礦石學基礎課件1

1、1結晶學及礦物學閆峻 陳天虎2第一部分 結晶學基礎 第一章第一章 緒論緒論 第二章第二章 晶體及其基本性質(zhì)晶體及其基本性質(zhì) 第三章第三章晶體的發(fā)生與成長晶體的發(fā)生與成長 第四章第四章晶體的宏觀對稱晶體的宏觀對稱 第五章第五章 晶體的定向和晶面符號晶體的定向和晶面符號 第六章第六章 晶體的理想形態(tài)晶體的理想形態(tài) 第七章第七章 晶體的規(guī)則連生晶體的規(guī)則連生 第八章第八章 晶體結構的幾何理論晶體結構的幾何理論 第九章第九章 晶體化學晶體化學3第一章第一章 緒論緒論 結晶學（crystallography）：是以晶體晶體為研究對象的一門科學 自然界中的絕大多數(shù)礦物都是晶體，要了解這些結晶的礦物，就必須

2、了解和掌握結晶學特別是幾何結晶學的基本知識。 如：冰、雪、土壤、金屬、礦物、陶瓷、水泥、化學藥品等 4 石英（Quartz）什么是晶體？什么是晶體？鉻鉛礦（Crocoite ） 5 電氣石(Tourmaline)石膏(Gypsum)鉬鉛礦(Wulfenite)6祖母綠(Emerald Brooch)鉆石(Diamond)金剛石(Diamond)7石榴子石(Garnet) 火蛋白石(Fire Opals)8紫鋰輝石(Kunzite) 軟玉 (Nephrite)常林鉆石重158.786克拉9晶體和非晶質(zhì)體：晶體和非晶質(zhì)體： 人們常見的晶體有水晶、石鹽、蔗糖水晶、石鹽、蔗糖等，在一般人的心目中就認為

3、晶體就像水晶和石鹽那樣，具有規(guī)則的幾何多面體形狀。具有格子構造的固體, 或內(nèi)部 質(zhì)點在三維空間成周期性重復 排列的固體。 homogeneous solid containing long-range order in three dimensional space. 10石鹽的晶體結構11 研究表明，數(shù)以千計的不同種類晶體盡管各種晶體的結構各不相同，但都具有格子狀構造，這是一切晶體的共同屬性。與晶體結構相反，內(nèi)部質(zhì)點不作周期性的重復排列的固體，即稱為非晶質(zhì)非晶質(zhì)體體。12水晶水晶 玻璃玻璃131000多年前，認識了石英和石鹽具有規(guī)則的外 形； 17世紀中葉前，以外形研究為主 ； 1912年，

4、X射線晶體衍射實驗成功，結晶學進入快速發(fā)展階 段； 19世紀中葉開始對晶體內(nèi)部結構探索，逐漸發(fā)展成為一門 獨立的學科； 20世紀初, 內(nèi)部結構的理論探索 。 是礦物學的基礎 是材料科學的基礎 是生命科學的基礎 . 14現(xiàn)代結晶學的幾個分支：1、晶體生成學：晶體生成學：研究天然及人工晶體的發(fā)生、成長和變 化的過程與機理，以及控制和影響它們的因素。2、幾何結晶學：幾何結晶學：研究晶體外表幾何多面體的形狀及其規(guī) 律性。3、晶體結構學：晶體結構學：研究晶體內(nèi)部結構中質(zhì)點排列的規(guī)律 性，以及晶體結構的不完善性。4、晶體化學：晶體化學：研究晶體的化學組成與晶體結構以及晶體 的物理、化學性質(zhì)之間關系的規(guī)律性

5、。5、晶體物理學：晶體物理學：研究晶體的各項物理性質(zhì)及其產(chǎn)生的機 理。15思考題什么是礦物？什么是晶體？晶體和非晶體有何本質(zhì)區(qū)別？現(xiàn)代結晶學有哪幾個分支?判斷下列物質(zhì)中哪些是晶體，哪些是非晶體？哪些是礦物，哪些不是礦物？ 冰糖 金剛石 瀝青 水晶 玻璃 水 空氣 方解石16第二章 晶體及其基本性質(zhì) 晶體是內(nèi)部質(zhì)點在三維空間呈周期性重復排列的固體；或者說是具有格子狀構造的固體。 礦物學上，凡結晶顆粒能用一般放大鏡分清者，稱為顯晶質(zhì)顯晶質(zhì)；無法分辨者稱為隱晶質(zhì)隱晶質(zhì)。非晶質(zhì)體非晶質(zhì)體是內(nèi)部質(zhì)點在三維空間不成周期性重復排列的固體。外形上是一種無規(guī)則形狀的固體，也稱之為無定形體。沒有固定的熔點，實質(zhì)上

