《结晶学》第6章晶体的规则连生.ppt
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《结晶学》第6章晶体的规则连生
注意:格子构造不连续 注意 格子构造不连续
2、双晶要素
使双晶中相邻的两个个体重合、 使双晶中相邻的两个个体重合、平行而进行操 作时所凭借的辅助几何要素(面 作时所凭借的辅助几何要素 面、线、点)称为双晶 称为双晶 要素。 要素。 （1）双晶面 ） （2）双晶轴 ） （3）双晶中心 ）
(1） 双晶面(tp) ）
晶核取向受基底 晶体取向控制
§6.2双晶 6.2双晶
1．双晶的概念 ．
双晶（挛晶）是两个以上的同种单体， 双晶（挛晶）是两个以上的同种单体，彼此 间按一定的对称关系相互取向而形成的规则 连生体. 连生体
两个单体间相应结晶方向并非完全平行， 两个单体间相应结晶方向并非完全平行，但 它们可借助对称操作——反映、旋转或反伸， ——反映 它们可借助对称操作——反映、旋转或反伸， 使两个个体彼此重合或平行。 使两个个体彼此重合或平行。
钠长石平行交生于钾长石中形成条纹长石
石英嵌生于钾长石晶体中
3、浮生或交生成因
主要取决于相互浮生或交生的晶体间具有相似的面网 成因类型：原生、离溶、 成因类型：原生、离溶、次生
（1）原生：两种晶体同时结晶，相互结合而成的浮生或交生； 原生：两种晶体同时结晶，相互结合而成的浮生或交生； 或一种晶体先形成，而后另一种晶体按一定规律浮生其上 或一种晶体先形成， （2）离溶：由高温形成的固溶体，当温度降低发生离溶时形成 离溶：由高温形成的固溶体， （3）次生：一种物质的晶体被另一种物质交代时形成的 次生：
燕尾石膏双晶
5、双晶类型
根据单体间的接合方式分类
接触双晶(contact twin) (1) 接触双晶
由两个单体以简单的平面相接触而构成的双晶。 由两个单体以简单的平面相接触而构成的双晶。 ① 简单接触双晶 ② 聚片双晶 ③ 环状双晶 ④ 复合双晶
结晶学5
3、双晶结合面
是指双晶中相邻的两个个体的实际接触界面， 是指双晶中相邻的两个个体的实际接触界面， 是属于两个个体的共用面网，因此一般也用晶面 是属于两个个体的共用面网 符号来表示。如图石膏双晶结合面平行于（100）， 记为双晶结合面∥（100）。双晶面与结合面可以 重复，也可以不重合；结合面既可以是简单的平 面，也可以是复杂、不规则的面，如石英的道芬 双晶的结合面。
第六章 晶体的规则连生
第一节 第二节 平行连生 双晶
天然矿物晶体，除以单体存在外， 天然矿物晶体，除以单体存在外，还常 常规则地连生在一起，形成各种所谓的连 常规则地连生在一起，形成各种所谓的连 生体。多个晶体连在一起生长，其分为不 生体。多个晶体连在一起生长，其分为不 规则和规则连生 连生。 规则和规则连生。前者的晶体相互处于偶 然的位置，彼此间没有严格的规律。 然的位置，彼此间没有严格的规律。规则 连生主要有平行连生 双晶。 平行连生、 连生主要有平行连生、双晶。
1、试写出科赛尔理论、面角守恒定律，并用 科赛尔理论解释面角守恒定律。 2、试分别写出三个晶族，七个晶系，及其特 点。 3、试解释晶体的均一性和异向性，并说明两 者是否矛盾，为什么？
四、双晶的识别
(1) 凹入角：单晶为凸多面体，而多数双晶有凹角。 凹入角：单晶为凸多面体，而多数双晶有凹角。 (2) 缝合线：双晶结合面在晶体表面或断面上的迹线，多数是 缝合线：双晶结合面在晶体表面或断面上的迹线， 直线或简单的折线，少数呈不规则的复杂曲线。 直线或简单的折线，少数呈不规则的复杂曲线。 (3) 假对称：整个双晶外形上表现出来的对称性与单体所固有 假对称： 的对称不同，是一种假对称。 的对称不同，是一种假对称。 (4) 双晶条纹 由一系列相互平行的接合面在晶面或解理面上 双晶条纹：由一系列相互平行的接合面在晶面或解理面上 的迹线（即双晶缝合线）所构成的直线条纹。 的迹线（即双晶缝合线）所构成的直线条纹。 (5) 解理方向：双晶中的两个单体，只当双晶面或接合面正好 解理方向：双晶中的两个单体， 平行于某个解理面时，两者的解理方向才会平行一致； 平行于某个解理面时，两者的解理方向才会平行一致；一 般情况下，两者的解理面不相平行。 般情况下，两者的解理面不相平行。
