第二章 晶体矿物与岩石.ppt

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1、 材料岩相分析材料岩相分析 第二章第二章 晶体、矿物与岩石晶体、矿物与岩石一一.对称性：对称性：对称就是一些相等的部分（图形）对称就是一些相等的部分（图形）能通过一定的操作（如反映，旋转，反伸）能通过一定的操作（如反映，旋转，反伸）而发生重复现象。如图而发生重复现象。如图1-8a反映，如图反映，如图1-8b旋转。若相等部分不能通过一定的操作而重旋转。若相等部分不能通过一定的操作而重复，就不是对称，见图复，就不是对称，见图1-9。2-1 晶体的宏观对称晶体的宏观对称 晶体上相等的晶面、晶棱及角顶皆作规晶体上相等的晶面、晶棱及角顶皆作规律的排列，因此，晶体具有对称性。它是律的排列，因此，晶体具有对

2、称性。它是其内部格子构造的反映，因此，晶体的对其内部格子构造的反映，因此，晶体的对称不仅体现在外形上，同时也体现在物理称不仅体现在外形上，同时也体现在物理性质上。由于这些特点，所以性质上。由于这些特点，所以晶体的对称晶体的对称可以作为晶体分类的基础。可以作为晶体分类的基础。二二.对称操作及对称要素对称操作及对称要素 研究晶体的对称规律，可对晶体进行一定研究晶体的对称规律，可对晶体进行一定的操作，以观察相等部分（晶面，晶棱，角的操作，以观察相等部分（晶面，晶棱，角顶）是否按一定的规律重复出现，这样的操顶）是否按一定的规律重复出现，这样的操作为对称操作。有时为一种简单的操作，有作为对称操作。有时为

3、一种简单的操作，有时为连续两种不同的复杂操作。时为连续两种不同的复杂操作。在进行对称操作的时候，需要借助一些假在进行对称操作的时候，需要借助一些假想的辅助几何要素（平面，直线或点），如想的辅助几何要素（平面，直线或点），如对称面，旋转轴等，将这些称为对称面，旋转轴等，将这些称为对称要素。对称要素。每有一种对称操作，就有一种相应的对称每有一种对称操作，就有一种相应的对称要素。晶体外形对称中可能存在的对称要素要素。晶体外形对称中可能存在的对称要素及其相应的对称操作如下：及其相应的对称操作如下：1.对称面（对称面（P）相应的对称操作是对平面的反映。相应的对称操作是对平面的反映。对称面是个假想的平面，

4、它能把晶体对称面是个假想的平面，它能把晶体分成互为镜像反映的两部分。图分成互为镜像反映的两部分。图1-10（a）中，中，P1和和P2是对称面，但（是对称面，但（b）中中的的AD不是对称面。不是对称面。晶体对称面必定通过其几何中心，且晶体对称面必定通过其几何中心，且垂直平分某些晶面、晶棱或包含某些晶棱垂直平分某些晶面、晶棱或包含某些晶棱（图（图1-11)。晶体中可以没有对称面，也可以有若晶体中可以没有对称面，也可以有若干个，最多可达干个，最多可达9个。在描述中一般把数个。在描述中一般把数目写在符号目写在符号P前面，如立方体有前面，如立方体有9个对称个对称面，记作面，记作9P（图图1-11）。）。

5、2.对称轴（对称轴（L）相应的对称操作是围绕直线的旋转。相应的对称操作是围绕直线的旋转。对称轴是一根过晶体中心的假想直线，对称轴是一根过晶体中心的假想直线，晶体绕此直线旋转一定角度后，可使相等部晶体绕此直线旋转一定角度后，可使相等部分重复，分重复，旋转一周重复的次数称为轴次（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为基转角（重复时所旋转的最小角度称为基转角（）。n n 360 360/。晶体外形上可能出现的对称轴有一次晶体外形上可能出现的对称轴有一次轴轴 L L 、二次轴二次轴 L L2 2 、三次轴三次轴 L L3 3 、四次四次轴轴 L L4 4 和六次轴和六次轴 L L6

6、 6 。一次轴一次轴 L L 无实际无实际意义。意义。轴次高于轴次高于2 2的对称轴称为高次轴。的对称轴称为高次轴。图图 1-12 1-12 表示晶体的各种对称轴。表示晶体的各种对称轴。晶体中不可能出现五次对称轴（晶体中不可能出现五次对称轴（L L5 5）及高于及高于六次的对称轴（六次的对称轴（L L7 7,L,L8 8），），这是由于它们不这是由于它们不符合空间格子的规律。在空间格子中，垂直对称符合空间格子的规律。在空间格子中，垂直对称轴一定有面网存轴一定有面网存在，此时，只有按在，此时，只有按L1、L2、L3、L4、L6五种对称轴的对称要求排布的结点所构成五种对称轴的对称要求排布的结点所构

