第一章晶體的基本性質(zhì)

1結(jié)晶學(xué)與巖相學(xué)材料的性質(zhì)有什么決定？組成和性質(zhì)組成不同性質(zhì)肯定不同那么組成相同，結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)是否形同呢？例如石墨和金剛石組成相同，結(jié)構(gòu)不同性質(zhì)也不同結(jié)構(gòu)：宏觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)利用設(shè)計微觀結(jié)構(gòu)對無機非金屬材料進行性質(zhì)改變微觀結(jié)構(gòu)分析要解決的問題：工藝-顯微結(jié)構(gòu)-性能間的關(guān)系巖相學(xué)是一種材料研究方法—光學(xué)顯微分析10第一部分結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)11一.晶體：晶體和非晶體。二.空間格子：(1)空間格子和相當(dāng)點的概念(2)空間格子的獲取三.空間格子的基本要素(1)結(jié)點;(2)行列;(3)面網(wǎng);(4)平行六面體四.晶體的基本性質(zhì)（1）自限性；（2）均一性；（3）異向性；（4）對稱性；（5）最小內(nèi)能（6）穩(wěn)定性。主要內(nèi)容12

石英（Quartz）

鉻鉛礦（Crocoite）

一.

晶體的概念什么是晶體？13

電氣石(Tourmaline)石膏(Gypsum)鉬鉛礦(Wulfenite)14祖母綠(EmeraldBrooch)鉆石(Diamond)金剛石(Diamond)15石榴子石(Garnet)

火蛋白石(FireOpals)16紫鋰輝石(Kunzite)

軟玉(Nephrite)常林鉆石重158.786克拉方解石晶體方解石晶體石英晶體上圖的共性：天然具有幾何多面體形態(tài)的固體1819晶體為什么會有規(guī)則的幾何外形，這是由晶體內(nèi)部質(zhì)點的排列規(guī)律所決定的。其內(nèi)部指點排列方式不同，外表特征不同。2021

晶體—具有格子構(gòu)造的固體,或內(nèi)部質(zhì)點在三維空間成周期性重復(fù)排列構(gòu)成的固體。

22

研究表明，數(shù)以千計的不同種類晶體盡管各種晶體的結(jié)構(gòu)各不相同，但都具有格子狀構(gòu)造，這是一切晶體的共同屬性。與晶體結(jié)構(gòu)相反，內(nèi)部質(zhì)點不作周期性的重復(fù)排列的固體，即稱為非晶質(zhì)體。23水晶玻璃晶體:短(或近)程有序,

長(遠)程有序非晶體:短(或近)程有序,長(遠)程無序24二.空間格子的概念與獲得（1）空間格子—是表示晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)中質(zhì)點周期性重復(fù)排列規(guī)律的幾何圖形。（2）等同點或相當(dāng)點：點的內(nèi)容(或種類)相同;點的周圍環(huán)境相同。

（3）空間格子的獲得：

①首先必須找出晶體結(jié)構(gòu)中的相當(dāng)點；

②按照一定的規(guī)則將相當(dāng)點連接起來，就形成了空間格子。

25石鹽的晶體結(jié)構(gòu)26空間格子的獲得：A－NaCl中沿y軸Na+和Cl-排列的情況B－Na+的直線排列C－抽象為直線點陣

等同點或相當(dāng)點(1)點的內(nèi)容(或種類)相同;(2)點的周圍環(huán)境相同.一維圖案27二維圖案(a)－NaCl中xy平面Na+和Cl-排列的情況(b)－Na+或Cl-的平面排列(c)－抽象為平面點陣(c)28三維圖案左－二NaCl中Na+和Cl-排列的情況右－抽象為空間點陣

等同點的分布可以體現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)中所有質(zhì)點的重復(fù)規(guī)律。等同點在三維空間作格子狀排列，我們稱為空間格子。同一晶體結(jié)構(gòu)，其空間格子一定是固定和相同的。NaClClClCl2930

（1）結(jié)點（2）行列（3）面網(wǎng)（4）平行六面體三.空間格子的基本要素31空間格子中的點，代表晶體結(jié)構(gòu)中的等同點。為幾何點，只有幾何意義。在實際晶體中，結(jié)點的位置一定是由同種質(zhì)點所占據(jù)。（1）結(jié)點（格點）實際晶體中的同種質(zhì)點并不一定只占據(jù)在同一套結(jié)點上。（在P4圖1-2a中以硅原子為對象可找出兩套相當(dāng)點，以氧原子為對象可找出3套相當(dāng)點。）32

結(jié)點在直線上的排列即構(gòu)成行列。結(jié)點間距：行列上兩個相鄰結(jié)點間的距離，即最小重復(fù)周期。（2）行列同一行列中的結(jié)點間距必然是相等的。相互平行的行列，其結(jié)點間距必定相等；不相平行的行列，一般說其結(jié)點間距亦不相等。33（3）面網(wǎng)結(jié)點在平面上的分布即構(gòu)成面網(wǎng)。面網(wǎng)密度：面網(wǎng)上單位面積內(nèi)的結(jié)點數(shù)。面網(wǎng)間距：任意兩相鄰面網(wǎng)間的垂直距離。

相互平行的面網(wǎng)，其面網(wǎng)密度及面網(wǎng)間距必然相同?；ゲ黄叫械拿婢W(wǎng)，其面網(wǎng)密度及面網(wǎng)間距一般不同。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。34是空間格子的最小重復(fù)單位。平行六面體的大小和形狀可由結(jié)點間距a、b、c及其相互之間的交角a、b、g

