結晶學與礦物學復習

第一章（著重概念）

晶體：內部質點在三維空間呈周期性重復排列的固體。

顯晶質：借助于肉眼或一般放大鏡能分辨出結晶顆粒者。

隱晶質：用一般放大鏡無法分辨出結晶顆粒者。

非晶質體：是內部質點在三維空間不作周期性重復排列的固體。

本質性的區(qū)別：晶體既具短程有序（近程規(guī)律），也具長程有序（遠程規(guī)律）；非晶質體、

液體只有近程規(guī)律，而無遠程規(guī)律；氣體既無遠程規(guī)律，也無近程規(guī)律。

準晶體：是內部質點的排布具長程有序（遠程規(guī)律），但不具有三維周期性重復的格子構造

的固體。

空間格子：表示晶體內部結構中質點在周期性重復規(guī)律的三維無限的幾何圖形。

相當點（等同點）：在晶體結構中的位置及環(huán)境均完全相同的點。

結點：空間格子中的點，代表晶體結構中的相當點，為幾何點。

行列：分布在同一直線上的結點即構成一個行列。

結點間距：行列上相鄰兩結點間的距離。

注意：同一行列上及相互平行的行列上的結點間距必定相等。

面網：連接分布在同一平面內的結點構成一個面網。

面網密度：面網上單位面積內的結點數(shù)。

面網間距：相互平行的相鄰兩面網間的垂直距離。

平行六面體：空間格子可被三組相交的行列劃分出一個最小重復單位。

晶胞：實際晶體結構中劃分出的最小組成單位。晶胞的形狀和大小，取決于其三個彼此相交

的行列（X、Y、Z）上的結點間距（aO、bO、cO）及其間的夾角（a、B、Y，其中a=Y

AZ,P=XAZ,y=XAY）oa、6、丫和aO、bO、cO合稱為晶胞參數(shù)。

晶體的基本性質：

1,自限性：晶體在自由空間中生長時，能自發(fā)地形成封閉的凸幾何多面體外形。

2,均一性：同一晶體的任一部位的性質都是相同的，為晶體均一性。

非晶質體也具均一性，但它是宏觀統(tǒng)計、平均近似的，稱為統(tǒng)計均一性。

液體和氣體也具有統(tǒng)計均一性。

3,異向性：晶體的性質隨方向的不同而有所差異。

注意：1）晶體乃是一種均一的各向異性體。

2）非晶質體一般表現(xiàn)為等向性，其性質一般不隨方向而改變。

3）晶體具異向性，并不排斥在某些特定的方向上的性質相同。

4,對稱性：晶體的相同部分（如外形上的相同晶面、晶棱或角頂，內部結構中的相同面

網、行列或質點等）或性質，能夠在不同的方向或位置上有規(guī)律地重復出現(xiàn)。

5,最小內能性：在相同的熱力學條件下，與同種化學成分的非晶質體、液體及氣體相比，

以晶體的內能為最小。物質結晶時發(fā)生放熱反應，而破壞晶格時則發(fā)生吸熱反應。

6,穩(wěn)定性：在相同的熱力學條件下，對于化學成分相同的物質，以不同的物理狀態(tài)存在

時，其中以結晶狀態(tài)最為穩(wěn)定。晶體的穩(wěn)定性是晶體具有最小內能性的必然結果。非晶

質體不穩(wěn)定，或僅是準穩(wěn)定的，有自發(fā)地轉變?yōu)榫w的必然趨勢。

結晶學的研究內容：

1）研究晶體的發(fā)生、成長、變化，及其人工合成；

2）研究晶體的幾何外形、內部結構，及其規(guī)律性和不完善性；

3）研究晶體的物理性質，及其機理和利用；

4）研究晶體的成分、結構和性質之間關系的規(guī)律性等。

1

第二章

歪晶：偏離本身理想晶形的晶體。

面角：晶面法線間的夾角（其數(shù)值等于相應晶面間夾角之補角）。

面角守恒定律（斯丹諾定律）：同種晶體之間，對應晶面間的夾角恒等。

極射赤平投影：以赤道平面為投影面，以南北極為目測點（視點），將球面上的各個點、線

進行投影。

晶體中晶面的球面投影：晶面法線與投影球面的交點即為該晶面的球面投影點。

晶棱、對稱軸、晶帶軸、結晶軸、雙晶軸等各種直線方向的投影：

首先將直線平移至通過投影球球心，再延長使其與球面相交于兩點，即為該直線方向

的一對球面投影點。

對稱面、雙晶接合面、雙晶面等平面的投影：

首先將平面平移，使其通過投影中心，再延展之，與球面相截成一個大圓，即為該平

面的球面投影。

晶面之球面投影點在球面上的方位可以用：極距角P和方位角4）來確定。也稱極坐標。

極距角（P）：投影軸與晶面法線間的夾角，亦即球面投影點與北極（N）之間的弧角。

方位角（?。喊摼娣ň€的子午面與零子午面（6=0°）之間的夾角。

球面投影轉換為極射赤平投影：以南極S（或北極N）作目測點，將球面上的各點、線投影于赤

道平面上。即：由南極S（或北極N）向球面上的投影點作連線，其與赤道平面的交點便是

該球面投影點的極射赤平投影點。

第三章（重點）：

對稱的條件：①必須具有若干個彼此相同的部分；

②這些相同部分是有規(guī)律地重復出現(xiàn)的。

晶體對稱的特點：①普遍性：一切晶體都是對稱的。

②特殊性：晶體的對稱是有限的。遵循“晶體對稱定律”。

③雙重性：晶體的對稱不僅包含著幾何意義，也包含著物理意義：不僅

體現(xiàn)在外形上，也體現(xiàn)在性質上。

對稱要素：

對稱面（P）：將圖形平分為互為鏡像的兩個相等部分的假想平面（或稱鏡面）。

晶體上P可能出露的位置：①垂直平分晶面和晶棱；

②包含一對晶棱，并平分晶面夾角。

對稱中心（C）：為一假想點，所對應的對稱操作為反伸，過該點直線上距對

稱中心等距離的位置上必定可以找到對應點。

