矿物岩石学实验指导(定稿)

前言矿物岩石学课程包括结晶学与矿物学、晶体光学与光性矿物学、岩石学三大部分，是地质工程专业的最重要的专业基础课之一，同时还与许多应用学科和边缘学科密切相关，如材料科学、环境科学、生物科学及宝玉石学等。

其内容多，涉及面广，要求学生深入理解概念、掌握基本理论和鉴定矿物岩石的基本技能，还要求学生及时了解矿物和岩石的实际应用及在其他学科中的应用，学习过程中需要一定的空间想象能力和理解力，学生在学习过程中往往感觉难度较大。

由于该课程的实验课内容多，实验课学时占到了总学时的1/2以上，且方法性、综合性和研究探索性兼备，故非常有必要单独编写实验指导书，更好地指导学时，以利于学生学习和复习。

本指导书中的每个实验一般包括如下内容：（1）目的与要求；（2）实验内容；（3）实验材料；（4）实验步骤及指导；（5）实验报告；（6）课外作业。

在附录中附了一些实验报告的格式，供参考使用。

实验课在矿物岩石学课程中的地位非常重要，这一点从其所占课时数比例可见。

可以这么说，掌握不了实验课的内容，也就掌握不了矿物岩石学，任何一门科学，其最终目的都是应用在生产实践和社会实践中，为人类造福，实验则是帮助我们把理论知识应用于实践的一座桥梁，若不能应用，理论则成空谈，同时实验课也帮助我们更深入地掌握基本理论。

为此，给同学们提出以下要求：1、在实验课前，一定要复习教材并预习指导书中有关内容，做到心中有底。

2、在实验期间，须以科学之态度，认真、细致地观察和记录，要实事求是，不得伪造实验结果。

3、认真编写实验报告，对照实验结果和教材有关内容加以复习和掌握。

4、严格遵守实验室的规章制度。

在指导书的编写中，参考了我校以前编写的及其他地质院校现在使用的实验指导书，结合了任课教师在讲授本课程中的实际体会及历届同学在实验中所提的一些问题。

其内容完全依据教学大纲的要求。

根据我校目前的教学大纲，本课程分为矿物岩石学（一）和矿物岩石学（二）进行讲授，前者包括结晶学与矿物学及侧重于宏观内容的岩石学部分，，后者包括晶体光学和光性矿物学与侧重于微观和理论性的岩石学部分，本指导书仍按照学科体系及学习顺序编写，不同专业方向可根据课程内容进行调整和选做。

另外，本实验教材中的一些具体内容既兼顾了一般性原则，又考虑了我校的实际情况，如具体的实验材料等。

第一篇结晶学与矿物学实验指导实验一晶体模型的对称型分析一、实验目的与要求1、通过对理想晶体模型的分析，进一步理解和巩固晶体的对称要素及对称操作，找出全部对称要素，适当运用晶体对称组合定律，确定其对称型，从而深入了解晶体对称性；2、根据晶体的对称要素的特点，确定晶体的晶族和晶系。

二、实验内容与实验指导1、对照晶体模型分析对称轴、对称面、对称中心等对称要素，或根据对称组合定律，系统找出全部对称要素，并与前者相互验证，从而确定晶体的对称型。

对称要素是通过晶体上面、棱、角顶的分布及形状来体现的。

因此，要观察面、棱和角顶的相对关系和重复规律来确定一个晶体上对称要素的种类和数目。

（1）对称轴（L）与旋转反伸轴（Li）对称轴为通过晶体几何中心的一根假想直线，利用旋转操作来确定。

晶体围绕对称轴旋转一定角度后能使晶体相同部分（面、棱、角）以相同位置重复出现或重合。

一个晶体上可以没有对称轴，也可以有一个或几个，或几种。

对称轴存在的可能位置是：A. 过一对平行晶面的中心；B. 过一对晶棱的中心；C. 相对两角顶的连线；D. 角顶、晶面中心和棱中点任意两个的连线；根据旋转360°重复的次数确定轴次。

按照上述位置上的直线进行旋转操作，观察是否为对称轴及旋转一周重复的次数，可顺着对称轴方向俯视观察，这样更方便一些。

注意：一向延伸的柱状和两向延展的扁平板状晶体，在其延长方向或垂直于是扁平面的方向往往可存在单一的高次轴或二次轴，垂直于延长方向或平行于扁平面方向可有多个二次轴；在各向等长的自形晶体上，其直立、水平及倾斜方向均可存在对称轴，千万注意不要重复计数。