表示，它們被稱為點陣參數(shù)。具體詳見第七章。（4）平行六面體35四.晶體的基本性質(zhì)364.對稱性晶體相同的性質(zhì)在不同方向或位置上作有規(guī)律的重復(fù)。宏觀對稱——晶體相同部位能夠在不同的方向或位置上有規(guī)律重復(fù)出現(xiàn)的特性，宏觀對稱是晶體分類的基礎(chǔ)。微觀結(jié)構(gòu)對稱——格子狀構(gòu)造本身就是質(zhì)點在三維空間呈周期性重復(fù)的體現(xiàn)，從這個意義上說，所有的晶體都是對稱的。38非晶質(zhì)體39玻璃①在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上：晶體具有格子狀構(gòu)造，質(zhì)點的排列既具有短程有序性，又具有長程有序性；非晶質(zhì)體則不具有格子狀構(gòu)造，質(zhì)點的排列只具有短程有序性，不具有長程有序性。②外形上：晶體具有規(guī)則幾何多面體形狀，非晶質(zhì)體為無定形體。③在物性上：非晶質(zhì)體不具有確定的熔點。④在分布上：由于晶體比非晶體穩(wěn)定，所以晶體的分布更廣泛，自然界的固體物質(zhì)絕大多數(shù)是晶體。晶體與非晶體的區(qū)別第二節(jié)晶體的形成與生長41凝華作用形成的雪花（上）和自然硫（右）434445晶核的形成

晶體的形成一般先形成晶核46一、對稱的概念及晶體的對稱性1對稱：就是物體（或圖形）中，其相同部分之間的有規(guī)律的重復(fù)例：蝴蝶、花冠、建筑物、面容、雪花第二節(jié)晶體的對稱及晶體的分類48《韓詩外傳》（韓嬰，西漢）“凡草木花多五出，雪花獨六出．”

神奇曼妙

儀態(tài)萬方1)相同部分2)有規(guī)律的重復(fù)強調(diào)微觀結(jié)構(gòu)對稱——格子狀構(gòu)造本身就是質(zhì)點在三維空間呈周期性重復(fù)的體現(xiàn)，從這個意義上說，所有的晶體都是對稱的。宏觀對稱——晶體相同部位能夠在不同的方向或位置上有規(guī)律重復(fù)出現(xiàn)的特性，宏觀對稱是晶體分類的基礎(chǔ)。2、晶體對稱的特點52對稱操作：是指欲使物體或圖形中相同部分重復(fù)出現(xiàn)的操作。反映旋轉(zhuǎn)

反伸對稱要素：在進行對稱操作時所憑借的幾何要素（點、線、面）。二、晶體的對稱要素和對稱操作晶體的對稱晶體外形上可能存在的對稱要素：1、對稱面（P）

2、對稱軸（Ln）

3、對稱中心（C）

4、旋轉(zhuǎn)反伸軸（Lin）

5、旋轉(zhuǎn)反映軸（Lsn）晶體的對稱1、對稱面（P）

對稱面是把晶體平分為互為鏡像的兩個相等部分的假想平面。相應(yīng)對稱操作是對一個平面的反應(yīng)。ADEBP1P2AE1DEBP晶體的對稱對稱面在晶體中可能存在的位置：

⑴垂直并平分晶面；⑵垂直晶棱并通過它的中心；⑶包含晶棱并平分晶面夾角。

晶體中可不存在對稱面，也可存在一或多個對稱面，最多可達9個。對稱面的描述方法為3P、9P等。立方體的九個對稱面晶體的對稱對稱面的尋找1）垂直并平分晶面對稱面的尋找2）垂直并平分晶棱對稱面的尋找3）包含晶棱并穿過角頂A:晶體中可以沒有對稱面，也可以有對稱面，但最多只能有9個對稱面；B:必須通過晶體中心，其出現(xiàn)的位置多垂直并平分于晶面或晶棱；C:尋找對稱面時要盡量避免轉(zhuǎn)動模型，以免造成重復(fù)；D:對稱面的數(shù)目寫在前面：如，9P。注意2、對稱軸（Ln）對稱軸是通過晶體中心的一根假想直線，晶體圍繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度后，相同的晶面、晶棱、角頂能重復(fù)出現(xiàn)。相應(yīng)的對稱操作是圍繞一根直線的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)一周，晶體的相同部分重復(fù)的次數(shù)稱為軸次（n）；重復(fù)時所旋轉(zhuǎn)的最小角度稱為基轉(zhuǎn)角（α）；n=360°／α。晶體的對稱晶體外形上可能出現(xiàn)的對稱軸有L1（無實際意義）、L2、L3、L4、L6，相應(yīng)的基轉(zhuǎn)角分別為360°、180°、120°、90°、60°。

L2、L3、L4和L6的作圖符號分別為、▲、■、。軸次高于2的對稱軸稱為高次軸。

晶體的對稱晶體中對稱軸舉例橫截面形狀晶體的對稱晶體的對稱定律：晶體中只能出現(xiàn)軸次為1、2、3、4、6的對稱軸，而不能出現(xiàn)5次或高于6次的對稱軸。

