《矿石学基础.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿石学基础.ppt（771页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、矿石学基础,课程性质,学科基础必修课(选矿专业) 1、矿物总论 2、矿物各论 3、矿石,重点与难点,重点：结晶学基础；矿物的物理性质；成矿作用 难点：结晶学基础,绪 论,1、认识矿石的重要性：,矿石是选矿加工的对象。 选矿的任务：根据矿石中各种矿物的物理和化学性质上的差异，采用不同方法把有用矿物和脉石矿物分离，除掉有害杂质，把共生的有用矿物相互分离成单独的精矿。 因此，对矿石的正确认识和理解，是从事选矿研究首先必须解决的最重要问题之一。,2、矿石与矿物的关系：,矿石是由矿物组成的。矿石的加工分选，主要取决于其矿物的组成状况。 矿物岩石（矿石）地壳,3、矿石学基础,学科基础必修课，一门专业技术基
2、础课。为后续的专业教学及学生毕业后的工作，提供加工原料方面的总体说明和知识准备。,4、教材的编排,针对影响矿石分选性质的矿物特征展开的。,、能力的培养,1）理论方面： （1）通过本课程的学习，要求学生能正确判读和运用文献中与矿石有关的结构图、文字说明与论述； （2）对矿物从几何对称规律、晶体化学特征、结晶习性到各项物理性质都具有理性和感性两方面的坚实基础； （）、掌握矿物的肉眼鉴定方法，对常见矿物具有较强的识别能力； （）对岩石、矿石的基本概念，矿物、矿石、矿床之间的内在联系有一定程度的了解。,5、能力的培养：,2）技能方面： 掌握矿物的肉眼鉴定方法，对常见矿物具有较强的识别能力；,、本门课程
3、的中心任务,本门课程的核心和实质是矿物，因此，对矿物的晶体结构、性质、成因的研究和分析，是本门课程的中心任务。,、矿物的定义：,矿物是地壳中的化学元素在地质作用过程中形成的，具有相对稳定的化学成分和物理性质的自然产物。 1）存在形式：单质/化合物 2）成因分类：天然的矿物/人造的矿物/宇宙矿物 3）种类： 3000余种 4）存在状态：固态的/液态的/气态的/胶态的,、教材组成部分,第一部分：矿物通论 第二部分：矿物各论 第三部分：矿石, 矿 物 通 论,1 晶 体 1.1 晶体及其基本性质,1 晶 体 1.1 晶体及其基本性质 1.1.1晶体概念,一、晶体 古代，无论中外都把具有规则多面体形态
4、的水晶称为晶体 (插图1)，后来扩展为用晶体称呼那些天然就具有规则多面体形态的固体。 显然，这种认识并不全面。例如石英，它既可以呈多面体形态的水晶存在，也可以呈不规则的颗粒而生成于岩石中。同样，一颗不规则的食盐颗粒在NaCl的过饱和溶液中，最后也能长成立方体外形的晶体。由此可见，仅仅从外表去分辨是否是晶体是极不恰当的。晶体的本质必须从它的内部去寻找。,1.1.1晶体概念,有关晶体本质的探讨持续了几个世纪，直到1912年劳埃首次应用X射线衍射技术测定了晶体内部结构，这才揭示了晶体的实质。通过对数以百万计的物质进行X射线衍射分析对比，发现一切晶体，不论其外形如何，它的内部质点(原子、离子或分子)都
5、作规律排列 (插图2)。到此，可以给晶体下一个准确的定义了 。,1.1.1晶体概念,晶体：是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。或晶体是具有格子构造的固体。,1.1.1晶体概念,结晶质：内部质点规律排列、具有格子构造的物质称为结晶质。 非晶体：内部质点不作规则排列，不具格子构造的物质，称为非晶质（体）。,1.1.1晶体概念,1.1.1晶体概念,非晶体的概念：广义上包括气体、液体和一部分固体物质，如玻璃、琥珀、松香、树脂、沥青、大部分塑料等。 从内部构造来看，非晶体中质点的分布很像液体。所以严格地讲，非晶体只能称之为呈凝固态的过冷却液体。 狭义的非晶体仅指固体。,1.1.1晶体概念, 晶体
6、与其他物质存在状态的差别在于是否具有格子构造，而不是外在的形态和大小。晶体广泛分布于自然界，例如土壤、日用陶瓷、金属制品，都是晶体；各类晶体形态复杂，大小悬殊，有的矿物晶体可重达百吨，有的则需要借助显微镜，甚至电子显微镜或x射线分析方能识别。前者称为显晶质，后者称为隐晶质。,1.1.1晶体概念, 晶体与非晶体之间是可以互相转化的。 晶体非晶体 称为非晶化或玻化 例如：晶体的放射性蜕变 非晶体晶体 称为晶化或脱玻化 例如：蛋白石转化为石英,准晶体,1984年人们在研究骤冷Al、Mn合金时，在其电子衍射图中发现了具有5次对称的斑点分布，1985年研究骤冷的Ni合金时，又发现了10次对称轴，其结构具