《晶体的规则》课件
了解双晶的几何形状和成因，以 及在工程和材料科学中的应用。
晶体的结构分类
1 共价晶体
掌握共价键在晶格结构中的角色和影响。
2 离子晶体
了解离子化反应和电性质对晶体结构的影响。
3 金属晶体
探究金属的晶格结构和金属的物理性质和化 学性质。
4 共晶合金
介绍共晶合金的结构分类和工程组成，并讨 论其性能。
晶体的应用和前景
晶体缺陷
介绍缺陷的类型和产生原因以及它们对晶体性质和性能带来的影响。
3
多晶体和单晶体
了解不同类型晶体的特点以及在工程、材料科学和化学领域的应用。
晶体的晶面和晶向
晶体格子面
探究不同类型的晶体格子面，了 解它们的几何形状和性质。
晶体轴向
晶体双晶
了解晶体的轴向定义和几何形状， 为材料表征和研究提供基础。
周期性
晶体结构中存在周期性的重复单位。
等距性
晶体中相邻原子之间的距离是等距的。
晶体的构成原子
碳原子
探索碳原子在晶体和纳米技术中 的应用。
硅原子
了解硅原子如何构成大量的半导 体晶体。
钠原子
探讨钠原子在形成盐晶体中的作 用。
晶体的晶格结构
1
布拉维格子
了解布拉维格子理论，掌握晶体基本结构的件
探索晶体的基本概念和重要特征，了解晶体的构造以及应用前景。
晶体介绍
宝石晶体
了解宝石晶体的特点以及制成宝 石背后的晶体学原理。
雪花晶体
探讨雪花晶体的形成机理和独特 性质。
盐晶体
了解盐晶体在烹饪和医学领域的 应用。
晶体的基本特征
有序性
晶体中原子排列是高度有序的。
对称性
晶体中存在不同级别的对称性和旋转轴。
晶体的规则连生
本章重点总结：
1、双晶的概念，双晶类型，双晶要素及其与对 称要素的区别，双晶的识别，双晶的成因。
2、双晶律概念、名称
3、平行连生、浮生与交生的概念。 4、浮生与交生的原因。
例如: -石英因温度下
降转变为-石英时形成
双晶（转变双晶 ）
（3）机械双晶—— 次生双晶 在外界应力作用
下晶体结构发生滑移
形成双晶。
（0112）
7．矿物中双晶分布的概况 双晶的分布很不均衡，有的矿物基本上都以双
晶的形式出现，如斜长石；而有的矿物基本上不见
双晶，如磷灰石。
另外，偶次对称越多的越不易出现双晶，如六 方晶系、四方晶系，出现双晶的概率较小。双晶轴 往往平行3次轴产生。 为什么？(请同学们思考)
（1） 双晶面(twinning-plane)
为一假想的平面，通过它的
反映，可使双晶相邻的两个个体 重合或平行。
尖晶石双晶中的双晶面
在实际双晶中，双晶面总是平行于单晶体中具简单指 数的晶面，或是垂直于重要的晶带轴（常为晶轴）。因此，
双晶面的方向均采用平行于某晶面或垂直于某晶棱的方式 来表示。例图尖晶石双晶中的双晶面中的双晶面为∥(111) 。
文石
石英
9研究双晶的意义
双晶是晶体中的一种较为普遍的现象。 （1）鉴定矿物： 如长石等。 （2）地质意义：机械双晶的出现可以作为地质构造变动的
一个标志，因此，它还具有一定的地质意义。
（3）矿物工业及商业利用：如α－石英若具双晶就不
能作为压电材料；方解石由于双晶的存在就会影响其在
光学仪器中的应用，金刚石的双晶影降低其净度，从而 降低其价值。因此双晶的研究在理论上和实际应用上都 具有颇为重大的意义。
1、浮生(overgrowth)：是指不同物质的晶体沿一定方向 的规则连生，或同种物质的晶体以不同的面网相结合而形 成的规则连生称为浮生。 其形成主要取决于相互结合的 晶体具有结构相似的面网。