6、是一種呈凝固態(tài)的過冷卻液體。 非晶質(zhì)體非晶質(zhì)體自發(fā)地外界能量晶體晶體17一、晶體的空間格子規(guī)律一、晶體的空間格子規(guī)律 晶體內(nèi)部結構的最基本的特征是質(zhì)點在三維空間作有規(guī)律的周期性重復排列。 18空間點陣的引出：空間點陣的引出：等同點等同點的條件是：在晶體結構中占據(jù)相同的位置；具的條件是：在晶體結構中占據(jù)相同的位置；具有相同的環(huán)境。有相同的環(huán)境。一維圖案19二維圖案(c)20三維圖案 等同點的分布可以體現(xiàn)晶體結構中所有質(zhì)點的重復規(guī)律。等同點在三維空間作格子狀排列，我們稱為空間格空間格子子。同一晶體結構，其空間格子一定是固定和相同的。21空間格子的基本規(guī)律：空間格子的基本規(guī)律： A.結點結點 空間格

7、子中的點，它們代表晶體結構中的等同點。在實際晶體中，在結點的位置上可為同種質(zhì)點所占據(jù)。B.行列行列 結點在直線上的排列即構成行列。結點間距：結點間距：行列上兩個相鄰結點間的距離，即最小重復周期。在一個空間點陣中，可以有無窮多不同方向的行列，相互平行的行列，其結點間距必定相等；不相平行的行列，一般說其結點間距亦不相等。C.面網(wǎng)面網(wǎng) 結點在平面上的分布即構成面網(wǎng)。任意兩個相交的行列就可決定一個面網(wǎng)。面網(wǎng)上單位面積內(nèi)的結點數(shù)稱為面面網(wǎng)密度網(wǎng)密度。相互平行的面網(wǎng)，其面網(wǎng)密度相同?；ゲ黄叫械拿婢W(wǎng)，其面網(wǎng)密度一般不同。 22D.平行六面體平行六面體 聯(lián)接分布在三維空間內(nèi)的結點就構成了空間點陣?？臻g點陣本身

8、將被三組相交行列劃分成一系列平行疊置的平平行六面體行六面體，結點就分布在它們的角頂上。平行六面體的大小和形狀可由結點間距a、b、c及其相互之間的交角a a、b b、g g 表示，它們被稱為點陣參數(shù)。23任兩相鄰平行面網(wǎng)之間的垂直距離面網(wǎng)間距。面網(wǎng)間距。同一點陣中，面網(wǎng)密度大的面網(wǎng)，其面網(wǎng)間距亦大；反之，密度小間距亦小。d1d2d324二、晶體的基本性質(zhì)晶體的基本性質(zhì)自限性自限性：晶體能自發(fā)地形成封閉的凸幾何多面體外形的特性。任何晶體在生長過程中，只要有適宜的空間條件，它們都能自發(fā)地長成規(guī)則幾何多面體。晶體為平的晶面所包圍，晶面相交成直的晶棱，晶棱相交會聚成尖的角頂。晶面、晶棱和角頂分別與格子構

9、造中的面網(wǎng)、行列和結點相對應。晶體多面體形態(tài)受格子構造制約，它服從于一定的結晶學規(guī)律。均一性均一性：晶體內(nèi)部任意兩個部分的化學組成和物理性質(zhì)是等同的。可以用數(shù)學公式來表示, 設在晶體的x處和x + x處取得小晶體, 則 F(x) F (x + x) 此處F表示化學組成和性質(zhì)等物理量度。 非晶質(zhì)體非晶質(zhì)體也具有其均一性，但由于非晶質(zhì)體的質(zhì)點排列不具有格子構造，所以其均一性是統(tǒng)計的、平均近似的均一，稱為統(tǒng)計均一性統(tǒng)計均一性；而晶體晶體的均一性是取決于其格子構造的，稱為結晶均一性結晶均一性。25異向性：異向性：晶體的幾何量度和物理性質(zhì)與其方向性有關。設在晶體任意取兩個方向n1和n2, 則有 F(n1

10、) F(n2) 即在不同方向上, 晶體的幾何量度和物理性質(zhì)均有所差異。對稱性對稱性：指晶體中相同部分（如外形上的相同晶面、晶棱，內(nèi)部結構中的相同面網(wǎng)、行列或原子、離子等）或性質(zhì)，能夠在不同的方向或位置上有規(guī)律重復出現(xiàn)的特性。最小內(nèi)能性最小內(nèi)能性:在相同的熱力學條件下，與同種化學成分的氣體、液體及非晶質(zhì)體相比，以晶體的內(nèi)能為最小。 內(nèi)能 = 動能 + 勢能 質(zhì)點在平衡點 質(zhì)點間相對 周圍作無規(guī)則 位置所產(chǎn)生 振動的能量 能量26穩(wěn)定性穩(wěn)定性：在相同的熱力學條件下，具有相同化學成分的晶體和非晶質(zhì)體相比，晶體是穩(wěn)定的，而非晶質(zhì)體是不穩(wěn)定的。對于化學成分相同的物質(zhì)，以不同的物理狀態(tài)存在時，其中以結晶狀

