4.矿物的晶体结构
《结晶学及矿物学》复习要点
结晶学一、基本概念：1.晶体（crystal）的概念：内部质点在三维空间周期性重复排列构成的固体物质。
这种质点在三维空间周期性地重复排列称为格子构造，所以晶体是具有格子构造的固体。
2对称型（class of symmetry）晶体宏观对称要素之组合。
（点群，point group）3.空间群：一个晶体结构中，其全部对称要素的总和。
也称费德洛夫群或圣佛利斯群。
4.单形（Simple form）：一个晶体中，彼此间能对称重复的一组晶面的组合。
即能借助于对称型之全部对称要素的作用而相互联系起来的一组晶面的组合。
5.双晶：两个以上的同种晶体，彼此间按一定的对称关系相互取向而组成的规则连生晶体。
6.平行六面体：空间格子中按一定的原则划分出来的最小重复单位称为平行六面体。
是晶体内部空间格子的最小重复单位，是由六个两两平行且相等的面网组成。
7.晶胞：能充分反映整个晶体结构特征的最小结构单元，其形状大小与对应的单位平行六面体完全一致。
8．类质同像：晶体结构中某种质点为性质相似的他种质点所替代，共同结晶成均匀的单一相的混合晶体，而能保持其键性和结构型式不变，仅晶格常数和性质略有改变。
9.同质多像：化学成分相同的物质，在不同的物理化学条件下，形成结构不同的若干种晶体的现象。
10.多型：一种元素或化合物以两种或两种以上层状结构存在的现象。
这些晶体结构的结构单元层基本上是相同的，只是它们的叠置次序有所不同。
二、晶体的6个基本性质1、均一性（homogeneity）：同一晶体的任一部位的物理和化学性质性质都是相同的。
2、自限性（property of self-confinement）：晶体在自由空间中生长时，能自发地形成封闭的凸几何多面体外形。
3. 异向性（各向异性）异向性(anisotropy)：晶体的性质随方向的不同而有所差异。
4. 对称性（property of symmetry）：晶体的相同部分（如外形上的相同晶面、晶棱或角顶，内部结构中的相同面网、行列或质点等）或性质，能够在不同的方向或位置上有规律地重复出现。
矿物的主要类型
矿物的主要类型
矿物是地球上自然形成的一些物质，其具有独特的化学组成和晶
体结构。
这些矿物种类繁多，可以按照其组成、结构、性质等方面进
行分类，以下是对矿物的主要类型进行介绍。
1. 硅酸盐矿物
硅酸盐矿物是指由硅、氧和金属离子组成的矿物，如石英、长石、云
母等。
这些矿物在地壳中广泛分布，石英是其中最常见的矿物之一。
硅酸盐矿物的晶体结构通常具有四面体结构，其中硅氧四面体是其基
本单元。
2. 氧化物矿物
氧化物矿物是指由氧和金属离子组成的矿物，如赤铁矿、磁铁矿、锡
石等。
这些矿物通常呈黑色或红色，在铁工业中有重要的应用价值。
3. 硫化物矿物
硫化物矿物是指由硫和金属离子组成的矿物，如黄铁矿、辉锑矿、黄
麻铁矿等。
这些矿物在地球上广泛分布，有些矿物具有重要的经济价值，如黄铁矿是铜、铅、锌等金属的主要来源之一。
4. 碳酸盐矿物
碳酸盐矿物是指由碳、氧和金属离子组成的矿物，如方解石、白云石、菱镁矿等。
这些矿物通常呈白色或透明，方解石在建筑、化工等领域
有广泛的应用。
5. 硫酸盐矿物
硫酸盐矿物是指由硫酸根离子和金属离子组成的矿物，如石膏、明矾、钡矿等。
这些矿物在地质过程中经常形成，石膏是建筑材料的主要来
源之一，明矾则被广泛应用于制革、针织等行业。
总的来说，矿物的分类是多方面的，它可以按照其组成、结构、
性质等不同方面进行划分。
了解矿物的分类有助于我们更好地理解地
球科学，同时也便于人们对不同矿物的应用进行合理的开发与利用。
矿物学中的晶体缺陷与物理性质
矿物学中的晶体缺陷与物理性质矿物学是地球科学中一个重要的分支，与地质学、化学等学科密切相关。
在矿物学中，晶体缺陷是一个重要的研究方向，它涉及到矿物的内部结构和物理性质，对于我们了解地球物质的构成和变化有着重要的意义。
晶体缺陷是指晶体结构中存在的缺陷或畸变，它可以影响晶体的物理性质和化学性质。
晶体缺陷可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类。
点缺陷是指在晶体结构中一个或多个原子缺失、增多或替代，这种缺陷会改变晶体的电子结构和光学性质。
线缺陷是指晶体中存在一条或多条错位、位错、蝴蝶位错等几何缺陷，这种缺陷会影响材料的强度和导电性。
面缺陷是指晶体结构中存在的层错、晶格畸变等结构缺陷，这种缺陷会影响晶体的磁性和声学性质。
在矿物学中，晶体缺陷研究的重点一般是某些具有重要地质意义的矿物，如石英、方铅矿、黄铁矿、磁铁矿等。