《晶体常识》课件
02
在生物医学领域，晶体可以 用于制作医疗设备和诊断试 剂，如X射线晶体、生物传感
器等。
03
在环境保护领域，晶体可以 用于检测和治理环境污染， 如空气质量监测器、水处理
设备等。
04
晶体的发展前景
晶体科技的发展趋势
03
晶体科技不断进步
晶体科技与新兴科技融合
晶体科技在能源领域的应用
随着科技的不断进步，晶体科技也在不断 发展，新的晶体材料和制备技术不断涌现 ，提高了晶体的性能和应用范围。
01
根据晶体内部原子、分子或离子 的排列方式，晶体可以分为七大 晶系和14种布拉维格子。
02
根据晶体中原子、分子或离子的 种类和化学键的性质，晶体可以 分为离子晶体、共价晶体、金属 晶体和分子晶体等。
晶体的结构
晶体结构可以通过X射线衍射、中子 衍射和电子显微镜等手段进行观察和 研究。
晶体结构对晶体的物理和化学性质有 着决定性的影响，如熔点、导电性、 光学性质等。
陶瓷则是利用黏土等天然矿物或人 造原料制成的，具有耐高温、耐腐 蚀、绝缘性好等特点，被广泛应用 于餐具、建筑材料等领域。
宝石如钻石、红宝石、蓝宝石等也 是晶体的代表，它们具有独特的晶 体结构和美丽的外观，被视为珍贵 的饰品和收藏品。
晶体在其他领域的应用
01
晶体在其他领域的应用包括 生物医学、环境保护等。
02
晶体生长
晶体生长的原理
晶体生长是物质从液态、气态到固态的相变过程，遵循 热力学原理。
晶体生长过程中，原子或分子的排列顺序按照一定的规 律重复排列，形成晶格结构。
晶体生长的原理还包括结晶化学理论，即原子或分子间 的相互作用力和结合方式决定了晶体的结构和性质。
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由两个以上的单体按同一种双晶律所组成，表现为若 干呈接触双晶的单晶体的组合，各接合面依次成等角度相 交，双晶总体呈环状，环不一定封闭，可以是开口的。
锡石的环状双晶
④ 复合双晶(compound twin)
由两个以上的单体彼此间按不同的双晶律所组成的双晶。
斜长石卡-钠复合双晶
(2) 贯穿双晶
(penetrate twin，interpenetrate twin，亦称穿插双晶)：
7、双晶的分布
（1）矿物晶体中，有1／5的矿物种数有双晶存在。
（2）矿物中双晶出现频率不同。如斜长石几乎总是以双 晶出现；而磷灰石等双晶非常罕见。
（3）存在双晶的矿物中，双晶律的多寡也不平衡。1/3的 矿物只有一种双晶律，而长石和α－石英中，双晶律的种 数达20多种。
（4）不同双晶律在一种矿物中出现的频率差别悬殊。 如钠长石律双晶在斜长石中几乎比比皆是，有的双晶律 只在矿物标本中被找到。
2、外形特点
各单体间所有对应晶面全都彼此平行 单体间存在凹入角
实质:平行连晶中各单体间的内部 格子构造是连续的。
3、成因
(1)母液中晶核或正在成长中小晶体相互间按完 全平行方位结合,继续成长而成
减少界面,降低表面能,故晶核或晶 体间会自发调整取向平行
(2)在存在的同种晶体上发生二次成核
晶核取向受基底 晶体取向控制
第六章 晶体的规则连生
规则连生
平行连晶 双晶
同种晶体
连生
浮生和交生 异种晶体
不规则连生
§6.1平行连晶
1、定义:由若干个同种的单晶体，彼此之间所有
的结晶方向都一一对应、相互平行而组成的连生体
包括各个对应的晶轴、对称 要素、晶面及晶棱的方向
明矾八面体晶体平行连晶
萤石立方体晶体平行连晶
自然铜的立方体晶体的树枝状平行连晶 a沿立方角顶(Ｌ３)延伸 b沿立方体晶棱(L2)延伸
§6.2双晶
1．双晶的概念
双晶（挛晶）是两个以上的同种单体，彼此 间按一定的对称关系相互取向而形成的规则 连生体.