11、態(tài)最為穩(wěn)定。這一性質(zhì)與晶體的內(nèi)能最小是吻合的。在沒有外加能量的情況下，晶體是不會自發(fā)地向其它物理狀態(tài)轉變的。思考題：思考題： 1、面網(wǎng)密度大的面網(wǎng)，其面網(wǎng)間距也大，這種說明對 不對？試畫簡圖加以定性的說明。 2、晶體和非晶體在內(nèi)部結構和基本性質(zhì)上的主要區(qū)別 是什么？ 3、為什么晶體具有均一性和異向性？27第三章第三章晶體的發(fā)生與成長晶體的發(fā)生與成長一、形成晶體的方式一、形成晶體的方式 晶體是在物相轉變的情況下形成的。物相有三種，即氣體、液體和固體。 液相液相 氣相氣相 晶體晶體 固相固相281.由液相轉變?yōu)榫w由液相轉變?yōu)榫w 熔體 晶體 溶液1） 從熔體中結晶 當溫度低于熔點時，晶體開始析出

12、，即過冷卻條件下晶體才能發(fā)生。29 2）從溶液中結晶 當溶液處于過飽和時，溶質(zhì)從溶液中的結晶出來。其方式有： A溫度降低溫度降低，如巖漿期后的熱液，遠離巖漿源越遠溫度將依次降低，各種礦物晶體陸續(xù)析出。如含有各種金屬物質(zhì)的熱水溶液中，可沉淀出各種金屬或非金屬礦物，方鉛礦、閃鋅礦、螢石、方解石等。 B水分蒸發(fā)水分蒸發(fā)，如天然鹽湖鹵水蒸發(fā)，鹽類礦物結晶出來。 C通過化學反應通過化學反應，生成難溶物質(zhì)。302由氣相轉變?yōu)榫w由氣相轉變?yōu)榫w 氣體在過飽和蒸氣壓過飽和蒸氣壓或過冷卻溫度過冷卻溫度下，直接由氣體轉變?yōu)榫w。在火山口附近常由火山噴氣直接生成硫、碘或氯化鈉晶體。螢石、綠柱石、電氣石等等礦物也可

13、在巖漿作用期后由氣體直接生成。雪花就是水蒸氣冷卻直接結晶而成的晶體。3由固相直接轉為固相由固相直接轉為固相 環(huán)境的變化可以引起礦物的成分在固態(tài)情況下產(chǎn)生改組，使原礦物的顆粒變大顆粒變大或生成新的礦物生成新的礦物。這種再結晶可有以下幾種情況： 1）同質(zhì)多象轉變）同質(zhì)多象轉變 指某種晶體在熱力學條件改變時，轉變?yōu)榱硪环N在新條件下穩(wěn)定的晶體，它們在轉變前后的成分相同，但晶體結構不同。 2）原礦物晶粒逐漸變大原礦物晶粒逐漸變大 如由細粒方解石組成的石灰石與巖漿接觸時，受熱結晶成為由粗粒方解石晶體組成的大理巖。 3）固溶體分解）固溶體分解 在一定溫度下固熔體可以分解成為幾種獨立的礦物。如由一定比例的閃鋅

14、礦和黃銅礦在高溫時組成為均一相的固熔體，而在低溫時就分離為兩種獨立的礦物。31 4）變晶）變晶 礦物在定向壓力方向上溶解，而在垂直壓力方向上再結晶，因而形成一向延長或二向延展的變質(zhì)礦物，如角閃石、云母等，這樣的變質(zhì)礦物稱為“變晶” 5）由固態(tài)非晶質(zhì)體結晶）由固態(tài)非晶質(zhì)體結晶 由非晶質(zhì)體向晶體的轉化是自發(fā)的，是釋放能量的過程。這種由玻璃質(zhì)轉化為結晶質(zhì)的作用為晶化作用晶化作用或脫?；饔妹摬；饔谩Ｅc上一作用相反，一些含放射性元素的晶體，由于受到放射性元素發(fā)生蛻變時釋放出來的能量的影響，使原晶體的格子遭到破壞變?yōu)榉蔷з|(zhì)體，這一作用稱為變生非晶質(zhì)化變生非晶質(zhì)化或玻璃化作用玻璃化作用）。32二、成核作

15、用二、成核作用 晶體的生成一般是先生成晶核，然后再逐漸長大。晶核：從母相中初始析出并達到某個臨界大小，從而得以繼續(xù)成長的結晶相微粒。 均勻成核作用 初次成核作用成核作用 非均勻成核作用 二次成核作用 晶核可由已達過飽和或過冷卻的流體相本身自發(fā)地產(chǎn)生，這種成核作用叫均勻成核作用；晶核也可借助于非結晶相外來物的誘導而產(chǎn)生，叫非均勻成核作用；晶體還可由體系中業(yè)已存在的晶體的誘導而產(chǎn)生，這種成核作用叫二次成核作用。33 三、層生長理論層生長理論 （Kossel 1927）晶體在理想情況下生長時，先長一條行列，然后長相鄰的行列；在長滿一層面網(wǎng)后，再開始長第二層面網(wǎng)；晶面（最外面的面網(wǎng)）是平行向外推移而生