以石英为例，它是一种常见的矿物，在地球中广泛存在。
石英的晶体结构是由SiO4四面体构成的，四面体之间通过氧原子组成了一种三维网状结构。
在石英的结构中，经常会存在一些点缺陷，如氢原子或铝原子的替代。
这些点缺陷会影响石英的物理性质，如透明度、硬度和热膨胀系数等。
除了点缺陷，线缺陷也是矿物学中的研究热点。
线缺陷可以分为位错、错配原子行、蝴蝶位错等多种类型。
在方铅矿中，广泛存在一种类型的线缺陷——阳极位错，它是由于方铅矿中存在的硫和铅离子结构异性引起的。
阳极位错会影响方铅矿的强度和断裂韧性，因此在矿山开采中需要特别注意。
面缺陷是矿物学中另一个重要的研究领域。
面缺陷可以分为层错、晶格畸变等类型。
在黄铁矿中，经常存在晶格畸变导致的面缺陷。
黄铁矿的晶体结构是由S2-、Fe2+、Fe3+组成的，它们是以八面体或四面体的形式配位排列的。
当Fe2+和Fe3+离子发生氧化还原反应时，会使黄铁矿的晶格发生畸变，这种畸变会显著影响黄铁矿的磁性和电性质。
总的来说，晶体缺陷在矿物学中的研究是十分重要的。
晶体缺陷的存在会影响矿物的物理性质和化学性质，为我们了解地球物质的构成和变化提供了重要的线索。
金属矿物的常见结构构造总结(图)
交代作用：条带状构造
铅锌硫化物沿硅化大理岩微层理交代，形成黑白相间的条带 岩性有差异的条带状灰岩和矽卡岩、蚀变强度不同的岩石
交代作用：网脉状构造
铅锌硫化物 沿硅质岩网 状裂隙交代
交代作用：脉状构造
辉锑矿集 合体沿石 英－白钨 矿的网状 裂隙穿插 交代
交代作用：块状构造
交代作用强烈形 成的由铅锌硫化 物（80％以上） 和少量黄铁矿及 脉石矿物组成的 块状矿石
构 石 物颗粒内部的结构特点，包括双晶、解理、环
结 带、包裹物等（粒内结构）
构
微观概念，显微镜下研究，粗大颗粒可在肉眼
下观察，如伟晶结构
二.矿石构造的主要成因类型
按照成矿作用类型，将金属矿石构造划分5个主要成 因类型：
1.岩浆矿石构造; 2.气水热液矿石构造； 3.变质矿石构造; 4.风化矿石构造; 5.沉积矿石构造
⑤浅成-超浅成，充填矿石及交 ⑤热液矿石，矽卡岩矿石，
代矿床中以充填方式形成的 某些伟晶岩矿石，热液叠
矿石
加改造的矿石
充填作用：角砾状构造
围岩角砾被辰 砂－方解石脉 胶结
（贵州低温热液 矿床）
充填作用—角砾状构造
早期的铅锌 矿石破碎成 角砾并被石 英、萤石胶 结
（湖南桃林）
充填作用：角砾状构造
岩浆分异矿石：块状构造
由磁铁矿和 钛铁矿（80 ％以上）及 少量的硅酸 盐矿物组成
（四川攀枝花 晚期岩浆矿床）
岩浆分异矿石：块状构造
磁铁矿和钛铁矿（80 ％以上）及硅酸盐矿 物（黑色）组成
（河北大庙晚期岩浆矿床）
晚期岩浆结晶分异和 熔离矿石中常见块状 构造
岩浆分异矿石：豆状构造
铬铁矿集合体外形 呈豆粒，表面光滑、 无同心环带，大小 变化较大，分布无 固定规律。分布于 蛇纹石化橄榄岩中 （青海铬铁矿矿床）
结构矿物学 2011-04 晶体结构稳定性
电价规则：稳定离子结构的离子电价等于 与其相邻异号离子的各静电键强度的总和
鲍林(Pauling)规则
• 2nd Rule：电价规则 如NaCl
6 ( + 1/6 ) = +1 (sum from Na’s) charge of Cl = -1
+ 1/6
Na + 1 /6 Na
+ 1 /6
Cl
Na
结构矿物学(4/10)
北京大学 秦善
2011.11
晶体结构的稳定性
晶体结构的稳定性
晶体结构稳定性规则
吉布斯自由能 戈尔德施密特定律 鲍林规则
温度的影响 压力的影响 化学组成的影响
固溶体 类质同像 型变
吉布斯自由能
The Gibbs Free Energy dG = VdP – SdT
-
Na
+ 1 /6
鲍林(Pauling)规则
• 2nd Rule：电价规则
如 [CO3]-2 • C+4的CN = 3，静电键强=4/3 • 每一个O2-贡献4/3即平衡 • 每一个O2-剩下2/3电荷，所 以[CO3]-2
鲍林(Pauling)规则
3rd Rule: 多面体规则
The sharing of edges, and particularly of faces, of adjacent polyhedra tend to decrease the stability of an ionic structure
600 1000 1400 1800 2200 2600
Liquid
After Swamy and Saxena (1994) J. Geophys. Res., 99, 11,787-11,794.
