结晶学与矿物学-5第五讲： 自然元素类

教学大纲一、课程的基本内容结晶学主要以晶体的对称——晶体定向与结晶学符号——单形和聚形为线索讲授晶体的对称理论，简介晶体内部结构对称和晶体化学的基本知识和基本理论。

矿物学主要讲授矿物的化学成分、结构、形态、物理性质和成因产状的基本概念和基本理论，以及按矿物的晶体化学分类体系介绍五十、六十种常见矿物的性质与成因。

二、课程的基本要求课程要求学生掌握有关晶体对称的基础理论，学会从晶体的宏观形态分析晶体的对称及晶体定向、单形名称及符号；掌握矿物成分、结构、形态、物性、成因的基础知识及其它们之间的相互联系，掌握五十、六十种常见矿物的鉴定特征及成因类型；了解一些矿物的主要用途。

三、教学安排本课程讲课与实习比例为1：1。

教学分两个单元进行。

第一单元结晶学（第一章~第十章）（40学时）第一章晶体及结晶学（讲课2学时）深入理解晶体的定义，掌握从晶体结构中画出空间格子的方法，理解空间格子要素及其性质。

了解晶质、非晶质和准晶态的区别。

理解晶体的基本性质。

第二章晶体的测量与投影（讲课2学时，实习2学时）理解面角守恒定律及其意义，了解晶体测量的方法。

学会使用接触测角仪。

理解极射赤平投影的空间过程，学会利用吴氏网进行晶体投影，能绘制主要对称型的对称要素和单形代表晶面的目估投影。

第三章晶体的宏观对称（讲课4学时，实习4学时）理解晶体对称的特点。

熟练掌握对称面、对称轴、对称中心和旋转反伸轴，理解对称定律及对称要素的组合定律，掌握常见的对称型，要求学生能熟练地在晶体模型上找出对称型，并能运用对称要素组合定律判断对称型对否。

熟练掌握晶体对称分类体系。

第四章晶体定向与结晶符号（讲课2学时，实习2学时）熟练掌握晶体定向的原则、各晶系晶体定向方法和晶体常数特点；要求学生能熟练地从晶体模型上确定对称型、晶系后进行晶体定向。

熟悉对称型的国际符号及其与对称型的一般符号（全面符号）的转换。

掌握晶面符号、晶棱符号的书写方法，理解整数定律的含义，了解晶带定律。

一、自然元素矿物大类1、金属元素矿物类配位型金属元素矿物亚类自然金族（自然金、铜、银）自然铂族（自然铂）2、半金属元素矿物类链状非金属元素元素矿物亚类自然碲族（自然硒）层状半金属元素矿物亚类自然砷族（自然铋）3、非金属元素矿物类环状非金属元素矿物亚类自然硫族（自然硫）层状非金属元素矿物亚类石墨族（石墨）配位型非金属元素矿物亚类金刚石族（金刚石）二、金属互化物（天然合金）矿物大类1、硅化物矿物类罗布莎矿族（罗布莎矿）藏布矿族（藏布矿）2、碳化物矿物类桐柏矿族（桐柏矿）碳硅石族（碳硅石）曲松矿族（曲松矿）雅鲁矿族（雅鲁矿）陨碳铁矿族（陨碳铁矿族）三、硫化物及其类似化合物大类(一)硫化物矿物类1、岛状硫化物矿物亚类黄铁矿、白铁矿族（黄铁矿、白铁矿）辉砷钴矿-毒砂族（辉砷钴矿、毒砂）2、环状分子型硫化物矿物亚类雄黄族（雄黄）3、链状硫化物矿物亚类辉锑矿族（辉锑矿、辉铋矿）辰砂族（辰砂）脆硫锑铅矿族（脆硫锑铅矿）3、层状硫化物矿物亚类辉钼矿族（辉钼矿）铜蓝族（铜蓝）雌黄族（雌黄）4、架状硫化物矿物亚类辉银矿族（辉银矿）5、配位型硫化物矿物亚类闪锌矿族（闪锌矿）黄铜矿族（黄铜矿）斑铜矿族（斑铜矿）方铅矿族（方铅矿）磁黄铁矿族（磁黄铁矿）辉铜矿族（辉铜矿）硫锑银矿族（硫锑银矿、硫砷银矿）(二)硫化物的类似化合物矿物类红砷镍矿四、氧化物和氢氧化物矿物类（一）氧化物矿物类1、岛状氧化物矿物亚类砷华族（砷华）2、链状氧化物矿物亚类金红石族（金红石、锡石、软锰矿、斯石英）黑钨矿族（黑钨矿）铌钽铁矿族（铌钽铁矿）锑华族（锑华）3、架状氧化物矿物亚类石英族（石英、蛋白石）赤铜矿族（赤铜矿）易解石族（易解石）4、配位型氧化物矿物亚类刚玉族（刚玉、赤铁矿、钛铁矿）尖晶石族（尖晶石、磁铁矿、铬铁矿）金绿宝石族（金绿宝石）晶质铀矿族（晶质铀矿）（二）、氢氧化物矿物类1、链状氢氧化物矿物亚类硬水铝石族（硬水铝石、针铁矿）水锰矿族（水锰矿）3、层状氢氧化物矿物亚类。

