晶体及岩石矿物学基础知识

结晶学一、基本概念：1.晶体（crystal）的概念：内部质点在三维空间周期性重复排列构成的固体物质。

这种质点在三维空间周期性地重复排列称为格子构造，所以晶体是具有格子构造的固体。

2对称型（class of symmetry）晶体宏观对称要素之组合。

（点群，point group）3.空间群：一个晶体结构中，其全部对称要素的总和。

也称费德洛夫群或圣佛利斯群。

4.单形（Simple form）：一个晶体中，彼此间能对称重复的一组晶面的组合。

即能借助于对称型之全部对称要素的作用而相互联系起来的一组晶面的组合。

5.双晶：两个以上的同种晶体，彼此间按一定的对称关系相互取向而组成的规则连生晶体。

6.平行六面体：空间格子中按一定的原则划分出来的最小重复单位称为平行六面体。

是晶体内部空间格子的最小重复单位，是由六个两两平行且相等的面网组成。

7.晶胞：能充分反映整个晶体结构特征的最小结构单元，其形状大小与对应的单位平行六面体完全一致。

8．类质同像：晶体结构中某种质点为性质相似的他种质点所替代，共同结晶成均匀的单一相的混合晶体，而能保持其键性和结构型式不变，仅晶格常数和性质略有改变。

9.同质多像：化学成分相同的物质，在不同的物理化学条件下，形成结构不同的若干种晶体的现象。

10.多型：一种元素或化合物以两种或两种以上层状结构存在的现象。

这些晶体结构的结构单元层基本上是相同的，只是它们的叠置次序有所不同。

二、晶体的6个基本性质1、均一性（homogeneity）：同一晶体的任一部位的物理和化学性质性质都是相同的。

2、自限性（property of self-confinement）：晶体在自由空间中生长时，能自发地形成封闭的凸几何多面体外形。

3. 异向性（各向异性）异向性(anisotropy)：晶体的性质随方向的不同而有所差异。

4. 对称性（property of symmetry）：晶体的相同部分（如外形上的相同晶面、晶棱或角顶，内部结构中的相同面网、行列或质点等）或性质，能够在不同的方向或位置上有规律地重复出现。