16、長的。341晶體常生長成面平、棱直的多面體形態(tài)。2在晶體生長過程中，環(huán)境會有變化，不同時刻生成的晶體在物理性質(zhì)和成分等方面可能有細微的變化，因而在晶體的端面上常?？梢钥吹綆顦嬙?，晶面是平行向外推移生長的。3由于晶面是平行向外推移生長的，所以同種礦物不同晶體上對應晶面間的夾角不變。4晶體由小長大，許多晶面向外平行移動的軌跡形成以晶體中心為頂點的錐狀體，稱為生長錐。層生長的特點：120o120o120o120o120o120o120o35四、四、螺旋生長理論螺旋生長理論 Frank(1949)等科學家的研究表明，在達不到過飽和或過冷卻的條件下，晶體照樣可以生長，這種現(xiàn)象是層生長理論所不能解釋的。

17、根據(jù)實際晶體結構中最常見的位錯現(xiàn)象，提出了螺旋生長理論。即在晶體生長界面上，螺旋位錯露頭點所出現(xiàn)的凹角，及其延伸所形成的二面凹角，可作為晶體生長的臺階源，促進光滑界面上的生長。3637晶體生長速率晶體生長速率R與溶液過飽和度與溶液過飽和度S的關系的關系38五、影響晶體生長的內(nèi)因（布拉維法則）五、影響晶體生長的內(nèi)因（布拉維法則） 實際晶體的晶面常常平行于面網(wǎng)結點密度最大的面網(wǎng)。這就是布拉維法則。面網(wǎng)密度：面網(wǎng)密度：ABDCBC生長速度：生長速度：ABDC6-fold的的)57對稱中心（對稱中心（C） 對稱中心是一個假想的點，與之相應的對稱操作為對此一點的反伸反伸(Inversion)。當晶體具有

18、對稱中心時，通過晶體中心點的任意一直線，在其距中心點等間距的兩端，必定出現(xiàn)晶體上兩個相等部分。 在晶體中，若存在對稱在晶體中，若存在對稱中心時，其晶面必兩兩中心時，其晶面必兩兩平行、形狀相同、取向平行、形狀相同、取向相反。這可用來判斷晶相反。這可用來判斷晶體有無對稱中心。體有無對稱中心。58旋轉反伸軸（旋轉反伸軸（Lin ） 也稱為倒轉軸倒轉軸。其對稱操作是圍繞直線旋轉一定的角度和對于一定點的反伸。 對稱軸對稱心 種類：種類： Li1 = C Li2 = P Li3 = L3 +C Li4 Li6 = L3 +P（ Rotoinversion ）Li1 = C592-fold rotoinve

19、rsionStep 1: rotate 360/2Note: this is a temporary step, the intermediate motif element does not exist in the final pattern.Step 2: invertThisisthesameasm,sonotanewoperationStep 1Step 2Li2 = P603-fold rotoinversionStep 1: rotate 360o/3 Again, this is a temporary step, the intermediate motif element

20、does not exist in the final patternStep 2: invert through center1261Rotate another 360/3Complete second step to create face 3Third step creates face 4 (3) (1) (4)Fourth step creates face 5 (4) (2) (5)Fifth step creates face 6(5 (3) (6)Sixth step returns to face 112341265Li3 = L3 +C624-fold rotoinver

21、sion1: Rotate 360/42: Invert3: Rotate 360/44: Invert63ABDCABCD4-fold rotoinversionA more fundamental representative of the patternThis is a unique operation646-fold rotoinversion4213Note: this is the same as a 3-fold rotation axis perpendicular to a mirror planeTopViewSo Li6 = L3 +P65四、對稱型的概念及晶體的分類四

22、、對稱型的概念及晶體的分類 各種晶體的對稱程度有很大的差別，主要表現(xiàn)在它們所具有的對稱要素的種類、軸次和數(shù)目上。 在結晶學中，把結晶多面體中全部對稱要素的總和，稱為對稱型對稱型。經(jīng)過數(shù)學推導，證明對稱型只有32種。我們將屬于同一對稱型的所有晶體，歸為一類，稱為晶類晶類。晶類也只有32個。 在32個晶類中，按它們所屬的對稱型特點劃分為七個晶系晶系。 再按高次對稱軸的有無和高次對稱軸的數(shù)目，將七個晶系并為三個晶族晶族。 66對 稱 型晶族晶系對 稱 特 點對稱要素總和國際符號晶體實例L11高嶺石三斜無 L2和P*C1鈣長石L22鎂鉛礬Pm斜晶石單斜L2和 P均不多于一個*L2PC2/m石膏3L22

