结晶学与矿物学(课堂PPT)
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结晶学及矿物学晶体的物性PPT课件
•
磷光：矿物在外加能量的激发下
发光，当撤除激发源后，发光的 持续时间＞10-8秒；
• 而持续发光时间＜10-8秒的发光
称荧光。
•
•
注意： 矿物的发光性与晶格中存在 微量杂质元素及因杂质而产生 的晶格缺陷有关。
§2 矿物的力学性质
•矿物的力学性质：矿物在外力(如敲打、挤压、拉引、 刻划等)作用下所表现出来的性质。
四、矿物的光泽
五、特殊光学效应 六、双折射和色散 七、矿物的发光性
一、矿物的颜色
•
•
颜色： 矿物对入射的白色可见光
（390～770nm）中不同波长的光波
吸收后，透射和反射的各种波长 可见光的混合色。
电磁波谱
1）当矿物对各色光同等程度地均匀 吸收时，其所呈颜色取决于吸收程度： • ① 若均匀地全部吸收，矿物呈黑色；
•
1）鉴别矿物的主要依据 2）提供有关矿物的信息 3）广泛应用于国民经济中
§1 矿物晶体的光学性质
§2 矿物晶体的力学性质 §3 矿物晶体的其它物理性质
§1 矿物的光学性质
• 矿物的光学性质：矿物对可见光的反射、折射、吸收 等所表现出来的各种性质。
一、矿物的颜色 二、矿物的条痕 三、矿物的透明度
•
解理严格受晶体结构因素—— 晶格类型及化学键类型、强度和 分布的控制，解理面常沿面网间 化学键力最弱的面网产生。
•
① 原子晶格，各方向的化学键力
均等，解理面∥面网密度最大即d 最大的面网。
•
② 离子晶格，因静电作用，解理
沿由异号离子组成的、且 d大的 电性中和面网产生；或者，解理面 ∥两层同号离子层相邻的面网。
•
据矿物新鲜平滑的晶面、解理面 或磨光面上反光的强弱，配合矿物 的条痕和透明度，矿物的光泽分四个 等级：
结晶学籍矿物学 PPT学习教案
一、化学组成
第33页/共99页
二、晶体化学特点
氧化物晶体化学特点： O2-常作立方或六方最紧密堆积或近似最紧密堆
积，阳离子充填四面体或八面体空隙。键性以离子 键为主，且以低价惰性气体型离子的氧化物中为最 强，如方镁石MgO。 氢氧化物晶体化学特点：
(OH)-或(OH)-和O2-共同形成紧密堆积，后者中 (OH)-与O2-通常成互层分布。多数矿物为层状结构 ，部分矿物为链状结构。
五、成因产状
第39页/共99页
六、分类
A2X型：赤铜矿族：Cu2O（赤铜矿）
AX型：方镁石族
A2X3型：刚玉族：Al2O（3 刚玉）、Fe2O（3 赤铁矿）
氧化物
简单氧化物
金红石族：TiO2(金红石、板钛矿、锐钛矿），SnO（2 锡石），
A
X2型：石英族
：SiO2(
§1 概 述
第19页/共99页
1． 阴 离 子 ： 主要为 S，少 量为Se、 Te、 As、Sb、 Bi等 。 2． 阳 离 子 ： 主要有
1） 铜 型 离 子 ： Cu, Pb, Zn, Ag, Hg, Cd, Au …… 2） 靠 近 铜 型 离 子的过 渡型离 子：Fe, Co, Ni, Mo, Mn, Pt……
第37页/共99页
2．力学性质及其他性质：
决定于其晶体结构：
氧化物大部分矿物结构的紧密程度高。通常具较
高的硬度（一般>5.5，最高达9）；较大的比重（多数
>4.0，仅架状结构的石英族较低，为2.65）；解理不
发育；含铁矿物具强弱不等的磁性；含放射性元素者
具放射性；熔点高；溶解度低。
层状结构氢氧化物的硬度和比重均较相应的氧化物
Get清风第20章 第十一章 矿物及矿物学 结晶学与矿物学第二版ppt课件
泽，无解理，硬度大，弱磁性。 成因：超基性岩浆型，可作为超基性环境的标型矿
物；砂矿。 用途：唯一的铬矿石。
铬铁矿，呈豆状
主要矿物简介——水镁石：
化学组成：Mg(OH)2
晶体结构：典型的层状结 构：HO-做六方最紧 密堆积，Mg充填一半 的八面体空隙，而且 是一层充填，一层空 隙的分布规律。
思考：与辉钼矿结构比照？
对称型为32(L33L2)。
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2/3 2/3
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2/3 2/3
[S iO4]
O
Si
主要矿物简介——石英：