晶體具C的標志：晶體上所有的晶面均兩兩平行、同形等大、方向相反。

對稱軸（Ln）：為假想的直線，繞該直線旋轉一定角度后，可使相同部分重復。

軸次（n）：旋轉360時，相同部分重復出現(xiàn)的次數(shù)。

基轉角（a）：使相同部分重復出現(xiàn)所必須旋轉的最小角度。

n=360°/a

晶體對稱定律：晶體中只可能出現(xiàn)軸次為一次、二次、三次、四次和六次的對稱

軸（LI、L2、L3、L4和L6）,而不可能存在五次及高于六次的對稱軸。

旋轉反伸軸（Lin）：為一假想直線，物體繞該直線旋轉一定角度后，再對此直線

上的一點進行反伸，可使相同部分重復。對稱操作：旋轉+反伸

2

等效關系：Lil=Ll+C=C；Li2=Ll+P±=P（P±Li2）；

（熟記）Li3=L3+C（L3〃Li3）；Li6=L3+Pl（L3〃Li6,P1L3）

旋轉反映軸（Lsn）（了解）：圍繞此直線旋轉一定的角度后，并對與之垂直的一

個平面進行反映，可使晶體的相同部分重合。

對稱操作：旋轉+反映

注意：1）在晶體宏觀外形上可能存在且具獨立意義的對稱要素共有9種：

C、P、LI、L2、L3、L4、L6、Li4&Li6；

2）Ln和Lin可統(tǒng)稱為n次軸；

3）高次軸：n>2的對稱軸（Ln）和旋轉反伸軸（Lin）.

對稱要素組合定理（著重）：

1.LnXP〃-LnnP

2.LnXL2±-*LnnL2

3.LnXP±-LnPCLnXC-*LnPCPXC-LnPC（n為偶數(shù)）

4.LinXP〃=LinXL21-LinnL2nP（Li43L23P）（n為奇數(shù)）

-Lin（n/2）L2（n/2）P（Li42L22P）（n為偶數(shù)）

5.LnXP/7XL2LnnL2nPC（L33L23PC）（n為奇數(shù)）

fLnnL2（n+l）PC（L44L25PC）（n為偶數(shù)）

各晶族中，根據(jù)其對稱特點（Ln或Lin的軸次的高低及其個數(shù)）劃分為七大晶系：

①三斜晶系：無L2,也無P。（如：斜長石）

②單斜晶系：L2或P不多于1個。（如：正長石、石膏、云母）

③斜方晶系：L2或P多于1個。（如：橄欖石、紅柱石）

④三方晶系：唯一高次軸L3。（如：剛玉、方解石）

⑤四方晶系：L4或以4只有1個。（如：符山石、金紅石）

⑥六方晶系：L6或Li6只有1個。（如：綠柱石）

⑦等軸晶系：有4L3。（如：石榴石、閃鋅礦）

3

晶體的對稱分類

對稱型對稱特點晶系晶族對稱型國際符號

1L1三斜1

無I?,無p

2Ci

3L2單斜2

4PI?或p不多于1個低級m

5L2PC2/m

631/222

7L22Pmm(mm2)

或多于個

I?p1斜方「222)

83L23PCmmm------------

mmJ

9LJ3

10L3C

323

11L3L三方32

3有1個L?

12L3P3m

5m闈

13L33L23PC

4L44

4

5Lj中級4

6L4PC

424/m

7L4L有1個I?或1/四方422

8L44P4mm

9Li42172P

42m

20

42

L4L5PC4/mmm

L°6

216

22Li6

L6PC

236/m

L66L2有個或

241I?L,6六方62(622)

L66P

256mm

26Li63L23P

6m2

626/mmmf———1

27L6L7PC

\mmm)

283L24L323

銅

3L24L33PC

29高級

432

3。3L4L6L有4L3等軸432

3L44L36P

31f43m

m3m—

323L44L36L29PCf3—1

\mmJ

?礦物中常見的對稱型.

第四章（重點理解）

晶體定向：在晶體上按一定的法則選定一個以晶體中心為原點的坐標系統(tǒng)。即在

晶體上選擇坐標軸（結晶軸）和確定坐標軸上的軸單位。

結晶軸：在晶體上選定的三根（或四根）適當?shù)闹本€（如對稱軸、平行于晶棱的直

線…）作坐標軸。

軸角：結晶軸正端之間的夾角。分別以a（YAZ）,B（ZAX）,y（XAY）表示。

軸單位：結晶軸上的單位長度。X、Y、Z軸上的軸單位分別以aO、bO、cO表示。

軸率（軸單位比）：三個結晶軸之軸單位的比率a:b:c。

4

晶體常數(shù)：軸角a、B、丫和軸率a:b:c之合稱。是表征晶胞形狀的一組參數(shù)。

晶軸選擇的基本原則：

1）必須符合晶體所固有的對稱性；

2）應盡可能使所選晶軸彼此垂直、軸角相等，即盡可能使：a=B=y=90。，a=b=c。

對稱型國際符號的書寫順序：對稱型的國際符號一般是由不超過3個的結晶學方

位上的對稱要素符號，嚴格地按一定順序排列而構成的。

兩層含意：（1）某一方位上的對稱要素在國際符號中有對應的序位；

（2）國際符號中的一個特定符號代表特定方向上出現(xiàn)的對稱要素。

各晶系選軸原則及晶體常數(shù)特點：

晶

逃的本叫皿佯常以將岳

拿

等以巨垂的3L&或3L?；?LJ為X、丫、tt=p=y=9O0>

鈿2L車由oa=b=c

以L4或為Z釉，以_LZ車由旦互垂

四cc=p=y=90°,

的2個叱或尸的5去線或晶棱的力E為X、

a=bXc

方Y鈿。

方以L3或L5或L/5為N車由，以_LZ軸旦tt=p=9O0?

