矿物岩石学第1-5章 晶体相关知识01ppt课件

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称为面网密度。
面网AA’间距d1 面网BB’间距d2 面网CC’间距d3 面网DD’间距d4
面网间距依次减小,面网密度 也是依次减小的.
所以: 面网密度与面网间距 成正比.
6 平行六面体〔晶胞): 空间格子的最 小组成单位,是连接空间格子中不在 同一平面上的四个相邻的结点而构成。
7 它的大小相当于晶体中最小的组成单 位-晶胞
第一节 晶体的概念
自然界的物质,按照结晶质点排列方 式划分: 结晶质 非晶质 准晶
常见的矿物晶体展示
石英晶体〔SiO2) 方解石晶体〔冰洲石〕CaCO3
3、矿物的物理性质
黄 铁



• 颜色 :表现为吸收光波的

补色。
• 解理 :矿物受力后破裂成

规则平面的能力。
• 硬度 :矿物抗刻划的能力。
本质 ——晶体的格子构造所决 定的。
第三节 晶体的基本性质
1. 自限性〔自范性) 2. 均一性 3. 异向性〔各向异性) 4. 对称性 5. 最小内能性 6. 稳定性
1.自限性〔自范性)
晶体在生长过程中,在适当的 条件下,可以自发地形成几何多面 体外形的性质。
晶体的多面体形态是其格 子构造在外形上的直接反 映。晶面、晶棱和角顶分 别与格子构造中的面网、 行列和结点相对应。
课程构筑模块
➢结晶学:晶体及其几何性质,晶体化学及
晶体的物理性质;
➢晶体光学:显微镜下晶体的基本光学性质; ➢造岩矿物学:常见矿物的物理化学性质; ➢岩浆岩石学:岩浆岩物质成分特征、结构
构造特点,主要岩浆岩类型;
➢变质岩石学:变质岩物质成分特征、结构
构造特点,主要变质岩类型;
第一章 结晶学基础
• 晶体的概念 • 晶体的空间格子 • 晶体的基本性质 • 晶体的形成
三六方单形虽然能跨晶系相聚但三方多可以和六方晶系的单形相聚而六方晶系对称形不能出现三方晶系所特有的单确定单形名称对称型晶面数目晶面间的几何关系晶面与对称要素间的关系想像使晶面扩展相交后单形的形状以橄榄石为例确定对称型找出全部对称要素3l3pc确定单形的个数晶面形第五节晶体定向和晶面符号5pc四方柱和四方双锥组成聚形但是这两者的晶体外形却不相同表明相同的单形可以出现在同一对称型中不同的外形是因为晶面在空间上的分布位置不同
第二节 晶体的空间格子
一、晶体的空间格子
1 空间格子 :表示晶体内部构造中质点 重复规律的几何图形。
空间格子最基本的特征:质点在三度空间 作有规律的周期性重复。
• NaCl晶体结构中,沿立方体棱的方向,Na+和 Cl-相间排列,每隔0.56402 nm重复一次,在面对 角线方向,以0.39882 nm重复一次等等。
自然界岩浆期后:产生含有各种金属物质的热水 溶液。从这种热液中沉淀出的各种金属矿物和 非金属矿物,如方铅矿、闪锌矿、萤石、方解
石盐
2、由气相转变为晶体
• 从气相直接转变为晶体:条件是要有足够的蒸 气压。在火山口附近常有由火山喷气直接生成 S、I、或NaCl的晶体
• 这样的作用在地下深处亦有发生,如有些矿物 就可以在岩浆作用期后由气体中直接生成〔萤 石、绿柱石、电气石等);雪花也是由于水蒸 气冷却直接结晶而成的晶体。
➢2.均一性和异向性
➢均一性:指晶体中各个部分 的物理性质和化学性质是相 同的。
➢由于质点周期性重复排列, 晶体的任何一部分在结构上 都是相同的,因此,由结构 决定的一切物理性质,如密 度、颜色、导热性、膨胀性 等也都具有均一性。
Z(AA)=4-5 Y(BB)=6.5-7
➢3.对称性
➢晶体相同的性质在不同方 向或位置上作有规律的重 复。
空间格子四种类型:按照结点分部位置
原始格子〔P):结点分布于平行六面 体的八个角顶上。 底心格子〔C):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 面体的角顶和三对面的中心。
原始格子 底心格子
体心格子
4种格子类型——平行六
第一节 对称的概念及晶体的对称性 1 对称:就是物体〔或图形〕中,其相同 例部:分蝴之蝶间、的花有冠规、律建的筑重物复、面容、雪花
《韩诗外传》(韩婴,西汉) “凡草木花多五出,雪花独六出.”
神奇曼妙 仪态万方
1)相同部分
强 调
2)有规律的重复
2、晶体对称的特点
微观结构对称——格子状构造本身就是 质点在三维空间呈周期性重复的体现, 从这个意义上说,所以的晶体都是对称 的。
布拉维法则
• 实际晶体通常由面网密度大的面网所包围— —晶体上的实际晶面平行于对应空间格子中 面网密度大的面网,且面网密度越大,相应 晶面的重要性越大。
• 1855〔1866,1885〕年,布拉维〔法 国〕根据晶体上不同晶面的相对生长速度 与面网上结点的密度成反比的推论导出的。 该法则阐明了晶面发育的基本规律。
体心格子(I)
面心格子 (F)
三斜