第一章晶体的基础知识第一节晶体及其基本性质一、晶体、非晶质体、准晶质体的概意晶体的分布十分广泛。

可以毫不夸张地说，人类就是生活在晶体的世界之中。

自然界的固体物质，绝大多数都是晶体。

我们日常吃的食盐、食糖，用的金属、陶瓷、在泥，一直到组成生命有机体的蛋白质等，莫不都是晶体。

那么，晶体的定义是什么呢？20世纪以前，人们把具规则几何多面体外形的固体称为)等(图1-1)。

晶晶体。

如常见的石盐、方解石、水晶(具规则几何多面体形态的石英SiO2体的这种定义，显然是不正确的。

例如，同样是一种物质石英，它既可以呈多面体形态的水晶，也可以呈外形不规则的颗粒而生成于岩石之中。

这两种形态的石英，本质是一样的。

所以规则几何多面体的外形并不是晶体的本质，而只是晶体在一定条件下的外在表现。

晶体的本质必须从它的内部去寻找。

1912年德国物理学家劳埃用X射线研究晶体，发现了晶体的根本特性：晶体内部质点(原子、离子或分子)在三维空间周期性地重复排列。

这种质点在三维空间周期性地重复排列也称格子构造。

所以晶体的正确定义是：晶体是具有格子构造的固体。

正是由于晶体内部质点是规则排列的，所以在一定的条件下，晶体能自发形成几何多面体的外形。

非晶体是指内部质点在三维空间不作周期性地重复排列，即不具格子构造的固体物质。

由于原子或离子空间分布的无规律性，所以非晶体在任何情况下都不可能自发形成几何多面体的外形，因而也被称为无定形体。

非晶体的种类远不如晶体那么繁多。

常见的有蛋白石、沥青、松香、玻璃等。

晶体与非晶体在一定条件下是可以互相转化的。

例如，蛋白石在漫长的地质年代中，其内部质点进行着很缓慢的扩散、调整，趋于规则排列，即由非晶态转化为晶态，这一过程称为晶化。

晶体也可因内部质点的规则排列遭到破坏而转化为非晶态，这个过程称为非晶化。

图1-2是晶体与玻璃的平面结构特点示意图。

由图可见，晶体的内部质点排列是规则的，具有格子构造，非晶体的内部结构是不规则的，不具格子构造。

岩石与矿物学地质学中的基础知识岩石与矿物学是地质学的两个重要分支，它们研究地球上的岩石和矿物的形成、组成、性质以及它们在地球演化和资源开采方面的应用。

了解岩石与矿物学的基础知识对于深入了解地球科学以及相关行业的发展具有重要意义。

一、岩石学岩石学主要研究地球上各种类型的岩石的特征、成因和分类等问题。

根据岩石的组分和成因，可以将岩石分为三大类：火成岩、沉积岩和变质岩。

火成岩是由地球深部的岩浆冷却凝固形成的岩石。

根据岩浆的不同成因以及冷却速度的不同，火成岩可以分为变质岩、侵入岩和喷发岩。

变质岩是由原有岩石受到高温、高压等外界条件的影响而发生的变质作用形成的岩石，常见的有片麻岩、绿岩和云母片岩等。

侵入岩是岩浆侵入地壳中，在地下冷却形成的岩石，如花岗岩和辉石岩等。

喷发岩是岩浆从地下喷发而出，在地表冷却凝固形成的岩石，如玄武岩和安山岩等。

沉积岩是由岩石碎屑、有机残骸等沉积物经过成岩作用而形成的岩石。

沉积岩可以进一步分为碎屑岩、化学岩和生物岩。

碎屑岩是由岩屑经过岩屑运移沉积物沉积形成的岩石，如砂岩、页岩和泥岩等。

化学岩是由水溶解的物质在水中沉积形成的岩石，如石膏、方解石和盐岩等。

生物岩是由生物成因的沉积物沉积形成的岩石，如珊瑚岩和石灰岩等。

变质岩是在地壳深部由于高温、高压等外界条件的作用下形成的岩石。

变质岩可以根据岩石所受的变质程度不同分为低、中、高三种程度，常见的有片岩、石英岩和大理岩等。

二、矿物学矿物学主要研究地球上各种矿物的性质、成因和分类等问题。

矿物是地球上构成岩石的基本单位，是由金属元素或非金属元素组成的天然晶体。

根据化学成分和物理性质的不同，矿物可以分为硅酸盐矿物、氧化物矿物、硫化物矿物、碳酸盐矿物、硝酸盐矿物、磷酸盐矿物、铝矿石矿物、钾矿石矿物和珍珠母矿物等多个类别。

硅酸盐矿物是地球上最常见的矿物类别，如石英、长石和辉石等。

氧化物矿物是由氧气和金属元素结合形成的矿物，如赤铁矿、磁铁矿和锡石等。

硫化物矿物是由硫元素和金属元素结合形成的矿物，如黄铁矿、黄铜矿和辉铜矿等。

矿物学1、晶体：内部质点在三维空间呈周期性平移重复排列形成的具有格子构造的固体。

2、准晶体：质点的排列符合短程有序但不体现周期平移重复，即不存在格子构造。

3、非晶体：与晶体结构相反，内部质点不作周期性的重复排列的固体，即称为非晶质体。

4、晶面发育的一般规律：（1）层生长理论模型（科塞尔理论模型）：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（最外面的面网）是平行向外推移而生长的。

（2）布拉维法则：实际晶体的面网常常是由晶体格子构造中面网密度大的面网发育成的。

（3）面角守恒定律：同种物质的晶体，其对应晶面间的角度守恒。

5、3个晶族，7个晶系，32个晶类的划分：6、单形：是由对称要素联系起来的一组晶面的组合。

聚形: 两个或两个以上单形的聚合。

在任何情况下，单形的相聚必定遵循对称性一致的原则，即只有属于同一对称型的单形才能相聚!7、同质多象：同种化学成分的物质，在不同的物理化学条件下，形成不同结构的晶体的现象，称为同质多象。