形态：常见完好晶形，六方柱m{1010}，菱面体r{1011}，负菱面体{0111}或{1011}，三方双锥 s{1121}，三方偏方面体x{5161}〔右形〕，{6151}〔左形〕
主要矿物简介——石英族：
此外还有高压变体：柯石英、斯石英，见于 陨石冲击坑中。 本族还包括隐晶质蛋白石SiO2.nH2O。 严格地说，这一系列矿物不应属于一个族， 因为不同变体结构不同，但习惯上我们将之 归为“石英族〞。
主要矿物简介——石英族：
除斯石英外，所有SiO2矿物的结构都是[SiO4]四 面体共角顶连接的结构体系。
成沿{111}方向排列的钛铁矿？
思考题：
21、赤铜矿的成因特点？ 22、我国产钨量怎样？ 24、水镁石的结构？ 25、铝土矿、褐铁矿、硬锰矿是矿物名称吗？ 26、什么是细分散多矿物集合体？举例说明。 27、什么是“铁帽〞？ 28、软锰矿与硬锰矿的区别？鉴定锰矿最简易的
物；砂矿。 用途：唯一的铬矿石。
铬铁矿，呈豆状
主要矿物简介——水镁石：
化学组成：Mg(OH)2
晶体结构：典型的层状结 构：HO-做六方最紧 密堆积，Mg充填一半 的八面体空隙，而且 是一层充填，一层空 隙的分布规律。
思考：与辉钼矿结构比照？
对称型为32(L33L2)。
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[S iO4]
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主要矿物简介——石英：
形态：常见完好晶形，六方柱m{1010}，菱面体r{1011}，负菱面体{0111}或{1011}，三方双锥 s{1121}，三方偏方面体x{5161}〔右形〕，{6151}〔左形〕
主要矿物简介——石英族：
此外还有高压变体：柯石英、斯石英，见于 陨石冲击坑中。 本族还包括隐晶质蛋白石SiO2.nH2O。 严格地说，这一系列矿物不应属于一个族， 因为不同变体结构不同，但习惯上我们将之 归为“石英族〞。
主要矿物简介——石英族：
除斯石英外，所有SiO2矿物的结构都是[SiO4]四 面体共角顶连接的结构体系。
成沿{111}方向排列的钛铁矿？
思考题：
21、赤铜矿的成因特点？ 22、我国产钨量怎样？ 24、水镁石的结构？ 25、铝土矿、褐铁矿、硬锰矿是矿物名称吗？ 26、什么是细分散多矿物集合体？举例说明。 27、什么是“铁帽〞？ 28、软锰矿与硬锰矿的区别？鉴定锰矿最简易的
结晶学与矿物学-06-晶体形貌与连生ppt课件
25
金刚石
萤石
尖晶石 锡石
闪锌矿
闪锌矿
26
第七章. 晶体的规律连生
7-2.8 常见矿物双晶
方解石
27
第七章. 晶体的规律连生
7-2.8 常见矿物双晶
文石 十字石
28
第七章. 晶体的规律连生
7-2.8 常见矿物双晶
29
正长石
斜长石
30
第七章. 晶体的规律连生
双晶的识别标志 （1〕凹角： （2〕双晶纹和缝合线：缝合线两边晶面微形貌等特
石英的日本律双晶
黄铁矿的铁十字双晶
11
第七章. 晶体的规律连生
7.2.4 双晶律
石英双晶有三种类型：道芬双晶、巴西双晶 和日本双晶。石英晶体有左形晶和右形晶之 分，由两个左形晶或两个右形晶形成道芬双 晶，一个左形晶和一个右形晶形成巴西双晶， 他们的晶轴都是平行的。日本双晶晶轴互相 交角84°43′，由两个三方双锥晶体接合而 成。日本双晶在自然界中比较少见。
萤石立方体的平行连生
自然铜立方体的树枝状平行连生
4
第七章. 晶体的规律连生
7-2.1 双晶
双晶 (twin, twinned crystal) 的概念 亦称孪晶, 指由两个或两个以上互不平行的同种单体，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。
金刚石的双晶
5
第七章. 晶体的规律连生
7-2.2 双晶要素 (twin element)
征不连续。 （3〕双晶纹：晶面或解理面显示细密双晶纹。 （4〕蚀像：蚀像的出现显示双晶的存在。 （5〕假对称：出现与该晶体单晶固有对称型不一致
的对称关系。
31
第七章. 晶体的规律连生
金刚石
萤石
尖晶石 锡石
闪锌矿
闪锌矿
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第七章. 晶体的规律连生
7-2.8 常见矿物双晶
方解石