矿物学中的晶体结构与物理特性
矿物学中的晶体结构与物理特性矿物学是一个探索地球深处奥秘的学科，其中晶体结构与物理特性是矿物学研究的重要领域。
晶体结构指的是矿物的分子构成和排列方式，而物理特性则包括了矿物的光学、磁学、热学等各种性质。
本文将从晶体结构和物理特性两个方面来深入讨论矿物学中的科学难题。
一、晶体结构1. 晶体结构的种类晶体结构有多种，大致可以分为简单晶体结构和复杂晶体结构两类。
简单晶体结构是指原子或离子的排列方式较简单的晶体，如钠氯化物晶体结构就是最为典型的简单晶体结构。
复杂晶体结构的结构比较复杂，如石榴子石和方钠长石等，这些结构之所以复杂，是因为它们所含的原子或分子之间的相互作用比较多，排列方式也就更复杂。
2. 晶体结构的性质晶体结构的性质有很多，其中最重要的性质就是晶体的晶体学约束，即晶体中包含的原子或分子排列方式的定量描述。
晶体学约束可以受到晶体中原子大小、电荷、坐标的限制，这也是晶体学中最为基本的概念。
3. 晶体结构的研究方法晶体结构的研究方法主要有X射线衍射法、电子衍射法、中子衍射法、热膨胀法等。
其中，X射线衍射法是最常用的一种方法，由于X射线具有较高的穿透力和较短的波长，所以可以对晶体的结构进行精确的研究。
二、物理特性1. 光学性质光学性质是矿物学中最为重要的物理特性之一，它通过研究矿物对光的反射、折射、旋转等性质，来探究矿物结构及内部空间的特性。
光学性质可以分为光学各向异性和光学一致性两类。
光学各向异性指的是矿物对光的反射、折射、旋转等性质的不同，而光学一致性指的是矿物对光的反射、折射、旋转等性质的一致性。
2. 磁学性质磁学性质是矿物学中涉及矿物中原子的磁性质的一个方面。
磁学性质通常表现为矿物在磁场下的磁性强度以及矿物对磁性杂质的响应，对于一些具有特定晶体结构的矿物来说，它们的磁学性质具有很高的特异性，可以用于矿物学的鉴定和分类。
3. 热学性质热学性质即矿物的热力学性质，是矿物学中另外一个重要的物理特性。
矿物的分类与特征
矿物的分类与特征矿物是地壳中自然形成的固体物质，具有一定的化学成分和晶体结构。
它们在地球岩石圈中占据着重要的地位，对于地球科学的研究和资源开发具有重要意义。
矿物的分类与特征不仅是地质学和矿物学的重要内容，也关乎我们对地球的认识与理解。
本文将介绍矿物的分类与特征，并探讨其在地壳演化过程中所起的作用。
一、矿物分类矿物可以根据其组成元素进行分类。
常见的矿物元素有金属元素、非金属元素和半金属元素。
金属矿物是指以金属元素为主要成分的矿物，如铁矿石、铜矿石等。
非金属矿物是指以非金属元素为主要成分的矿物，如石膏、石墨等。
半金属矿物则含有一部分金属元素，一部分非金属元素，如硫铅矿石等。
此外，矿物还可以按照其晶体结构进行分类。
晶体结构是矿物的内部排列方式，决定了矿物的物理性质和化学性质。
根据晶体结构的不同，矿物可以分为六晶系，分别是立方晶系、四方晶系、正交晶系、单斜晶系、三斜晶系和六斜晶系。
二、矿物特征1. 化学成分：矿物的化学成分是确定其分类和特征的重要依据。
矿物的主要成分可以通过化学分析来确定，这样可以了解其组成元素及其含量。
矿物的化学成分决定了其性质和用途，不同的化学成分使不同的矿物具有各自独特的特征和功能。
2. 晶体结构：矿物的晶体结构是由其元素组成的晶格形成的。
晶体结构直接影响着矿物的物理性质和化学性质。
不同的晶体结构使得不同的矿物具有不同的硬度、光泽、颜色和密度等特征，这些特征有助于我们识别和区分不同的矿物。
3. 外部形态：每种矿物都有其独特的外部形态。
矿物的外部形态是由其晶体和晶面的生长方式决定的，包括晶体的形状、表面特征和断口特征等。
通过观察矿物的外部形态，我们可以初步判断其可能的矿物种类，并进一步确认其物种。
4. 物理性质：矿物的物理性质包括硬度、光泽、颜色、密度、磁性等。
这些性质对于矿物的鉴定和分类非常重要。
例如，矿物的硬度可以通过莫氏硬度刮痕实验来确定，光泽可以通过观察其表面反射光线的方式来判断。
矿石的分类结构构造描述
矿石的分类、结构构造和描述一矿石分类的方法矿石可按不同的内容进行分类：1．按矿石中有有用矿物的工业性能可分为金属矿石〔如铁矿石、铜矿石、钼矿石等〕和非金属矿石〔如萤石矿石、石棉矿石等〕。
2．按矿石中所含有用矿物或金属元素的多少可分为简单矿石〔如钨矿石、汞矿石等〕和综合矿石〔如铅锌矿石、钨锡矿石等〕。
3．按矿石中有用成分含量的多少可分为贫矿石〔如条带状贫磁铁矿矿石，含铁30%左右〕和富矿石〔致密块状磁铁矿矿石，含铁60%左右〕。
4．按矿石的结构构造可分为致密块状矿石、浸染状矿石、条带状矿石、角砾状矿石等等。
5．按矿石受风化程度不同可分为原生矿石、氧化矿石和混合矿石。
二常见的矿石结构构造一〕矿石构造：是指组成矿石的矿物集合体的特点，即矿物集合体的形态、相对大小及其空间相互的结合关系等所反映的形态特征。
1、块状构造；有用矿物含量占80%以上，矿物集合体为不定外形、分布无方向性且结合紧密，无空洞。
块状构造massivestructure由磁铁矿和钛铁矿〔含量>80%〕及少量硅酸盐矿物组成，矿物集合体致密无空洞，分布无方向性。
2、浸染状构造：在脉石矿物基质中有30%以下矿石矿物集合体，粒径一般小于0.5cm，它们呈星点状较均匀地散布于矿石中。
当矿石矿物含量大于30%时称稠密浸染状构造。
浸染状构造disseminatedstructure铬铁矿集合体〔黑色〕形态不规那么，一般，含量少，一般<30%，呈星散状较均匀的分布于蛇纹石化橄榄岩中。
3、斑点状构造：矿石矿物集合体呈近等轴状斑点，斑点大小较均匀，粒径多数可达0.5cm，分布较均匀且无方向性称斑点状构造。
当斑点外形不规那么，大小不一，且分布不均匀时，称斑杂状构造。
斑点状构造辉钼矿集合体〔〕呈近等粒状斑点，沿矽卡岩的孔隙、微裂隙呈稀疏星散状分布4、条带状构造：由不同成分或成分相同而颜色不同、或结构不同的矿物集合体在一个方向，彼此相间分布构成条带。
常见矿物鉴定方法
常见矿物鉴定方法矿物鉴定是地质学和矿物学研究中的重要内容，通过对矿物的物理性质、化学性质和结构特征等进行分析和观察，可以确定矿物的种类和成分，从而提供了矿物的科学价值和应用价值。
以下是常见的矿物鉴定方法：1.颜色鉴定法：矿物的颜色是矿物学中最常见的鉴定特征之一、不同的矿物具有不同的颜色，通过观察矿物的颜色可以初步判断其种类，但颜色并不是唯一可靠的鉴定特征。