这样一些物质成分相同而结构不同的晶体，则称为同质多像变体。

8、类质同象：晶体结构中某种质点被它种类似的质点所代替，仅使晶格常数发生不大的变化，而结构型式不变，这种现象称为类质同象。

9、矿物的力学性质：(1)解理：矿物晶体在外力作用下，沿着一定的结晶学方向破裂成一系列光滑平面的固有性质，叫做解理。

裂成的光滑平面，叫做解理面；分为：极完全解理、完全解理、中等解理、不完全解理、极不完全解理（2）断口：具极不完全解理的矿物，尤其是没有解理的晶质和非晶质矿物，她们受外力打击后，都会发生无一定方向的破裂，其破裂面就是断口（3）裂理：矿物受外力作用，有时可沿着一定的结晶学方向裂成平面的非固有性质，称为裂理或裂开。

岩石学1、岩石的成因分类：岩浆岩，变质岩，沉积岩。

岩浆岩——又叫火成岩，由岩浆作用形成的岩石，是地壳或者上地幔中的岩浆喷出地表或者侵入在地壳内形成的。

第一章 矿物和岩石第一节 主要造岩矿物一、定义：在地质作用下形成的具有一定化学成分和物理性质的天然均质体，叫矿物。

二、物理性质：（一）（一）晶体形态：⎩⎨⎧质点为有序罗列）晶体矿物（组成矿物的火山玻璃、胶体蛋白的质点为无序罗列）：非晶体矿物（组成矿物⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧、钟乳状状、粒状、块状、土状几何体：纤维状、鳞片立方体、菱面体片状、板状针状、柱状单体（二）光学性质：⎪⎩⎪⎨⎧应后的颜色假色：矿物表面氧化反离子的颜色。

它色：矿物中混入色素的混合色。

长的光波后，其余光波自色：矿物吸收某一波、颜色12、条痕：矿物粉末的颜色。

⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧、土状光泽几何体光泽：丝绢光泽断口光泽：油脂光泽珍珠光泽晶面光泽：玻璃光泽、单体光泽：光的能力：、光泽：矿物表面反射3 ⎪⎩⎪⎨⎧不透明半透明透明的程度：、透明度：矿物透射光4（三）力学性质1、硬度：反抗外力刻划的能力（在晶面上）摩氏硬度：滑石 石膏 方解石 萤石 磷灰石 正长石 石英 黄玉 刚玉 金刚石 1 2 3 4 5 6 7 8 9 102、解理：外力敲击下，沿结晶薄弱面平行裂开的性能。

知识归纳整理⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧︒︒︒︒见平整光滑处无解理：解理面肉眼难光滑较小，断口发育中等解理：解理面平整分光滑彻底解理：解理面大部全光滑挤彻底解理：解理面完解理程度：，辉石：，角闪石：解理交角：解理组数938756124⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧平整状参差状锯齿状贝壳状沿任意方向的裂开：、断口：外力敲击下，3⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧白云石：遇镁试剂变蓝气泡方解石：遇稀盐酸剧烈化学反应：磁性可塑性滑感挠性弹性（四）其它特殊性质：三、常见矿物的简易鉴定1、浅色矿物：石英 正长石 斜长石 方解石 白云石 白云母 石膏 滑石 硬度大 硬度中等 硬度小半透明 肉红色 灰白色 菱面体 弯曲菱面体 薄片状 丝绢光泽 有滑感 断口油脂光泽 两组解理 遇HCL 起泡 遇镁试剂变兰 珍珠光泽无解理 白色弹性2、暗色矿物：橄榄石 辉石 角闪石 黑云母 绿泥石 硬度大 硬度小颗粒状 短柱状 长柱状 薄片状 薄片状半透明 解理交角近90º 解理交角124 º 弹性 挠性橄榄绿色 多为黑色 黑绿色 黑色 墨绿色珍珠光泽求知若饥，虚心若愚。

第一篇几何结晶学结晶学与矿物学基本知识基础1. 矿物是自然作用中形成的天然固态单质或化合物，具有相对固定的化学成分，晶质矿物还具有确定的内部结构，稳定于一定的物理化学条件，是组成岩石和矿石的基本单元。