彼止匕交于120°的3個或P的法線或晶y=120°,

犢的方■向為、丫、。鞋。

六Xa=1>-^c

方

以互垂的3L7為X、丫、N鈿；在

cc=p=y=90°,

的L22P中，以L2為Z鈿，以2P的法線方

^=c

方向為為X、丫車由。

以2或（的去線方句為丫軸，以cc=y=9O°>

單LF51

鈿且近于苴垂的2個主要晶棱方p>90°,

的向為Z、X鈿。Kc

三以不在同一平面內、且近于五垂ccX(3XyX900,

鈣的3個主要晶棱方向為:X、丫、Z鈿。Kc

各品系對稱型國際符號中各序位所代表的方向:

5

國際符號中的

晶樂4枚代表方向

（從左一右）

三斜1任意方向

單斜1Y軸方向（1；或_1^的方向）

1XW向

斜方2Y軸方向

3Z,方向

1Z軸方向（1/或Lj4方向）

四方2X、Y軸方向

3X、Y軸向分備線方向（1Z軸、與第2位成45。角方向）

軸方向（或，或方向）

三方、1ZULL/

2X、Y、U■方向

六方

31Z軸、與第2位成30。角方向

1X、Y、Z軸方向（互垂的31/或31?或3中）（立方體之棱方向）

等軸2U軸方向（立方體之體對角線方向）

3X、Y、Z任兩軸間分角線方向（立方體之面對角線方向）

6

7)

圖4-2各晶系晶體定向及國際符號序位

(弓伯潘為帽,1993)

(a)二斜晶系1;(b)單相品系2/m;(c)新方晶系———)

(d)四方晶系4/.(922)；(e)六方晶系6/.(222)；

'm加加/\mmmI

(0等軸品系m3m(￡工2)

\mmmI

%、八Z——晶軸；⑴、(2)、(3)——國際符號中三位*但細線——P

第五章(了解)

晶面符號：表示晶面在晶體上的空間取向的一種結晶學符號。

即以晶軸為參考軸和其上的軸單位來標志晶面所在方位的符號。

米氏符號(米勒-miIler符號)：以晶面在各晶軸上的截距系數(shù)的倒數(shù)比來表示。

設有一晶面HKL在X、Y、Z軸上的截距分別為pa、qb、rc,則其截距系數(shù)的倒數(shù)比為(1/p):

(1/q)：(1/r)=h：k：1,則該晶面的米氏符號為(hkl).

(h、k、1稱為該晶面的米氏指數(shù)，通常稱為晶面指數(shù)。)