2.硬度鉴定法：硬度是矿物的抗压强度的表征。
著名的莫氏硬度尺度通常用于测量矿物的硬度。
通过比较矿物与莫氏硬度尺度上不同硬度的矿物进行刮擦，根据是否产生刮痕来判断矿物的硬度。
3.光泽鉴定法：光泽是矿物发出的光线对人眼的视觉效果。
根据矿物的光泽特征，可以将其分为金属光泽、半金属光泽、非金属光泽等几类。
4.斑晶鉴定法：矿物中常常伴生有各种斑晶，通过观察斑晶的颜色、形态、成分等特征，可以帮助确定矿物的种类。
5.荧光鉴定法：一些矿物在紫外光照射下会发出荧光。
通过观察矿物在紫外光下的荧光颜色和强度，可以初步判断矿物的种类。
6.晶体形态鉴定法：矿物的晶体形态是矿物学中重要的鉴定特征之一、每种矿物有其特定的晶体结构和晶型，通过观察矿物的晶体外形可以初步判断其种类。
7.密度鉴定法：密度是矿物体积单位质量的物理量。
通过测量矿物的质量和体积，计算其密度，可以帮助确定矿物的种类。
8.磁性鉴定法：一些矿物具有磁性，通过观察矿物在磁场中的行为，可以初步判断矿物的种类。
9.反应鉴定法：矿物在一些特定条件下会产生特殊的化学反应，通过观察矿物对不同酸溶液的反应、加热时是否产生气体等，可以帮助确定矿物的种类。
10.矿物X射线衍射鉴定法：通过将矿物样品进行X射线衍射分析，可以得到矿物的衍射花样，通过与标准矿物衍射花样进行比对，可以准确确定矿物的种类和晶体结构。
总之，矿物鉴定需要综合运用多种鉴定方法，通过对矿物的外观、物理性质、化学性质和结构特征等进行细致观察和分析，才能准确确定矿物的种类和成分。
矿物的晶体结构和成因
矿物的晶体结构和成因矿物是自然界中固态的物质，通常具有特定的化学组成和晶体结构。
矿物的晶体结构和成因是研究矿物学的重要内容，对了解矿物的物理性质和地质意义具有重要意义。
一、矿物的晶体结构矿物的晶体结构指的是矿物的原子排列方式和晶体的几何形态。
矿物的晶体结构决定了矿物的物理和化学性质，并对其在地球中的分布和形成起到重要影响。
矿物的晶体结构是由原子通过原子键连接而成的，原子键可以是共价键、离子键或金属键。
矿物中最常见的是离子键，即不同电荷的离子通过电磁作用力相互吸引而形成的键。
离子键的特点是结构稳定，熔点高，具有良好的电导性和光学性质。
矿物的晶体结构可以通过X射线衍射等方法来确定。
X射线衍射通过测定矿物晶体中X射线的散射情况，可以确定晶体中原子的位置和排列方式。
通过研究晶体结构，可以推测矿物的性质和成因。
二、矿物的成因矿物的成因指的是矿物形成的物理和化学过程。
矿物的成因有很多种，常见的包括热液矿床、岩浆矿床、沉积矿床等。
1. 热液矿床热液矿床是由地壳中的热液作用形成的矿床。
热液是地壳中的水或气体在高温高压条件下形成的流体，其中含有大量的溶解物质。
当热液在地壳中流动时，会与周围的岩石和矿物发生反应，形成新的矿物。
例如，金矿、铜矿等许多金属矿床就是由热液作用形成的。
2. 岩浆矿床岩浆矿床是由岩浆中的溶解物质在岩浆冷却过程中析出形成的矿床。
岩浆是地壳中的熔融岩石，具有高温高压的特点。
当岩浆冷却时，其中的溶解物质会逐渐凝固并形成矿物。
例如，石英、长石等许多硅酸盐矿物就是由岩浆形成的。
3. 沉积矿床沉积矿床是由沉积作用形成的矿床。
沉积作用是地壳中碎屑颗粒和溶解物质在水或风等介质的作用下沉积并形成沉积岩的过程。
在沉积岩中，常常含有一些矿物颗粒或晶体。
例如，煤矿、石灰石等就是由沉积作用形成的。
不同的矿物具有不同的形成条件和成因。
矿物学家通过研究矿物成因可以了解地球内部和地壳演化的过程，揭示矿床形成的规律，对矿产资源的勘查和开发具有重要价值。
现代矿物学课件 4.矿物的晶体结构
【形态】 四方短柱状、长柱状或针状。 【物理性质】 褐红、暗红色，含Fe者呈黑色；条痕浅褐色；金刚
光泽；微透明。解理平行{110}中等。硬度6～6.5。相对密度 4.2～4.3。性脆。铁金红石和铌铁金红石均为黑色，不透明。 铁金红石相对密度4.4，而铌铁金红石可达5.6。
（亚类） 族
例
自然金 Au 自然铋 Bi 金刚石、石墨 C
方铅矿 PbS 黄铁矿 Fe[S2]
硅酸盐： 岛、环、链 、层、架状
刚玉 Al2O3 水镁石 Mg[OH]2
石榴石、辉石、 云母、长石
萤石 CaF2
二、Zoltai-Stout矿物结构分类 （1984）
依据：化学键类型＋对称性
特点：三端元分类 三端元： 多面体骨架结构；
2.1.2 多面体骨架结构分类
依据：
a. 骨架的配位多面体； b. 骨架的维的延伸（dimensional extent）； c. 骨架中多面体基团的种类； d. 共用多面体角顶的数目（共用系数S）； e. 一个不对称单位或多面体环路内的多面
体数目。
零维四 面体骨 架—— 岛状和 环状
一维 四面 体骨 架
【晶体结构】 四方晶系。氧离子近似成六方紧密堆积，而钛
离子位于变形八面体空隙中，构成Ti－O6八面体配位。钛离 子配位数为6，氧离子配位数为3。在金红石的晶体结构中
Ti—O6配位八面体沿c轴共棱成链状排列。链间由配位八面体 共角顶相连。
滑石(Talc) Mg3［Si4O10］(OH)2
纯者为白色，含杂质时呈其他浅色。玻璃光泽，解理面 显珍珠光泽晕彩。解理｛001｝极完全；贝壳状断口。硬度1。 相对密度2.58～2.83。有滑腻感。解理片具挠性。
[常识]各类矿物的晶体形状
![[常识]各类矿物的晶体形状](https://img.taocdn.com/s3/m/9921342430126edb6f1aff00bed5b9f3f90f726e.png)
各种矿物的晶体形态1、黄铁矿(pyrite) FeS2点群 m3晶形：常见立方体、五角十二面体及其聚形。
晶面上常见平行{100}和{210}的聚形纹。
浅铜黄色，条痕绿黑色，金属光泽，无解理，硬度较大：6-6.5它是制造硫酸和硫磺的主要原料。
是NaCl型结构的衍生结构总之：黄铁矿：结构（了解，并解释硬度和解理）雄黄（realgar) As4S4形态：柱状、短柱状或针状，柱面有纵纹。
常以粒状、土状产出。
环状分子型结构：2/m橘红色，金刚光泽，透明-半透明。
平行{010}完全解理。
硬度1.5-2。
总之：雄黄：结构（了解，并解释物性）化学式：As4S4颜色雌黄（Orpiment) As2S3柠檬黄色，油脂-金刚光泽，解理面珍珠光泽，平行{010}极完全解理，硬度1.5-2。