晶體對稱的有限性所決定晶體對稱定律：在晶體中不可能存在五次及高于六次的對稱軸。因為不符合空間格子規(guī)律，其對應(yīng)的網(wǎng)孔不能毫無間隙地布滿整個平面。晶體的對稱

3.對稱中心（C）

對稱中心為一假想的點，相對應(yīng)的對稱操作是對于此點反向延伸，通過此點，等距離兩端必能找到相對應(yīng)的點。對稱中心以字母C表示，圖示符號為“o”或“C”表示。晶體中可以有對稱中心，也可以沒有對稱中心，若有只能有一個，而且必定位于晶體的幾何中心。

晶體中如果存在對稱中心，則所有晶面必然兩兩反向平行而且相等。用它可以作為判斷晶體有無對稱中心的依據(jù)。晶體的對稱4、旋轉(zhuǎn)反伸軸（Lin）旋轉(zhuǎn)反伸軸是一根假想的直線，當(dāng)晶體圍繞此直線旋轉(zhuǎn)一定角度后，再對此直線上的一個點進行反伸，才能使晶體上的相等部分重復(fù)。相應(yīng)的對稱操作是圍繞一根直線的旋轉(zhuǎn)和對此直線上一個點反伸的復(fù)合操作。晶體的對稱

例：具有Li4的四方四面體C'a晶體的對稱旋轉(zhuǎn)反伸軸以Lin表示，軸次n可為1、2、3、4、6。相應(yīng)的基轉(zhuǎn)角分別為360°、180°、120°、90°、60°。

除Li4外，其余各種旋轉(zhuǎn)反伸軸都可用其它簡單的對稱要素或它們的組合來代替：

Li1＝C；Li2＝P；Li3＝L3＋C；Li6＝L3＋P⊥

應(yīng)用時，只考慮Li4和Li6。圖示符號分別為“□”和“”。晶體的對稱5、旋轉(zhuǎn)反映軸（Lsn）也是一根假想的直線，相應(yīng)的操作為旋轉(zhuǎn)加反映的復(fù)合操作。圖形圍繞它旋轉(zhuǎn)一定角度后，并對垂直它的一個平面進行反映，可使圖形的相等部分重復(fù)。

旋轉(zhuǎn)反映軸的作用可以由旋轉(zhuǎn)反伸軸來代替：Ls1＝P＝Li2；Ls2＝C＝Li1；Ls3＝L3＋P⊥

＝Li6

；

Ls4＝Li4

；Ls6

＝L3＋C

＝Li3

晶體的對稱綜上所述，在晶體的外部形態(tài)上可能存在而且具有獨立意義的對稱要素只有九種：對稱中心：C對稱面：P對稱軸：L1、L2、L3、L4、L6旋轉(zhuǎn)反伸軸：L4i、L6i晶體的對稱§1.4晶體的理想形狀

單形

聚形單形和聚形一、單形

單形的概念單形的推導(dǎo)

146種結(jié)晶單形

47種幾何單形幾何單形的劃分各晶系的主要單形單形和聚形單形是借助對稱型中全部對稱要素的作用可以使它們相互重復(fù)的一組晶面。1、單形的概念：由對稱要素聯(lián)系起來的一組晶面的總和。立方體

因此，同一單形的所有晶面彼此相等，即具有相同的性質(zhì)，在理想情況下各晶面同形等大。單形和聚形例如：立方體單形2、單形的推導(dǎo)

推導(dǎo)方法：將一個原始晶面置于對稱型中，通過對稱型中全部對稱要素的作用，必然可以導(dǎo)出一個單形的全部晶面。注意：不同的對稱型可以導(dǎo)出不同單形；在同一對稱型中原始晶面與對稱要素的相對位置不同，也可以導(dǎo)出不同的單形來。單形和聚形以L22P對稱型為例，說明單形的推導(dǎo)原始晶面與對稱要素的相對位置有七種：

⑴位置1：原始晶面垂直于L2和2P。通過L2和2P作用不能產(chǎn)生新面，這一晶面就構(gòu)成一個單形——單面。⑵位置2、3：原始晶面平行L2和其中一個P，而垂直另一個P。通過對稱要素的作用——平行雙面。單形和聚形位置1位置2,3(3)位置4、5：原始晶面與L2及一個P斜交，與另一P垂直——雙面(4)位置6：原始晶面與L2平行，與2P斜交——斜方柱

(5)位置7：原始晶面與L2及2P都斜交——斜方單錐

總結(jié):在對稱型L22P中，晶面與對稱要素的相對位置有七種，共推導(dǎo)出五種單形。單形和聚形位置4,5位置6位置7單形符號一個單形是由許多晶面組成的，這些晶面的對稱意義是相同的，所以一個單形上所有晶面的符號具有相似性,我們只找出一個代表晶面，用這個代表晶面的晶面符號來表示這個單形的符號。這個符號就是單形符號。單形符號要用花括號{}括起來。代表晶面的選擇原則：正指數(shù)最多；在滿足上述條件下，盡量使h>k>l。例如：八面體的8個面中，正指數(shù)最多的是（111），所以，八面體的單形符號為{111}每一個對稱型中，原始晶面與對稱要素的相對位置最多只有七種，因此，同一對稱型最多能推導(dǎo)出七種單形。對稱要素較少的對稱型，晶面與對稱要素可能的相對位置數(shù)也會相應(yīng)減少。對32種對稱型逐一進行推導(dǎo)，最多可以推導(dǎo)出146種單形，稱為146種結(jié)晶單形。3、146種結(jié)晶單形