7、成的面网的网孔，才能不留间隙地排满整个平面的面网的网孔，才能不留间隙地排满整个平面（图（图1-13中的中的a、b、c、e）。）。除此之外的任意轴次所对应的面网网孔，除此之外的任意轴次所对应的面网网孔，都不能无间隙的排满整个平面（图都不能无间隙的排满整个平面（图1-13中的中的d、f、g），），而且而且这样的网孔在相同的行列方向上这样的网孔在相同的行列方向上结点间距不等（图结点间距不等（图1-13中的中的d、f、g），），显然显然后一种情况后一种情况是不符合空间格子理论的是不符合空间格子理论的。对称轴。对称轴数目写在符号前面，如数目写在符号前面，如 3L4，4L2。3.对称中心（对称中心（C）相

8、应的对称操作是对相应的对称操作是对 于一个点的反伸（倒反）。于一个点的反伸（倒反）。对称中心是晶体内一个假想的点，过此点作任意对称中心是晶体内一个假想的点，过此点作任意直线，则在此直线上距对称中心等距离的两端上必直线，则在此直线上距对称中心等距离的两端上必定出现晶体上的相等部分，如图定出现晶体上的相等部分，如图1-14。把晶体任一晶面平放以后，看上面是否有形状把晶体任一晶面平放以后，看上面是否有形状相同、大小相等而又与之平行反向的晶面存在，相同、大小相等而又与之平行反向的晶面存在，就可以确定有无就可以确定有无 C。晶体的对称中心就是晶体的几何中心，数目只晶体的对称中心就是晶体的几何中心，数目只

9、可能有一个。但晶体的几何中心不一定都是对称可能有一个。但晶体的几何中心不一定都是对称中心，晶体也可没有对称中心，如四方四面体。中心，晶体也可没有对称中心，如四方四面体。4.旋转反伸轴（旋转反伸轴（Lin）（）（又称倒转轴）又称倒转轴）相应的对称操作是围绕一根直线的旋转和对此直相应的对称操作是围绕一根直线的旋转和对此直线上一个点反伸的复合操作。线上一个点反伸的复合操作。与对称轴的情况一样，旋转反伸轴也只可能有与对称轴的情况一样，旋转反伸轴也只可能有Li1、Li2、Li3、Li4及及Li6。其作用如图其作用如图1-16所示。所示。旋转反伸轴是一根假想的直线，见图旋转反伸轴是一根假想的直线，见图1-

10、15中的四中的四方四面体。方四面体。Li4 轴为四次旋转反伸轴。轴为四次旋转反伸轴。除除Li4外，其余各种旋转反伸轴都可以用其他外，其余各种旋转反伸轴都可以用其他简单的对称要素或它们的组合来代替，其间的关简单的对称要素或它们的组合来代替，其间的关系如下（参看图系如下（参看图1-16）：）：Li1C Li2P Li3 L3+C Li6 L3+P (P L3 )。常用的旋转反伸轴为常用的旋转反伸轴为 Li4 和和 Li6。5.旋转反映轴（旋转反映轴（LnS）相应的对称操作为旋相应的对称操作为旋转加反映的复合操作。转加反映的复合操作。旋转反映轴为一根假想的直线。旋转反映轴也旋转反映轴为一根假想的直线

11、。旋转反映轴也只可能有只可能有LS1、LS2、LS3、LS4及及LS6。见图见图1-16，也有关系，也有关系，LS1PLi2 LS2CLi1 LS3 L3+P（P L3）Li6 LS4 Li4 LS6 L3+C Li3 三三.对称要素的组合对称要素的组合 在结晶多面体中，可以只有一个对称要素在结晶多面体中，可以只有一个对称要素单独存在，也可以有若干个对称要素组合在单独存在，也可以有若干个对称要素组合在一起共同存在。例如钠长石晶体，它只有一一起共同存在。例如钠长石晶体，它只有一个个C，正长石晶体有正长石晶体有L2PC，磁铁矿晶体则有磁铁矿晶体则有3L44L36L29PC。结晶多面体中，结晶多面体

12、中，全部对称要素的组合，全部对称要素的组合，称为该结晶多面体的称为该结晶多面体的对称型对称型。由于。由于在结晶在结晶多面体中多面体中全部对称要素相交于一点，在进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移动，因此，行对称操作时至少有一点不移动，因此，对称型也称为点群对称型也称为点群。根据结晶多面体中可能存在的对称要素根据结晶多面体中可能存在的对称要素和对称要素组合规律，可以推导出和对称要素组合规律，可以推导出晶体中晶体中可能出现的对称型共可能出现的对称型共32种种。四四.晶体的分类晶体的分类 由于对称是晶体的基本性质，晶体的对称既具有由于对称是晶体的基本性质，晶体的对称既具有普遍性，

13、又具有特殊性，因而它是晶体分类的基础。普遍性，又具有特殊性，因而它是晶体分类的基础。根据对称，首先把对称型相同的所有晶体归为一根据对称，首先把对称型相同的所有晶体归为一类，称为晶类。晶体中存在类，称为晶类。晶体中存在32种对称型，就相应有种对称型，就相应有32个晶类。个晶类。根据是否有高次轴以及有一个或多个高次轴，根据是否有高次轴以及有一个或多个高次轴，把把32种对称型归纳为低、中、高三个晶族。种对称型归纳为低、中、高三个晶族。又根据三个晶族对称特点的不同，再划分为又根据三个晶族对称特点的不同，再划分为七个晶系。七个晶系。低级晶族根据低级晶族根据 L2 或或 P 的有无、多少划分为的有无、多少