7、有短程有序和长程有序，但不满足一般晶体的对称特点，因为晶体中不可能存在5次和高于6次的对称轴。由此人们想到固体材料在晶态和非晶态之间还存在着一种过渡状态，这就是物质存在的第三态：准晶态。,准晶体,准晶体是物质的一种介稳态，具有晶体所没有的5次或高于六次的对称轴。,准晶体,当物质生成时，环境快速冷凝，就有可能产生一种固体结构形态。它是一种内部结构由多级呈自相似的配位多面体在三维空间作长程定向有序分布的固体。,准 晶 体,准晶体与非晶体的差别：组成质点在三维空间呈周期性重复排列 准晶体与晶体的差别：组成质点的结构单元不能平移重复（具有晶体所没有的5次或高于六次的对称轴。）,准晶体,准晶体中不存在晶
8、胞，目前已知的准晶体都是微米级大小的人工合成物质，自然界尚未发现有它的存在。,1.1.2晶体的基本性质,晶体的基本性质，是指一切晶体所共有的并据此与其他状态的物体相区别的性质。 晶体的各项基本性质，都是由其内部构造说决定的。,1.1.2.1自限性,指晶体在适当条件下可以自发地形成封闭的几何多面体的性质 (插图5)。 晶体外部形态的这一特征，是内部质点规则排列在外形上的直接反映。,1.1.2.2均一性,因为晶体具有格子构造，在同一晶体的各个部分，质点的分布是一样的，所以晶体的各个部分的物理性质与化学性质也是相同的，这就是晶体的均一性。,1.1.2.3异向性,指随着结晶方向不同物理、化学性质不同的
9、现象(插图6)。原因是晶体结构中不同方向上的质点种类和排列方式不同。 例如：蓝晶石（二硬石） 平行晶体延长方向，硬度4.0-4.5 垂直晶体延长方向，硬度6-7,1.1.2.4对称性,相同的性质在不同的方向或位置上作有规律地重复，就是对称性。 对称性是晶体最重要的基本性质，是其内部质点周期性重复排列的本质体现。 格子构造本身就是质点重复规律的体现。,1.1.2.5最小内能与稳定性,最小内能：在相同的热力学条件下，晶体与同种物质的非晶质体、液体、气体相比较，其内能最小。因为晶体的内部质点是作有规律排列的，它使质点间的引力与斥力达到平衡，因此具有最小的内能。 稳定性：由于晶体具有最小内能，因而结晶
10、状态是一个相对稳定的状态。这就是晶体的稳定性。只有在得到外来能量时，才能破坏其稳定性。,1.1.2.6定熔性,晶体在受热溶解时，具有固定熔点的性质。 对比晶体和非晶质的加热曲线如下：(插图7.8)。,1.1.2.6定熔性,1.2晶体内部构造 1.2.1结构基元、结点、点阵,1、结构基元 晶体内部质点在三维空间呈周期性重复排列。当一质点作周期性重复时，其周围与该质点不同的邻近质点也作同样的周期重复，它们共同组成了晶体结构中的一个重复单位，即结构基元。见7页图1-7,1.2.1结构基元、结点、点阵,结构基元能以平移的方式周期重复地出现在空间任一方向上。所有结构基元的化学组成相同，空间结构相同，排列
11、取向相同，周围环境相同，。它可以是原子、离子、离子团或分子；质点数可以是一个，多个，甚至上百个。,1.2.1结构基元、结点、点阵,1、自然元素晶体：结构基元比较简单 2、氧化物、硫化物：结构基元比较复杂 3、含氧盐类：最复杂,1.2.1结构基元、结点、点阵,2、结点（阵点） 为了描绘结构基元排列的周期性，通常是将每个结构基元抽象成一个相应的几何点，由它来反映结构基元在晶体中的周期重复方式。 如此抽象出来的几何点称作结点（阵点）。见7页图1-7,1.2.1结构基元、结点、点阵,3、点阵 由于晶体内部质点在三维空间周期重复排列，所以对应于每种晶体结构，都有一系列在三维空间周期排布的几何点，这些几何
12、点的总称为点阵。 一维直线点阵 二维平面点阵 三维空间点阵 见8页图18 图19,122行列、面网、空间格子,1、行列：一个空间点阵，如果用同一方向的平行直线把直线阵点穿连起来，就构成了一个行列。 见9页图110；,122行列、面网、空间格子,任意两个结点就可决定一个行列。 结点间距：行列中相邻结点间的距离称为该行列的结点间距。 在同一行列中结点间距是相等的，在平行的行列上结点间距也是相等的，不同方向的行列，其结点间距一般不等,122行列、面网、空间格子,2、面网：由两组不同方向的平行直线穿连起来的平面阵点，就构成了一个面网。见9页图111 面网密度 面网上单位面积内结点的密度称为面网密度 面