23、22瀉利鹽L22Pmm2異極礦低級正交斜方無高次軸L2和 P的總數(shù)不少于三個所有的對稱要素必定相互垂直或平等*3L23PCmmm重晶石L33細硫砷鉛礦*L3C3白云石*L33L232-石英L33P3m電氣石三方唯一的高次軸為三次軸*L33L23PC3m方解石L44彩鉬鉛礦L4i4砷硼鈣石*L4PC4/m白镥礦L44L2422鎳礬L44P4mm羥銅鉛礦L4i2L22P42m黃銅礦四方（正方）唯一的高次軸為四次軸*L44L25PC4/mmm鋯石L66霞石+L6I6磷酸氫二銀*L6PC6/m磷灰石L66L2622-石英L66P6mm紅鋅礦L6i3L23P6m2藍錐礦中級六方必定有且只有一個高次軸唯一

24、的高次軸為六次軸除高次軸外如有其他對稱要素存在時，它們必定與唯一的高次軸垂直或平等*L66L27PC6/mmm綠柱石3L24L323香花石*3L24L33PCm3黃鐵礦3L43L36L2432赤銅礦(？)*3L44L36P43m黝銅礦高級等軸立方高次軸多于一個必定有四個 L3除 4L3外，必定還有三個相互垂直的二次軸或四次軸，它們與每一個 L3均以等角度相交*3L44L36L29PCm3m方鉛礦67思考題怎樣劃分晶族和晶系？下列對稱型各屬何晶族和晶系？ L2PC 3L2PC L44L25PC L66L27PC C 3L44L36L29PC L33L2 L33L23PC 3L24L33PC對稱面

25、、對稱軸可能出露的位置。 晶體的理想形態(tài)晶體的理想形態(tài)第一節(jié)第一節(jié)單形單形第二節(jié)第二節(jié)聚形及聚形分析聚形及聚形分析69 按晶體上的晶面種類，可將晶體的理想形態(tài)分為兩類：一類是由等大同形的一種晶面組成，稱為單形單形，幾何形態(tài)不同的單形只有47種。另一類是由兩種或兩種以上的晶面所組成，稱為聚形聚形。根據(jù)聚形上不同的晶面種類，可確定構成該聚形的單形數(shù)目及單形名稱。 110 101 011 011 _110 _ 101 _100 001 010 111 111 _111 _111 _ 對晶體形態(tài)的研究具有重要的理論意義和實際意義對晶體形態(tài)的研究具有重要的理論意義和實際意義一方面，每一種晶體都有一定的格

26、子構造，因而常常具有一方面，每一種晶體都有一定的格子構造，因而常常具有一定的特殊形態(tài)，研究晶體的形態(tài)有助于鑒定礦物；一定的特殊形態(tài)，研究晶體的形態(tài)有助于鑒定礦物；另一方面，晶體的形態(tài)又受生長環(huán)境的影響，因此研究晶另一方面，晶體的形態(tài)又受生長環(huán)境的影響，因此研究晶體的形態(tài)又有助于闡明礦物晶體的形成條件。體的形態(tài)又有助于闡明礦物晶體的形成條件。雄黃雌黃辰砂透輝石認識晶體只了解其對稱性是不夠的，還必須掌握晶體的具體形態(tài)認識晶體只了解其對稱性是不夠的，還必須掌握晶體的具體形態(tài)晶體的理想形態(tài)嚴格地遵循格子構造規(guī)律，是由晶體晶體的理想形態(tài)嚴格地遵循格子構造規(guī)律，是由晶體的對稱性決定的。但是屬于同一種對稱性

27、的晶體又可的對稱性決定的。但是屬于同一種對稱性的晶體又可以具有完全不同的形態(tài)。以具有完全不同的形態(tài)。3L44L36L29PC晶體的理想形態(tài)可分為兩種類型晶體的理想形態(tài)可分為兩種類型單形單形由同形等大的晶面組成的晶體理想形態(tài)。由同形等大的晶面組成的晶體理想形態(tài)。聚形聚形由兩種或兩種以上的單形聚合而成的晶體理想形態(tài)。由兩種或兩種以上的單形聚合而成的晶體理想形態(tài)。砷鉛礦（六方柱、六方雙錐）砷鉛礦（六方柱、六方雙錐） 螢石（立方體、八面體、菱形十二面體）螢石（立方體、八面體、菱形十二面體）第一節(jié)第一節(jié)單形單形單形：單形：由對稱要素聯(lián)系起來的一組晶面的總合由對稱要素聯(lián)系起來的一組晶面的總合 根據(jù)一個晶體