14、划分为 3个晶系。个晶系。中级晶族根据有一个高次轴的轴次划分为中级晶族根据有一个高次轴的轴次划分为 3个晶系。个晶系。高级晶族（有高级晶族（有4L3）不划分，称为等轴晶系或立方晶系。不划分，称为等轴晶系或立方晶系。分类体系见表分类体系见表1-3。根据外形，可将晶体分成两类，一类是晶根据外形，可将晶体分成两类，一类是晶体理想发育时，晶体上只出现一种同形等大体理想发育时，晶体上只出现一种同形等大的晶面，这样的晶体称为单形（图的晶面，这样的晶体称为单形（图1-23）。）。另一类是在晶体理想发育中出现了两种以另一类是在晶体理想发育中出现了两种以上不同形态的晶面，相当于两种以上单形的上不同形态的晶面，相

15、当于两种以上单形的聚合，这样的晶体称为聚形，见图聚合，这样的晶体称为聚形，见图1-26。2-2 2-2 晶体的形态晶体的形态 一一.单形单形 1.单形的推导：单形的推导：晶体上所有同种晶面的存在不是孤立的，晶体上所有同种晶面的存在不是孤立的，而是由对称要素密切联系着的，所以只要知而是由对称要素密切联系着的，所以只要知道了晶体的对称要素和单形中任一晶面的位道了晶体的对称要素和单形中任一晶面的位置时，就可以利用对称要素，通过相应的对置时，就可以利用对称要素，通过相应的对称操作，把该晶形的全部晶面推导出来。称操作，把该晶形的全部晶面推导出来。如在对称型如在对称型L22P中（图中（图1-24），可推导

16、），可推导出五种单形，晶面与对称要素的相对位置出五种单形，晶面与对称要素的相对位置有七种（见图有七种（见图1-25）。每一个对称型中，）。每一个对称型中，单形晶面与对称要素的相对位置最多只可单形晶面与对称要素的相对位置最多只可能有七种，因此，同一对称型中，最多能能有七种，因此，同一对称型中，最多能推导出七种单形。推导出七种单形。如果在如果在32种对称型中逐一地考虑晶面与种对称型中逐一地考虑晶面与对称要素间可能取向关系时，便可推导出晶对称要素间可能取向关系时，便可推导出晶体可能有的全部单形，共有体可能有的全部单形，共有146种。种。但在但在146种单形中，单就几何形态讲，它种单形中，单就几何形态

17、讲，它们有些是相同的（如四方柱），在几何形态们有些是相同的（如四方柱），在几何形态上不同的单形共有上不同的单形共有47种种。2.47种单形种单形 现将它们按低、中、高级晶族分别描述现将它们按低、中、高级晶族分别描述如下（见表如下（见表1-4）：）：（1）.低级晶族的单形共有低级晶族的单形共有7种：种：单面，单面，平行双面，平行双面，双面，双面，斜方柱，斜方柱，斜方四面体，斜方四面体，斜方单锥，斜方单锥，斜方双锥。斜方双锥。（2）.中级晶族除上述的单面和平行双面中级晶族除上述的单面和平行双面外，尚有外，尚有25种单形：种单形：柱类：三方柱，复三方柱，四方柱，复柱类：三方柱，复三方柱，四方柱，复四

18、四 方柱，六方柱，复六方柱。方柱，六方柱，复六方柱。单锥类：三方单锥，复三方单锥，四方单锥类：三方单锥，复三方单锥，四方单锥，复四方单锥，六方单锥，复六方单单锥，复四方单锥，六方单锥，复六方单锥；锥；双锥类：三方双锥，复三方双锥，四方双锥类：三方双锥，复三方双锥，四方双锥，复四方双锥，六方双锥，复六方双双锥，复四方双锥，六方双锥，复六方双锥。锥。四方四面体：四方四面体：四方四面体由互不平行的四方四面体由互不平行的四个等腰三角形晶面所组成。相间两个晶四个等腰三角形晶面所组成。相间两个晶面以底边相交，其交棱的中点为面以底边相交，其交棱的中点为L4i的出露的出露点，上下交棱错开点，上下交棱错开90，

19、通过中心的横切，通过中心的横切面为正四方形。面为正四方形。复四方偏三角面体：复四方偏三角面体：将四方四面体的将四方四面体的每一晶面平分成两个不等边的偏三角形每一晶面平分成两个不等边的偏三角形晶面，由这样八个晶面所组成的单形。晶面，由这样八个晶面所组成的单形。菱面体菱面体与与复三方偏三角面体复三方偏三角面体 如果设想将菱面体的每一晶面分为两个如果设想将菱面体的每一晶面分为两个不等边的偏三角形面，则由这样的十二个不等边的偏三角形面，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。晶面所组成的单形即为复三方偏三角面体。围绕围绕L3它的上部六晶面与下部六个晶面交它的上部六晶面与下部六个晶面交错排