结晶学及矿物学_中国地质大学（武汉）中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.对称型3L24L33PC属于参考答案:高级晶族_等轴晶系2.斜方柱的单形符号为参考答案:{hk0}_{110}3.晶体的对称性也是晶体异向性的体现。

参考答案:正确4.蛭石具有膨胀性是因为层间域里有结构水参考答案:错误5.根据鲍林法则，阳离子半径较大则配位数较多。

参考答案:正确6.b角是指参考答案:Z^X7.重晶石发育3组解理，且解理的方向都是互相垂直的参考答案:错误8.赤铜矿主要产于参考答案:风化作用9.金红石TiO2结构中，O2- 做等大球最紧密堆积，Ti4+充填在参考答案:一半的八面体空隙10.在吴氏网的大圆弧上可以度量参考答案:晶面面角11.红柱石与蓝晶石的关系为参考答案:同质多像12.NaCl结构中，Cl-做等大球最紧密堆积，Na充填在参考答案:八面体空隙13.下列矿物之间能形成类质同像系列的参考答案:钾长石与钠长石_菱镁矿与菱铁矿14.类质同像的类型有参考答案:完全－不完全之分_等价－不等价之分15.白云石Ca Mg[CO3] 2中，Ca与Mg是参考答案:不能相互取代的关系16.橄榄石(Fe, Mg)2[SiO4] 中，Fe与Mg是参考答案:类质同像关系17.N个球做等大球最紧密堆积，形成的八面体空隙数参考答案:N个18.等大球最紧密堆积结构所形成的空隙是参考答案:四面体和八面体19.石英道芬双晶有参考答案:双晶接合面_双晶缝合线_双晶轴20.双晶中各单体之间内部结构参考答案:格子构造不连续，呈对称关系。

21.面网密度大的面网不容易形成晶面。

参考答案:错误22.在溶液中成核过程不容易发生是因为形成了固-液界面。

参考答案:正确23.成核需要过饱和或者过冷却。

参考答案:正确24.提拉法生长是参考答案:高温常压生长25.水热法生长是参考答案:高温高压生长26.晶体结构中的相当点是参考答案:晶体结构中具有相同性质（种类）和相同周围环境的点27.晶体结构是由参考答案:晶胞在三维空间平行堆垛而成28.晶体的对称性参考答案:可以体现在形态上和物理性质上29.晶体是参考答案:具有格子构造的固体30.晶体的基本性质参考答案:是由晶体的格子构造决定的_是晶体区别于非晶体的性质31.空间格子要素有参考答案:面网_平行六面体_行列32.晶体的均一性与异向性是矛盾的。