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第七章. 晶体的规律连生
7-2.8 常见矿物双晶
文石 十字石
28
第七章. 晶体的规律连生
7-2.8 常见矿物双晶
29
正长石
斜长石
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第七章. 晶体的规律连生
双晶的识别标志 （1〕凹角： （2〕双晶纹和缝合线：缝合线两边晶面微形貌等特
石英的日本律双晶
黄铁矿的铁十字双晶
11
第七章. 晶体的规律连生
7.2.4 双晶律
石英双晶有三种类型：道芬双晶、巴西双晶 和日本双晶。石英晶体有左形晶和右形晶之 分，由两个左形晶或两个右形晶形成道芬双 晶，一个左形晶和一个右形晶形成巴西双晶， 他们的晶轴都是平行的。日本双晶晶轴互相 交角84°43′，由两个三方双锥晶体接合而 成。日本双晶在自然界中比较少见。
萤石立方体的平行连生
自然铜立方体的树枝状平行连生
4
第七章. 晶体的规律连生
7-2.1 双晶
双晶 (twin, twinned crystal) 的概念 亦称孪晶, 指由两个或两个以上互不平行的同种单体，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。
金刚石的双晶
5
第七章. 晶体的规律连生
7-2.2 双晶要素 (twin element)
征不连续。 （3〕双晶纹：晶面或解理面显示细密双晶纹。 （4〕蚀像：蚀像的出现显示双晶的存在。 （5〕假对称：出现与该晶体单晶固有对称型不一致
的对称关系。
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第七章. 晶体的规律连生
结晶学与矿物学课件 1结晶学与矿物学__第一章_晶体及其性质
气体：扩散作用使质点作直线运动，不改变方向，
具有占据最大空间的运动趋势，稳定性差；
液体：流动作用使质点移动，所以其决定于容器的
形状；
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。
本章概要
1.晶体、非晶体 2.空间格子——抽象，难点 3.晶体6个基本性质
头接耳,关手机,作笔记。 总成绩=平时课堂表现30%+实验报告
20%+期末考试50%
第一篇 结晶学 Crystallography
第一章 晶体及结晶学
第一节 结晶学及其发展历史
对象：晶体 （生成和变化、外部形态几何规律、 内部结构、化学成分、物理性质）
地位：地球科学主干课程，专业基础课？
常林钻石
➢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。
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。
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，其内能最小。
内能＝动能＋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。
具有占据最大空间的运动趋势，稳定性差；
液体：流动作用使质点移动，所以其决定于容器的
形状；
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。
本章概要
1.晶体、非晶体 2.空间格子——抽象，难点 3.晶体6个基本性质
头接耳,关手机,作笔记。 总成绩=平时课堂表现30%+实验报告
20%+期末考试50%
第一篇 结晶学 Crystallography
第一章 晶体及结晶学
第一节 结晶学及其发展历史
对象：晶体 （生成和变化、外部形态几何规律、 内部结构、化学成分、物理性质）
地位：地球科学主干课程，专业基础课？
常林钻石
➢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。
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。
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，其内能最小。
内能＝动能＋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。