20、列，通过中心的横切面为复六方形。错排列，通过中心的横切面为复六方形。偏方面体类：偏方面体类：组成本类单形的晶面都呈组成本类单形的晶面都呈具有两个等边的偏四方形（图具有两个等边的偏四方形（图1-56），与），与双锥类似，上部与下部的晶面分别各自交双锥类似，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高次轴于一点，但不同的是围绕高次轴上下部的晶面错开了一定的角度。下部的晶面错开了一定的角度。三方偏方面体：三方偏方面体：上下部各有三个晶面；上下部各有三个晶面；四方偏方面体：四方偏方面体：上下部各有四个晶面；上下部各有四个晶面；六方偏方面体：六方偏方面体：上下部各有六个晶面。上下部各

21、有六个晶面。（3）.高级晶族的单形：高级晶族的单形：高级晶族共高级晶族共15个单形，分三组：个单形，分三组：四面体组：四面体组：四面体：四面体：由四个等边三角形晶面组成。由四个等边三角形晶面组成。三角三四面体：三角三四面体：犹如四面体每个晶面犹如四面体每个晶面突起分为三个等腰三角形而成。突起分为三个等腰三角形而成。四角三四面体：四角三四面体：犹如四面体每个晶面突起分犹如四面体每个晶面突起分为三个四角形晶面而成（图为三个四角形晶面而成（图1-57c）。）。五角三四面体：五角三四面体：犹如四面体每个晶面突起分犹如四面体每个晶面突起分为三个五角形晶面而成（图为三个五角形晶面而成（图1-57d）。）。

22、（三角）六四面体：三角）六四面体：犹如四面体每个晶面突犹如四面体每个晶面突起分为六个不等边三角形而成（图起分为六个不等边三角形而成（图1-57e）。）。八面体组：八面体组：由八个等边三角形晶面所组由八个等边三角形晶面所组成，晶面垂直成，晶面垂直L3。与四面体组情况类似，与四面体组情况类似，设想八面体的每一个晶面突起分为三个晶设想八面体的每一个晶面突起分为三个晶面，根据晶面的形状分别可形成面，根据晶面的形状分别可形成三角三八三角三八面体，四角三八面体，五角三八面体。面体，四角三八面体，五角三八面体。设设想每个晶面突起平分为六个不等边三角形想每个晶面突起平分为六个不等边三角形则形成则形成（三角）六

23、八面体。（三角）六八面体。立方体组：立方体立方体组：立方体 （三角）四六面体：（三角）四六面体：设想立方体每个晶面设想立方体每个晶面突起平分为四个等腰三角形晶面而成。突起平分为四个等腰三角形晶面而成。五角十二面体：五角十二面体：设想立方体每个晶面突设想立方体每个晶面突起平分为两个具有四个等边的五角形晶面起平分为两个具有四个等边的五角形晶面而成。而成。偏方复十二面体：偏方复十二面体：设想五角十二面体设想五角十二面体的每个晶面再突起平分为两个具有两个的每个晶面再突起平分为两个具有两个等长邻边的偏四方形晶面而成。等长邻边的偏四方形晶面而成。菱形十二面体：菱形十二面体：由十二个菱形晶面所由十二个菱形晶

24、面所组成，晶面两两平行，相邻晶面夹角为组成，晶面两两平行，相邻晶面夹角为90或或120。对上述对上述47种单形，又可将它们作如下几种单形，又可将它们作如下几种划分：种划分：（1）开形和闭形：）开形和闭形：凡是单形的晶面不能封凡是单形的晶面不能封闭一定空间者称为开形；例如平行双面，闭一定空间者称为开形；例如平行双面，各种柱类等等。反之，凡是其晶面可以封各种柱类等等。反之，凡是其晶面可以封闭一定空间者，则称为闭形；例如各种双闭一定空间者，则称为闭形；例如各种双锥以及等轴晶系的全部单形等等。显然，锥以及等轴晶系的全部单形等等。显然，开形不能单独出现在晶体上，只能出现在开形不能单独出现在晶体上，只能出

25、现在聚形晶体上。聚形晶体上。（2）左形和右形：）左形和右形：同一种单形会具有两同一种单形会具有两种相反的形态，就称为其左右形，如偏种相反的形态，就称为其左右形，如偏方面体、五角三四面体和五角三八面体方面体、五角三四面体和五角三八面体都有左形和右形之分。都有左形和右形之分。二二.聚形聚形 晶体大多数呈聚形，属于低中级的晶体晶体大多数呈聚形，属于低中级的晶体尤其如此。由两个或两个以上的单形聚合尤其如此。由两个或两个以上的单形聚合而成的晶形称为聚形，见图而成的晶形称为聚形，见图1-26中的粗线中的粗线画出的，是四方柱、四方双锥组成的聚形。画出的，是四方柱、四方双锥组成的聚形。由于聚形中不同单形的晶面

26、与对称要素由于聚形中不同单形的晶面与对称要素的相对位置不同，晶面大小也不同。因此，的相对位置不同，晶面大小也不同。因此，根据聚形中不同晶面的种数，就可以知道根据聚形中不同晶面的种数，就可以知道组成这一聚形的单形的数目。组成这一聚形的单形的数目。但聚形中的单形晶面形状往往已发生变但聚形中的单形晶面形状往往已发生变化。因此，要想得到某一单形的形状，可化。因此，要想得到某一单形的形状，可以假设其它单形消失，而使某一单形的所以假设其它单形消失，而使某一单形的所有晶面同时扩展相交（见图有晶面同时扩展相交（见图1-26中细线）。中细线）。只有属于同一对称型的单形才能聚合在只有属于同一对称型的单形才能聚合在