注意：對于三方、六方晶系晶體，晶面指數(shù)是按X、Y、U、Z等四軸順序排列，

其一般式寫作(hkil)。其中h+k+i=0。

整數(shù)定律(有理指數(shù)定律或阿羽依定律)：若以平行于三根不共面晶極的直線作為晶軸，則

晶體上任意二個晶面在三根晶軸上所截的截距的比值之比為一簡單整數(shù)比。

晶帶：交棱相互平行的一組晶面之組合。

7

晶帶符號：以晶帶軸的取向來表示晶帶的空間方位的一種結晶學符號。是以該晶帶中平行于

晶帶軸的晶棱的符號表示。用晶帶軸表示，如［001］,表示所有交棱平行［001］方

向（C軸）的晶面，（100）、（110）.（010）、（210）、（220）等等。

晶棱符號：表征晶棱在晶體中取向的一種結晶學符號。

晶棱符號的表示方法：將晶棱平移至過晶軸的原點（0）,在其上任取一點M,求出此點在3個

晶軸上的坐標（x,y,z）,并以軸單位來度量，（x/a）：（y/b）：（z/c）=i1:s：t即

得晶棱符號為［rst］。（表示方式與晶帶一樣）

第六章（著重概念）

單形：一個晶體中，彼此間能對稱重復的一組晶面的組合。

即能借助于對稱型之全部對稱要素的作用而相互聯(lián)系起來的一組晶面的組合。

同一單形的所有晶面：

①應具有相同的性質。在理想情況下表現(xiàn)為同形等大。

②與對稱型中相同的對稱要素間的關系應是相同的（即平行、垂直或等角度相交）。

注意：

1）每一種對稱型中，單形的晶面與對稱要素的相對位置最多只可能有7種。一種對稱型

最多只能推導出7種單形。

2）對于包含對稱要素較少的對稱型，晶面與對稱要素可能的相對位置的種數(shù)會相應地

減少。

單形符號：以簡單的數(shù)字、符號的形式，來表征一個單形的所有組成晶面及其在

晶體上取向的一種結晶學符號。

單形符號的構成：在一個單形中，按一定的原則選擇一個晶面作為代表面，將其

晶面指數(shù)順序地連寫，置于“{}”內，寫成{hkl},用以代表整個單形。

代表面的選擇原則：

1）選擇正指數(shù)最多的晶面；

2）同時遵循“先前、次右、后上”的原則。

結晶單形：結晶學上不同（即同時考慮其幾何形態(tài)和真實對稱性）的單形。146種。

幾何單形：只考慮幾何形態(tài)上不同的單形。47種。

常見的幾何單形：

I.低級晶族的單形

1.單面2.平行雙面3.反映雙面及軸雙面4.斜方柱5.斜方四面體6.斜方單錐7.斜方雙錐

II.中級晶族的單形

8

8.三方柱9.復三方柱10.四方柱11.復四方柱12.六方柱13.復六方柱

28.殳四方偏三角面體29.左三方偏三角面體

左乏號形

32.六方偏方面體

V7

左形右形

38.八面體39.三角三八面體40.四角三八面體4；五福三八」體42.六八面體

43.立方體44.四六面體45.菱形十二面體46.五角十二面體47.偏方復十二面體

類別：

1,特殊形與一般形：依據(jù)單形的晶面與對稱要素的相對位置關系來劃分。針對某特定對稱

型而言。

2,左形與右形：形狀完全相同，但互成鏡像，相互間不能以旋轉或反伸而使之重合的兩個

單形。（左、右形只出現(xiàn)在僅有對稱軸的對稱型中。）針對幾何單形，也針對結晶單形。

3、開形與閉形：依據(jù)單形的晶面是否能自相封閉一定空間來劃分。只針對幾何單形。

4、正形與負形：空間取向不同的2個相同的單形，若相互間能借助旋轉操作而

使彼此重合者，互稱正、負形。只針對幾何單形。

5、定形與變形：依據(jù)單形的晶面間夾角是否恒定而劃分。只針對幾何單形。

聚形：兩個或兩個以上的單形的聚合，共同圈閉的空間外形，稱聚形。

聚形的晶面特征：同一晶體上，出現(xiàn)若干種性質各異的不同晶面.在理想情況下表現(xiàn)為晶面

非同形等大。

單形相聚的條件：單形相聚，必須遵循對稱性一致的原則，即只有屬于同一對稱型的單形才

能相聚。

注意：

1）只有同一晶系的幾何單形才能在晶體上同時出現(xiàn)。

2）少數(shù)幾何單形可以在不同晶系的晶體上出現(xiàn)。

①單面、平行雙面可以在低級和中級晶族的各晶系的晶體上出現(xiàn)；

②三方柱、六方柱、三方雙錐、六方雙錐、復三方柱、復六方柱、六方單錐可出現(xiàn)在三

方和六方晶系的晶體上；

③斜方柱可出現(xiàn)在斜方和單斜晶系中。

第七章（著重概念）

空間格子要素：結點、行列、面網、平行六面體。

平行六面體：是晶體內部空間格子的最小重復單位，是由六個兩兩平行且相等的

面網組。

平行六面體的選擇原則：

1）所選的平行六面體應能反映整個結點分布所固有的對稱性；

10

2）在不違反對稱的條件下，應選棱與棱之間直角關系為最多的平行六面體；

3）在以上兩個前提下，所選平行六面體之體積應最小。實質上，即應盡量使

a=B=丫=90°,a0=b0=c0

單位晶胞：能充分反映整個晶體結構特征的最小結構單元，其形狀大小與對應的

單位平行六面體完全一致。

空間格子的型式：

1.按平行六面體的形狀分：

1）立方格子：等軸晶系：a=3=y=90°,aO=bO=c0

2）四方格子：四方晶系：a=0=y=90°,aO=bOWcO

3）斜方格子：斜方晶系：a=B=y=90。，aOWbOWcO

4）單斜格子：單斜晶系：a=y=90°,3>90°,aOWbOWcO

5）三斜格子：三斜晶系：aWBWY#90°,aOWbOWcO

6）六方和三方格子：六方和三方晶系：a=9=90°,丫=120°,aO=bOWcO

7）三方菱面體格子：三方晶系：a=B=Y#90°,60°,109°28'16",aO=bO=cO

2,按平行六面體中結點的分布情況分：

1）原始格子（P）2）面心格子（F）

3）體心格子（I）4）底心格子（C）

十四種空間格子：

賽7-114種布拉維格子

原始格子P底心格子C體心格子/面心格子F

11

原始格子P底心格子C體心格子/面心格子F

六

方與本晶系

晶

系對稱不符

等

軸與本晶系

晶

系對稱不符

晶體內部結構的對稱要素：

晶體結構：三維無限重復的圖形（微觀的）。外部對稱要素+內部特有的對稱要素對稱操作:

反映+平移滑移面

旋轉+平移螺旋軸

平移平移軸

晶體幾何外形：反映內部結構的有限的圖形（宏觀的）。外部對稱要素對稱操作：

反映一P

旋轉一Ln

反伸一C

旋轉+反伸一Lin

注意：

①晶體結構中任一種對稱要素均有無數(shù)多個。

②晶體結構中出現(xiàn)了一種在晶體外形上不可能有的對稱操作一一平移操作。

1.滑移面

其輔助幾何要素：一個假想的平面和與此平面平行的直線方向

相應的對稱操作：對此平面的反映和沿此直線方向平移。

平移的距離：T/2或T/4（T為該平移方向的結點間距）。

滑移面按其平移的方向和距離的不同分為：

1）軸向滑移面（a,b,c）：反映后沿晶軸（a,b,c）方向平移T/2。

2）對角線滑移面（n）：反映后沿2個方向滑移T/2。

3）金剛石型滑移面（d）：反映后沿2個方向滑移T/4。

2.平移軸：為一直線方向，圖形沿此直線方向平移一定距離后，可使相同部分重復。

3.螺旋軸（ns,其中s為＜n的自然數(shù)）

其輔助幾何要素：一根假想的直線及與之平行的直線方向。

相應的對稱操作：圍繞此直線旋轉一定角度后，并沿此直線方向平移一定的距離。

1）軸次

基轉角：a=360°,180°,120°,90°,60°

軸次：n=l,2,3,4,6

2）旋轉的方向

左旋：左手系，順時針方向旋轉右旋：右手系，逆時針方向旋轉

3）移距（t）與結點間距（T）

平移距離（t）應等于沿螺旋軸方向行列的結點間距（T）的S/n,t=（S/n）T螺旋軸，其

12

旋轉基轉角a和平移距離（S/n）T,均應以右旋方式（逆時針）為準。

空間群：一個晶體結構中，其全部對稱要素的總和。也稱費德洛夫群或圣佛利斯群。

空間群的國際符號（海曼一摩根符號）的構成和含義基本上與對稱型的國際符號類同，具體包

括兩個組成部分：

（1）前面部分：空間格子類型（以大寫英文字母表示），如Pmmn中的P。

（2）后面部分：內部結構對稱要素之總和的符號.

常見礦物雙晶類型：聚片卡斯巴十字燕尾

第九章（概念）

平行連生：同種晶體的許多個單體，按所有對應的結晶方向（包括對稱要素、晶軸及晶棱、

晶面的方向）均相互平行而形成的連生體。

雙晶：兩個或兩個以上的同種晶體按一定對稱規(guī)律的連生，借助對稱操作可使其相鄰的單晶

體相互重合或平行。

根據(jù)其單體間接合方式的不同，可分為三種類型：

1.簡單雙晶：由兩個單體構成的雙晶。

2.反復雙晶：由兩個以上單體，彼此間按同一種雙晶律多次反復出現(xiàn)而構成的雙晶群。

3.復合雙晶：由兩個以上的單體彼此間按不同的雙晶律所組成的雙晶。

浮生：一種晶體以一定的結晶學取向關系附生于另一種晶體表面之上或包圍于

其四周的現(xiàn)象。

第十章（重點概念理解）

一、離子類型

通常根據(jù)離子的最外電子層結構，將離子分為三種基本類型：

1.惰性氣體型離子：最外層具有8個電子（ns2np6）或2個電子（ls2）的離子。其最外

層電子構型與惰性氣體原子的相同。（主要包括周期表左邊的IA、IIA主族的全部元素及其右

邊主族中的一些元素的離子。）

特點此類離子在自然界極易形成含氧鹽（主要是硅酸鹽）、氧化物和鹵化物，構成地

殼中大部分造巖礦物。這些礦物的相對密度一般比較小，對光波選擇性不明顯，一般為無色、

白色或淺色。其化學性質較穩(wěn)定。）

2.銅型離子：外電子層有18個電子（ns2np6ndi.0）或（18+2）個電子（ns2np6ndi0（n+1）s2）

的離子。即其最外層電子構型同Cu+（銅的原子序數(shù)為29）。（主要包括周期表中IB、HB副族

及其右鄰的某些元素的離子。）

特點：此類離子常形成以共價鍵為主的硫化物、含硫鹽或類似的化合物，構成主要的金

屬硫化物礦床中的礦石礦物。這些礦物的相對密度較大，對光線常具有選擇性吸收，可呈現(xiàn)

不同的顏色。

3.過渡型離子:最外層電子數(shù)為9?17的離子。其最外層電子構型為ns2np6ndi?9。（主

要包括周期表中HIB-V1IB副族和VIII族元素的離子。其特征是具有未填滿的6d電子亞層，結構

不穩(wěn)定，易于變價，其性質介于惰性氣體型離子與銅型離子之間。）

特點：（外層電子數(shù)愈接近于8者，其親氧性愈強，易形成氧化物和含氧鹽；最外層電子

數(shù)愈接近于18者，其親硫性愈強，易形成硫化物；電子數(shù)居于中間位置的Fe、Mn…，與氧和

硫均可結合，究竟形成何種化合物，則主要視所處介質條件而定。）

原子半徑和離子半徑變化趨勢的一般規(guī)律：

1）同一周期中，原子半徑和離子半徑隨原子序數(shù)（Z）的增大而減小。

2）同一族內，原子半徑和離子半徑隨元素周期數(shù)的增大而增大，其中主族比副族更為明顯。

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3）從周期表的左上方一右下方的對角線方向，原子或離子的半徑相近似。