13、网间距,122行列、面网、空间格子,3、空间格子： 连接分布在三维空间内的空间阵点就构成了空间格子。 3个不在同一个面的适当行列就可以决定一个空间格子。 空间格子：表示晶体内部质点在三维空间周期性重复排列规律的几何图形。,122行列、面网、空间格子,阵点只是几何点，它不等于实在的质点；空间格子也只是一个几何图形，它不等于晶体内部含有实际质点的晶体结构。 如：氯化铯(CsCl)晶体结构和空间格子。 见10页图113,1.2.3.1单位平行六面体,空间格子可以划出的一个最小重复单位，就是单位平行六面体（插图11） 。 它由六个两两平行且相等的面组成。 空间格子就是由无数个相互平行叠置的平行六面体所
14、组成。,1.2.3.1单位平行六面体,在一个晶体的空间点阵中，会有无穷多不同连接方向的行列，所以同一空间点阵可以有无穷多种划分平行六面体的方式。为使选取的平行六面体，在表征晶体结构内部质点排列的周期性上，是惟一而单值的，它应该符合以下的原则要求：,1.2.3.1单位平行六面体,第一 所选平行六面体的对称性，应与所在空间点阵固有的最高点群和最高平移群相一致（因为当晶体结构简化为空间点阵时，结构基元中各类质点不同排列方式导致的对称性下降已被消除）； 第二 在满足第一条准则的基础上，所选平行六面体的三边要尽可能相交成直角（正交性）； 第三 在满足上述两条准则的基础上，所选平行六面体边长要尽可能短，体
15、积要尽可能的小。,1.2.3.1单位平行六面体,按上述原则选定的平行六面体，即成为代表点阵对称性的基本单元，在由它沿其3个边的方向反复平移构成的空间格子中，它是惟一具有充分代表性的最小单位，故而将其称为空间格子的单位平行六面体。,1.2.3.1单位平行六面体,单位平行六面体的大小和形状由其三根交棱的长短与相互间的夹角决定。如图12，a、b、c及、合称为格子常数或点阵参数。,1.2.3.1单位平行六面体,意义：反映并代表了晶体结构对称性的空间格子，即是由这样的平行六面体以共面的形式相互平行无间隙地叠置而成。,1.2.3.2 14种布拉维格子,1、结点分布 根据结点在平行六面体上的分布，平行六面体
16、有四种基本类型： 见12页图1-16 原始格子（P） 结点分布于平行六面体的角顶 。见12页图1-12 底心格子 结点分布于平行六面体的角顶及某一对面的中心。 体心格子(I) 结点分布于平行六面体的角顶和体中心。 面心格子(F) 结点分布于平行六面体的角顶及每个面的中心。,1.2.3.2 14种布拉维格子,1.2.3.1 14种布拉维格子,2对称特点 根据平行六面体的对称特点不同，可将其分为7种类型，与晶体分类的7个晶系相对应。见11页图1-15。 各晶系的格子常数特点如下：,1.2.3.1 14种布拉维格子,立方格子 等轴晶系 a=b=c；=90 四方格子 四方晶系 a=bc；=90 菱面体
17、格子 三方晶系 a=b=c；=90 六方格子 六方晶系 a=bc；=90,=120 斜方格子 斜方晶系 abc；=90 单斜格子 单斜晶系 abc；90，90 三斜格子 三斜晶系 abc；90,1.2.3.1 14种布拉维格子,考虑到单位平行六面体的7种形状，又考虑到结点分布的4种类型，应该有28种不同类型的格子，但去掉重复的和不符合原则的，只有14种格子，即14种布拉维格子 见页表 它是由布拉维1848年用数学方法推导出的，并被以后的X射线分析所证实。,1.2.3.1 14种布拉维格子,所有的晶体，尽管由于各自结构中质点的种类和重复周期不同，从而形成了千千万万不相同的晶体结构，但代表结构单元
18、的结点在空间的排列方式，确只能是14种布拉维格子中的一种。,1233晶胞,实际晶体结构中划分出这样的最小重复单位，称为晶胞。整个晶体结构可视为晶胞在三维空间平行地、毫无间隙地重复累叠。 晶胞的形状与大小，取决于它的三个彼此相交的棱的长度和它们之间的夹角。格子常数，对于实际晶体则称之为晶胞参数。,1.3晶体对称 1.3.1对称的概念,1对称的概念 对称现象如蝴蝶(插图13)、花冠(插图14)等呈对称的图形。,显然对称的图形必须由两个以上的相同的部分组成，但只具有相同的部分还不一定是对称的图形，如右图,1.3.1对称的概念,对称还必须符合另一个条件:这些相同的部分，通过一定的操作可以发生重复。 对