27、一起形成聚形，出现在同一晶体上。这是一起形成聚形，出现在同一晶体上。这是因为晶形是内部构造的反映，具有同一构因为晶形是内部构造的反映，具有同一构造、同一对称的晶体，在外形上无论如何造、同一对称的晶体，在外形上无论如何也不会呈现出两种对称不同的单形来。也不会呈现出两种对称不同的单形来。研究聚形时，最重要的工作在于分析聚形研究聚形时，最重要的工作在于分析聚形是由哪些单形聚合而成的。是由哪些单形聚合而成的。分析步骤如下：分析步骤如下：1）找出全部对称要素。首先确定对称型，再确）找出全部对称要素。首先确定对称型，再确定晶系。定晶系。2）观察聚形上有几种不同的晶面，从而确定有）观察聚形上有几种不同的晶面

28、，从而确定有几种单形。几种单形。3）确定每种单形是由几个晶面构成的。）确定每种单形是由几个晶面构成的。4）根据每一个单形的晶面数目、晶面的相对位）根据每一个单形的晶面数目、晶面的相对位置以及晶面与对称要素之间的关系，确定每种置以及晶面与对称要素之间的关系，确定每种单形的名称。单形的名称。以图以图1-26为例，该聚形属于为例，该聚形属于L44L25PC对称型，属四方晶系；观察可知，该聚对称型，属四方晶系；观察可知，该聚形是由两种单形组成的：一种是有四个形是由两种单形组成的：一种是有四个晶面，都与晶面，都与L4平行；另一种有八个晶面，平行；另一种有八个晶面，都与都与L4交于上下各一点。交于上下各一

29、点。在表在表 1-3 的的 L44L25PC 栏中查对，根据栏中查对，根据两种单形晶面各自的特征，可确定该聚形两种单形晶面各自的特征，可确定该聚形是由四方柱和四方双锥组成。是由四方柱和四方双锥组成。一一.矿物的概念矿物的概念 矿物是地壳中的化学元素，经过各种地矿物是地壳中的化学元素，经过各种地质作用所形成的，并在一定的条件下相对质作用所形成的，并在一定的条件下相对稳定的单质或化合物，是岩石和矿石的组稳定的单质或化合物，是岩石和矿石的组成单位。矿物具有比较均一的成分和内部成单位。矿物具有比较均一的成分和内部结构，因此它们是具有一定的几何形态、结构，因此它们是具有一定的几何形态、物理性质和化学性质

30、的自然物体。物理性质和化学性质的自然物体。如石英，如石英，长石，高岭石，等等。长石，高岭石，等等。2-3 2-3 矿物矿物 目前，人类发现的矿物已有三千多种。目前，人类发现的矿物已有三千多种。此外，人们在实验室条件下和生产过程种此外，人们在实验室条件下和生产过程种得到许多人工合成的矿物，如人造金刚石，得到许多人工合成的矿物，如人造金刚石，人造水晶，水泥熟料中的人造水晶，水泥熟料中的A矿，矿，B矿等，矿等，它们在成分上、性质上与自然矿物类似，它们在成分上、性质上与自然矿物类似，但又不是地质作用的自然产物，称为但又不是地质作用的自然产物，称为“人人造矿物造矿物”或或“工艺矿物工艺矿物”。硅酸盐工业

31、的发展与矿物有密硅酸盐工业的发展与矿物有密切的关系，水泥、陶瓷、玻璃、耐火切的关系，水泥、陶瓷、玻璃、耐火材料工业等生产中许多原料即为自然材料工业等生产中许多原料即为自然矿物，在生产过程中又形成许多工艺矿物，在生产过程中又形成许多工艺矿物。研究这些矿物，对控制工艺过矿物。研究这些矿物，对控制工艺过程，提高产品质量，增加新品种等十程，提高产品质量，增加新品种等十分有意义。分有意义。二二.矿物的化学成分及结构式矿物的化学成分及结构式 （一）化学成分（一）化学成分 少数矿物由同种元素聚集组成，而绝少数矿物由同种元素聚集组成，而绝大多数矿物由两种或两种以上元素组成，大多数矿物由两种或两种以上元素组成，

32、依次分类如下：依次分类如下：1.单质单质：单质是由同种元素自相结合而成单质是由同种元素自相结合而成的。的。如自然金（如自然金（Au），），自然铜（自然铜（Cu），），石墨（石墨（C），），金刚石（金刚石（C）等。等。2.化合物化合物：两种或以上的元素化合而成，两种或以上的元素化合而成，按其组成又可分类如下：按其组成又可分类如下：简单化合物简单化合物：由一种阳离子和一种阴由一种阳离子和一种阴 离子化合而成的矿物，如食盐（离子化合而成的矿物，如食盐（NaCl），），刚玉（刚玉（Al2O3）等。等。络合物络合物：由阳离子和一种络阴离子化合由阳离子和一种络阴离子化合而成的矿物，如方解石而成的矿物，如方