形态：板状、短柱状，晶面常弯曲，柱面有纵纹。
集合体呈片状、梳状、放射状和土状等。
层状结构：2/m雌黄：结构（了解，并解释物性）化学式：As2S3颜色、方铅矿（ Galena) PbSNaCl型结构，典型的立方面心格子，化学键为离子键-金属键过渡型。
形态：高温呈立方体，低温呈八面体，集合体呈粒状。
结构：m3m铅灰色，条痕黑色，金属光泽。
{100}三组完全解理。
硬度2－3。
相对密度7.4-7.6。
总之：方铅矿：结构（掌握，并解释物性）化学式：PbS解理（组数、方向、产生原因）5、闪锌矿（ sphalerite) ZnS结构：4 3mZnS型结构多为粒状集合体。
单晶体高温为四面体，中低温为菱形十二面体。
四面体晶面上常见三角形蚀象，常呈正、负四面体的聚形及聚形纹。
颜色由无色到浅黄、棕褐至黑色，随成分中含Fe量的增加而变深。
松脂光泽至半金属光泽；透明至半透明。
具平行{110}的六组完全解理。
硬度3.5－4。
相对密度3.9-4.2,不导电总之：闪锌矿：晶形化学式：ZnS解理（组数、方向、产生原因）辰砂（ cinnabar) HgS结构：三方晶系，点群：32链状结构（变形的NaCl型结构形态：单晶常呈菱面体{1011}、平行{0001}厚板状或平行c轴延伸的柱状。
矿物晶体七大晶系图解
1.三斜晶系三斜晶系的“三斜”，指的是三根晶轴的交角都不是九十度直角，它们所指向的三对晶面全是钝角和锐角角构成的平行四边形（菱形），相互间没有垂直交角。
作个形象比喻：把一个砖头形的长方块朝着一个角的方向斜推压，形成一个全是菱形面的立方体，这就是三斜晶系的模型。
三斜晶系的晶轴长短不一，斜角相交，没有晶轴能作重合对称的旋转，前后、左右、上下的三组晶面只能顺晶轴作平移重合（平面对称），在七大晶系中，三斜晶系的对称性最低。
看图：三斜晶系的晶体给人的感觉多是“拧、扁、歪、斜”的，有些板状晶体被喻为“刀片状”。
常见矿物有蔷薇辉石、微斜长石、钠长石、胆矾、斧石等。
请观看实际晶体：斧石晶体，典型的菱形立方体结构斧石的菱面体使它的晶型象斧头，故名蔷薇辉石晶体微斜长石晶体，注意看所有的晶面交角没有相互垂直的，全是菱形面，这就是三斜晶系晶体的特征微斜长石与烟晶，阿根廷产钠长石晶簇胆矾晶体蓝晶石晶簇2.单斜晶系单斜晶系晶体的的三个晶轴长短皆不一样，z轴和y轴相互垂直90度，x轴与y轴垂直，但与z轴不垂直（x轴与z轴的夹角是β，β＞90度）。
作一个形象的比喻：把斜方晶系模型顺着z轴方向推压一下，使前后的晶面上、下错位，这就是单斜晶系的模型。
如果围绕z轴旋转180度，可以使y轴指向的晶面对称；而围绕x轴旋转。
则不能产生任何晶面的重合对称（除非旋转一周，但无意义）。
通俗地说：斜方晶系晶体（模型）的两个晶面可以通过y轴旋转180度达到重合，而左右晶面和前后晶面却不能通过旋转达到重合，它们只能顺y轴和x轴平移才能达到重合。
所谓“单斜”，可以联想为：晶体有一个轴所顶的面是斜的。
单斜晶系只有一个对称轴和对称面，和斜方晶系相比，它的对称程度又低了一级。
请看模型图：单斜晶系的晶体横截面与斜方晶系相似常见的单斜晶系矿物有石膏、蓝铜矿、雄黄雌黄、黑钨矿、锂辉石、正长石等。
请观赏真实晶体：石膏晶体。
注意看三轴坐标：z轴指向的晶面(也就是与x轴平行的顶端、底部的晶面）是斜的，这个斜的晶面是单斜晶系最大特点石膏晶体石膏晶体柱状绿帘石晶体雄黄晶体。
矿物的晶体化学及晶体结构特征
矿物的晶体化学及晶体结构特征英文回答：Crystal Chemistry and Crystal Structure Characteristics of Minerals.Crystal chemistry is the study of the chemical composition and structural arrangement of crystals. It is a branch of materials science and engineering that deals with the relationships between the chemical bonding, atomic structure, and physical properties of crystalline materials.Crystals are solid materials that have a regular and repeating arrangement of atoms, molecules, or ions. This regular arrangement is called the crystal structure. The crystal structure determines the physical properties of the crystal, such as its hardness, density, and optical properties.The crystal chemistry of minerals is important becauseit can help us to understand the formation, occurrence, and properties of minerals. It can also help us to develop new materials with desired properties.Crystal Structure Characteristics of Minerals.The crystal structure of a mineral is determined by the following factors:The size and shape of the atoms, molecules, or ions that make up the crystal.The chemical bonding between the atoms, molecules, or ions.The temperature and pressure at which the crystal formed.The crystal structure of a mineral can be described by its unit