结晶学和矿物学课件-结晶矿物学综述
1
2
5
6
3
4
具 L4 4P 的平面点阵
单位平行六面体参数图解
单位平行六面体的三组棱长a、b、c及三者相互之间 的夹角α、β 、γ 是表征它们形状大小的一组参数， 称为平行六面体参数或晶格参数
βα γ
7-2 晶胞
晶胞：能充分反映整个晶体构造特征的最基本
结构单位。
晶胞参数（a、b、c、 α 、β 、γ ）
8-5. 类质同象 8-6. 同质多象 8-7. 有序和无序 8-8. 型变和多型
晶体化学 是研究单质或化合物中离子、分子或原子在晶体
内的分布规律，从而阐明化学成分与晶体结构以及与晶体的 物理性质、化学性质之间关系的分支学科。
1、等大球体的最紧密堆积
isometric spheriform closest packing
分子晶格的特点： 分子键的作用力是很弱的，所以分子晶格的晶
体一般熔点低，可压缩性大，热膨胀率大，导热率 小，硬度低，透明，不导电。
化学键和晶格类型
氢键与氢键晶格:
氢键：是一种由氢原子参与成键的特殊键型，其性质介 于共价键与分子键之间。氢键具有方向性和饱和性；其键强 虽比分子键强，但仍与一般分子键属于同一数量级。氢键主 要存在于一些氢氧化物、层状结构硅酸盐等矿物中。
离子，它们彼此间借助于在整个晶格内运动着的“ 自由电子”而相互维系，形成金属单质或金属互化 物。 金属晶格的特点：
由于金属键具自由电子，金属晶体为良导体， 不透明，高反射率，金属光泽。具高密度，硬度一 般较低。
化学键和晶格类型
分子键与分子晶格(molecular lattice):
在分子晶格中存在着真实的分子, 分子之间由范 德华力相维系；它们相互间的空间配置方式则主要 取决于分子本身的几何特征。
结晶学与矿物学通用课件
农业等领域。
03
盐
盐是一种非金属矿物，主要由氯化钠组成。它呈白色，具有晶体光泽。
盐是人类生活和工业生产的必需品，用于制造氯碱、纯碱、金属钠等化
学品，也用作调味品和防腐剂。
05
结晶学与矿物学的应用
结晶学在材料科学中的应用
晶体结构与性能关系
结晶学研究晶体的结构及其与性能的关系，为材料科学提供了晶 体设计、合成和优化的理论基础。
矿物加工技术 矿物学原理在矿物加工技术中得到应用，如浮选、 磁选、重选等选矿方法，以及矿石的破碎、磨矿、 筛分等工艺流程。
尾矿与废弃物资源化 矿物学研究有助于尾矿和废弃物中有用矿物的回 收和资源化利用，提高资源利用效率，减少环境 污染。
结晶学与矿物学在环境保护中的意义
环境矿物材料 结晶学与矿物学指导环境矿物材料的研制与应用，如吸附 剂、催化剂、环保陶瓷等，用于环境治理与保护。
结晶学与矿物学通用课件
CONTENTS
• 结晶学基础 • 晶体的结构与对称性 • 矿物学概述 • 常见矿物及其性质 • 结晶学与矿物学的应用 • 实验与实习指导
01
结晶学基础
结晶学定义与研究内容
定义
结晶学是研究晶体生成、结构及 其性质的科学。
研究内容
结晶学的研究内容包括晶体的生 成机理、晶体的内部结构、晶体 的物理和化学性质以及晶体的应 用等方面。
化学性质
包括与酸的反应、导电性、磁性等。
矿物的分类与命名
分类
按化学成分可分为元素矿物、硫化物矿物、氧化物和氢氧化 物矿物、卤化物矿物等；按晶体结构可分为离子晶体矿物、 原子晶体矿物、分子晶体矿物等。
命名
一般采用成分+性质/颜色/产地等方式进行命名，例如石英、 方解石、金刚石等。
结晶学与矿物学课件 4第七章晶体内部结构的微观对称和空间群
第七章 晶体内部结构的微观对称
➢ 十四种空间格子 ➢ 空间点阵中结点、行列和面网的 指标
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°； 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°
十四种空间格子
还应指出的是：对于三、六方晶系的四轴 定向也可转换成三轴定向，变为菱面体格 子。我们一般都用四轴定向。
另外，六方原始格子为六方柱的顶底面加 心，不要误认为六方底心格子。
十四种空间格子
例1：四方底心格子 ＝ 四方原始格子
十四种空间格子
例2：立方底心格子不符合等轴晶系对称 思考：立方底心格子符合什么晶系的对称？
空间格子的划分
Why not 7 × 4 = 28 ??