單形和聚形在這146種結(jié)晶單形中，還有許多幾何形狀是相同的。如果將形狀相同的歸為一個單形，則146種結(jié)晶單形可以歸納為47種幾何單形。一些重點單形要記住1、面類等軸晶系：2、柱類1、四面體組3、單錐類2、八面體組4、雙錐類3、立方體組

5、面體類6、偏方面體類關(guān)于單形名稱常用單形形狀或晶面形狀和多少來命名，如六方柱、三方雙錐、菱形十二面體、八面體、四面體等①三斜晶系之單形*數(shù)字為146種結(jié)晶單形的序號；**括號內(nèi)數(shù)字為單形晶面的數(shù)目，下同。各晶系晶類的單形單形和聚形②單斜晶系之單形③斜方晶系之單形單形和聚形④四方晶系之單形單形和聚形⑤三方晶系之單形單形和聚形⑥六方晶系之單形單形和聚形⑦等軸晶系之單形單形和聚形4、47種幾何單形

在146種結(jié)晶單形中，如果只考慮其幾何形態(tài)的不同，則只有47種單形，稱為幾何單形。47種幾何單形的形狀（如圖所示）及描述：通常對一個單形的描述，包括晶面的形狀、數(shù)目、相互關(guān)系、晶面與對稱要素的相對位置以及單形橫切面的形狀等。單形和聚形⑴低級晶族的單形——共有七種，即單面、平行雙面、雙面、斜方柱、斜方四面體、斜方單錐和斜方雙錐。

4.斜方柱5.斜方四面體6.斜方單錐7.斜方雙錐1.單面3.雙面2.平行雙面單形和聚形⑵中級晶族的單形——除垂直高次軸可以出現(xiàn)單面或平行雙面之外，尚可出現(xiàn)25種單形。A、柱類：三方柱、復(fù)三方柱、四方柱、復(fù)四方柱、六方柱、復(fù)六方柱共計六種。8.三方柱10.四方柱12.六方柱9.復(fù)三方柱11.復(fù)四方柱13.復(fù)六方柱橫截面單形和聚形B、單錐類：三方單錐、復(fù)三方單錐、四方單錐、復(fù)四方單錐、六方單錐、復(fù)六方單錐共計6種。

14.三方單錐16.四方單錐18.六方單錐15.復(fù)三方單錐17.復(fù)四方單錐19.復(fù)六方單錐橫截面單形和聚形C、雙錐類：三方雙錐、復(fù)三方雙錐、四方雙錐、復(fù)四方雙錐、六方雙錐、復(fù)六方雙錐共計6種。

20.三方雙錐22.四方雙錐25.六方雙錐21.復(fù)三方雙錐23.復(fù)四方雙錐24.復(fù)六方雙錐橫截面單形和聚形D、四方四面體和復(fù)四方偏三角面體

E、菱面體與復(fù)三方偏三角面體26.四方四面體28.復(fù)四方偏三角面體27.菱面體29.復(fù)三方偏三角面體單形和聚形30.三方偏方面體32.六方偏方面體31.四方偏方面體左形右形左形右形左形右形單形和聚形F、偏方面體類：三方偏方面體、四方偏方面體和六方偏方面體共計三種。分別由6、8、12個晶面組成，通過中心橫切面分別為復(fù)三方形、復(fù)四方形和復(fù)六方形。33.四面體34.三角三四面體35.四角三四面體36.五角三四面體37.六四面體左形右形⑶高級晶族的單形（15種）單形和聚形A、四面體類：四面體、三角三四面體、四角三四面體、五角三四面體和六四面體38.八面體39.三角三八面體40.四角三八面體41.五角三八面體42.六八面體左形右形單形和聚形B、八面體類：八面體、三角三八面體、四角三八面體、五角三八面體和六八面體C、立方體類：立方體和四六面體

D、十二面體類：菱形十二面體、五角十二面體和偏方復(fù)十二面體。

43.立方體44.四六面體45.菱形十二面體46.五角十二面體47.偏方復(fù)十二面體單形和聚形⑴一般形與特殊形

根據(jù)單形晶面與對稱要素的相對位置來劃分的。

凡是單形晶面處于特殊位置，即晶面垂直或平行任何對稱要素，或與相同的對稱要素以等角相交，則這種單形稱為特殊形。

反之，晶面處于一般位置，即不與任何對稱要素垂直或平行（等軸晶系中的一般形有時可平行三次軸的情況除外），也不與相同的對稱要素以等角相交，則這種單形稱為一般形。5、幾何單形的劃分

一個對稱型中，只可能有一種一般形，晶類即以其一般形的名稱來命名。單形和聚形⑵開形和閉形

凡是單形的晶面不能封閉一定空間者稱開形，如平行雙面、各種柱類等。凡是其晶面能封閉一定空間者稱為閉形，例如各種雙錐以及等軸晶系的全部單形等。

單形和聚形⑶左形和右形互為鏡像，但是不能以旋轉(zhuǎn)操作使之重合的兩個圖形，稱為左右形。對于偏方面體，可以上部兩個晶面的不等長的邊為準(zhǔn)，長邊在左者為左形，反之為右形。