4）偶系（Z=57?71）和鋼系（Z=89?103）各元素的原子半徑及同價的陽離子半徑，均隨

原子序數(shù)（Z）的增大而略有減小，即錮系收縮和銅系收縮。

5）對于同種元素，其陽離子半徑總是小于該元素的原子半徑，且正電價愈高，半徑愈?。?/p>

而陰離子半徑總是大于該元素的原子半徑，且負電價愈高，半徑愈大。

6）同種元素，若氧化態(tài)相同，則其離子半徑隨配位數(shù)（CN）的增高而增大。

最緊密堆積的方式（等大球體）：

1、六方最緊密堆積（HCP）：等大球體按ABABAB……的順序，每兩層重復一次的規(guī)律重復

堆積下去，其結果球體在空間的分布與空間格子中六方格子一致。

2、立方最緊密堆積（CCP）：等大球體按ABCABCABC……的順序，每三層重復一次的規(guī)律連

續(xù)堆積下去，則球體在空間的分布與空間格子中的立方面心格子一致。

空隙類型：在等大球體最緊密堆積中，球體間仍有空隙存在。據(jù)計算，其球體只占據(jù)晶體空

間的74.05%,而空隙占整體空間的25.95%。

1）四面體空隙：由4個球體圍成的空隙，此4個球體中心之聯(lián)線恰好聯(lián)成一個四面體的形狀。

2）八面體空隙：由6個球體圍成的空隙，此6個球體中心之聯(lián)線聯(lián)成一個八面體的形狀。

緊密堆積（不等大球體）：礦物多為離子化合物，其陰離子的體積遠大于陽離子。其晶體結

構常是半徑較大的陰離子按等大球體的六方或立方最緊密堆積方式進行堆積，而半徑較

小的陽離子充填其中的四面體空隙或八面體空隙。

小結：

①自然金屬礦物（單質）的晶體結構，常表現(xiàn)為金屬原子作等大球體的最緊密堆積。

②離子化合物的晶體結構中，則往往是半徑大的陰離子作最緊密或近于最緊密堆積，半

徑小的陽離子充填在其空隙之中。

③分子化合物的晶體結構中，分子呈緊密堆積，但因分子的形狀不作球形，情況則更為

復雜。

配位數(shù)：晶體結構中，每個原子或離子周圍最鄰近的原子或異號離子的數(shù)目，稱為該原子或

離子的配位數(shù)。

注意：①金屬單質晶體中原子總是具有最高（CN=12）或較高的配位數(shù)。

②成共價鍵結合的晶體，無論單質或化合物，由于共價鍵具方向性

和飽和性，其配位數(shù)不受球體最緊密堆積規(guī)律的支配，CN偏低，一般均才40

③離子化合物晶體中，通常是陰離子作最緊密堆積，陽離子充填其中的八面體空

隙或四面體空隙。此時陽離子的CN分別為6和4。但當陰離子不成最緊密堆積時，還存在其他

的CN,其數(shù)值一般居于中等。

在離子晶體中，陰、陽離子的結合相當于不等大球體的緊密堆積：

①只有當異號離子相互接觸時才是穩(wěn)定的；

②若陽離子變小，直到陰離子相互接觸，結構仍是穩(wěn)定的，但已達穩(wěn)定的極限；

③若陽離子更小，則使陰、陽離子脫離接觸，這樣的結構不穩(wěn)定，將引起CN的改變。

配位多面體：晶體結構中，以一個原子或離子為中心，將其周圍與之成配位關系

的原子或異號離子的中心聯(lián)結起來所構成的多面體。

配位數(shù)與離子半徑的關系：從幾何觀點來看，離子晶體中，陽離子的CN主要取決于陰、陽離

子的相對大小，即取決于充填空隙的陽離子半徑（rc）與構成空隙的陰離子半徑（ra）之比

值（rc/ra）。

典型的化學鍵有：離子鍵、共價鍵和金屬鍵三種?！驹诜肿又g還普遍存在著范德華力。分

子鍵很弱，其鍵能比前三種鍵能小1?2個數(shù)量級。氫原子還能與分子內或其它分子中的

某些原子之間形成氫鍵，其鍵強與分子鍵屬同一數(shù)量級，但比分子鍵強。】

14

晶格類型：

1,離子晶格：

-晶體結構的基本單元為失去電子的陽離子和得到電子的陰離子。

-質點的結合主要靠陰、陽離子間的靜電引力相互聯(lián)系起來，從而形成離子鍵。

-離子鍵無方向性和飽和性。晶格中離子間的具體配置方式，取決于陰、陽離子的電價及

其離子半徑的比值等因素。

-主要由離子鍵形成的晶體屬于離子晶格。

特點：

①結構較緊密，具較高的CN。

②透明?半透明，非金屬光澤，折射率和反射率均低；具較高的硬度和相當高的熔點；

一般不導電，但熔融后可導電。

③易溶于極性溶劑。

2.原子晶格：

-晶體結構單元為原子。

-原子間的結合是通過共用電子對的方式使達到穩(wěn)定的電子構型（外層電子為8的穩(wěn)定結

構），形成共價鍵。

-共價鍵具有方向性和飽和性。晶格中原子間的排列方式主要受鍵的取向

所控制。

-晶體結構中質點間的結合以共價鍵占主導地位的晶格即原子晶格。

特點：

①原子堆積的緊密程度遠比離子晶格為低，CN也較低。

②晶體呈透明-半透明，金剛-玻璃光澤；一般具較高的硬度和熔點；不導電。

③化學性質比較穩(wěn)定。

3,金屬晶格：

-晶體結構單元是失去了價電子的金屬陽離子和一部分中性的金屬原子。它們彼此之間借

助于在整個晶格內不停運動著的自由電子而相互聯(lián)系，形成金屬鍵。金屬鍵無方向性和飽和

性。

-主要由金屬鍵形成的晶體屬金屬晶格，其結構通?？梢暈榈却笄蝮w的最緊密堆積。

特點：

①結構緊密，CN高。

②不透明，金屬光澤；硬度一般較小；強延展性，良好的導電性和導熱性。

4,分子晶格：

-分子晶格與其他晶格的根本區(qū)別在于：其結構中存在著真實的中性分子。

-分子內部的原子之間通常以共價鍵相結合，而分子與分子之間則為相當弱的分子間力所

聯(lián)系。

分子鍵無方向性和飽和性。分子相互間的空間配置方式主要取決于分子本身的幾何特征。

-主要由分子鍵形成的晶體屬分子晶格。

特點：

①分子之間有可能作非球體最緊密堆積，其形式極其復雜多樣。

②多數(shù)晶體透明，非金屬光澤；一般硬度小、熔點低；不導電，可壓縮性和熱膨脹率大,

導熱率小。

③不溶于水，溶于有機溶劑。

類質同像：晶體結構中某種質點為性質相似的他種質點所替代，共同結晶成均勻的單一相的

混合晶體，而能保持其鍵性和結構型式不變，僅晶格常數(shù)和性質略有改變。

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類質同像混入物（類質同像替代物）：與晶體結構中某種質點的性質相似的他種質點。