十四种空间格子
请判断CsCl的格子类型 举例：金红石和石盐晶体模型
十四种空间格子
上述画格子的条件实质上与前面所讲的晶体定向的原则 是一致的（回忆晶体定向原则？），也就是说，我们在宏观 晶体上选出的晶轴就是内部晶体结构中空间格子三个方向的
7种平行六面体（晶胞）形状
a-立方格子；b-四方格子；c-六方格子；d-三方 格子；e-斜方格子；f-单斜格子；g-三斜格子
空间格子四种类型：按照结点分布位置
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
➢ 十四种空间格子 ➢ 空间点阵中结点、行列和面网的 指标
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°； 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°
十四种空间格子
还应指出的是：对于三、六方晶系的四轴 定向也可转换成三轴定向，变为菱面体格 子。我们一般都用四轴定向。
另外，六方原始格子为六方柱的顶底面加 心，不要误认为六方底心格子。
十四种空间格子
例1：四方底心格子 ＝ 四方原始格子
十四种空间格子
例2：立方底心格子不符合等轴晶系对称 思考：立方底心格子符合什么晶系的对称？
空间格子的划分
Why not 7 × 4 = 28 ??
十四种空间格子
请判断CsCl的格子类型 举例：金红石和石盐晶体模型
十四种空间格子
上述画格子的条件实质上与前面所讲的晶体定向的原则 是一致的（回忆晶体定向原则？），也就是说，我们在宏观 晶体上选出的晶轴就是内部晶体结构中空间格子三个方向的
7种平行六面体（晶胞）形状
a-立方格子；b-四方格子；c-六方格子；d-三方 格子；e-斜方格子；f-单斜格子；g-三斜格子
空间格子四种类型：按照结点分布位置
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
结晶学与矿物学课件-晶体的对称
1)垂直並平分晶面；
2)垂直晶棱並通過它的中心，
3)包含晶棱。
對稱面以P表示，在晶體中可以無或有一個或 幾個對稱面。在描述中，一般把對稱面的數 目寫在符號P的前面，如立方體有九個對稱面， 記作9P。
2．對稱軸(Ln)
對稱軸是一根假想的直線；相應的對稱操 作是圍繞此直線的旋轉。當圖形圍繞此直 線旋轉一定角度後，可使相等部分重複。 旋轉一周重複的次數稱為軸次(N)。重複時 所旋轉的最小角度稱基轉角a，兩者之間 的關係為N＝360／a。
正是由於以上的特點，所以晶體的對稱 可以做為晶體分類的最好的依據。在礦 物學中，無論在礦物的內部結構，外部 形態或物理性質的研究中，晶體對稱性 都到了極為廣泛的應用。
水晶及黑鎢礦 八面體的螢石
金剛石
綠柱石：晶體柱狀，端部常呈小錐
狀。晶體柱面常有明顯的平行於長軸（縱 向）的條紋，可生成巨大晶體，發現過長 達5.5米的標本，此外還以塊狀、緻密狀和 柱狀集合體產出。顏色的變化很大，因此 對不同色彩的綠柱給以不同的名稱，無色、 白色、綠色、（祖母綠）、黃色（金綠 玉）、粉紅色（銫綠柱石）、紅色和藍色 （海藍寶石），條痕白色。透明到半透明， 玻璃光澤。成因 形成於偉晶岩和花崗岩， 以及一些區域變質岩中。鑒定特徵 很難熔 化，熔化時會在邊緣出現小碎片。
第四章 晶體的對稱
一、對稱的概念 對稱就是物體相同部分有規律的重複
二、晶體對稱的特點
晶體是具有對稱性的，晶體外形的對稱 表現為相同的晶面、晶棱和角頂作有規 律的重複。
晶體的對稱與其它物體的對稱不同。生 物的對稱是為了適應生存的需要，建築 物、用具和器皿的對稱是人為的，是為 了美觀和適用，而晶體的對稱是取決於 它內在的格子構造。
在結晶學及 礦物學的研 究中，熟練 地掌握三個 晶族、七個 晶系、三十 二個對稱型 這晶體分類 體系及其劃 分依據是十 分必要的。
2)垂直晶棱並通過它的中心，
3)包含晶棱。
