duànkǒu)共二百一十五页其他力学性质脆性（Brittle）：矿物受外力作用（如刀刻、锤击）时易破碎的性质。脆性与矿物硬度无关。具脆性的矿物如石盐、萤石、金刚石等。延展性（Malleable，ductility）：矿物在锤击或拉引下容易形成薄片或细丝(xìsī)的性质。通常温度增高，矿物延展性增强。自然金、自然铜、自然银等具有很好的延展性。弹性（Elastic）：矿物因受外力而变形，当外力除去后，在弹性限度内，能恢复原状的性质。如白云母等。挠性（Flexible）：矿物因受外力而变形，当外力除去后，不能恢复原状的性质。如绿泥石、滑石、蛭石等。共二百一十五页（三）矿物的其他(qítā)性质

相对密度(mìdù)（relativedensity）磁性（magnetism）

导电性（electricconductivity）

压电性（piezoelectricity）

共二百一十五页相对(xiāngduì)密度（relativedensity）

也称比重，是纯净的单矿物在空气中的重量与4℃时同体积的水的重量之比。注意(zhùyì)：

1）相对密度无量纲，其数值与密度相同，但它更易测定。

2）矿物的相对密度通常分为三级：①轻的：相对密度<2.5②中等的：大多数非金属矿物的相对密度为2.5～4③重的：相对密度>4。自然金属元素矿物基本属此类共二百一十五页磁学性质（magnetism）

矿物的磁性是矿物在外磁场(cíchǎng)作用下所呈现的被外磁场(cíchǎng)吸引、排斥或对外界产生磁场(cíchǎng)的性质。在矿物鉴定和分选中，通常把矿物的磁性分为三类：（1）强磁性矿物：能被永久磁铁所吸引，如磁铁矿、磁黄铁矿和自然铁。（2）弱磁性（电磁性）矿物：其碎屑只能在强磁场中被吸引，永久性磁铁对它没有影响。在矿物分选时，利用电磁铁所产生强磁场才能引起矿物的磁性效应，所以称为电磁性矿物。赤铁矿、黄铜矿、普通角闪石、辉石都属这类矿物。（3）无磁性矿物：在很强的电磁铁作用下，也不能被吸引。如石英、方解石、石盐等。共二百一十五页导电性（electricconductivity）矿物对电流的传导能力。一般(yībān)，金属矿物是电的良导体，非金属矿物是电的不良导体，而铁和锰的氧化物及金刚石是半导体。共二百一十五页压电性（piezoelectricity）

某些矿物单晶体，在压力(yālì)和张力作用下，因变形效应而出现的荷电性质。晶体的压电性具明显的异向性。共二百一十五页其他(qítā)物理性质

导热性、热膨胀性、熔点(róngdiǎn)、易燃性、挥发性、吸水性、可塑性、放射性共二百一十五页第四部分矿物的分类(fēnlèi)命名

目前在矿物学中比较广泛采用的是以矿物化学成分和结构为依据的晶体化学分类。矿物的本质是化学成分和结构的统一。它们决定(juédìng)了矿物