（ZnS—FeS）

類質同像混晶：由類質同像形成的均一的、呈單一物相的混合晶體。（Cu-Au）

一、據(jù)質點間所能替代的比例范圍，分：

（1）完全類質同像：性質相似的兩種質點可以任意比例相互替代。（Mg,Fe）SiO3。

（2）不完全類質同像：性質相似的兩種質點只能在確定的某個有限范圍內替代。

如：針鐵礦（FeOOH）Fe可以被A1替代達30%

二、據(jù)相互替代質點的電價相同與否，分：

（1）等價類質同像：相互替代的離子為同價離子。（白云石中二價的Ca離子和Mg離子）。

（2）異價類質同像：彼此替代的離子的電價不相同。三價的Fe取替四價的Si

類質同像的影響因素：

1.原子或離子的半徑（內因）：相互替代的原子或離子的半徑必須盡可能相近。2.離子類

型和鍵性（內因）：相互替代的質點的離子類型和成鍵性質應相同或相似。

3.電價（內因）：類質同像替代前后總電價應保持平衡。

4.溫度（外因）：溫度的增高一般可使固溶體的溶解度增大，有利于類質同像的發(fā)生；而溫

度的降低，則將限制類質同像的范圍，并促使固溶體的離溶。

5.壓力（外因）：壓力的增大將促使晶格趨于緊密，會降低類質同像替代的能力，并促使其離

溶。

6.組分濃度（外因）：礦物結晶過程中，若介質中某種組分的濃度不足，則將有利于與其性

質相似的組分以類質同像混入物的形式進入晶格，以彌補該主要組分數(shù)量的不足。

同質多像：化學成分相同的物質，在不同的物理化學條件下，形成結構不同的若干種晶體的

現(xiàn)象。

同質多像變體：化學成分相同而結構不同的晶體。

同質多像轉變：由于物理化學條件的改變，使一種同質多像變體在固態(tài)條件下轉變?yōu)榱硪环N

變體的過程。

影響因素：

1）溫度：同質多像變體間的轉變溫度在一定壓力下是固定的，但轉變的速度隨溫度的下降

而急劇降低。一般地，溫度的增高會促使同質多像向CN減小、相對密度降低的變體方向轉變。

對同一物質而言，一般高溫變體的對稱程度較高。

2）壓力：壓力增大一般使同質多像向CN增大、相對密度增大的變體方向轉變。

3）介質性質：介質性質包括介質的成分、雜質及酸堿度等因素。

從變體間的轉變關系來看，分兩種類型：

①雙變性轉變：兩變體之間的轉變是雙向的，其轉變過程快速且是可逆的。

②單變性轉變：兩變體之間的轉變是單向的，其轉變過程遲緩，且只在升溫過程中發(fā)生。

從不同變體間的結構關系來看，分：

①重建型轉變：轉變時晶體結構發(fā)生了徹底改組，包括鍵性、配位態(tài)及堆積方式等的變

化，再重新建立起新變體的結構。

②移位型轉變：不涉及鍵的破壞和重建，只是結構中原子或離子稍作位移，鍵角有所改變,

相當于整個結構發(fā)生了一定的變形。此類轉變通常迅速而可逆。

③有序一無序轉變：同種物質晶體結構的無序態(tài)與有序態(tài)之間的轉變。

副像：一種同質多像變體繼承了另一種變體的晶形的現(xiàn)象。

多型相變：同種物質的不同多型之間的轉變。如白云母的2M1,2M2

多型性：化學成分相同的物質，能結晶成兩種或多種僅僅在結構單元層的堆積順序上有所不

同的層狀結構晶體的性質。

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特點：一種物質的各種多型，在平行結構單元層的方向上的晶胞參數(shù)（如aO,bO）相等；

在垂直于結構單元層的方向上，晶胞參數(shù)（如cO）則相當于結構單元層厚度的整數(shù)倍，

其倍數(shù)即為單位晶胞中結構單元層的數(shù)目，即多型的重復層數(shù)。

有序一無序的類型：

1.完全有序：能占據(jù)晶體結構中同種位置的不同質點，均100%地占據(jù)各自

特定的位置。相應地在這些位置中的占位率為1,而在其他可能位置中均為0。

2.完全無序：不同質點在所有的可能位置中均是隨機分布。它們在任一位置中

的占位率，都等于各自的原子或離子數(shù)n除以總原子或離子數(shù)m,即n/m。

3.部分有序：能占據(jù)結構中同種位置的不同質點，每一種都只有部分質點是選擇性地占有

其特定的位置，而其余質點均隨機地占據(jù)其他位置。即為完全有序與完全無序之間的過渡狀

態(tài)。其占位率介于完全有序和完全無序的極限值之間。

注意：

1）一般地，溫度升高，可促使晶體結構從有序一無序轉變，晶體對稱程度增高；而溫度

緩慢降低，則有利于無序結構的有序化，晶體的對稱性降低。

2）有序一無序轉變通常是在達到一定的臨界溫度后，通過結構有序度的連續(xù)變化而在或

長或短的時間內逐步完成的。具有不同有序度的各種部分有序變體均有可能以準穩(wěn)定態(tài)長期

存在。

第十二章

克拉克值：各種化學元素在地殼中的平均含量（即元素在地殼中的豐度）之百分數(shù)。地殼的主

要化學組成為0、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg,H,Ti等十種。（豐度最大者：0—46.6%,