對稱面以P表示，在晶體中可以無或有一個或 幾個對稱面。在描述中，一般把對稱面的數 目寫在符號P的前面，如立方體有九個對稱面， 記作9P。
2．對稱軸(Ln)
對稱軸是一根假想的直線；相應的對稱操 作是圍繞此直線的旋轉。當圖形圍繞此直 線旋轉一定角度後，可使相等部分重複。 旋轉一周重複的次數稱為軸次(N)。重複時 所旋轉的最小角度稱基轉角a，兩者之間 的關係為N＝360／a。
正是由於以上的特點，所以晶體的對稱 可以做為晶體分類的最好的依據。在礦 物學中，無論在礦物的內部結構，外部 形態或物理性質的研究中，晶體對稱性 都到了極為廣泛的應用。
水晶及黑鎢礦 八面體的螢石
金剛石
綠柱石：晶體柱狀，端部常呈小錐
狀。晶體柱面常有明顯的平行於長軸（縱 向）的條紋，可生成巨大晶體，發現過長 達5.5米的標本，此外還以塊狀、緻密狀和 柱狀集合體產出。顏色的變化很大，因此 對不同色彩的綠柱給以不同的名稱，無色、 白色、綠色、（祖母綠）、黃色（金綠 玉）、粉紅色（銫綠柱石）、紅色和藍色 （海藍寶石），條痕白色。透明到半透明， 玻璃光澤。成因 形成於偉晶岩和花崗岩， 以及一些區域變質岩中。鑒定特徵 很難熔 化，熔化時會在邊緣出現小碎片。
第四章 晶體的對稱
一、對稱的概念 對稱就是物體相同部分有規律的重複
二、晶體對稱的特點
晶體是具有對稱性的，晶體外形的對稱 表現為相同的晶面、晶棱和角頂作有規 律的重複。
晶體的對稱與其它物體的對稱不同。生 物的對稱是為了適應生存的需要，建築 物、用具和器皿的對稱是人為的，是為 了美觀和適用，而晶體的對稱是取決於 它內在的格子構造。
在結晶學及 礦物學的研 究中，熟練 地掌握三個 晶族、七個 晶系、三十 二個對稱型 這晶體分類 體系及其劃 分依據是十 分必要的。
结晶学与矿物学课件-绪论与矿物化学成分
的化學成分（1學時）
一 地殼的化學成分 1 豐度：地質體中的化學元素含量即為豐度。 2 克拉克值：地殼中化學元素的含量即為克
拉克值。 3 地殼中分布最廣的八種元素:詳見後一頁
的表格，前八種元素總量占99%，因此可以 說地殼主要是由這八種元素所組成。但人們 常要開採的重要礦產資源如：銅、鉛、鋅、 金、銀、鈾、鎢等礦產資源都不在此八元素 之列。
2 晶體化學式的書寫原則：
晶體化學式是最常用的，晶體化學式的書寫原則為： （1）陽離子在前，（絡）陰離子在後，絡陰離子用方括號，如石英SiO2、
方解石Ca[CO3] （2）對複化合物，陽離子按其鹼性由強到弱、價態由低到高排列，如白雲
石CaMg[CO3]2、磁鐵礦FeFe2O4（即Fe2+Fe3+2O4）。 （3）附加陰離子寫在陰離子和絡陰離子之後，如白雲母KAl2[（Si3Al）O10]
3 具有雙重性質的水：沸石水和層間水
4 吸附水：是指被機械地吸附於礦物顆粒表面及裂隙中，或滲 入到礦物集合體中的中性水分子。其不參與晶格中，不屬於 礦物的化學組成。礦物中的吸附水含量是不固定的，是隨環 境的溫度和濕度而變化，常壓下，在溫度為100~110℃條件下， 吸附水全部從礦物中逸出而不破壞礦物的結構。
是在各種地質作用中形成的天然單質或 化合物；具有一定的化學成分和內部結 構，從而有一定的形態、物理性質和化 學性質；它們在一定的地質和物理化學 條件下穩定存在；是岩石和礦石的基本 組成單位。
3 理解礦物定義的幾個關鍵：
①是在各種地質作用下形成的而非人工合成或天外來客；
②具有一定的化學成分，這些化學成分是以一定的內部 結構規律排列，而非雜亂無章的混合；
8 沸石水：主要存在於沸石簇礦物晶格中的寬 大的空腔和通道中的中性水分子，與其中的陽 離子結合成水合陽離子，與層間水性質相近， 沸石水也兼有吸附水和結構水的性質。
一 地殼的化學成分 1 豐度：地質體中的化學元素含量即為豐度。 2 克拉克值：地殼中化學元素的含量即為克
拉克值。 3 地殼中分布最廣的八種元素:詳見後一頁
的表格，前八種元素總量占99%，因此可以 說地殼主要是由這八種元素所組成。但人們 常要開採的重要礦產資源如：銅、鉛、鋅、 金、銀、鈾、鎢等礦產資源都不在此八元素 之列。