旋转反伸轴利用旋转和反伸两种对称操作的组合才能确定。

晶体围绕通过晶体中心的假想直线旋转一定角度后再经中心点反伸方可使晶面、晶棱、角顶以相同的位置重复出现。

晶体无对称中心时才会有旋转反伸轴。

具有独立意义的旋转反伸轴有L i4和L i6，不能由简单的对称要素替代。

L i4本身必包含一个L2，L i6等效于一个L3和一个对称面的组合，L3与L i6重合，对称面与之垂直。

（2）对称面（P）对称面通过晶体中心，并将晶体平分为互为镜像的两个部分的假象平面。

通过反映操作来确定。

可以在以下这些位置寻找可能存在的对称面：（1）垂直并等分晶面（或晶棱）的平面；（2）包含晶棱并平分此棱两边晶面夹角的平面；注意：一个晶体上可没有对称面，也可能有一个或几个，但最多不超过9个（立方体）。

在寻找对称面时最好不要任意翻动模型，否则容易重复或遗漏。

（3）对称中心（C）对称中心位于晶体的几何中心，利用反伸操作来确定。

置晶体模型于桌面上，看是否能找到与贴在桌面的晶面同形、等大、方向相反的平行晶面存在，若有，则该晶体有对称中心。

注意：晶体中可以没有C，但若有C，则只能有一个。

4、对称型初次观察时，可依次地找对称轴、对称面和对称中心。

在找对、找全对称要素的基础上，将每个模型的全部对称要素组合写成对称型。

注意应用对称要素组合定律。

对称型的书写方法：先写对称轴（或反伸轴），再写对称面，最后写对称中心；在写对称轴（或反伸轴）时，高次轴在前低次轴在后，但对于三向等长的类型（具有4L3者），4L3 放置第二位。

如（3L24L33PC、3L24L3）。

由晶体模型确定的对称型必属于32种对称型之一。

2、确定晶体模型的晶族和晶系。

三、实验报告实验二单形与聚形分析一、实验目的与要求1.认识47种几何单形，了解各单形中晶面与对称要素间的关系，掌握其在各晶族、晶系的分布；2.对于常见单形，要求看到单形模型能说出其名称及各个晶面的形状及相对位置；3.学会聚形的分析方法。

二、实验内容与实验指导1、观察晶体模型，熟练掌握常见的单形特点及名称。

分析单形的要点：单形是由对称要素联系起来的一组晶面的总和。

同一个单形所有晶面彼此相等，只是相对位置不同。

分析时要综合考虑晶面数目、晶面的相对位置、形状及晶面和对称要素之间的关系，注意单形的横截面形状。

注意：了解单形名称的来源；认识单形与晶族、晶系的对应关系，尤其注意属于一定对称型的单形。

2、从聚形中分析单形，结合模型分析聚形。

分析聚形的要点：（1）识别对称要素，分析对称型，弄清所属晶族、晶系；（2）根据聚形上晶面的类型，确定单形数目。

在理想形的情况下，有几种形状和大小不同的晶面，就有几种单形，且每组相互间同形等大的晶面都各自组成一个单形。

（3）首先考虑其中一个单形，据其晶面数目、晶面之间及晶面与对称要素之间的位置关系，以及假想此单形的的各晶面延展至彼此相交后恢复出的独立存在的形状，定出单形名称。

注意：（1）只有属于同一晶系的单形才能相聚。

如四方柱不能与八面体相聚，四方双锥也不能与立方体相聚等。

（2）注意单形在各晶系的分布。

各晶系所包含的单形，在聚形中晶面形状会发生变化，但同一单形各晶面的相对位置不变。

因此，决不能根据聚形中单形的晶面形状来确定单形的名称。

（3）同一聚形中可出现两个或两个以上相同名称的单形，在记录表中要分别写出。

（4）属于同一单形的晶面决不能分家，也不能把不同单形的晶面合并。

（5）几何形状相同的单形可在不同晶类中出现，但必须注意仅为几何上的相等，在实际晶体的对称上垂直差异，表现为晶面条纹、蚀像等晶面形态细节的不同。

如不同晶类中出现的立方体的对称程度不同。

实验三晶体的定向及晶面符号、单形符号的确定一、实验目的与要求1．了解各晶系晶体的定向步骤，并能熟练地确定晶面指数；正确书写面号和形号；2．掌握等轴、四方晶系晶体的定向步骤，确定晶面符号及对应单形符号；3．学会三、六方晶体的定向方法；4．对照晶体图（公认的定向）对低级晶族晶体定向，了解低级晶族的晶体定向方法；5. 熟悉晶体中晶面指数的含义，看到常见面号就能想象出其在晶体上的空间方位。