金刚石化学成分为C，晶体属等轴晶系的一种自然元素矿物。

与石墨和六方晶系的金刚石成同质多象。

晶体结构中，每个碳原子均被其它四个碳原子所围绕，形成四面体。

金刚石最典型的晶形是八面体、菱形十二面体及它们的聚形。

金刚石无色透明，若含杂质则呈现黄、蓝、绿、黑等不同颜色，强金刚光泽。

摩氏硬度10，是已知物质中硬度最高的，但有中等八面体解理，性脆。

比重3.47-3.53。

在X射线照射下会发出蓝绿色荧光，这一特性被用于从矿砂中选矿。

具半导体性能。

金刚石加热到1000℃时，可缓慢变为石墨。

鉴定特征：最大的硬度和典型的金属光泽。

原生金刚石主要产于金伯利岩或钾镁煌斑岩的岩筒或岩脉中，砂金刚石产于冲积的砂矿中。

世界最著名的金刚石产地有南非的金伯利地区、扎伊尔、澳大利亚西部、俄罗斯的雅库特、美国的阿拉斯加和巴西的西纳斯吉拉斯等地。

中国的辽宁、山东、湖南和贵州出产金刚石。

世界最大的金刚石出产于巴西的卡帕达迪亚，重3148克拉，属工业用金刚石。

最大的宝石级金刚石1905年发现于南非的普列米尔，重3106克拉，取名为“库里南”。

中国最大的金刚石是1977年在山东临沭县常林村发现的，重158.786克拉，取名为“常林钻石”，是国宝。

金刚石经琢磨后称钻石，自古以来就是最贵重的宝石（如蓝钻石、黑钻石、金钻石等），无色、微蓝和玫瑰色的为上品。

金刚石还可用做钻头、切割工具、研磨材料以及高温半导体或尖端工业的原材料。

石墨化学成分为C，晶体属六方或三方晶系的自然元素矿物。

与金刚石成同质多象。

石墨晶体结构中，碳原子按六方环状成层排列。

石墨晶体呈六方片状，集合体常呈鳞片状、土状、块状。

铁黑色或钢灰色，条痕为黑色，半金属光泽，不透明。

摩氏硬度1-2，一组极完全底面解理。

比重2.21-2.26。

易污手，手摸具滑感。

良导体，耐高温，不溶于酸。

鉴定特征：钢灰色或铁黑色，染手染纸，具滑腻感。

石墨最常见于变质岩中，是有机碳物质变质形成的，煤层经热变质也可形成石墨。

结晶学与矿物学试题及答案一、 填空1、晶体是具有（ ）的固体。

2、晶体中存在（ ）种对称型。

3、单形符号｛100｝在等轴中代表（ ）单形。

4、矿物晶体在外力作用下，沿一定的结晶方向破裂成一系列光滑平面的固有特性称为（ ）；不依一定的结晶方向破裂而形成各种不平整的断面，称为（ ）。

5、按晶体化学的分类原则，矿物可分为自然元素、（ ）、氧化物及氢氧化物、（ ）和卤化物等大类。

6、某矿物的晶体化学式为Mg 3［Si 4O 10］(OH)2，应属（ ）大类、（ ）类的矿物。

7、方铅矿和方解石的晶体化学式分别为（ ）和（ ）。

8、铝在硅酸盐中起着双重作用，它可以呈四次配位，形成（ ）；它也可以呈六次配位，形成（ ）。

9、钻石的矿物名称为（ ），红宝石的矿物名称为（ ）。

10、层状硅酸盐矿物中，其结构单元层主要类型分为（ ）型和（ ）型。

二、 判断对错（正确的划“√” ，错误的划“×” ）1、晶体必须具有规则的几何多面体形态。

（ ）2、具有对称面的晶体，其晶面数目必然是偶数。

（ ）3、四方柱单形和八面体单形可以组成聚形。

（ ）4、一个金属光泽的矿物是透明的。

（ ）5、金刚石和石墨是同质多像变体。

（ ）6、黑云母的黑色是自色。

（ ）7、配位多面体为八面体，其中心阳离子的配位数为8。

（ ）8、褐铁矿是一个矿物种的名称。

（ ）9、层间水存在层状硅酸盐矿物的结构单元层之间。

（ ）10、萤石矿物具有｛111｝三组完全解理。

（ ）三、 选择填空（单选）1、晶体的面角是指（ ）。

A.．晶面间的夹角 B ．晶面法线间的夹角 B ．晶棱间的夹角2、同种化学成分的物质，在不同的物理化学条件下，形成不同结构晶体的现象，称为（ ）。

A ．类质同像B ．同质多像C ．多型3、斑铜矿的表面常有蓝、紫色等锖色，这属于（ ）。

A ．自色B ．他色C ．假色4、蓝晶石是典型的（ ）矿物。

A．沉积岩B．岩浆岩C．变质岩5、辉石族矿物的络阴离子为（）。

结晶学第一讲：绪论及晶体的形成结晶学：是以晶体为研究对象，以晶体的生成和变化、晶体外部形态的几何性质、晶体的内部结构、化学组成和物理性质及其相互关系为研究内容的一门自然学科。