30.三方偏方面體32.六方偏方面體31.四方偏方面體左形右形左形右形左形右形單形和聚形五角三四面體，兩L3出露點間找出由三條晶棱組成的一折線，連接兩L3出露點作一假想直線輔助觀察，若組成折線的最下邊的一條晶棱偏向左上方，即為左形，反之為右形。五角三八面體和五角三四面體類似，連接兩L4出露點，若組成折線的最上邊的一條晶棱偏向直線的左下方即為左形，反之為右形。單形和聚形取向不同的兩個相同單形，如果相互間能借助旋轉(zhuǎn)操作而彼此重合者，則互為正負形。(4)正形和負形單形和聚形一種單形其晶面間的角度為恒定者，屬于定形；反之，即為變形。屬于定形者有單面、平行雙面、三方柱、四方柱、六方柱、四面體、立方體、八面體和菱形十二面體九種單形。其余單形皆為變形。(5)定形和變形單形和聚形等軸晶系：四面體、立方體、八面體、菱形十二面體、五角十二面體和四角三八面體三、六方晶系：平行雙面、三方柱、六方柱、三方單錐、六方雙錐、菱面體、復(fù)三方偏三角面體四方晶系：平行雙面、四方柱、四方和復(fù)四方雙錐低級晶族：平行雙面、斜方柱、斜方雙錐6、各晶系的主要單形

單形和聚形1、聚形的概念

2、聚形分析

3、聚形分析中注意問題二、聚形和聚形分析單形和聚形定義：由兩個或兩個以上的單形聚合而成的晶形稱為聚形。1、聚形的概念四方柱與四方雙錐之聚形單形和聚形有幾個單形相聚，其聚形上就有幾種不同的晶面。在聚形上，不同單形的晶面不同形等大，同一單形的晶面同形等大；不同單形的晶面也不能借助對稱要素的作用而彼此重合。因此，可根據(jù)聚形中不同晶面的種數(shù)，判定聚形中的單形數(shù)目。單形的相聚不是任意的，只有屬于同一對稱型的單形才能相聚；換句話說，聚形也必須是屬于一定的對稱型，因此，聚形中的每一單形的對稱型當(dāng)然都與該聚形的對稱型一致。聚形的特點單形和聚形聚形分析：就是判定一個聚形是由哪幾種單形組成。聚形分析步驟如下：⑴首先確定聚形所屬的晶族、晶系和對稱型。⑵確定聚形上有幾種不同的晶面，以確定該聚形是由幾個單形構(gòu)成的。⑶確定每一種單形的晶面數(shù)目。⑷根據(jù)每一單形的晶面數(shù)目、晶面相互關(guān)系、聚形所屬對稱型和晶系、晶面與對稱要素的相對空間關(guān)系，參照教材上的表5，確定單形名稱。2、聚形分析單形和聚形⑴牢記單形相聚的原則。如四方柱不能和八面體相聚。⑵不能把形狀大小相同的一組晶面分成幾個單形，如立方體的六個晶面不能看作三個平行雙面。⑶作聚形分析時要想象地將屬于同一單形的各晶面延長相交，根據(jù)相交后的單形的形狀來定名。⑷在一晶體中，可出現(xiàn)兩個或兩個以上名稱相同的單形。如鋯石的晶體就是有兩個四方雙錐和一個四方柱組成的聚形。鋯石晶體單形和聚形返回首頁3、注意問題一、礦物及礦物學(xué)1.礦物（天然礦物）：

礦物是由各種地質(zhì)作用中天然形成的單質(zhì)和化合物。它們具有相對固定的化學(xué)組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在一定的物理化學(xué)范圍中穩(wěn)定。是組成巖石和礦石的基本單位。

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)自然界礦物約有3000余種，其中20％以上為硅酸鹽礦物；第2章礦物與巖石113天然礦物蛋白石孔雀石黃鐵礦114石英方解石115工藝礦物人造晶體金剛石剛玉水晶生產(chǎn)規(guī)模小數(shù)量少金剛石水晶116工藝制品水泥熟料A礦B礦莫來石生產(chǎn)規(guī)模大數(shù)量多

熔融煅燒

礦物的成分、性質(zhì)與分類

第一部分礦物的化學(xué)成分第二部分礦物的形態(tài)第三部分礦物的物理性質(zhì)第四部分礦物的分類命名第一部分礦物的化學(xué)成分礦物的化學(xué)成分：礦物是自然界的天然產(chǎn)物，化學(xué)元素是形成礦物的物質(zhì)基礎(chǔ)。顯然，地殼中化學(xué)元素的豐度與礦物的形成、礦物的化學(xué)成分有著密切的關(guān)系。常見8種元素的元素豐度

（據(jù)B.Mason,1966）元素質(zhì)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

地殼中以O(shè),Si,Al,Fe,Ca,Na,K,Mg等元素組成

的含氧鹽和氧化物礦物分布最廣。

其中硅酸鹽礦物占礦物總種數(shù)的24％，占地殼總

重量的3/4。如：橄欖石((Mg,Fe)2[SiO4])、透輝

石(CaMg[Si2O6])等七大造巖礦物皆為硅酸鹽礦物；

氧化物礦物，占礦物總種數(shù)的14％，占地殼總重

量的17％。如石英（SiO2），剛玉(Al2O3)等。

礦物的化學(xué)成分：

（1）單質(zhì)：金剛石，自然金

（2）化合物：橄欖石，斜長石等

（一）礦物的形態(tài)形態(tài)：指礦物單體、礦物規(guī)則連生體及同種礦物集合體的形態(tài)。它是礦物化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的外在反映，故可作為礦物的重要鑒定特征。