两个单体间相应结晶方向并非完全平行，但 它们可借助对称操作——反映、旋转或反伸， 使两个个体彼此重合或平行。
注意:格子构造不连续
2、双晶要素
使双晶中相邻的两个个体重合、平行而进行操 作时所凭借的辅助几何要素(面、线、点)称为双晶 要素。 （1）双晶面 （2）双晶轴 （3）双晶中心
转变双晶——同质多像转变
β－石英(六方对称)转变为α－石英(三方对称)结构
转变双晶—无序-有序转变
第一种变形 P的关系
第二种变形
钾长石高温无序（单斜）转变为低温有序（三斜）结构
(3) 机械双晶(mechanical twin)
晶体受到应力的作用，导致晶格发生均匀滑移， 结果使已滑移部分与未滑移部分的晶格间处于双晶的 相互取向关系。
（2）以最初发现的地名来命名。如巴西律、日本律等
（3）以双晶晶等
（4）以双晶的形状来命名。如膝状双晶、十字双晶等
燕尾石膏双晶
5、双晶类型
根据单体间的接合方式分类
(1) 接触双晶(contact twin)
由两个单体以简单的平面相接触而构成的双晶。 ① 简单接触双晶 ② 聚片双晶 ③ 环状双晶 ④ 复合双晶
两个或多个单体相互穿插，接合面常曲折而复杂。
萤石的穿插双晶
贯穿双晶也可以由不同的多个双晶律组成。
例如，十字石复杂贯穿双晶，个体A与B之间是一个双 晶律，个体C与A、B之间是另一种双晶律。
A
B
C
十字石复杂贯穿双晶
6、双晶的成因类型
根据形成双晶的机理，通常可将双晶 分为以下三种不同的成因类型：
(1) 生长双晶 (2) 转变双晶 (3) 机械双晶
3、双晶接合面
双晶中相邻单体间彼此接合的实际界面。两侧单体以 接合面为界而晶格互不连续，两者取向亦不一致。
接合面可以为不规则的曲折面，也可为一平面。
尖
萤
晶
石
石
双
双
晶
晶
注意：双晶接合面不是一种双晶要素。
4、双晶律概念
描述单体构成双晶的具体规律叫双晶律(twin law)。 双晶律命名原则：
（1）以该双晶的特征矿物来命名。如钠长石律、 尖晶石律等
（1） 生长双晶(growth twin)
在晶体生长过程中形成的双晶。 其形成的具体方式：
在晶体生长的过程中，晶核(或小晶体)即 已按照双晶关系连生，然后成长为双晶。
注意：平行连晶与生长双晶区别
A平行连晶
B生长双晶
(2) 转变双晶(transformation twin)
在同质多像转变及无序—有序转变的 过程中所产生的双晶。
石膏双晶中的双晶轴
双晶轴方向的表示 双晶轴方向采用平行
于某晶棱或垂直于某晶面 的方式来表示。 即tl∥[100]或tl⊥(100)
（3）双晶中心(tc)
双晶中心为假想的点，双晶的一个单体通 过此点的反伸可与另一个单体重合。
注意： 双晶面决不可能平行于单晶体中的对称面； 双晶轴决不可能平行于单晶体中的偶次对称 轴(因为双晶轴一般都为二次轴)； 双晶中心不可能与单晶体中对称中心共存。
① 简单接触双晶 (simple contact twin) 两个单体间只以一个明显而规则的接合面相
接触。如上述的尖晶石双晶、石膏双晶。
② 聚片双晶(polysynthetic twin)
由若干单体按同一种双晶律所组成，表现为一系列 接触双晶的聚合，所有接合面均相互平行。
③ 环状双晶(cyclic twin)
(1） 双晶面(tp)
一假想的平面，可使构成双晶的两个单体中的一个通过 它的反映变换后与另一个单体重合或平行 。
双晶面方向表示 双晶面的方向均采用平行
于某晶面或垂直于某晶棱的方 式来表示。
即tp//(hkl) tp⊥［rst］
尖晶石双晶中的双晶面
(2)双晶轴(tl)
一假想直线，双晶中一单体围绕它旋转一定角 度后(一般都为180°)，可与另一单体重合或平行。
Δt
2Δt
3Δt
A
B
C
原子面产生机械滑移而产生双晶过程示意图
机械双晶—方解石
双晶的成因分类，还可以按双晶的产生相对于晶
(1) 原生双晶(primary twin)：在晶体的生长过 程中同时形成的双晶。生长双晶都属于原生双晶。