33、解石CaCO3，正长石正长石KAlSi3O8等。等。复化合物：复化合物：由两种或两种以上阳离由两种或两种以上阳离子与阴离子或络阴离子组成的化合物。子与阴离子或络阴离子组成的化合物。如白云石如白云石(Ca,Mg)CO32。（二）结构式：（二）结构式：也叫晶体化学式，既可表示矿物组也叫晶体化学式，既可表示矿物组成元素的种类和数量比，也可表示原成元素的种类和数量比，也可表示原子在结构中的相互关系。子在结构中的相互关系。结构式的书写原则如下：结构式的书写原则如下：阳离子写在前面：阳离子写在前面：有多种阳离子时，有多种阳离子时，以其碱性由强到弱的顺序排列。如白以其碱性由强到弱的顺序排列。如白云石云石(C

34、a,Mg)CO32，若为同种元素则若为同种元素则按电价由低至高排列，如磁铁矿按电价由低至高排列，如磁铁矿Fe2+Fe23+O4。阴离子写在阳离子后面：阴离子写在阳离子后面：络阴离子络阴离子用用括起来。如有多种阴离子时，括起来。如有多种阴离子时，主要的写在前面，附加的写在后面，主要的写在前面，附加的写在后面，如白云母如白云母KAl2AlSi3O10OH2。互为类质同象代替的离子用（）括起互为类质同象代替的离子用（）括起来，含量多的写在前面。来，含量多的写在前面。如镁铁橄榄石如镁铁橄榄石(Mg,Fe)SiO4，铁闪锌矿铁闪锌矿(Zn,Fe)S，铁铁镁橄榄石镁橄榄石(Fe,Mg)SiO4。含水化合物

35、的水分子写在化学式的含水化合物的水分子写在化学式的最后，最后，含吸附水，用含吸附水，用nH2O表示，如蛋表示，如蛋白石白石SiO2.nH2O；含结晶水，表示出含含结晶水，表示出含水分子数，如石膏水分子数，如石膏CaSO4.2H2O。（三）几点说明：（三）几点说明：1.类质同象，同质多象类质同象，同质多象 Mg2SiO4(Mg,Fe)SiO4 (Fe,Mg)SiO4 Fe2 SiO4 -磷石英磷石英 117-石英石英 -磷石英磷石英 -方石英方石英 573 163 180-270-石英石英 -磷石英磷石英 -方石英方石英 熔融体熔融体 870 1470 1713 石墨（六方晶系）石墨（六方晶系）

36、金金刚刚石（等石（等轴轴晶系）晶系）2.硅酸盐结构硅酸盐结构 按按SiO4四面体在空间发展的维数四面体在空间发展的维数来分，单个来分，单个SiO4孤立存在属孤岛状，孤立存在属孤岛状，在一维空间发展可形成链状，在在一维空间发展可形成链状，在 两维空两维空间发展成层状，在三维空间发展成架状。间发展成层状，在三维空间发展成架状。SiO4四面体在空间发展过程中，由于四面体在空间发展过程中，由于共用共用O2的数目不同，可形成不同的硅的数目不同，可形成不同的硅氧骨干。其结构分类见下表。氧骨干。其结构分类见下表。结构类型结构类型硅氧骨干硅氧骨干 SiO4 共用共用 O 2 数数 Si:OSi:O实例实例 有

37、有限限硅硅氧氧团团 孤岛状孤岛状 SiO4 4 0 1:4镁橄榄石镁橄榄石Mg2SiO4双四面体双四面体 Si2O7 6 1 1:3.5硅钙石硅钙石Ca3Si2O7三元环三元环 Si3O9 6 2 1:3三锥矿三锥矿BaTiSi3O9四元环四元环 Si4O12 8 2 1:3六元环六元环 Si6O1812 2 1:3绿柱石绿柱石Be3Al2Si6O18 单链单链 Si2O6 4 2 1:3透辉石透辉石CaMgSi2O6 双链双链 Si4O11 6 2，31:2.75透闪石透闪石Ca2Mg5Si4O112(OH)2 层状层状 Si4O10 4 3 1:2.5高岭石高岭石Al4Si4O10(OH)

38、8 架状架状 SiO2 4 1:2石英石英SiO2 3.矿物中的水矿物中的水 吸附水：吸附水：纯粹由于吸附作用而存在于纯粹由于吸附作用而存在于矿物中的水，呈中性水分子（矿物中的水，呈中性水分子（H2O）存存在于矿物的表面或细微裂隙间，而不参在于矿物的表面或细微裂隙间，而不参加矿物的晶格结构。吸附水含量不固定，加矿物的晶格结构。吸附水含量不固定，加热到一定的温度（加热到一定的温度（100110）即可全）即可全部放出，如蛋白石部放出，如蛋白石SiO2.nH2O。结晶水：结晶水：以水分子（以水分子（H2O）的形式存在于矿物晶的形式存在于矿物晶格中的水，在晶体结构中，结晶水分子有一格中的水，在晶体结构