第二部分礦物的形態(tài)1.礦物單體的形態(tài)：

根據(jù)晶體在三維空間的發(fā)育程度，大致分為三種基本類型：1）一向伸長：柱狀、針狀、毛發(fā)狀，如輝石、角閃石2）二向延伸：板狀、片狀、葉片狀，如石墨、云母3）三向等長：粒狀，如橄欖石、石榴石

（1）一向伸長：

柱狀、針狀、毛發(fā)狀:輝石、角閃石、電氣石（2）二向延長：如板狀、板片狀、片狀等。云母、綠泥石等具此習(xí)性。（3）三向等長：如等軸狀、粒狀。石榴石、黃鐵礦等具此習(xí)性。2、礦物集合體形態(tài)：同種礦物多個單體聚集在一起就是礦物集合體。集合體形態(tài)取決于單體形態(tài)和集合方式。按礦物顆粒大小，集合體分為：顯晶集合體：肉眼能分辨其中礦物單體隱晶集合體：顯微鏡下可以區(qū)分出礦物單體膠態(tài)集合體：顯微鏡下也不能辨別出單體顯晶集合體的形態(tài)常見有：柱狀（columnar）、針狀（acicular）、板狀（tabular）、片狀（schistic）、鱗片狀（scaly）、葉片狀（foliated）和粒狀（granular）等。顯晶集合體：下一頁顯晶集合體：下一頁顯晶集合體：常見的隱晶及膠態(tài)集合體按形成方式及外貌特征主要有：分泌體(secretion)、結(jié)核（concretion）、鮞狀及豆?fàn)罴象w（oolitic&pisoliticaggregates）、鐘乳狀集合體（stalactiticaggregate）分泌體：返回鮞狀集合體：豆?fàn)罴象w：鐘乳狀：葡萄狀和腎狀塊狀集合體：土狀集合體：被膜狀集合體：

取決于礦物本身的化學(xué)組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是鑒定礦物的主要依據(jù)，也是礦物資源開發(fā)利用的著眼點。

光學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)

第三部分礦物的物理性質(zhì)（一）礦物的光學(xué)性質(zhì)礦物的光學(xué)性質(zhì)：礦物對可見光的反射、折射、吸收等所表現(xiàn)出來的各種性質(zhì)。光學(xué)性質(zhì)：顏色

Color

條痕Streak

透明度Transparence

光澤Luster顏色（Color）

礦物對入射的白色可見光（390～770nm）中不同波長的光波吸收后，透射和反射的各種波長可見光的混合色。是鑒定礦物時最直觀的感性認識。 注意：1）當(dāng)?shù)V物對各色光同等程度地均勻吸收時，其所呈顏色取決于吸收程度；例如，吸收紅光，則呈現(xiàn)紅光對角的補色—綠色。2）當(dāng)?shù)V物選擇性地吸收某種波長的色光時，礦物呈現(xiàn)被吸收的色光的補色。

條痕（streak）

是礦物粉末的顏色。一般是指礦物在白色無釉磁板（whiteunglazesporcelain）上劃擦?xí)r所留下的粉末的顏色。條痕突出表現(xiàn)了礦物的自色，因而是鑒定礦物的可靠依據(jù)。

注意：①不透明礦物和鮮艷彩色的透明—半透明礦物，尤其是硫化物或部分氧化物和自然元素礦物，具重要鑒定意義；而淺色或白色、無色透明礦物的條痕多為白色、淺灰色等淺色，無鑒定意義；②某些礦物由于類質(zhì)同象混入物的影響，其條痕和顏色會有所變化。根據(jù)條痕的微細變化，可大致了解礦物成分的變化，推測礦物的形成條件。透明度（

Transparence

）礦物透過可見光的程度。分為透明、半透明、不透明。1）透明（transparent）：能透過絕大部分光，條痕為無色、白色或淺色。如，石英、方解石、普通角閃石2）半透明（translucent）：可允許部分光透過，條痕呈紅、褐等各種彩色。如，辰砂、雄黃3）不透明（opaque）：基本不允許光透過，條痕呈黑色或金屬色。如，磁鐵礦、石墨

光澤（Luster）指礦物表面對光的反射能力。礦物反光的強弱主要取決于礦物對光的折射和吸收的程度。礦物對光的折射越強，光澤也就越強。光澤與透明度、條痕有關(guān)，在肉眼鑒定時，常配合條痕、透明度來判斷光澤等級。分為4個等級：1）金屬光澤：反光很強，似平滑金屬磨光面的反光。礦物具金屬色，條痕呈黑色或金屬色，不透明。方鉛礦和石英晶體2）半金屬光澤：反光較強，似未經(jīng)磨光的金屬表面的反光。礦物呈金屬色，條痕為棕色、褐色等深彩色，不透明～半透明。