二、实验内容与实验指导１、晶体定向的关键点一是选择结晶轴；二是确定轴率并写出晶面符号（米氏符号）。

（1）结晶轴的选择要根据对称型确定所属晶系，继而根据选轴原则选择适合的结晶轴；因此，首先要找出全部对称要素并确定模型的对称型及晶系，在掌握对应晶系的晶体几何常数的基础上，根据晶体的定向法则选出结晶轴，按规定的方位建立定向的坐标系；然后逐一定出各晶面的米氏符号；注意：属于同一单形的各晶面可尽量利用对称关系来确定。

（2）晶体定向后，晶面的空间方位以晶面与晶轴的截交关系来确定。

在估计晶面符号时，如能确定晶面指数的数字，则用数字表示。

如(101)、(211)等，若不能估计出数字，则用 (hkl)表示，当某两个晶面指数相同时，应用相同的字母表示，如(hhl)。

晶面符号代表三个指数的关系，要用最简单的形式表示。

如(h00)应表示为(100)，(hh0)应写为(110)。

在晶面符号中除字母与0组合表示外，其他字母和数字不能组合同时使用，写成(h02)就是错误的。

注意：1、单斜晶系一定以L2或P的法线作为Y轴，同时符合定向原则下（β＞90°），尽量接近90°。

2、在低级晶族中，由于轴单位不等，因此，即使晶面在结晶轴上的截距并不相等，晶面符合仍为(111)。

3、对于三六方晶系的晶体，采用四轴定向，但前三个指数的代数和为0。

三、实验报告实验四矿物的实际形态与物理性质一．实验目的与要求1. 观察实际晶体的的形态（晶体习性）及晶面花纹，并用正确的术语给予描述和命名；理解其与理想晶体形态之间的差异及在本质上的统一；掌握常见矿物的单晶体的晶体习性及常见集合体的形态；2. 通过系统观察，掌握矿物的各种物理性质（颜色、光泽、透明度、条痕、解理与断口、硬度等、比重等）并能正确描述；了解影响矿物性质的主要因素。

二．实验内容与实验指导结合理论课中有关矿物的形态及物理性质的讲述，配合手标本及其标签上的名称，反复观察认识。

1. 单体形态与和集合体形态；单体的形态：晶体习性：一向延长，两向延展，三向等长；注意：（1）对一向延长的矿物，除了考虑长短粗细之分，如柱状与针状等，还要考虑软硬之分，如针状与毛发状、纤维状的区别；（2）注意一些过渡形态，如板柱状、短柱状等；（3）在不同地质环境中形成的同种矿物可具不同的形态；显晶集合体的形态：（1）根据单体形态命名：如粒状集合体、片状集合体等；还可根据大小、自形程度进一步命名；如为自形，则可用单形-聚形名称命名；（2）特殊描述术语：晶簇状、束状、放射状、致密块状等；隐晶集合体形态：多为形象性的特殊名称，如鲕状、肾状、葡萄状、结核状、树枝状、分泌体（晶腺、杏仁石）、被膜状、皮壳状、蜂窝状、钟乳状、纹层状、条带状、盐华状等；2. 晶体表面的微形貌晶面条纹（聚形纹及生长线，如石英的晶面横纹、辉锑矿、电气石的柱面纵纹等）；蚀像及丘状突起；双晶纹（方解石长对角线方向的聚片双晶纹，斜长石、刚玉的聚片双晶纹）；3. 常见的双晶穿插双晶（萤石、十字石、正长石的卡斯巴双晶、等）、接触双晶（如石膏的燕尾双晶、方解石等）；复合双晶（如斜长石的聚片双晶）；4. 矿物的光学性质（1）观察并区分矿物的自色、他色和假色，了解其呈色机制。