19、称就是物体相同部分有规律的重复。,1.3.1对称的概念,2晶体对称特点 晶体对称性最直观的表现是它的外形,表现为相同的晶面、晶棱和角顶作有规律的重复。但并不仅限于此,还有它自身的特点： 1)所有的晶体都具有对称性。 2)晶体的对称是有限的。 3)晶体的对称是全面的。既是外形上的对称，同时也是物理性质上的对称。如光学、力学、热学、电学性质等。,1.3.2晶体几何外形的对称1.3.2.1晶体外形对称要素,欲使对称图形中相同部分重复，必须通过一定的操作，这种操作就称之为对称操作。例如：蝴蝶、花冠 在进行对称操作时所凭借的辅助几何要素(点、线、面)称为对称要素。 晶体外形可能存在的宏观对称要素包括对称
20、面、对称轴、对称中心、旋转反伸轴，与它们相应的对称操作如下：,1.3.2.1晶体外形对称要素,对称面(P) 对称面是一个假想的平面；相应的对称操作为对于此平面的反映。它将图形平分为互为镜像的两个相等部分。 举例(插图16),1.3.2.1晶体外形对称要素,对称面以P表示，在晶体中可以无或有一个或几个对称面（插图16）。 晶体中对称面与晶面、晶棱可能存在三种关系 1)垂直并平分晶面； 2)垂直晶棱并通过它的中心； 3)包含晶棱。,1.3.2.1晶体外形对称要素,对称轴(Ln) 对称轴是一根假想的直线，相应的对称操作是围绕此直线的旋转。 旋转一周重复的次数称为轴次(n)。重复时所旋转的最小角度称基
21、转角，两者之间的关系为360n。对称轴写作Ln。 晶体外形上可能出现的对称轴有五种：L1、L2、L3、L4、L6（插图18）,1.3.2.1晶体外形对称要素,对称中心(C) 对称中心是一个假想的点；相应的对称操作是对此点的反伸(或称倒反)。对称中心以字母C来表示。 在晶体中，若存在对称中心时，其晶面必然都是两两平行而且相等。 举例如图18,1.3.2.1晶体外形对称要素,旋转反伸轴(Lin) 旋转反伸轴是一根假想的直线，相应的对称操作是围绕此直线的旋转和对此直线上的一个点反伸的复合操作。 旋转反伸轴以Lin表示，轴次n可为1、2、3、4、6。相应的基转角为360、180、120、90、60。
22、除Li4外，其余各种旋转反伸轴都可以用其它简单的对称要素或它们的组合来代替： Li1=C Li2=P Li3=L3+C Li4=Li4 Li6=L3+P 一般常用的旋转反伸轴为Li4和Li6，也只有Li4和Li6具有独立的意义,1.3.2.2对称型与晶体分类,对称型 单个晶体中全部对称要素的组合称为该晶体的对称型。 由于在结晶多面体中，全部对称要素相交于一点。在进行对称操作时至少有一点不动，因此，对称型也称为点群。 对称型的书写方法：习惯上先写L和Li，轴次由高到低，再写P和C，某种对称要素的数量写在该对称要素的前面。如食盐的对称型为3L44L36L29PC,1.3.2.2对称型与晶体分类,对
23、称要素的组合 对称要素的组合要受到以下对称组合规律的制约： 组合定律一 如果有一个二次轴L2垂直n次轴Ln，则必有n个L2垂直于Ln，即LnL2 =Lnn L2 L2L2 =3 L2(插图) L3L2 =L33 L2 (插图) L4L2 =L44 L2 (插图) L6L2 =L66 L2 (插图),1.3.2.2对称型与晶体分类,组合定律二 如果有一个对称面P垂直偶次对称轴Ln(偶)，则在其交点存在对称中心C，即Ln(偶)PLnPC L2P L2PC(插图) L4P L4PC(插图) L6P L6PC(插图),1.3.2.2对称型与晶体分类,组合定律三 如果有一个对称面P包含对称轴Ln，则必有
24、n个对称面包含Ln，即LnPLnnP L2P L22P (插图) L3P L23P(插图) L4P L44P(插图) L6P L66P(插图),1.3.2.2对称型与晶体分类,组合定律四 如果有一个二次轴垂直于旋转反伸轴Lin，或者有一个对称面P包含Lin： (1)当n为奇数时必有n L2垂直于Lin和n个对称面包含Lin，Li3L2Li33L23P(插图)； (2) 当n为偶数时必有n/2 个L2垂直于Lin和n/2个对称面包含Lin，即 Li4L2Li42L22P(插图)，Li6L2Li63L23P(插图),1.3.2.2对称型与晶体分类,对称型 结晶多面体中可能存在的对称要素只有9种：