28、的對稱型及單形的一個晶面，通過對根據(jù)一個晶體的對稱型及單形的一個晶面，通過對稱操作，就可以推導出該單形的所有晶面稱操作，就可以推導出該單形的所有晶面一、單形的概念一、單形的概念741、單形：一個晶體中，彼此間能對稱重復的一組晶面的組合。單形中所有晶面性質(zhì)、大小、形狀完全等同。對稱型對稱型L4PC單形的導出單形的導出一個對稱型可能推導出的單形的數(shù)目，最多的是一個對稱型可能推導出的單形的數(shù)目，最多的是7個，最少個，最少的只有的只有1個。用上述方法，推導出個。用上述方法，推導出32種對稱型中所有可能存種對稱型中所有可能存在的單形，總共是的在的單形，總共是的146種。將其中重復的去掉，那么結晶種。將其

29、中重復的去掉，那么結晶多面體中幾何形態(tài)不同的單形總共有多面體中幾何形態(tài)不同的單形總共有47種。種。四方柱平行雙面四方雙錐1 1、低級晶族單形（、低級晶族單形（7 7種）種）二、四十七種單形二、四十七種單形2 2、中級晶族單形（、中級晶族單形（2525種）種）（1）柱類）柱類2 2、中級晶族單形、中級晶族單形（2）單錐類）單錐類中級晶族單形中級晶族單形（3）雙錐類）雙錐類20.三方雙錐中級晶族單形中級晶族單形（4）四方面體和菱面體）四方面體和菱面體（5）四方偏三角面體和）四方偏三角面體和復三方偏三角面體復三方偏三角面體中級晶族單形中級晶族單形（6）偏方面體類）偏方面體類3 3、高級晶族單形（、高

30、級晶族單形（15 15種）種）四四面面體體類類高級晶族單形高級晶族單形八八面面體體類類高級晶族單形高級晶族單形立方體類及十二面體類立方體類及十二面體類單形的命名原則單形的命名原則對一個單形的描述，要注意晶面的對一個單形的描述，要注意晶面的數(shù)目數(shù)目、形狀形狀、相互關系相互關系、晶面與對稱要素的相對位置晶面與對稱要素的相對位置以及單形的以及單形的橫切面形狀橫切面形狀等等 1 1） 整個單形的形狀整個單形的形狀 柱、雙錐柱、雙錐 立方體立方體 2 2） 單形種晶面數(shù)目單形種晶面數(shù)目 單面單面 雙面雙面 四面體四面體 3 3） 單形所屬的晶系單形所屬的晶系 斜方雙錐斜方雙錐 四方四面體四方四面體 4

31、4） 單形晶面的形狀單形晶面的形狀 菱面體菱面體 五角十二面體五角十二面體 5 5） 單形橫切面的形狀單形橫切面的形狀 四方柱四方柱 六方柱六方柱開形和閉形開形和閉形：根據(jù)單形的晶面是否可以自相閉合來劃分根據(jù)單形的晶面是否可以自相閉合來劃分 開形：開形：單形的晶面不能封閉空間單形的晶面不能封閉空間 閉形：閉形：單形的晶面可以封閉空間單形的晶面可以封閉空間幾個概念8747種幾何單形種幾何單形 17種開形的立種開形的立體形態(tài)及其極體形態(tài)及其極射赤平投影射赤平投影8847種幾何單形種幾何單形 30種閉形的立體種閉形的立體形態(tài)及其極射赤形態(tài)及其極射赤平投影平投影8930種閉形的立體種閉形的立體形態(tài)及其

32、極射赤形態(tài)及其極射赤平投影平投影(續(xù)續(xù))47種幾何單形種幾何單形 9030種閉形的立體種閉形的立體形態(tài)及其極射赤形態(tài)及其極射赤平投影平投影(續(xù)續(xù))47種幾何單形種幾何單形 左形和右形左形和右形：互為鏡象，但不能以旋轉操作使之重合的兩個互為鏡象，但不能以旋轉操作使之重合的兩個 圖形，稱為左右形圖形，稱為左右形 左右形只出現(xiàn)于僅具對稱軸而不具對稱面、對稱中心和左右形只出現(xiàn)于僅具對稱軸而不具對稱面、對稱中心和 旋轉反伸軸的對稱型中旋轉反伸軸的對稱型中 92左形左形 右形右形五角十二面體的三個變形五角十二面體的三個變形20.三方雙錐熟練掌握熟練掌握2626種常見單形種常見單形944、聚形和聚形分析聚形

33、和聚形分析聚形聚形(combinations): 兩個或兩個以上單形的聚合。 在任何情況下，單形的相聚必定遵循對稱性一致的原 則，即只有屬于同一對稱型的單形才能相聚!聚形分析：聚形分析： 同一單形的晶面形狀, 大小, 性質(zhì)完全相同; 一個聚形最多只可能由7種單形相聚; 聚形分析程序：聚形分析程序： 找出所有對稱要素, 確定對稱型、晶系和晶族; 根據(jù)原則進行晶體定向; 確定單形的數(shù)目, 以及每種單形的晶面數(shù), 與對稱要素間關系等; 確定單形。95四方柱和四方雙錐四方柱和四方雙錐的聚形示意圖的聚形示意圖 立方體和菱形十立方體和菱形十二面體及其聚形二面體及其聚形96思考題 單形和聚形 單形和聚形的概