2 晶體化學式的書寫原則：
晶體化學式是最常用的，晶體化學式的書寫原則為： （1）陽離子在前，（絡）陰離子在後，絡陰離子用方括號，如石英SiO2、
方解石Ca[CO3] （2）對複化合物，陽離子按其鹼性由強到弱、價態由低到高排列，如白雲
石CaMg[CO3]2、磁鐵礦FeFe2O4（即Fe2+Fe3+2O4）。 （3）附加陰離子寫在陰離子和絡陰離子之後，如白雲母KAl2[（Si3Al）O10]
3 具有雙重性質的水：沸石水和層間水
4 吸附水：是指被機械地吸附於礦物顆粒表面及裂隙中，或滲 入到礦物集合體中的中性水分子。其不參與晶格中，不屬於 礦物的化學組成。礦物中的吸附水含量是不固定的，是隨環 境的溫度和濕度而變化，常壓下，在溫度為100~110℃條件下， 吸附水全部從礦物中逸出而不破壞礦物的結構。
是在各種地質作用中形成的天然單質或 化合物；具有一定的化學成分和內部結 構，從而有一定的形態、物理性質和化 學性質；它們在一定的地質和物理化學 條件下穩定存在；是岩石和礦石的基本 組成單位。
3 理解礦物定義的幾個關鍵：
①是在各種地質作用下形成的而非人工合成或天外來客；
②具有一定的化學成分，這些化學成分是以一定的內部 結構規律排列，而非雜亂無章的混合；
8 沸石水：主要存在於沸石簇礦物晶格中的寬 大的空腔和通道中的中性水分子，與其中的陽 離子結合成水合陽離子，與層間水性質相近， 沸石水也兼有吸附水和結構水的性質。
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3
教材和参考书
教材
矿物学简明教程，戈定夷，地质出版社，1989
参考书
基础结晶学与矿物学，罗谷风，南京大学出版社，1993 结晶学及矿物学（上、下）， 潘兆橹，地质出版社，1993 结晶学及矿物学，赵珊茸，高等教育出版社，2004
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4
考试方式
平时成绩占20% (包括出勤、上课、作业和实验情
3.在地质专业中的地位：
重要的专业基础课、直接为后继课程—岩石学、 构造地质学、石油地质学等打基础。
.
20
第一篇 几何结晶学基础
第一章 晶 体 的 基 本 性 质
一、表示晶体构造规律性的几何图形—空间格子 1．空间格子的概念
用以表示晶体内部质点排列的规律性。是从实 际晶体构造中抽象出来的一种由相当点排列而成的 几何图形。
结晶学与矿物学
Crystallography and Mineralogy
.
1
课前的话
课程说明 教材和参考书 考试方式 其他
.
2
课程说明
课程名称: 结晶学与矿物学 Crystallography and Mineralogy
授课教师: 胡华、孟宪富 授课对象: 地质、资工、地化 总学时数: 地质44(28+16)；资工、地化40(28+12) 周学时数: 4 考查方式: 闭卷考试
.
18
绪论
三、矿物学和结晶学的概念及其学习意义
2.结晶学的内容：
研究晶体发生、生长、外部形态、内部结构及物
理性质的科学。早期主要研究对象是自然界中生长
的矿物晶体,为矿物学的一部分、到了十九世纪后半
叶，成为一门独立的科学，但仍然为矿物学中的重
要组成部分。
.
19
绪论
三、矿物学和结晶学的概念及其学习意义
部质点的规则排列遭到破坏而转化为非晶态，这个过程称为
非晶化（non—crystallizing）。非晶化一般需要外能，例如 一些含放射性元素矿物晶体，由于受放射性蜕变所发出的α 射线的作用，晶体遭到破坏而转变为非晶态。
.
14
3.准晶体
1984年在电子显微镜研究中，发现
了一种新的物态，其内部质点排列
.
16
❖ 矿物学是一门很古老的学科，它的产生和发展是 人类长期生产实践的结果。早在我国史前的旧石 器时代，人们即开始认识了矿物和岩石，并用来 制作生产工具(石器)和装饰品。
古代人们用矿物作器具
.