豐度最小者：Rn——7X10-16%）

礦物的化學成分類型：

1.單質：由同一種元素的原子自相結合而成的礦物。

2.化合物：由兩種或兩種以上元素組成的礦物。

礦物化學成分變化的原因：

1.主要原因

1）類質同像替代2）非化學計量性

2.其他因素

1）陽離子的可交換性2）膠體的吸附作用

3）礦物中含水量的變化（含沸石水或層間水）

4）以顯微包裹體形式存在的機械混入物等

“水”的類型：據(jù)“水”在礦物中的存在形式及其在晶體結構中的作用，主要分：

基本類型：吸附水、結晶水、結構水

過渡類型：層間水、沸石水

關于水的兩點說明：

1）單礦物的化學全分析數(shù)據(jù)中，H20一稱負水，通常意指不參加晶格的吸附水，當樣品烘干

至打10℃之前即全部逸去；

2）正水H20+系指參加晶格的結構水或結晶水，其失水溫度通常高于110C。

3）有些參加晶格的層間水、沸石水及部分結晶水在低于110℃也可逸出晶格，故分析時應以

特殊方法處理樣品中的水。

第十三章

礦物的形態(tài)是指:礦物單體（包括規(guī)則連生體）及同種礦物集合體的外貌特征。

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影響礦物形態(tài)的因素：內因：礦物的化學成分和內部結構。外因：礦物形成時的環(huán)境條

件（P,D。

礦物單體的形態(tài)包括兩方面：

（1）包括整個單晶體的外貌；（2）晶面花紋特征。

晶體習性（結晶習性或晶習）：礦物晶體在一定的外界條件下，常常趨向于形成某種特定的

習見形態(tài)。

晶體習性大致分為三種基本類型：

（1）一向延長型：晶體沿一個方向特別發(fā)育，呈柱狀、針狀和纖維狀…

（2）二向延展型：晶體沿兩個方向相對更發(fā)育，呈板狀、片狀、鱗片狀和葉片狀…

（3）三向等長型：晶體沿三個方向發(fā)育大致相等，呈粒狀或等軸狀。

晶面花紋：由于受復雜的外界條件和空間的影響，實際晶體往往長成歪晶，且晶面上常具某

些規(guī)則的花紋：晶面條紋、蝕像、生長丘…

礦物集合體：同種礦物的多個單體聚集在一起的整體。

一、顯晶集合體：肉眼或借助于放大鏡即能分辨出礦物各單體的集合體。

顯晶集合體的形態(tài)常見：柱狀、針狀、板狀、片狀、鱗片狀、葉片狀和粒狀…

常見的特殊形態(tài)的集合體：

1）纖維狀集合體；2）放射狀集合體；3）晶簇：

二、隱晶及膠態(tài)集合體

隱晶集合體：只有在顯微鏡下才可分辨礦物單體的集合體。

膠態(tài)集合體：顯微鏡下也不能辨別出單體的界線，其實際上并不存在單體。

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：

1）分泌體；2）結核：

3）場狀及豆狀集合體：鮑狀集合體：＞50%球粒的直徑＜2mm,形狀、大小如魚卵。豆狀集

合體：球粒大小似豌豆，直徑一般為幾mm。

4）鐘乳狀集合體：

其他的還有：塊狀集合體、土狀集合體、被膜狀集合體等。

第十四章礦物的物理性質（重點）

礦物的光學性質：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。

一、礦物的顏色

顏色：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。

礦物對光吸收的兩種情形：

1.當?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：

①若均勻地全部吸收，礦物呈黑色；

②若基本上均不吸收，礦物呈無色或白色；

③若各色光皆被均勻地吸收了一部分，則視吸收量的多少，而呈現(xiàn)不同濃度的灰色。

2.當?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。

根據(jù)產生的原因，礦物的顏色通常分為：

1）自色：由礦物本身固有的化學成分和內部結構所決定的顏色,即由于組成礦物的原子或離

子在可見光的激發(fā)下，發(fā)生電子躍遷或轉移所造成的。

2）他色：礦物因含外來帶色的雜質、氣液包裹體等所引起的顏色。

3）假色：由物理光學效應所引起的顏色，是自然光照射在礦物表面或進入到礦物內部所產

生的干涉、衍射、散射等而引起的顏色。

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主要有：①錯色：②暈色：③變彩：④乳光：

二、礦物的條痕

條痕：礦物粉末的顏色，通常是以礦物在白色無釉瓷板上擦劃所留下的粉末的顏色。（礦物

的條痕能消除假色、減弱他色、突出自色，比礦物顆粒的顏色更為穩(wěn)定、更有鑒定意義。）

三、礦物的透明度

透明度：礦物允許可見光透過的程度。據(jù)礦物碎片刃邊的透光程度，配合礦物的條痕，礦物

的透明度分三級：

1）透明：能透過絕大部分光，條痕為無色、白色或淺色。

2）半透明：可允許部分光透過，條痕呈紅、褐等各種彩色。

3）不透明：基本不允許光透過，條痕呈黑色或金屬色。

四、礦物的光澤

光澤：礦物表面對可見光的反射能力。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。

據(jù)礦物新鮮平滑的晶面、解理面或磨光面上反光的強