2. 晶体的定义：晶体是具格子构造的固体。

3. 结晶学是研究晶体的发生、生长、外部形态、内部结构及物理性质的科学。

4. 空间格子：用以表示晶体内部质点排列的规律性。

是从实际晶体构造中抽象出来的一种由相当点排列而成的几何图形。

5. 空间格子有以下几个要素：结点、行列、面网、平行六边形。

面网密度上单位面积内的结点数目称为网面密度。

互相平行的相邻两面网之间的垂直距离称为面网间距。

面网密度大的，面网间距大。

6. 科塞尔原理：晶面生长的过程应该是先长完一条行列，然后再长相邻的行列；长满一层面网然后开始长第二层面网。

晶面（晶体的最外层的面网）是平行地向外推移的。

这就是科塞尔原理。

7. 布拉维法则：生长速度大的晶面在晶体生长过程中逐渐缩小，甚至消失；而生长速度小的晶面在生长过程中扩大了，最后在保留在晶体上。

8. 成分和构造相同的所有晶体，其对应晶面间的夹角恒等，这一规律称为面角恒等定律。

8. 晶体的基本性质：自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能与稳定性。

均一性：因为晶体是具格子构造的固体，同一晶体的各个部分质点的分布相同的，所以同一晶体的各部分的性质是一样的，这就是晶体的均一性。

异向性：同一格子中，不同的方向上质点的排列一般是不相同的，晶体的性质也随方向的不同而有所差异，这就是晶体的异向性。

9. 晶体具有对称性，这表现在晶体外形上是相等的晶面、晶棱和角顶有规律的重复出现。

10. 晶体的对称有以下特点：1）所有晶体都是对称的2）晶体的对称受格子构造的严格控制，即晶体对称的有限性3）晶体的对称不仅表现在外部形态上，而且表现在性质上。

11. 晶体对称不同于其他物体的对称：在于晶体是具有格子构造的固体，它的对称具有表里一致性，即晶体的对称不仅表现在外部形态上（宏观的），而且其内部构造（微观的）也是对称的。

晶体和非晶质体晶体：晶体即是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。

或者概括地说：晶体是具有格子状构造的固体。

（填空或解释）等同点：晶体结构中物质环境和几何环境完全相同的点，称为等同点。

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线图形，即称为空间格子。

面网：连接空间格子中分布在同一平面内的结点，即构成一个面网。

（面网密度大的面网之间，其面网间距也大，反之…）P6图形14种空间格子 P7晶体基本性质：1、内能最小2、稳定性3、对称性4、异相性5、均一性6、自限性除此之外晶体还有固定熔点和衍射效应。

非晶质体长程有序：大范围的周期性的规则排列叫做长程有序短程有序：只是在原子近邻有周期性，叫做短程有序液体只具有短程有序，气体既无长程有序也无短程有序非晶质体特点：1、不具有结晶结构，原子排列无规则2、无固定的外表形态3、无固定的熔点4、不能用X射线法测量内部结构5、个方向上物理性质相同6、具有晶质化趋势。

准晶体：质点的排列虽为长程有序，但不体现周期重复，即不存在格子构造，这些凝聚态物质成为准晶体。

准晶虽无周期性，但有严格的位置序，即具有准点阵结构。

具有5次、8次10次、12次对称。

著名的C60具有5次对称准晶体比较晶体、非晶体和准晶之间在结构上的区别晶体的宏观对称对称：所谓对称就是物体相等部分作有规律的重复。

对于晶体外形的对称而言，就是晶面与晶面、晶棱与晶棱、隅角与隅角的有规律的重复。

晶体对称的特点：1、从微观角度，所有晶体都是对称的2、晶体的对称有一定限制3、晶体对称不仅仅表现在外型上同时也体现在物理性质上。

晶体的对称操作：为使晶体上的相等部分（晶面、晶棱、隅角）作有规律的重复所进行的操作，称为对称操作。

在操作中所凭借的几何要素称为对称要素。

一个晶体上可以不存在对称面，也可以一个或者几个，但最多不超过9个晶体具有对称中心的标志是：晶体上所有晶面都两两平行，等大同形，方向相反。

晶体外形上可能出现的对称轴的轴次（n）不是任意的，只能是1、2、3、4、6旋转反伸轴并不等同于一个对称轴和对称中心二者的组合，而是一种具有复合对称操作的独立对称要素。