25、对称轴L1、L2、L3、L4、L6 对称面 P(Li2=P)； 对称中心 C(Li1=C)； 旋转反伸轴(Li1=C，Li2=P，Li3 =L3+C)Li4，Li6=L3+P 晶体中各种对称要素组合在一起，可能出现的对称型共有32种(插图)。见20页表12,1.3.2.2对称型与晶体分类,晶体的对称分类 晶体分类方法很多，这里按照晶体对称特点进行分类，其分类依据如下： (1)把属于同一对称型的晶体归为一类，称为晶类，共32个晶类； (2) 根据是否有高次轴以及有一个或多个高次轴，把32个对称型归纳为低级、中级、高级三个晶族。 低级晶族 无高次轴 中级晶族 有一个高次轴 高级晶族 有多于一个的高
26、次轴,1.3.2.2对称型与晶体分类,(3)在各晶族中，再根据对称特点划分晶系，晶系共有七个，分别是: 属于低级晶族的: 三斜晶系(无对称轴和对称面)、 单斜晶系(二次轴和对称面各不多于一个) 斜方晶系(二次轴或对称面多于一个)； 属于中级晶族的： 四方晶系(有一个四次轴)、 三方晶系(有一个三次轴) 六方晶系(有一个六次轴)； 属于高级晶族的： 等轴晶系（有数根高次轴）,1.3.3晶体内部构造特有的对称要素 1.3.4空间群 1.3.5矿物晶体结构分析举例,略,1 小 结,本章主要介绍了晶体的概念、晶体所具有的基本性质以及晶体的宏观对称和内部对称。 晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的
27、固体。晶体的各项基本性质一一自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能与稳定性、定熔性等都是由其内部质点的规则排列即内部构造所决定的。 内部构造 , 应掌握以下几个概念 : 结构基元、结点、点阵以及行列、面网、空间格子。,1 小 结,在晶体中通过平移能够重复排列的基本单位叫结构基元。这种结构基元可以是原子、 离子、分子或络合离子 , 数目可以是一个 , 也可以是多个。对晶体结构基元排列周期性的描述是将每一结构基元抽象地看成是一个相应的几何点-结点。因此 , 对应于每种晶体结构 , 就必定有一系列在三维空间按一定周期性规律排布的一组无限多个几何点一一点阵 , 因而也就有了行列、面网和空间格子。注意
28、晶体结构与点阵的区别 : 点阵 + 结构基元 = 晶体结构。,1 小 结,对称是晶体的重要特性 , 晶体是按其对称性进行分类的。对称是几何结晶学贯穿始终的一条主线 , 学习这部分内容时 , 应注意以下几个方面 : (1) 建立对称的概念。物体上相同部分作有规律的重复。 (2) 掌握宏观对称要素。对称面、对称轴、对称中心、旋转反伸轴及相应的对称操作 ; 学会在晶体模型上寻找对称要素。 (3) 了解 32 种对称型。熟记 3 个晶族、 7 个晶系的对称特点 , 能够根据对称要素划分晶族、晶系。 (4) 了解晶体结构的基本特征。包括 14 种空间格子、晶体内部结构特有的对称一一平移轴、螺旋轴、滑移面
29、等 , 了解空间群的概念。,1 思考题,1-1 什么是晶体 ? 晶体与非晶体有何本质区别 ? 1-2 什么是晶体结构中的相当点一一结点 ? 图 1-36 是石墨 (C) 晶体结构中的碳原子层 , 黑圆点代表碳原子的中心位置。找出点 M 的所有相当点 , 并画出平行四边形 ( 二维点阵一面网 ) 的形状。再找出点 A 的相当点 , 用另外的颜色画出平行四边形的形状。比较两次画出的平行四边形的形状和大小是否相同。 1-3什么是结构基元 ? 空间格子和晶胞有何区别 ? 1-4什么是对称面和对称轴 ? 与滑移面和平移轴、螺旋轴有何区别 ? 1-5 怎样划分晶族和晶系 ? 说出下列对称型所属的晶族和晶系
30、。 L2PC 3L23PC L44L25PC L66L27PC L33L2 3L24L33PC 3L44L36P 3L44L36L29PC,2 晶体外形 2.1晶体形态,晶体的理想形态: 指的是其同种性质的面网能得到同等发育，形成同形等大的晶面，由这些理想晶面构成的几何多面体即为其理想形态。 晶体理想形态可分为两种类型： (1)单形：由同种晶面(即性质相同的晶面，在理想的情况下，这些晶面应该是同形等大的)所组成，举例图2-1,2.1晶体形态,(2)聚形：由单形 聚合而成，有两 种以上的晶面所 组成， 如图2-2,2.1.1晶体的理想形态 2.1.1.1单形,1单形的概念 单形： 由对称要素联系