3）金剛光澤：反光較強，似金剛石般明亮耀眼的反光。顏色和條痕均呈淺色（如淺黃、桔紅、淺綠等）、白色或無色，半透明～透明。

金剛石晶體光線在金剛石晶體中傳播示意4）玻璃光澤：反光較弱，呈普通平板玻璃表面的反光。礦物為無色、白色或淺色，條痕呈無色或白色，透明。石英晶簇注意：礦物不平坦的表面或礦物集合體的表面上的特殊變異光澤：1）油脂光澤（greasyluster）：某些解理不發(fā)育的淺色透明礦物的不平坦斷口上呈現(xiàn)的似油脂般的光澤。2）樹脂光澤（resinousluster）：某些具金剛光澤的黃、褐或棕色透明礦物的不平坦斷口上的似松香般的光澤。3）瀝青光澤（pitchyluster）：解理不發(fā)育的半透明或不透明黑色礦物的不平坦斷口上烏亮瀝青狀光澤。4）珍珠光澤（pearlyluster）：淺色透明礦物的極完全解理面上的如珍珠表面或蚌殼內(nèi)壁柔和而多彩的光澤。5）絲絹光澤（silkyluster）：具玻璃光澤的無色或淺色透明礦物的纖維狀集合體表面常呈蠶絲或絲織品狀的光亮。6）蠟狀光澤（waxyluster）：某些透明礦物的隱晶質(zhì)或非晶質(zhì)致密塊體上的似蠟燭表面的光澤。

7）土狀光澤（earthyluster）：呈土狀、粉末狀或疏松多孔狀集合體的礦物表面如土塊般暗淡無光。石英的油脂光澤閃鋅礦的樹脂光澤珍珠光澤層解石白云母蛇紋石石棉的絲絹光澤蠟狀光澤蛇紋石滑石高嶺石土狀光澤鋁土礦的

土狀光澤具假象赤鐵礦的褐鐵礦礦物透明度、光澤、顏色和條痕的關(guān)系礦物光澤、顏色和條痕是礦物鑒定的重要依據(jù)，透明度、光澤和顏色還是評價寶石的重要指標(biāo)。透明度透明———————不透明光澤玻璃—金剛—半金屬—金屬顏色無色—淺色—深色—金屬色條痕白色—淺色—深色或金屬色折射率低——————————高吸收率低——————————高反射率低——————————高特殊光學(xué)效應(yīng)

由于礦物內(nèi)部具有包裹體、雙晶、微細球狀結(jié)構(gòu)等特殊內(nèi)在因素，當(dāng)被加工成寶石時，導(dǎo)致光的干涉、散射、衍射等現(xiàn)象，使寶石顯現(xiàn)出特殊的光學(xué)效應(yīng)。常見的有：貓眼效應(yīng)、星光效應(yīng)、變色效應(yīng)、變彩效應(yīng)、暈色效應(yīng)

等。1．貓眼效應(yīng)（貓眼光，chatoyance）紫翠玉貓眼綠柱石貓眼2．星光效應(yīng)（

星光，asterism

）星光藍寶石星光紅寶石戒面

礦物在外力（如敲打、擠壓、拉引、刻劃等）作用下所表現(xiàn)出來的性質(zhì)。力學(xué)性質(zhì)：硬度Hardness

解理Cleavage

斷口Fracture（二）礦物的力學(xué)性質(zhì)（mechanicalproperties）硬度（Hardness）

礦物硬度是指礦物抵抗外力刻劃等機械作用的能力。

1.摩氏硬度計

（1）Talc滑石

（2）gypsum石膏（3）calcite方解石（4）fluorite螢石（5）apatite磷灰石（6）orthoclase正長石（7）quartz石英（8）topaz黃玉（9）corundum剛玉（10）diamond金剛石測試時，應(yīng)先以高硬度的標(biāo)準(zhǔn)礦物的棱角刻劃待測礦物，再依次換用硬度較低的標(biāo)準(zhǔn)礦物刻劃，當(dāng)兩礦物硬度相近時，則用標(biāo)準(zhǔn)礦物與待測礦物相互刻劃，以確定其硬度的相對大小。2.確定礦物硬度的簡便方法用指甲和/或小刀刻劃來確定硬度范圍。

注意：

1）實際鑒定時，常代之以指甲（2.0～2.5）、小鋼刀（5～6）和玻璃（5.5～6.0）等來粗略地確定礦物的硬度;2）待測礦物須選擇新鮮、致密、純凈的單礦物，最好是具良好的棱角、晶面或解理面的單晶體。有些礦物的硬度具對稱性和各向異性。如，藍晶石（100）面上的硬度，沿延長方向硬度為4.5，垂直延長方向硬度6.5,被稱為二硬石。解理Cleavages

礦物在外力作用（敲打或擠壓）下，嚴格沿著一定結(jié)晶學(xué)方向破裂、并裂成光滑平面的性質(zhì)稱為解理。這些平面稱為解理面cleavageplane.