cell. The unit cell is the smallest repeating unit of the crystal structure. It is a parallelepiped that contains all of the atoms, molecules, or ions that make upthe crystal.The unit cell of a mineral can be described by its lattice parameters. The lattice parameters are the lengths of the edges of the unit cell and the angles between the edges.The crystal structure of a mineral can also be described by its space group. The space group is a mathematical group that describes the symmetry of the crystal structure.The crystal structure of a mineral can be determined using a variety of techniques, including X-ray diffraction, neutron diffraction, and electron diffraction.中文回答：矿物的晶体化学及晶体结构特征。
常见金属矿物特征金属矿物结晶特征
常见金属矿物特征金属矿物结晶特征1.黄铁矿(Pyrite)Fe［S2］【晶体结构】等轴晶系；【形态】常见完好晶形，呈立方体、五角十二面体或八面体}。
在立方体晶面上常能见到3组相互垂直的晶面条纹，集合体常成致密块状、分散粒状及结核状等【物理性质】浅铜黄色，表面带有黄褐的锖色；条痕绿黑色；强金属光泽，不透明。
无解理；断口参差状。
硬度6～6.5。
相对密度4.9～5.2。
性脆。
2.黄铜矿(Chalcopyrite) CuFeS2【晶体结构】四方晶系；。
【形态】通常为致密块状或分散粒状集合体（图L-7）。
偶而出现隐晶质肾状形态。
晶体常见单形有四方四面体、四方双锥，但单晶较少见。
【物理性质】颜色为铜黄色，但往往带有暗黄或斑状锖色，条痕绿黑色，金属光泽，不透明，解理不发育，硬度3～4，相对密度4.1～4.3，性脆，能导电。
3.方铅矿(Galena)PbS【晶体结构】等轴晶系；【形态】最常呈立方体,还可出现八面体、菱形十二面体，并有时以八面体与立方体聚形出现。
也常见成粒状、致密块状集合体。
【物理性质】铅灰色；条痕灰黑色，强金属光泽，解理平行完全，硬度2～3，相对密度74～76。
具弱导电性。
【鉴定特征】铅灰色，强金属光泽，立方体完全解理，相对密度大，硬度小（比辉钼矿硬度大，晶形好，不染手）。
4.闪锌矿(Sphalerite) ZnS【晶体结构】等轴晶系；【形态】通常呈粒状集合体，有时呈肾状、葡萄状，反映出胶体成因的特征。
单晶体常呈四面体(图L-5)，正形和负形的晶面上常见聚形纹。
有时呈菱形十二面体(通常为低温下形成)。
偶见以{111}为接合面成双晶,双晶轴平行［111］，有时成聚片双晶。
闪锌矿的形态具有标型意义：一般地，高温条件下形成的闪锌矿主要是呈正负四面体，并见立方体，中低温下则以菱形十二面体为主【物理性质】Fe的含量直接影响闪锌矿的颜色、条痕、光泽和透明度。
当含Fe量增多时，颜色为浅黄、棕褐直至黑色(铁闪锌矿)；条痕由白色至褐色；光泽由树脂光泽至半金属光泽；透明至半透明。
矿物的结构名词解释
矿物的结构名词解释矿物，是指地球上自然形成的无机化合物或化合物固溶体。
它们具有固定的化学成分和特定的结晶结构。
矿物是地球内部和地表过程的产物，广泛分布于地壳中。
矿物的结构决定了其物理性质和化学性质。
本文将对矿物结构中的几个关键名词进行解释。
晶体结构：晶体是由一系列具有有序排列的原子、分子或离子组成的物质，具有规则的几何形状。
矿物的晶体结构是由原子、分子或离子通过一定的化学键连接而成的，呈现出不同的对称性。
晶体结构的研究对于了解矿物的物理性质、热力学性质和电磁性质至关重要。
晶胞：晶胞是晶体中最小的对称单元，也是整个晶体结构的基本模块。
晶胞具有一定的几何形状，可以通过复制和平移来构成整个晶体的结构。
在晶体结构中，晶胞通常由一系列原子、分子或离子组成，其排列方式决定了晶体的晶胞形状和尺寸。
晶体键：晶体键是连接晶胞内原子、分子或离子的化学键。
不同元素之间形成的键可以是离子键、共价键或金属键等。
晶体键的类型直接影响晶体的性质。
离子键常常导致晶体的高熔点和脆性，共价键则常导致晶体的硬度和导电性。
填隙结构：填隙结构是指晶胞中存在空隙，这些空隙由于原子或离子的排列方式而导致。
填隙结构存在于许多矿物中，例如硅酸盐矿物中的层状结构和硫化物矿物中的层状或堆积结构。
这些空隙可以容纳其他原子或离子，从而影响矿物的物理性质和化学反应。
多晶体结构：多晶体是由多个晶体颗粒组成的固态材料。
多晶体结构中的晶粒具有不同的晶体结构和晶胞方向。
每个晶粒周围都存在晶界，晶界对矿物的机械性能和热稳定性等起着重要的影响。
多晶体结构中的晶粒和晶界是材料性能的重要因素。
配位聚合度：配位聚合度是指矿物中离子占据的配位数。
配位数是离子周围通过离子键或共价键与之相连的配位原子数目。
离子的配位数决定了其周围的几何排列方式和结构。
不同离子具有不同的配位数，这也直接影响了矿物的晶体结构和物理性质。
在矿物结构的研究中，这些名词的解释非常重要。
它们帮助我们理解矿物的形成和演化过程，揭示了地球内部的物理化学变化。
矿物的内部结构和晶体形态
矿物的内部结构和晶体形态（一）晶质体和非晶质体绝大部分矿物都是晶质体。
所谓晶质体，就是化学元素的离子、离子团或原子按一定规则重复排列而成的固体。
矿物的结晶过程实质上就是在一定介质、一定温度、一定压力等条件下，物质质点有规律排列的过程。
由于质点规则排列的结果，就使晶体内部具有一定的晶体构造，称为晶体格架。
这种晶体格架相当于一定质点（离子等）在三度空间所成的无数相等的六面体、紧密相邻和互相平行排列的空间格子构造。
如食盐的晶体格架是按正六面体（立方体）规律排列（图2-1 ）。