17
❖ 世界上比较系统描述矿物原料的最早著作应首推我国春秋末 战国初(即公元前475年)的《山海经》，比西方的《似金属 论》、《石头论》等问世要早得多，且内容更丰富。明代李 时珍的医药专著《本草纲目》(1596年)全面可靠地描述了38 种药用矿物的成分、形态、性质、鉴定特征、产状、产地及 药用等；而战国时期(公元前475年—公元前221年)的《管子. 地数》中之“管子六条”则系最早揭示矿物共生的客观规律 及自然界中某些有用矿产的指示矿物，是成因矿物学 (genetic mineralogy)的萌芽思想之一。德国人阿格里科拉 (Georgius Agricola)在著作《论矿物的起源》(1556年)中首 先将矿物与岩石分开，并引入“矿物”这个名词。
液体的结构与非晶态结构相似，也只具有近程规律；在气体中无远程规律也无近程
规律。
.
13
晶体与非晶体在一定条件下是可以互相转化的，例如，岩浆
迅速冷凝而成的火山玻璃，在漫长的地质年代中，其内部质
点进行着很缓慢的扩散、调整，趋于规则排列，即由非晶态
转化为晶态，这一过程称为晶化（crystallizing）或脱玻化 （devitrification）。晶化过程可以自发进行，因为非晶态内 能高、不稳定，而晶态内能小、稳定。相反，晶体也可因内
况)
考试成绩占80%
.
5
其他
准备一个作业本 我的办公地点: 地科院2楼地质系办公室 课程中有问题随时解决
.
6
绪论
一、矿物的概念
1.理解要点
⑴ 一般认为矿物是在地壳中各种来自质作用综合作用下形成的 天然单质或化合物。人工制作的、地球以外的应与之区别。 ⑵ 矿物绝大多数为固态无机物，少量是液态（自然汞、水等） 和气态（二氧化碳、水蒸气等）的，有机矿物较少（琥珀等）。 ⑶ 化学上均匀，具有相对固定的化学成分，可用化学式表示， 但可在一定范围内变化。 ⑷ 固体矿物绝大多数是晶质体，其内部的原子或离子作规律 的排列而具有一定的结构，少数“固态”矿物是非晶质的，其 内部原子或离子不作规律排列。 ⑸ 矿物不是固定不变的。
.
7
绪论
一、矿物的概念
2.矿物的定义 矿物是指地质作用中形成的单质或化合物，
具有相对固定的化学成分，晶质矿物还具有确 定的内部结构，稳定于一定的物理化学条件， 是组成岩石和矿石的基本单元。
.
8
绪论
二、晶体的概念 1.晶体
晶体是具格子构造的固体。
.
9
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10
.
11
绪论
二、晶体的概念
2．非晶质
内部质点不做格子状规则排列的物质叫作
非晶质。除气体和液体外，那些看起来是
固体，而内部质点不做格子状排列的物质，
如玻璃、松香等也是非晶质，应属过冷液
体，只有晶体才能称为真正的固体。
.
12
晶体与非晶体结构（ 平面）示意图
(a)晶体，（b）玻璃（非 晶体）
由图可见，晶体的内部结构中原子、离子是有规律排列的，具格子构造；非晶体的 内部结构是不规律的，不具格子构造。但是，非晶体的内部结构在很小的范围内也 具有某些有序性（如一个小红点周围分布着三个小蓝点），这种有序性与晶体结构 中的一样。我们将这种局部的有序称为近程规律，而在整个结构范围的有序称为远 程规律。显然，晶体既有近程规律也有远程规律，非晶体则只有近程规律。
.
21
第一篇 几何结晶学基础
第一章 晶 体 的 基 本 性 质
一、表示晶体构造规律性的几何图形—空间格子
具有远程规律，但没有平移周期，
即不具格子构造。左图就是一种具
有远程规律，但没有平移周期的图
形，这种物态是介于晶体与非晶体
之间的一种状态，人们称之为准晶
态或准晶体（quasicrystal）。
.
15
绪论
三、矿物学和结晶学的概念及其学习意义
1.矿物学的内容：
研究矿物的化学成分、内部构造、外表形态、 物理性质及其相互关系，并阐述地壳中矿物的形成和 变化历史，探讨其时间和空间分布的规律及其实际用 途的科学。其研究的主要对象为地壳中产出的、无机 的、晶质矿物。