34、念。 菱面體和三方雙錐都是6個晶面，它們之間有什么區(qū)別？97第七章第七章 晶體的規(guī)則連生晶體的規(guī)則連生 天然礦物晶體，除以單體存在外，還常常規(guī)則地連生在一起，形成各種所謂的連生體連生體。多個晶體連在一起生長，其分為不規(guī)則不規(guī)則和規(guī)則規(guī)則連生。前者的晶體相互處于偶然的位置，彼此間沒有嚴格的規(guī)律。規(guī)則連生分為平行連生平行連生、雙晶雙晶和浮生浮生。981、平行連生（平行連生（F由若干個同種的單晶體，按所有對應的結晶學方向（包括各個對應的結晶軸、對稱要素、晶面及晶棱的方向）全都相互平行的關系而組成的連生體。 F內(nèi)部格子構造平行、連續(xù)。99明礬八面體的平行連生明礬八面體的平行連生螢石立方體的平行連生螢石

35、立方體的平行連生自然銅立方體的樹枝狀平行連生自然銅立方體的樹枝狀平行連生100內(nèi)部的晶體格子是連續(xù)的1012、雙晶（孿晶）雙晶（孿晶）twin定義：定義：互不平行的同種單體，彼此間按一定的對稱關系相互取向而組成的規(guī)則連生晶體。 雙晶接合面雙晶接合面(composition surface)：雙晶中相鄰單體間彼此結合的實際界面。氯銅銀鉛礦氯銅銀鉛礦(Boleite)雙晶雙晶 雙晶結合的規(guī)律叫雙晶律雙晶律。 102雙晶要素雙晶要素 使雙晶的相鄰兩個個體重合、平行而進行操作時所憑借的輔助幾何圖形（點、線、面）稱為雙晶要素雙晶要素。(1)雙晶面雙晶面(twinning-plane) 是一個假想的面，通

36、過它的反映，可使雙晶相鄰的兩個個體重合或平行。(2)雙晶軸雙晶軸(twinning-axis) 是一個假想的直線，相鄰的兩個個體其中一個個體繞此直線旋轉180后，可與另一個個體重合、平行或連成一個完整的單晶體。(3)雙晶中心雙晶中心(twinning-center) 是一個假想的點，雙晶的一個個體通過它的反伸，可與另一個晶體重合。 103 l 兩側格子不連續(xù)兩側格子不連續(xù)l雙晶面雙晶面/接合面接合面104雙晶面 P雙晶軸105由兩個單體構成的雙晶兩個單體間依一個明顯而規(guī)則的接合面相接觸。兩個單體相互穿插，接合面常曲折而復雜。多個片狀個體以同一雙晶律連生，結合面彼此平行。聚片雙晶可在某些晶面或解

37、理上形成聚片雙晶紋。由兩個以上的單體按同一雙晶律所組成，表現(xiàn)為若干組接觸雙晶或貫穿雙晶的組合，各接合面依次成等角度相交，雙晶總體呈輪輻狀或環(huán)狀，環(huán)可以開口，也可以封閉。兩個以上的單體彼此間按 不同的雙晶律所組成的雙晶。106接觸雙晶貫穿雙晶鈣鈣十十字字沸沸石石的的復復合合雙雙晶晶 107輪式雙晶聚片雙晶108109110111Results from shear stress. Calcite）112雙晶的識別雙晶的識別凹入角：凹入角：單晶為凸多面體，而多數(shù)雙晶有凹 角。(2)縫合線：縫合線：雙晶結合面在晶體表面或斷面上的 跡線，多數(shù)是直線或簡單的折線，少數(shù)呈不規(guī)則的復雜曲線。(3)假對稱：假

38、對稱：整個雙晶外形上表現(xiàn)出來的對稱性與單體所固有的對稱不同，是一種假對稱。(4)雙晶條紋雙晶條紋：由一系列相互平行的接合面在晶面或解理面上的跡線（即雙晶縫合線）所構成的直線條紋。(5)解理方向：解理方向：雙晶中的兩個單體，只當雙晶面或接合面正好平行于某個解理面時，兩者的解理方向才會平行一致；一般情況下，兩者的解理面不相平行。113 不同種類晶體之間的規(guī)則連生不同種類晶體之間的規(guī)則連生 浮生浮生overgrowth：是指一種晶體以一定的結晶學取向關系附生于另一種晶體表面之上或包圍于其四周的現(xiàn)象。附生的晶體形成晚于基底晶體。 交生交生intergrowth：是指兩種不同的晶體彼此間以一定的結晶學取