39、中，结晶水分子有一定的位置，与矿物其它成分之间有简单的比定的位置，与矿物其它成分之间有简单的比例。结晶水往往出现于大半径络阴离子的含例。结晶水往往出现于大半径络阴离子的含氧盐矿物中，如石膏（氧盐矿物中，如石膏（CaSO4.2H2O），），苏打苏打Na2CO3.10H2O。结晶水在晶格中结合牢固，所以失水温结晶水在晶格中结合牢固，所以失水温度相对吸附水比较高度相对吸附水比较高，一般不超过，一般不超过600，通常为，通常为100200。随着结晶水的逸出，。随着结晶水的逸出，矿物晶格开始破坏和重建，形成新的结构，矿物晶格开始破坏和重建，形成新的结构，而引起物理性质的变化，如石膏失水后成而引起物理性质

40、的变化，如石膏失水后成硬石膏硬石膏CaSO4。结构水：结构水：以以OH，H3O等离子形式存在于矿物等离子形式存在于矿物中的水称为结构水。在晶体结构中数量固中的水称为结构水。在晶体结构中数量固定，占据一定的结构位置，与其它离子之定，占据一定的结构位置，与其它离子之间的联结力相当牢固，因此，在高温下间的联结力相当牢固，因此，在高温下（6001000）才可失去结构水，随之晶）才可失去结构水，随之晶体结构立刻瓦解。体结构立刻瓦解。三三.矿物的形态及其物理性质矿物的形态及其物理性质（一）形态（一）形态 矿物的外部形态，是由矿物的化学成分与矿物的外部形态，是由矿物的化学成分与内部结构决定的，同时受生长环境

41、的制约。内部结构决定的，同时受生长环境的制约。不同的矿物其晶体形态各异，在相同条件下不同的矿物其晶体形态各异，在相同条件下形成的同一矿物其形态一般相同，所以形成的同一矿物其形态一般相同，所以矿物矿物的形态可作为鉴定矿物的依据之一。的形态可作为鉴定矿物的依据之一。矿物的形态是指矿物单体形态，规则连生矿物的形态是指矿物单体形态，规则连生体形态和集合体形态。体形态和集合体形态。1.矿物单体形态矿物单体形态 自然界的矿物，能形成单体的极少见，自然界的矿物，能形成单体的极少见，在结晶学中的晶体理想形态属于矿物单体在结晶学中的晶体理想形态属于矿物单体的形态。的形态。矿物的矿物的结晶习性结晶习性或称或称晶体

42、习性，晶体习性，简称简称晶习，晶习，是指在相同生长条件下，一定是指在相同生长条件下，一定成分的同种矿物所具有的习见形态，按矿成分的同种矿物所具有的习见形态，按矿物在三度空间发育的程度不同结晶习性分物在三度空间发育的程度不同结晶习性分为三类：为三类：一向延伸：一向延伸：其晶体常数其晶体常数a b c。矿物晶体在空物晶体在空间沿两个方向沿两个方向发展快，常形展快，常形成板状，片状，成板状，片状，鳞片状。如硅灰石的板片状。如硅灰石的板状晶体（状晶体（图2-2）。）。三向延伸：三向延伸：其晶体常数其晶体常数 a b c。晶晶体在三度空体在三度空间的的发育速度相育速度相对或近似相或近似相等，常呈等等，常

43、呈等轴状，状，颗粒状。如石榴子石，粒状。如石榴子石，黄黄铁矿的晶体形的晶体形态（图2-3，2-4）。）。矿物虽有一定结晶习性，但外界环境矿物虽有一定结晶习性，但外界环境对其影响很大，因此同一矿物也可有不同对其影响很大，因此同一矿物也可有不同的结晶习性。如石英在不同条件下可发育的结晶习性。如石英在不同条件下可发育成不同形态（图成不同形态（图2-5）。）。2.矿物规则连生体形态矿物规则连生体形态 矿物经常出现多个单体规则连生的形矿物经常出现多个单体规则连生的形态，有平行连生，双晶等，称为规则连生态，有平行连生，双晶等，称为规则连生体，这里仅介绍几种常见的双晶。体，这里仅介绍几种常见的双晶。简单双晶

44、：简单双晶：由两个单体构成的双晶，又可分为接由两个单体构成的双晶，又可分为接触双晶和贯穿双晶，如正长石的简单双触双晶和贯穿双晶，如正长石的简单双晶（图晶（图2-6）。）。聚片双晶：聚片双晶：由多个片状单体以一定的双晶规律由多个片状单体以一定的双晶规律结结 合连生在一起，如钠长石的聚片双合连生在一起，如钠长石的聚片双晶（图晶（图2-7）。）。穿插双晶：穿插双晶：单体互相穿插而形成的双晶，如莹石的单体互相穿插而形成的双晶，如莹石的穿插双晶（图穿插双晶（图2-8）。）。3.矿物集合体形态矿物集合体形态 矿物大多数以集合体形态存在，所谓集矿物大多数以集合体形态存在，所谓集合体即同种矿物的多个单体聚集在