1) 晶体、格子构造、空间格子、相当点；它们之间的关系。

晶体：定义：晶体是具有格子构造内部，质点在三维空间作平移周期重复（本质）的固体。

准晶体：排列是有规律的重复，但不具有周期性和格子构造。

空间格子是表示这种重复规律的几何图形。

首先在晶体结构中找出相当点，再将相当点按照一定的规律连接起来就形成了空间格子。

相当点（两个条件：1、性质相同，2、周围环境相同。

）平行六面体是三维空间内空间格子可以划出一个最小重复单位，由六个两两平行而且相等的面织成。

2) 结点、行列、面网、平行六面体; 结点间距、面网间距与面网密度的关系. 结点是空间格子中的点，它们代表晶体结构中的相当点。

它们只有几何意义，为几何点。

行列：由结点在直线上的排列构成。

行列中相邻结点间的距离称为该行列的结点间距。

结点在平面上的分布即构成面网。

面网上单位面积内结点的密度称为网面密度，与面网间距成正比。

实际晶体结构中所划分出的这样的相应的单位，称为晶胞(晶胞参数：a, b, c; α,β,γ ,也称为轴长与轴角）。

晶胞的形状与大小，则取决于它的三个披此相交的棱的长度。

3）晶体的基本性质：自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能、稳定性，并解释为什么。

均一性与异向性有矛盾吗：没有。

均一性是晶体格子整体的性质，异向性是格子构造中不同行列各结点排列的性质。

4) 晶体的生长途径及生长理论（层生长理论、螺旋生长理论）。

生长途径：1由液相转变为固相(1)从熔体中结晶(2)从溶液中结晶2由气相转变为固相3由固相再结晶为固相(1)同质多象转变(2)原矿物晶粒逐渐变大(3)固溶体分解(4)变晶(5)由固态非晶质结晶生长理论：层生长理论在理想情况下在晶核基础上生长时，应先生长一条行列，然后生长相邻的行列，在长满一层面网后再开始生长第二层面网，这样晶面一层一层地逐渐向外平行推移，最外层的面网便发育成晶体的晶面。

湖北省高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：结晶学和矿物学课程代码：08926第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点“结晶学及矿物学”是地质、材料、珠宝等专业的专业基础课。

该课程的性质特点是：理论性强，同时又具有实践性。

在“结晶学”中,空间抽象概念多,因此理性思维很重要，但又要通过实践来建立空间概念；在“矿物学”中，各矿物具体特征多，因此归纳类比思维很重要,同时要通过实践认识矿物的各种物理现象及其内在联系.二、课程目标与基本要求结晶学目标：掌握有关晶体对称的基础理论,基本要求：学会从晶体的宏观形态分析晶体的对称及晶体定向、单形名称及符号；矿物学目标：掌握矿物成分、结构、形态、物性、成因、用途的基础知识及其它们之间的相互联系,重点掌握三十种左右常见矿物的鉴定特征，基本要求：掌握肉眼鉴定矿物的技能,学会对一些矿物物理现象进行成因理论分析。

三、与本专业其他课程的关系该课程是专业基础课.该课程以“数学”“物理”“化学”“普通地质学”课程为基础,该课程又是后续的“岩石学”“宝石学”等的基础。

第二部分考核内容与考核目标第一单元结晶学（第一章～第十章)第一章晶体及结晶学（一）重点：深入理解晶体的定义,理解晶体的基本性质。

识记：晶体的概念；理解：晶体概念中格子构造的含义；应用：从晶体结构中画出空间格子的方法。

识记:晶体的六大基本性质；理解：晶体基本性质与格子构造的关系；应用:从格子构造分析某一基本性质的成因。

(二）次重点：理解空间格子要素及其性质。

识记:结点、行列、面网、最小平行六面体的概念；理解：相互平行的行列、面网上结点间距的关系，面网间距与面网密度的关系；应用：最小平行六面体的形状与晶胞参数的关系。

第二章晶体的测量与投影（一）重点：面角守恒定律及其意义,识记：面角守恒定律；理解：面角守恒定律的内因；应用：面角守恒定律的意义。

(三）一般：极射赤平投影的原理，利用吴氏网进行晶体投影.识记：投影球、投影面、投影轴、极距角、方位角的概念;理解：投影球、投影面、投影轴、极距角、方位角的空间关系和含义；应用：利用极距角、方位角在吴氏网进行晶体投影。