31、起来的一组晶面的总合。换句话说，单形也就是凭借对称型中全部对称要素的作用可以使它们相互重复的一组晶面。 同一单形的所有晶面彼此等同。所谓等同，是指它们具有相同的性质以及在理想的情况下晶面彼此同形等大,2.1.1.1单形,经数学推导，每种对称型，单形晶面与对称要素的相对位置最多只能有7种，因此，同一对称型，最多只能导出7种单形。32种对称型，理论上就应该有224种单形，但去掉其中形态和对称型相同的78中单形后，余下的146种单形称为结晶单形。 如果不考虑对称性，只研究单形的晶面数目、晶面间的几何关系以及单形的几何形态，146种结晶单形，又可以简化为47种几何性质不同的几何单形。见31-32图,2
32、.1.1.1单形,开形： 指所有晶面不能封闭一定的空间、不能独立存在的单形。如单面、四方柱。图2-3,2.1.1.1单形,闭形：单形上所有晶面能封闭一定的空间、能独立存在的单形。如三方双锥，立方体(图2-4)等。闭形能单独存在，也可以与其他单形相聚。,2.1.1.1单形,四十七种几何单形 按所属晶族分述如下（见31-32页）： 低级晶族: 共有七种几何单形： (1)单面 (2)平行双面 (3)双面 (4)斜方柱 (5)斜方四面体 (6)斜方单锥 (7)斜方双锥,2.1.1.1单形,2 中级晶族：共有25种 (1)柱类：属于本类的单形系由若干晶面围成柱体。它们的交棱相互平行并平行于高次轴(Z轴)
33、、因此在其形号中，Z轴上的指数为0。按其横切面的形状可分为6种： 属于四方晶系的四方柱、复四方柱 属于三方、六方晶系的三方柱、复三方柱、六方柱、复六方柱,2.1.1.1单形,(2)单锥类 属于本类的单形系由若干晶面相交于高次轴上的一点而形成的单锥体。 与柱的情况相似，按其横切面的形状，可分为： 属于四方晶系的四方单锥、复四方单锥 属于三方、六方晶系的三方单锥、复三方单锥、六方单锥、复六方单锥,2.1.1.1单形,(3)双锥类 属于本类的单形系由若干晶面分别相交于高次轴上的两点而形成的双锥体。 与单锥的情况相似，按其横切面的形状，可分为： 属于四方晶系的四方双锥、复四方双锥 属于三方、六方晶系的
34、三方双锥、复三方双锥、六方双锥、复六方双锥 (4)属于四方晶系的四方四面体和复四方偏三角面体 四方四面体由互不平行的四个等腰三角形晶面所组成。晶面两两以底边相交，其交棱的中点为Li4的出露点围绕Li4上部二晶面与下部二晶面错开90，通过中心的横切面为正四方形。,2.1.1.1单形,复四方偏三角面体 如果设想将四方四面体的每一个晶面平分成两个不等边的偏三角形晶面，则由这样的八个晶面所组成的单形即为复四方偏三角面体。它通过中心的横切面为复四方形。 (5)属于三方晶系的菱面体与复三方偏三角而体 菱面体由两两平行的六个菱形的晶面组成，上下各三个晶面均各自分别交L3于一点上下晶面绕L3相互错开60。,2
35、.1.1.1单形,复三方偏三角面体 如果设想将菱面体的每一个晶面平分为两个不等边的偏三角形晶面，则由这样的十二个晶面所组成的单形即为复三方偏三角面体。围绕L3它的上部六个晶面与下部六个晶面交错排列。 6)偏方面体类 组成本类单形的晶面都呈具有两个等边的偏四方形。与双锥类似，上部与下部的晶面分别各自交高次轴于一点，但不同的是围绕高次轴上下部晶面不是上下相对，而是错开一定角度。 三方偏方面体，上下部各有三个晶面，共由六个晶面组成通过中心的横切面为复三方形。见于L33L2对称型中。 四方偏方面体，上下部各有四个晶面，共由八个晶面组成通过中心的横切面为复四方形。见于L44L2对称型中。 六方偏方面体，
36、上下部各有六个晶面，共由12个晶面组成通过中心的横切面为复六方形。见于L66L2对称型中。,高级晶族 高级晶族共有15个单形，共分为三组： (1)四面体组： 四面体 三角三四面体 四角三四面体 五角三四面体 六四面体 (2)八面体组： 八面体 三角三八面体 四角三八面体 五角三八面体 六八面体 (3)立方体组： 立方体 四六面体 五角十二面体 偏方复十二面体 菱形十二面体,2.1.1.2聚形,两个以上的单形的聚合称为聚形。 举例图2-5 条件：单形的聚合不是任意的，必须是属于同一对称型的单形才能相聚。,2.1.1.2聚形,分析方法：判别一个聚形由何种单形所组成，可依据对称型、单形晶面的数目和相
37、对位置、晶面符号以及假想单形的晶面扩展相交以后设想单形的形状等，进行综合分析。 举例：图2-5,2.1.2晶体的实际生长形态,矿物的形态：是指矿物的单体及同种矿物集合体的形状。 在自然界，矿物多数呈集合体出现，但是也出现具有规则几何多面体形态的单晶体。 晶体形态是其成分和内部结构的外在反映。一定成分和内部结构的矿物，具有一定的晶体形态特征。另外，矿物的形态还受其生长时的外界环境的影响。,2.1.2晶体的实际生长形态,歪晶偏离本身理想形态的晶体 图2-6,2.1.2晶体的实际生长形态,骸晶晶棱、角顶特别发育，呈骨架状 图2-7,2.1.2晶体的实际生长形态,弯晶晶面弯曲成曲面,2.1.2晶体的实