解理是鑒別礦物的可靠依據(jù)之一。

分為五個等級：（1）極完全解理：礦物在外力作用下極易裂成簿片。解理面光滑、平整。如云母、石墨、石膏等。

②完全解理：

礦物受力后易裂成光滑的平面或規(guī)則的解理塊，解理面顯著而平滑，常見∥解理面的階梯。如方解石、螢石③中等解理：

礦物受力后常破裂成

較小的不很平滑的平面，解理面不太連續(xù)，常呈

階梯狀，且閃閃發(fā)亮，

清晰可見。④不完全解理：

礦物受力后不易裂出

解理面，僅斷續(xù)可見

小而不平滑的解理面。如磷灰石⑤極不完全解理：即無解理。

礦物受力后很難出現(xiàn)解理面，僅在顯微鏡下偶爾可見零星的

解理縫。

觀察解理的注意事項：

(1）解理只能在晶質(zhì)礦物中出現(xiàn)，非晶質(zhì)或膠體礦物中不能出現(xiàn)解理。肉眼能夠在較大的礦物晶體上看見解理。（2）必須對同種礦物的多個顆粒進行觀察。（3）一個礦物可有一種級別的解理，也可有兩種級別的解理；可有一個方向的解理，也可有多個方向的解理。（4）觀察解理組數(shù)和夾角必須在同一單體上進行。要盡量找到自由面多的單體，對著光線轉(zhuǎn)動標(biāo)本，觀察解理組數(shù)和夾角；也可在解理面上觀察解理紋的方向來確定解理組數(shù)。方解石(5）注意區(qū)分晶面與解理面晶面解理面1、為晶體外面的一層平面，受力打擊后立即消失1、為晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)上連結(jié)力弱的方向，受力打擊后可出現(xiàn)互相平行的平面2、晶面上一般比較暗淡。2、解理面一般比較新鮮、光亮。3、晶面一般不太平整，仔細觀察時有凹凸不平的痕跡。3、比較平整，但可出現(xiàn)規(guī)則的階梯狀解理面或解理紋。

礦物受力作用后不依一定結(jié)晶方向裂開，而是在任意方向上呈各種不平整的斷面，此種斷面稱為斷口。礦物的解理與斷口出現(xiàn)的難易程度是互為消長的。在晶體、非晶質(zhì)礦物中都可見斷口。斷口（Fracture

）依據(jù)其所呈現(xiàn)的形態(tài)來描述礦物的斷口，常見：①貝殼狀斷口（conchoidalfracture）：呈圓形或橢圓形的光滑曲面，形似貝殼。②鋸齒狀斷口（hacklyfracture）：呈尖銳鋸齒狀，見于強延展性的自然金屬元素礦物。③參差狀斷口（unevenfracture）：呈參差不平狀，見于大多數(shù)脆性礦物及塊狀或粒狀集合體。④平坦?fàn)顢嗫冢╡venfracture）：斷面較平坦，見于塊狀礦物。⑤土狀斷口（earthyfracture）：斷面粗糙、呈細粉狀，為土狀礦物特有。⑥纖維狀斷口（fibrousfracture）：呈纖維絲狀，見于纖維狀礦物集合體上。貝殼狀斷口：返回土狀斷口參差狀斷口纖維狀斷口其他力學(xué)性質(zhì)脆性（Brittle）：礦物受外力作用（如刀刻、錘擊）時易破碎的性質(zhì)。脆性與礦物硬度無關(guān)。具脆性的礦物如石鹽、螢石、金剛石等。延展性（Malleable，ductility）：礦物在錘擊或拉引下容易形成薄片或細絲的性質(zhì)。通常溫度增高，礦物延展性增強。自然金、自然銅、自然銀等具有很好的延展性。彈性（Elastic）：礦物因受外力而變形，當(dāng)外力除去后，在彈性限度內(nèi)，能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。如白云母等。撓性（Flexible）：礦物因受外力而變形，當(dāng)外力除去后，不能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。如綠泥石、滑石、蛭石等。（三）礦物的其他性質(zhì)

相對密度（relativedensity）磁性（magnetism）

導(dǎo)電性（electricconductivity）

壓電性（piezoelectricity）

相對密度（relativedensity）

也稱比重，是純凈的單礦物在空氣中的重量與4℃時同體積的水的重量之比。注意：

1）相對密度無量綱，其數(shù)值與密度相同，但它更易測定。

2）礦物的相對密度通常分為三級：①輕的：相對密度<2.5②中等的：大多數(shù)非金屬礦物的相對密度為2.5～4③重的：相對密度>4。自然金屬元素礦物基本屬此類磁學(xué)性質(zhì)（magnetism）

礦物的磁性是礦物在外磁場作用下所呈現(xiàn)的被外磁場吸引、排斥或?qū)ν饨绠a(chǎn)生磁場的性質(zhì)。在礦物鑒定和分選中，通常把礦物的磁性分為三類：（1）強磁性礦物：能被永久磁鐵所吸引，如磁鐵礦、磁黃鐵礦和自然鐵。（2）弱磁性（電磁性）礦物：其碎屑只能在強磁場中被吸引，永久性磁鐵對它沒有影響。在礦物分選時，利用電磁鐵所產(chǎn)生強磁場才能引起礦物的磁性效應(yīng)，所以稱為電磁性礦物。赤鐵礦、黃銅礦、普通角閃石、輝石都屬這類礦物。（3）無磁性礦物：在很強的電磁鐵作用下，也不能被吸引。如石英、方解石、石鹽等。導(dǎo)電性（electricconductivity）礦物對電流的傳導(dǎo)能力。一般，金屬礦物是電的良導(dǎo)體，非金屬礦物是電的不良導(dǎo)體，而鐵和錳的氧化物及金剛石是半導(dǎo)體。壓電性（piezoelectricity）

某些礦物單晶體，在壓力和張力作用下，因變形效應(yīng)而出現(xiàn)的荷電性質(zhì)。晶體的壓電性具明顯的異向性。其他物理性質(zhì)

導(dǎo)熱性、熱膨脹性、熔點、易燃性、揮發(fā)性、吸水性、可塑性、放射性第四部分礦物的分類命名