不同的矿物，组成其空间格子的六面体的三个边长之比及其交角常不相同。
因此，各种矿物具有多种多样的晶体构造。
在适当的环境里，例如有使晶质体生长的足够空间，则晶质体往往表现为一定的几何外形，即具有平整的面，称为晶面；晶面相交称为晶棱。
这种具有良好几何外形的晶质体，通称为晶体。
但是，大多数晶质体矿物由于缺少生长空间，如图2-2 所示，许多个晶体在同时生长，结果互相干扰，不能形成良好的几何外形。
实际上，晶质体和晶体除了外表形态有区别外，内部结构并无任何区别，所以二者概念基本相同。
有少数矿物呈非晶质体结构。
凡内部质点呈不规则排列的物体都是非晶质体，如天然沥青、火山玻璃等。
这样矿物在任何条件下都不能表现为规则的几何外形。
（二）晶形在一定条件下（如晶体生长较快，生长能力较强，生长顺序较早，或有允许晶体生长的空间——晶洞、裂缝等），矿物可以形成良好的晶体。
晶体形态多种多样，但基本可分成两类：一类是由同形等大的晶面组成的晶体，称为单形，单形的数目有限，只有47 种。
一类是由两种以上的单形组成的晶体，称为聚形。
聚形的特点是在一个晶体上具有大小不等、形状不同的晶面。
聚形千变万化，种类可以千万计。
图2-3 列举了一部分常见的单形和聚形。
应该指出，自然界晶体在结晶过程中因受各种条件限制，往往形成不甚规则或不甚完整的晶形。
在自然晶体中，常发现两个或两个以上的晶体有规律地连生在一起，称为双晶。
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晶体化学分类体系
第一大类 第二大类 第三大类 第四大类 第五大类 卤化物矿物
大类
类
自然元素
自然金属 自然半金属 自然非金属
硫化物及其 类似化合物
简单硫化物 复硫化物 硫盐
氧 化 物 和 氢 氧化物
氧化物
氢氧化物
含氧盐 卤化物
硅酸盐 [SiO4] 碳酸盐 [CO3] 硫酸盐 [SO4] 磷酸盐 [PO]
（亚类） 族
例
自然金 Au 自然铋 Bi 金刚石、石墨 C
方铅矿 PbS 黄铁矿 Fe[S2]
硅酸盐： 岛、环、链 、层、架状
刚玉 Al2O3 水镁石 Mg[OH]2
石榴石、辉石、 云母、长石
萤石 CaF2
二、Zoltai-Stout矿物结构分类 （1984）
依据：化学键类型＋对称性
特点：三端元分类 三端元： 多面体骨架结构；
Linus Pauling法则(1920)
C、多面体要素共用a：2个配位多面体共棱， 特别是共面时离子结构的稳定性将降低。
受2个配位多面体阳离子间距影响。
几种配位体阳离子间距
Linus Pauling法则(1920)
D、多面体要素共用b：在含有不同阳离子的 晶体中，高电价、低配位的阳离子倾向于不 共用多面体要素。
四 角闪石族(Amphibole Group)
2. 硅氧骨干外阳离子占位及对称
链间由O 和（OH）堆积构成M1, M2, M3, M4, A五种空隙 （依次增大）：
小空隙M1，M2, M3：位于硅氧四面体角顶相对的位置，一般由较小
的Y类阳离子占据，呈八面体配位；
大空隙Ｍ4：位于硅氧四面体底面相对的两个双链之间，可由大
单键的静电强度＝阳离子电荷Z/配位阴离子数CN
为什么能结合在一个点上的配位多面体的数目和种类受严 格限制？如： A. 不能有两个以上的[SiO4]四面体共1个氧； B. 只能有3个2价阳离子八面体与1个Si四面体共1个氧。
4、金红石族（金红石、锡石、软锰矿）
金红石(Rutile) TiO2
【化学组成】 常含Fe、Nb、Ta、Cr、Sn等。当其中富含Fe时称为
a. 骨架的配位多面体； b. 骨架的维的延伸（dimensional extent）； c. 骨架中多面体基团的种类； d. 共用多面体角顶的数目（共用系数S）； e. 一个不对称单位或多面体环路内的多面
体数目。
零维四 面体骨 架—— 岛状和 环状
一维 四面 体骨 架
二 维 四 面 体 骨 架
3. 解理与结构关系
1） 解理特征： ——斜方闪石：{210}，夹角56°/124°； ——单斜闪石：{110}，夹角56°/124°
2) 解理与结构关系
Ｍ4位：
小阳离子（Fe++, Mg++），斜方晶系； 大阳离子（Na+, Ca++），单斜晶系。
角 闪 石 解 大空隙 理 与 晶 体 结 构
四 角闪石族(Amphi系数 Sharing Coefficient
——骨架内不对称单位中共用一个角顶的多面体 数目的平均值。
S＝∑imi/C(CN)
=(m1+ 2m2+ 3m3+···+ imi)/ C(CN)
m1 : 不与其他多面体共用的多面体角顶数； m2 : 与另一个多面体共用的多面体角顶数； m3 : 与另两个多面体共用的多面体角顶数； C : 不对称单位中的阳离子数；
例2：红砷镍矿NiAs 磁黄铁矿FeS
——AB型堆积、六方晶系 ——A(- - 1)B (- - 1)
混合配位型结构
——部分四面体和八面体空隙被占据
例1：尖晶石MgAl2O4
超基性岩、白云岩水热蚀变产物。 与叶蜡石相似。在素瓷板上滴一滴水，以矿物碎块轻磨 得乳浊液，用石蕊试纸检验，滑石pH约为9，叶蜡石pH约为6。
用于陶瓷、造纸、涂料、塑料、橡胶、化妆品，高频电 瓷绝缘材料；滑润剂，镁质化肥等。
层间域 TOT型
滑
三石
八 面
的
型 性
晶
结体
构
结
构
金红石结构的静电价平衡 滑石结构的静电价平衡
网格或较低对称。
紧密层——原子在层内互相接触。 开放层——原子在层内不接触但对称排列。
紧密 六方 层和 紧密 四方 层的 单位 网格
紧密 六方 层和 紧密 四方 层旋 转轴 标记
紧密六方层和 紧密四方层旋 转轴坐标
层的开度：
n=a /D a : 层的单位平移； D：原子直径。
层的堆积效率（PE—）—原子所占面积的百分比。
对称堆积结构； 分子结构
2.1 多面体骨架结构 Polyhedral Frame Structures
大多数造岩矿物（硅酸盐）、氧化物、 氢氧化物、硼酸盐、硫酸盐、磷酸盐、钨 酸盐的组成离子以离子键联系。
阴离子以高对称形式围绕阳离子构成 配位多面体。而多面体以共用角顶氧连成 不同骨架。
2.1.1 Linus Pauling法则(1920) ——离子晶格适用
2.2.3 开放层的对称堆积
金刚石
2.2.4 对称堆积结构的充填变体
石盐, 方铅矿, 闪锌矿等矿物.