38、际生长形态,实际晶体与理想晶体的差别 内部结构并非是严格按照空间格子规律形成的均匀整体，而是镶嵌构造(图2-9)。 存在点缺陷(如空位)、线缺陷(位错)、面缺陷(如堆垛层错)等缺陷。 外形上与理想晶体不同,2.1.2晶体的实际生长形态,晶面花纹 晶面条纹：晶面上平行或交叉的条纹 聚形纹不同单形交替生长形成的条纹 双晶纹由聚片双晶或平行连晶的结合面重叠而形成的条纹 蚀像：晶面遭受腐蚀后留下的凹坑,2.1.2.1单体的结晶习性,指相同条件下形成 的同种晶体所具有 的习见形态 。,2.1.2.1单体的结晶习性,分类 一向延长型晶体沿一个方向特别发育，abc。如：板状-黑钨矿；片状-层解石。 三向等长
39、型三向发育基本均等，abc。如：等轴状-石榴子石；粒状-黄铁矿、石盐,2.1.2.1单体的结晶习性,影响晶体习性的因素: (1)晶体对称性的影响（高级晶族-三向等长的粒状；中级晶族-针、柱状、板状、片状；低级晶族-比较复杂） （2）由于晶体生长时最终保留下来的都是生长速度较慢的晶面；从其几何性质讲，它们都是棉网密度较大的面网；在化学健上，都是平行于最大健力方向的面网。所以，一种晶体总是由这样一些常见晶面组成的，并由它们来决定该矿物的习性形态。 （3）矿物晶体生成时的结晶温度、结晶速度、介质的酸碱度、杂质以及介质的流动方向和所处的空间部位等，都会对晶体习性产生影响。,2.1.2.1单体的结晶习性
40、,总之，矿物晶体的实际外形是以晶体的内部结构为依据，以形成时的外部环境为条件的综合反映。内部结构决定了在晶体上可能出现的或出现几率最大的单形种类，；形成条件则十分具体地确定了在可能出现的单形种类中实际形成的单形应是那些。,2.1.2.2晶体规则连生,1 平行连生（晶） 两个或两个以上的同种晶体，彼此以结晶学方向平行连生在一起组成的形态。见36页图2-6 图2-7 特点：所有晶体的对应的晶面、晶棱彼此平行,2.1.2.2晶体规则连生,2.1.2.2晶体规则连生,2 双晶 双晶：是指两个或两个以上的同种晶体，彼此间按一定的对称规律相互结合而成的规则连生 特点：各单体间必有一部分结晶方向彼此平行，其
41、余结晶方向互不平行，但它们可借助一些对称操作，使两个个体彼此重合和平行,2.1.2.2晶体规则连生,双晶要素 设想使双晶的两个相邻单体重复所借助的假想几何要素称为双晶要素。 与对称要素类似，有：双晶轴、双晶面、双晶中心、双晶接合面 (1)双晶轴：旋转，一个单体不动，一个单体绕轴旋转（一般是180度）后可使二者重合、平行或连成一个单体，可用平行某晶棱或垂直某晶面来表示。 (2)双晶面：通过反映可使相邻两个单体重合或平行，可用平行某晶面或垂直某晶棱来表示。 (3)双晶中心：一个单体通过反伸与另一单体重合。 (4)双晶接合面：双晶相邻单体的接触面，与双晶面可以重合也可以不重合。,2.1.2.2晶体规
42、则连生,双晶分类双晶律 接触双晶：两个单体以平面相互结合而成 聚片双晶：多个片状单体以同一双晶律连生，结合面相互平行，如钠长石双晶 图2-12,2.1.2.2晶体规则连生,贯穿双晶单体相互穿插形成双晶， 如：十字双晶- 十字石（图2-14） 卡斯巴双晶-正长石 见37页图2-10 萤石穿插双晶 见37页2-11,2.1.2.2晶体规则连生,研究意义： 对某些矿物来讲是很重要的一种性质。 1、鉴定矿物； 2、双晶的存在，会影响到矿物的工业利用。例如，冰洲石中有双晶存在时，不能用来制造偏光片。石英有双晶，不能用于压电材料。,2.1.2.3矿物集合体形态,1 显晶质集合体形态 粒状集合体单体基本三向
43、等长， 粗粒5mm、中粒1-5mm、细粒1mm，如橄榄石。 板状、片状、鳞片状集合体单体两向延长，如重晶石、黑云母、石墨 柱状、针状、纤维状、毛发状、放射状集合体单体一向延长如 角闪石、针铁矿、石膏、石棉、菊花石（图2-16）、发晶等,2.1.2.3矿物集合体形态,2.1.2.3矿物集合体形态,簇状具有同 一基底的单晶体 群，石英、辉锑矿（图2-17）,2 隐晶质和胶态集合体,显微镜下可辨认单体的叫隐晶质，而胶态集合体则不具有单体界线。 (1)致密块状集合体均匀细小的物质组成的致密块体，如燧石(SiO2)（图2-18）,2 隐晶质和胶态集合体,(2)土状集合体均匀细小的物质组成的疏松块体，如高
