中国地质大学(北京)结晶学与矿物学问答题和论述题总结简版

问答题

1、简述石英族矿物的分类及成因产状。（7分）

答案要点：分类：α-石英，β-石英，α-磷石英，β-磷石英，α-方石英，β-方石英，柯石英，斯石英

成因：α-石英各种地质作用下均可形成，β-石英酸性火山岩，α-磷石英β-磷石英，α-方石英，β-方石英，酸性火山岩，柯石英，斯石英陨石，高压成因。

2、简述层状硅酸盐矿物的结构型式及形态物性特点。（8 分）

答案要点：在层状硅酸盐矿物中，按八面体片中阳离子数目不同，可分为两种结构型式。在四面体片与八面体片相匹配中，［SiO4］四面体所组成的六方环范围内有三个八面体与之相适应。当这三个八面体中心位置均为二价离子(如Mg2+)占据时，所形成的结构为三八面体型结构；若其中充填的为三价离子(如Al3+)，为使电价平衡，这三个八面体位置将只有两个为离子充填，有一个空着的，这种结构称为二八面体型结构。若二价离子和三价离子同时存在，则可形成过渡型结构。

本亚类矿物的形态和许多物理性质常与其层状结构密切相关。形态上，多呈单斜晶系，假六方板、片状或短柱状。物理性质上，一般具一组极完全的底面解理；低的硬度；薄片具弹性或挠性，少数具脆性；相对密度较小。玻璃光泽，珍珠光泽。

3、试述矿物的分类及分类依据，并举例说明（15 分）

答案要点：大类：化合物类型，类：阴离子和络阴离子种类，亚类：络阴离子结构，族：晶体结构型和阳离子性质，亚族：阳离子种类和结构对称性，种一定的晶体结构和化学成分，亚种：完全类质同象中的端元组分比例，异种（变种）形态物性成分稍异，例如含氧盐大类，硅酸盐类，链状硅酸盐亚类，辉石族，单斜辉石，普通辉石钛辉石。

4、简述辉石族和角闪石族矿物在成分、结构、性质和成因上有何共同和不同之处？（15 分）

答案要点：

辉石族矿物

（1）化学成分和分类

辉石族矿物的化学通式可表示成XY［T2O6］。其中：

X=Na+、Ca2+、Mn2+、Fe2+、Mg2+、Li+等，在晶体结构中占据M2位置，

Y=Mn2+、Fe2+、Mg2+、Fe3+、Cr3+、Al3+、Ti4+等，在晶体结构中占据M1位置，

T=Si4+、Al3+，少数情况下有Fe3+、Cr3+、Ti4+等，占据硅氧骨干中的四面体位置

（2）晶体结构

在辉石族矿物的晶体结构中，［SiO4］四面体各以两个角顶与相邻的［SiO4］四面体共用形成沿c轴方向无限延伸的单链。在a轴和b轴方向上［Si2O6］链以相反取向交替排列，由此形成平行｛100｝的似层状，以及在a轴方向上活性氧与活性氧相对形成M1位，惰性氧与惰性氧相对形成M2的型式。

（3）形态、物性

辉石的晶体结构特征，使辉石晶体均呈平行于［Si2O6］链延伸方向(c轴)的柱状晶形，其横截面呈假正方或八边形；并发育平行于链延伸方向的｛210｝或｛110｝解理，其解理夹角为87°和93°，近于90°，这与链的排列方式有关，解理沿着链的间隙处产生。

闪石族矿物

（1）化学成分

角闪石族矿物的化学成分通式可表示为：A01X2Y5［T4O11］2(OH,F,Cl)2，其中：

A=Na+、Ca2+、K+、H3O+，占据结构中的A位；

X=Na+、Li+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+，占据结构中的M4位；

Y=Mg2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Fe3+、Ti4+、Cr3+，占据结构中的M1、M2、M3位； T=Si4+、Al3+、Ti4+，占据硅氧骨干中四面体中心，Al/Si≤1/3。

A、X、Y组阳离子中及其间的类质同像替代十分普遍和复杂，并可形成许多类质同像系列。（2）晶体结构

结构中的硅氧骨干可看成是由两个辉石单链联结而成的双链，以四个［SiO4］四面体为一重复单位。［Si4O11］双链均平行c轴排列和无限延伸。双链在结构中的排布方式与辉石的单链在结构中排布方式相似，当X类阳离子为小半径阳离子Mg2+、Fe2+占据时，为歪曲的八面体形成斜方角闪石，当为大半径阳离子Ca2+、Na+等占据时，为8次配位多面体形成单斜角闪石。

（3）形态、物性

角闪石的晶体结构特征决定了角闪石族矿物具有平行c轴方向延长的柱状、针状甚至纤维状晶形；均发育平行于｛110｝(或｛210｝)的完全解理，很易理解，与辉石族矿物相比，

由于硅氧骨干的横宽加大一倍，其解理面夹角从近于90°变为56°和124°；这是肉眼区分辉石族与角闪石族矿物的非常重要的依据之一。

角闪石族矿物的一些物理性质，如颜色、相对密度、折射率等随化学成分的变化而变化。如当成分中Fe含量增高时，其颜色加深，相对密度和折射率均增大。

5、类质同象、同质多象、多型、有序无序的概念，并举例说明。（15 分）

答案要点：

类质同象的概念：晶体形成时，其结构中本应全部由某种原子或离子占有的等效位置部分地被它种类似的质点所代替，晶格常数发生不大的变化而结构型式不变的现象称为类质同象，橄榄石，闪锌矿等举例

同质多象：在不同的温度、压力和介质浓度等物理化学条件下，同种化学成分的物质形成不同结构晶体的现象称为同质多象。这些不同结构的晶体，称为该成分的同质多象变体。金刚石，石墨等举例

多型：一种元素或化合物的晶体以两种或两种以上层状结构存在的现象，如纤维锌矿，云母，举例

有序无序：在晶体结构中，若两种原子或离子占据等同位置且在该种位置任意分布，即他们占据任何一个该等同位置的几率都相同，则这种结构称无序结构，如果他们的分布是有规律的，即两种原子或离子各自占据特定的位置则这种结构称为有序结构。

6、举例说明不同晶体结构类型与矿物形态和物性的关系。

具金属键的矿物一般呈金属色、金属光泽或半金属光泽、不透明。良导体高延展性；硬度低。高密度

2）具共价键的矿物一般呈无色及彩色、高硬度、高熔点，不导电，金刚光泽或玻璃光泽、透明。

3）具离子键或分子键的矿物，无色或淡色，玻璃光泽、透明。不导电

7、对比氧化物矿物大类和硫化物矿物大类的晶体化学和形态物性特征。

（1）硫化物的成分:阴离子S2- [S2]2- [AsS3]3-、[SbS3]3-