45、一起形合体即同种矿物的多个单体聚集在一起形成一个整体，由于每个单体的取向不同，成一个整体，由于每个单体的取向不同，形态不同，使矿物集合体千姿百态，具有形态不同，使矿物集合体千姿百态，具有鉴定意义和工艺价值。依单体的取向形态鉴定意义和工艺价值。依单体的取向形态可将集合体分为多种：可将集合体分为多种：柱状集合体：柱状集合体：由柱状的，针状的矿物单体聚集而成，由柱状的，针状的矿物单体聚集而成，如石英簇（图如石英簇（图2-9），石棉纤维集合体），石棉纤维集合体（图（图2-10）。）。片状集合体：片状集合体：由板状的或片状的矿物单体聚集而成。由板状的或片状的矿物单体聚集而成。粒状集合体：粒状集合体：由等

46、轴状的颗粒单体聚集而成的集合体。如由等轴状的颗粒单体聚集而成的集合体。如橄榄石，石榴子石等矿物集合体。可依其颗粒橄榄石，石榴子石等矿物集合体。可依其颗粒大小分为粗颗粒状（颗粒平均直径大小分为粗颗粒状（颗粒平均直径 3 mm）、）、中颗粒状（中颗粒状（31 mm）、）、细颗粒状（细颗粒状（10.1 mm）、）、微颗粒状（微颗粒状（0.1 mm）集合体集合体。另外，一些隐晶质（非常细小，在显微另外，一些隐晶质（非常细小，在显微镜下才能看见的颗粒）还有其特殊的几何镜下才能看见的颗粒）还有其特殊的几何体形态，如图体形态，如图2-11 至至 2-16所示。所示。（二）（二）.物理性质物理性质 每种矿物都

47、有一定的物理性质，这是每种矿物都有一定的物理性质，这是由矿物的化学组成及内部结构所决定的。由矿物的化学组成及内部结构所决定的。矿物的物理性质是人们认识矿物、寻找矿矿物的物理性质是人们认识矿物、寻找矿物、利用矿物的重要依据。物、利用矿物的重要依据。1.颜色：颜色：矿物的颜色是矿物对白光中不同波长矿物的颜色是矿物对白光中不同波长的光波选择吸收的结果。矿物所呈现的的光波选择吸收的结果。矿物所呈现的颜色是被它吸收了的那部分光的补色，颜色是被它吸收了的那部分光的补色，所以透明矿物的颜色是透过去的光的混所以透明矿物的颜色是透过去的光的混合色，不透明矿物的颜色是反射回的光合色，不透明矿物的颜色是反射回的光的

48、混合色。的混合色。根据矿物颜色产生的原因不同，可将矿根据矿物颜色产生的原因不同，可将矿物颜色分为三种：物颜色分为三种：自色：自色：矿物本身固有的颜色，为矿物成分矿物本身固有的颜色，为矿物成分中色素离子造成的，如含中色素离子造成的，如含Mn2呈玫瑰红色，呈玫瑰红色，含含Fe 3 呈红褐色，有鉴定意义。呈红褐色，有鉴定意义。他色：他色：由外来带色杂质，气泡等引起的颜由外来带色杂质，气泡等引起的颜色，受生长环境影响，无鉴定意义。色，受生长环境影响，无鉴定意义。假色：假色：入射光受到矿物解理面或矿物表面入射光受到矿物解理面或矿物表面薄膜对光的反射、干涉而呈的颜色。无鉴薄膜对光的反射、干涉而呈的颜色。无

49、鉴定意义，识别时要力求排除。定意义，识别时要力求排除。2.条痕：条痕：矿物的条痕是经划刻后矿物粉末的矿物的条痕是经划刻后矿物粉末的颜色，具有鉴定意义。但硅酸盐矿物的条痕颜色，具有鉴定意义。但硅酸盐矿物的条痕大部分无特征颜色（透明矿物为白色）。大部分无特征颜色（透明矿物为白色）。3.光泽：光泽：指矿物表面对光的反射能力。有几指矿物表面对光的反射能力。有几个主要的等级：金属光泽，半金属光泽，金个主要的等级：金属光泽，半金属光泽，金刚石光泽，玻璃光泽等。刚石光泽，玻璃光泽等。4.透明度：透明度：指矿物透光能力的大小。分为透指矿物透光能力的大小。分为透明，半透明，不透明。金属矿物吸收率高，明，半透明，

50、不透明。金属矿物吸收率高，一般不透明；非金属一般都透明。一般不透明；非金属一般都透明。5.解理：解理：矿物的解理是指矿物晶体在外力作用矿物的解理是指矿物晶体在外力作用下总是沿着一定的结晶方向裂开成一系列光下总是沿着一定的结晶方向裂开成一系列光滑平面的性质。裂开的平面叫做解理面。解滑平面的性质。裂开的平面叫做解理面。解理是矿物异向性的表现，具有鉴定意义。理是矿物异向性的表现，具有鉴定意义。矿物的解理面一般都是平行于面网密度矿物的解理面一般都是平行于面网密度最大的面网，根据解理的程度不同可将矿最大的面网，根据解理的程度不同可将矿物解理分级如下：物解理分级如下：极完全解理：极完全解理：解理面发育完好