44、岭石（图2-19）,2 隐晶质和胶态集合体,(3)分泌体隐晶质或胶体物质充填在孔洞中自壁向中心生长而成的集合体形态，特点是具有环带/条带构造，如玛瑙（图2-20）,2 隐晶质和胶态集合体,(4)结核体绕某一中心向外生长而成，有瘤状、球状、透镜状、豆状(豌豆大小)、鲕状 (鱼子大小)（图2-21）、不规则状等。,2 隐晶质和胶态集合体,(5)钟乳状集合体 多数由胶体脱水而成，以与之形状相似的物质命名，如葡萄状、肾状、皮壳状、石笋（图2-22）、石柱、石钟乳（图2-23）等。,2.2晶体生长,晶体是具有格子构造的固体。它的发生和成长，实质上是在一定的条件下组成物质的质点按照格子构造规律排列的过程。
45、 一个理论 一个法则 一个定律,2.2.1层生长理论,晶体在理想情况下生长时，先长一条行列，然后长相邻的行列。在长满一层面网后，再开始长第二层面网。晶面(最外的面网)是平行向外推移而生长的，这就是晶体的层生长理论。见42页图2-21,2.2.2布拉维法则,实际晶体的晶面常常平行网面结点密度最大的面网，这就是布拉维法则。 晶面生长速度是指单位时间内晶面在其垂直方向上增长的厚度，如图2-24。,2.2.3面角恒等定律,晶面夹角是指晶面 法线间的夹角。 面角恒等定律是指 同种物质（成分构 造相同）的所有晶体，其对应晶面间 的夹角恒等(如图2-25)。,2.3晶体定向和晶面符号,前面讨论了晶体对称和晶
46、体的形状 , 对晶体的几何特征与规律作了比较详尽的阐述。但是 , 在描述一个晶体时 , 仅仅说明其对称要素及单形名称 , 仍不一定能获得关于它的形态的完整概念。 例如图 2-24所 示的两个晶体 , 它们虽都具有相同的对称型 (L44L25PC), 并 且都是由四方柱和四方双锥组成的聚形 , 但由于四方柱和四方双锥的相对位置不同 , 因而具有不同的形态。 见44页图 2-24,2.3晶体定向和晶面符号,2.3晶体定向和晶面符号,要确切地描述晶体的形状 , 还必须进一步确定各单形在空间的相对位置，并用一定的符号来表示它们。为此 , 必须确定一个坐标系统 , 采用一定的符号来表示晶面在这个坐标系统
47、中的位置。这便是晶体定向和晶面符号所要解决的问题 意义：晶体定向不仅在研究晶体形态时需要 , 在确切地描述晶体的异向性、对称性在其物理性质上的反映时 , 也需要对晶体定向。晶体定向在矿物鉴定以及在矿物形态、内部构造和物理 性质的研究工作中都具有极为重要的意义,2.3.1晶体定向 2.3.1.1 晶体定向的概念,晶体定向:就是在晶体上建立一个三度空间的坐标系统 , 亦即在晶体上选择坐标轴和确定每个轴上的度量单位。 晶体中的这些坐标轴称为结晶轴 ( 简称晶轴 ) 。各晶轴上的度量单位则称为轴单位。,2.3.1.1 晶体定向的概念,晶轴 :实际上是设想的贯穿晶体中心的直线 , 利用它们可以确定 晶面
48、、晶棱和单形的方向。 晶轴数目 :三方晶系及六方晶系: 4 个晶轴 , 其他各晶系:3 个晶轴。 三晶轴的名称、位置及正负 表示方法 : 见45页 图 2-25(a) 前后轴称x轴 , 左右轴称 y 轴 , 直立轴称 z 轴。 各晶轴之交点位于晶体的中心。各轴由中心向前、向右及向上的方向为正端 ; 向后、向左及 向下闵方向为负端。,2.3.1.1 晶体定向的概念,图 2-25(b) 为四晶轴的名称、位置及正负摆法 : 四晶轴分别为x、y、u、z 轴 , 直立轴仍为 z 轴 , 上端正下端负 ; 其余三轴均为水平轴 , 其中斜向观察者左方的为x轴 , 左前方为正右后方为负 ; 斜向观察者右方的为u 轴 , 左后方为正右前方为负 ; 与观察者左右平行的叫 y 轴 , 右方为正左方为负 。,2.3.1.1 晶体定向的概念,各晶轴之间有一定的夹角关系 , 这些夹角都有一定的名称和代号。即凡两个晶轴正端的夹角 , 称为轴角。三晶轴的名称安置及轴角 和四晶轴的名称安置及轴角 (b)见 图 2-25,2.3.1.1 晶体定向的概念,定向时 , 晶轴如何选择呢 ？由于宏观的结晶多面体与其内部微观的晶体构造是相互对应的 , 因此 , 晶体中晶轴的选择与其内部晶胞的划分亦即空间格子的划分也应该取得一致。于是晶体中 3 根结晶轴的方向应当平行于晶胞的 3 根棱的方向 , 而它们