单斜



斜方

模 型
四方
C=I
I=F
F=P
I=F
F=C
C=P
F=I
三方 六方 等轴
与本晶系对 称不符
与本晶系对 称不符
与本晶系对 称不符
I=F
F=P
与空间格子的 条件不符
与空间格 子的条件
不符
第三节 晶体的基本性质
定义 ——为一切晶体所共有的, 并能以此与其他性质的物质相 区别的性质。
1、由液相结晶析出晶体
2〕从溶液中结晶:
这是自然界常见的现象,也是在实验室获得晶体 常用的方法。物质从溶液中结晶,必须在该物 质达到过饱和时才发生。
过饱和的实现可有多种途径:温度降低,如岩浆 期后的热液越远离岩浆源则温度将渐次降低, 各种矿物晶体陆续析出;水分蒸发,如天然盐 湖卤水蒸发,石膏、石盐等盐类矿物结晶出来; 通过化学反应,生成难溶物质等。
二 晶体的生长理论
1 晶核的生长: 2 晶体的成长:
二 晶体的生长理论
1 晶核的生长: 晶体生成的一般过程是先生成晶核,而后再逐渐长大。
成核作用包括: 均匀成核作用:介质体系内的质点同时
进入不稳定状态形成新相; 不均匀成核作用:在体系内的某些局部小
区首先形成新相的核◎。 2 晶体的成长: 晶体成核后进一步长大的过程,晶体生长的两种主要的
晶体的分布更广泛,自然界的固体物质绝大 多数是晶体。
第一节 晶体的概念
3 准晶:1985年在电子显微镜研究中发现 的一种新物态,其内部结构的具体形式 虽然仍在探索之中,但从其对称性可知, 其质点的排列应是长程有序,但不体现 周期重复,即不存在格子构造,人们把 它称为准晶体。
它可具有晶体所 不能有的5次 或高于6次的 对称。
• 玻璃、蔗糖等非晶质则不具有固定的熔 点,熔化过程温度的变化为一条曲线;
➢5.最小内能性 ➢相同热力学条件下,晶体与同种物
质的非晶质体、液体、气体状态相 比较,其内内能能=最动小能。+势能
动能——晶体内部质点在平衡点周围作无 规则运动所决定的,与T、P有关。
势能——质点间相互位置所决定的,与质 点的排列有关。
• 光泽 :矿物反射光线的能

力。
• 条痕 :矿物粉末的颜色。
方解石晶体

黑云母晶体
第一节 晶体的概念
1 结晶质:或晶体,是内部质点〔原 子、离子或者分子〕在三维空间作 周期性重复排列的固体物质,或者 称内部具有格子状构造的固体。
2 非晶质:凡内部质点不能在三维空 间作重复性周期排列的物质为非晶 质。如玻璃、琥珀、松香等
• 这些都是由气体转变为晶体的实例,此种现象 又称为凝华作用。
凝华作用形成的雪花〔上〕 和自然硫〔右)
岩浆晚期气液作用形成的萤石
3、由固态再结晶为新晶体
1〕由固态非晶质体转变为晶体: 例如火山玻璃的“脱玻化作用〞或“重结晶 作用”
2〕同质多象转变可形成新的矿物晶体:
所谓同质多象转变是指某种晶体,在热力学条 件改变时转变为另一种在新条件下稳定的晶 体。例如在573℃以上α-石英(SiO2)可以转变 为β–石英(SiO2),当温度降低到573℃以下时 则β–石英又会重新转变为α-石英的晶体。
宏观对称——晶体相同部位能够在不同的方 向或位置上有规律重复出现的特性,宏观 对称是晶体分类的基础。
微观结构对称——格子状构造本身就是质点 在三维空间呈周期性重复的体现,从这个 意义上说,所以的晶体都是对称的。
➢4 一定的熔点
• 晶体具有一定的熔点,晶体加热在熔点 温度开始熔化,直到晶体完全融化温度 才继续升高。
单位平行六面体参数 〔点阵参数)
• 三个棱长:a 、 b、 c • 三个棱的夹角: • α、β、γ
三、晶体的空间格子类型
• 依据单位空间格子的三个棱长a、b、c及其夹角α、β、 γ的相互关系,常将空间格子分为如下七类:

1〕立方格子:a=b=c,;α=β=γ=90°;

2〕四方格子:a=b≠c,α=β=γ=90°;
显晶质赤铁矿
自形磁铁矿
本章重点总结:
本章包括4组重要的基本概念:
1) 晶体、格子构造、空间格子、相 当点;它们之间的关系。
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.
3) 晶体的基本性质:自限性、均一 性、异向性、对称性、最小内能性、
稳定性。
第二章 晶体的几何特征及表述
一 晶体的形成方式
1、由液相结晶析出晶体 由液相(液体或熔体)中结晶析出晶体,是晶体
形成的主要方式,又可分为两种情况: 1〕从熔体中结晶: 当温度低于熔体的熔点时,晶体开始析出,也
就是说,只有当熔体过冷却时晶体才能发生。 如金属熔体冷却到熔点以下结晶成金属晶体。 岩浆中的晶体矿物都是由这种方式形成的。 因此,所形成矿物晶体都有较高的熔点。
二 空间格子的组成要素
1 结点: 空间格子中的点,代表具体晶体结构 中的相当点.
2 行列: 结点在直线上的排列. 3 结点间距:每一行列上相邻结点之间的距
离称为结点间距。
二 空间格子的组成要素
3 面网: 结点在平面上的分布. 4 面网间距:平等且相邻的二面网间的垂直
距离称面网间距。 5 面网密度:面网中单位面积内结点的数目
晶体与非晶体的区别
① 在内部结构上:晶体具有格子状构造,质 点的排列既具有短程有序性,又具有长程有 序性;非晶质体则不具有格子状构造,质点 的排列只具有短程有序性,不具有长程有序 性。
② 外形上:晶体具有规则几何多面体形状, 非晶质体为无定形体。
③ 在物性上:非晶质体不具有确定的熔点。 ④ 在分布上:由于晶体比非晶体稳定,所以
非晶质体:质点运动类似晶体,质点处于振动状 态,且质点的相对移动极为困难。但时间加长, 这种运动可以显现出来,在温度较高时,这种 运动更为显著。
第四节 晶体的形成
一 晶体的形成方式 1、由液相结晶析出晶体 2、由气相转变为晶体 3、由固态再结晶为新晶体 二 晶体的生长理论 1 、科塞尔理论 2、 布拉维法则 3 、面角守恒定律
理论 : A:层生长理论 B:不拉维法则
晶体生长模型
A:层生长理论〔科塞 尔理论):
晶体在理想情况下生 长时,总是先生长 一条行列然后再生 长相邻的行列;在 长满一层面网后, 再开始生长第二层 面网;晶面〔最外 的面网〕总是平行 向外推移而生长的。
层生长过程
实际晶体生长不可能达到这么理想的情况, 也可能一层还没有完全长满,另一层又开始生长 了,这叫阶梯状生长,最后可在晶面上留下生长 层纹或生长阶梯。
当T、P一定时,动能一定,这样决定物 质内能大小的就是势能了。因为晶体内部
6.稳定性
在相同的热力学条件下,晶体比具有相 同化学成分的非晶质体稳定。
结气晶具体果体有:。占扩的据散稳最作定大用空使性间质是的点其运作动直具趋线最势运小,动稳,内定不能性改的差变;方必向然,
液体:流动作用使质点移动,所以其决定于容器 的形状;
面体中结点的分布规律 〔只能有4种情况)
面心格子
14种布拉维格子
➢ 由7种平行六面体和4种结点分布位置 相结合,可以导出晶体中只可能出现14 种不同形式的空间格子。
➢ 这是布拉维1848年最先导出的,因此 称为14种布拉维格子。它表明实际晶体 中抽象出来的空间格子只有14种。
晶系
原始格子(P)
底心格子 (C)

3〕六方格子:a=b≠c,α=β=90°,γ=120°;

4〕三方格子:a=b=c,α=β=γ≠90°;

5〕斜方格子:a≠b≠c,α=β=γ=90°;

6〕单斜格子:a≠b≠c,α=γ =90°、β≠90°

7〕三斜格子:a≠b≠c,α≠β≠γ≠90°
7种平行六方格子;d-三方 格子;e-斜方格子;f-单斜格子;g-三斜格子
3、由固态再结晶为新晶体
3〕原矿物晶粒逐渐变大可形成新的矿物晶体: 由微粒方解石组成的石灰岩与岩浆岩接触时,
受热再结晶成为由粗粒方解石晶体组成的大 理岩。 4〕固溶体分解可形成新的矿物晶体: 在一定温度下固溶体可以分离成为几种独立矿 物,例如高温时钾长石为固溶体,随温度降 低而变为条纹长石。 5〕变晶作用可在固态下形成新矿物晶体: 在较高的温度和压力下,粘土矿物通过变质重 结晶作用可形成分子体积较小、比重较大且
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