阴离子层sheet：A、B、C等; 单位层layer: A-B、 B-C、 C – A等。 所有的对称堆积充填变体结构都可用对称 堆积符号描述。符号给出阴离子层的堆积 顺序和单位层空隙被阳离子占据的分数 。
对于六方层：
PE＝100（1/4D2）/a2 √ ¾＝100 /2n2 √ 3
对于四方层： PE＝100（1/4D2）/a2＝100 /4n2
2.2.2 紧密层的对称堆积 ——自然元素矿物
六方最紧密堆积——HCP 自然锇、镁
CN 12, 堆积效率 74.05%
立方最紧密堆积——CCP 自然铜、自然金、自然铂 CN 12, 堆积效率 74.05%
——八面体单位层 ——八面体空隙全部被占据
例1：石盐NaCl
——ABC型堆积、等轴晶系 ——A(- - 1)B (1 - -) C (- 1 -)
Cl－半径0.172nm, Cl-Cl键长0.399nm ——Cl离子不接触 ——形成次级空隙
八面体配位型结构
——八面体单位层 ——八面体空隙全部被占据
【晶体结构】 四方晶系。氧、钛离子构成Ti－O6八面体配位。CN钛 6，CN氧3。Ti—O6配位八面体沿c轴共棱成链状排列。链间由 配位八面体共角顶相连。
【形态】 四方短柱状、长柱状或针状 【物理性质】 褐红、暗红色，含Fe者呈黑色；条痕浅褐色；金刚
光泽；微透明。解理平行{110}中等。硬度6～6.5。相对密度 4.2～4.3。性脆。铁金红石和铌铁金红石均为黑色，不透明。 铁金红石相对密度4.4，而铌铁金红石可达5.6。
六方堆积层原始空隙的相对 取向及对称堆积符号
四面体配位型结构
——四面体单位层 ——一种四面体空隙全部被占据
例1：闪锌矿ZnS
——ABC型堆积、等轴晶系 ——A(- 1 -)B (- - 1) C (1 - -)
例2：纤锌矿ZnS
——AB型堆积、六方晶系 ——A(- 1 -)B (1 - -)
八面体配位型结构
四 角闪石族(Amphibole Group)
1. 化学通式
A0-1X2Y5[T4O11]2(OH)2
——A：Na+, Ca++, K+, H3O+; ——X：Na+, Ca2+, K+, Li+, Mn2+, Fe2+, Mg2+;
——Y：Al3+,Fe3+,Cr3+,Ti4+, Mn2+, Fe2+, Mg2+; ——T：Si4+, Ti4+ , Al3+;
单原子对称堆积：包括由金属键或共 价键联结的金属矿物和非金属矿物。
多原子对称堆积：结构的内聚力由对称 堆积的阴离子及位于阴离子间空隙中的阳 离子间的键提供。包括部分硫化物、氧化 物、氢氧化物、卤化物及大多数具“骨架 结构”的矿物。
以直径为1的间距（即原子间距的相对值n）
球体对称堆积层（Willian Barlow, 1883）
4. 成分与颜色关系
颜色随含Mn2+, Fe2+, Ti4+增加而加深。 2.
5. 其他特征
玻璃光泽，H5-6，直闪石和蓝闪石H5.6-6.5，D中等 （3.0-3.5）。
四 角闪石族(Amphibole Group)
6. 斜方闪石与单斜闪石分述
斜方闪石(Orthoamphibole)：
——直闪石Anthophyllite （Mg，Fe）7[Si4O11]2（OH）2——M4 放射状或纤维状。 仅见于中级变质岩中。
根据化学式计算共用系数
S＝ 2n + 1–A（n2 + n ）/ 4C
C : 四面体配位的阳离子数；
A：与阳离子配位的阴离子数；
n： 4C / A的整数部分。
条件： 共用一个角顶的四面体数目的最
小值与最大值之差小于1。
根据化学式计算共用系数实例
浅闪石： NaCa2Mg5[AlSi7O22](OH,F)2
（2）同一大类不同阴离子（或络阴离子）——类；
同一大类络阴离子的结构——亚类；
（3）同一类阳离子或晶体结构型——族；
同一类结构型相同阳离子不同——亚族；
（4）化学组成和晶体结构均确定——种。
完全类质同象端员组分的差异——亚种。
晶体结构、组分或物性稍异者——异种或变种。
二、晶体化学分类体系
大类 类 亚类 族 亚族 种 亚种
a、c具p4mm对称，b、d具p6mm对称