39、向關系交互連生，或一種晶體嵌生于另一種晶體之中的現(xiàn)象。一般同時結晶。赤鐵礦和磁赤鐵礦和磁鐵礦的浮生鐵礦的浮生角閃石和普通角閃石和普通輝石的交生輝石的交生 114思考題 雙晶的定義。 雙晶和平行連生有什么區(qū)別？ 雙晶面為什么不能平行晶體的對稱面？雙晶軸為什么不能平行晶體的偶次對稱軸？ 據(jù)雙晶個體間的連生方式，雙晶可分為哪些類型？從成因上，雙晶又可分為哪些類型？ 在晶體上如何識別雙晶？115第八章第八章 晶體結構的幾何理論晶體結構的幾何理論 對于一個空間點陣，可以劃分出一個平行六面體作為一個基本單位，整個空間點陣可以由這個單位平行六面體在三維空間的平移而產(chǎn)生。劃分平行六面體的方式有很多，但應遵循以

40、下原則： 1、所選平行六面體的對稱性應符合整個空間點陣的對稱、所選平行六面體的對稱性應符合整個空間點陣的對稱性；性；2、在不違反對稱的前提下，應選擇棱與棱之間直角關系、在不違反對稱的前提下，應選擇棱與棱之間直角關系為最多的平行六面體；為最多的平行六面體；3、在遵循前二條件的前提下，所選平行六面體的體積應、在遵循前二條件的前提下，所選平行六面體的體積應為最小；為最??；4、當對稱性規(guī)定棱間的交角不為直角時，則在遵循前三、當對稱性規(guī)定棱間的交角不為直角時，則在遵循前三個條件的前提下，應選擇結點間距小的行列作為平行個條件的前提下，應選擇結點間距小的行列作為平行六面體的棱，且棱間交角近于直角的平行六面體

41、。六面體的棱，且棱間交角近于直角的平行六面體。116a0c0b0平行六面體參數(shù)：平行六面體參數(shù)： a0、 b0、 c0和、對比晶體幾何常數(shù)117劃分7種平行六面體，對應于7個晶系 形狀及參數(shù)？空間格子的劃分空間格子的劃分 118平行六面體中4種結點類型： 原始格子原始格子(primitive, P)體心格子體心格子(body-centered, I)面心格子面心格子(face-centered, F)底心格子底心格子(end-centered, C, A, B)119七、七、類質(zhì)同象類質(zhì)同象1.類質(zhì)同象的概念類質(zhì)同象的概念 晶體結構中某種質(zhì)點被它種類似的質(zhì)點所代替，僅使晶格常數(shù)發(fā)生不大的變化，

42、而結構型式不變，這種現(xiàn)象稱為類質(zhì)同象類質(zhì)同象。 類質(zhì)同象混合物是一種固熔體。所謂固熔體實指在固態(tài)條件下，一種組分溶于另一種組分之中，而形成均勻的固體。 它可以通過質(zhì)點的代替而形成“代替固熔代替固熔體體”；也可以通過某種質(zhì)點侵入它種質(zhì)點的晶格空隙而形成“侵入固熔體侵入固熔體”。 120 在類質(zhì)同象混晶中，若兩種質(zhì)點可以任意比例相互取代，則稱為完全的類質(zhì)同完全的類質(zhì)同象象，它們可以形成一個連續(xù)的類質(zhì)同象系列。 斜長石系列 鈉長石鈣長石 若兩種質(zhì)點的相互代替局限在一個有限的范圍內(nèi)，稱為不完全的類質(zhì)同象不完全的類質(zhì)同象，它們不能形成連續(xù)的類質(zhì)同象系列。 鉀長石系列 鈉長石鉀長石 1212.類質(zhì)同象代替

43、的條件類質(zhì)同象代替的條件(1)內(nèi)因內(nèi)因 1)原子或離子半徑原子或離子半徑 形成類質(zhì)同象的容積條件。當兩種質(zhì)點的半徑差不超過較小質(zhì)點的半徑之15%時，就可以在晶體結構中互相代替。 1015% 一般形成完全類質(zhì)同象 2025% 在高溫時形成完全類質(zhì)同象，當溫度 下降時，固熔體就發(fā)生離溶。 2540% 在高溫下也只能形成不完全類質(zhì)同 象，在低溫時更不能形成類質(zhì)同象。 1222)離子類型與鍵性離子類型與鍵性 惰性氣體型離子多形成離子鍵結合，而銅型離子的化合物則以共價鍵為主。離子類型不同的不易互相替代。3)離子電價離子電價 對離子化合物來說，代替與被代替的離子電價總和必須保持不變。4)晶格能量晶格能量 若干代替后使晶格能量下降，則晶體容易穩(wěn)定，這樣的替代容易發(fā)生；相反替代后能量增加，則代替不易發(fā)生。5)結構單位堆積緊密程度結構單位堆積緊密程度 在晶體結構中的離子若堆積緊密程度越差，則對類質(zhì)同象的容量越大，類質(zhì)同象代替種類越多。 123(2)外因外因1)溫度溫度 溫度增高利于類質(zhì)同象的代替，下降則減弱。2)壓力壓力 壓力的增大，既限制類質(zhì)同象代