(2) 次生双晶(secondary twin)：在晶体已经形 成之后才产生的双晶。机械双晶一般属于典型的次 生双晶。
锡石的环状双晶
④ 复合双晶(compound twin)
由两个以上的单体彼此间按不同的双晶律所组成的双晶。
斜长石卡-钠复合双晶
(2) 贯穿双晶
(penetrate twin，interpenetrate twin，亦称穿插双晶)：
7、双晶的分布
（1）矿物晶体中，有1／5的矿物种数有双晶存在。
（2）矿物中双晶出现频率不同。如斜长石几乎总是以双 晶出现；而磷灰石等双晶非常罕见。
（3）存在双晶的矿物中，双晶律的多寡也不平衡。1/3的 矿物只有一种双晶律，而长石和α－石英中，双晶律的种 数达20多种。
（4）不同双晶律在一种矿物中出现的频率差别悬殊。 如钠长石律双晶在斜长石中几乎比比皆是，有的双晶律 只在矿物标本中被找到。
2、外形特点
各单体间所有对应晶面全都彼此平行 单体间存在凹入角
实质:平行连晶中各单体间的内部 格子构造是连续的。
3、成因
(1)母液中晶核或正在成长中小晶体相互间按完 全平行方位结合,继续成长而成
减少界面,降低表面能,故晶核或晶 体间会自发调整取向平行
(2)在存在的同种晶体上发生二次成核
晶核取向受基底 晶体取向控制
第六章 晶体的规则连生
规则连生
平行连晶 双晶
同种晶体
连生
浮生和交生 异种晶体
不规则连生
§6.1平行连晶
1、定义:由若干个同种的单晶体，彼此之间所有
的结晶方向都一一对应、相互平行而组成的连生体
包括各个对应的晶轴、对称 要素、晶面及晶棱的方向
明矾八面体晶体平行连晶
萤石立方体晶体平行连晶
自然铜的立方体晶体的树枝状平行连晶 a沿立方角顶(Ｌ３)延伸 b沿立方体晶棱(L2)延伸
§6.2双晶
1．双晶的概念
双晶（挛晶）是两个以上的同种单体，彼此 间按一定的对称关系相互取向而形成的规则 连生体.
两个单体间相应结晶方向并非完全平行，但 它们可借助对称操作——反映、旋转或反伸， 使两个个体彼此重合或平行。
注意:格子构造不连续
2、双晶要素
使双晶中相邻的两个个体重合、平行而进行操 作时所凭借的辅助几何要素(面、线、点)称为双晶 要素。 （1）双晶面 （2）双晶轴 （3）双晶中心
转变双晶——同质多像转变
β－石英(六方对称)转变为α－石英(三方对称)结构
转变双晶—无序-有序转变
第一种变形 P的关系
第二种变形
钾长石高温无序（单斜）转变为低温有序（三斜）结构
(3) 机械双晶(mechanical twin)
晶体受到应力的作用，导致晶格发生均匀滑移， 结果使已滑移部分与未滑移部分的晶格间处于双晶的 相互取向关系。
（2）以最初发现的地名来命名。如巴西律、日本律等
（3）以双晶晶等
（4）以双晶的形状来命名。如膝状双晶、十字双晶等
燕尾石膏双晶
5、双晶类型
根据单体间的接合方式分类
(1) 接触双晶(contact twin)
由两个单体以简单的平面相接触而构成的双晶。 ① 简单接触双晶 ② 聚片双晶 ③ 环状双晶 ④ 复合双晶
两个或多个单体相互穿插，接合面常曲折而复杂。
萤石的穿插双晶
贯穿双晶也可以由不同的多个双晶律组成。
例如，十字石复杂贯穿双晶，个体A与B之间是一个双 晶律，个体C与A、B之间是另一种双晶律。
A
B
C
十字石复杂贯穿双晶
6、双晶的成因类型
根据形成双晶的机理，通常可将双晶 分为以下三种不同的成因类型：
(1) 生长双晶 (2) 转变双晶 (3) 机械双晶
3、双晶接合面
双晶中相邻单体间彼此接合的实际界面。两侧单体以 接合面为界而晶格互不连续，两者取向亦不一致。
接合面可以为不规则的曲折面，也可为一平面。
尖
萤
晶
石
石
双
双
晶
晶
注意：双晶接合面不是一种双晶要素。
4、双晶律概念
描述单体构成双晶的具体规律叫双晶律(twin law)。 双晶律命名原则：
（1）以该双晶的特征矿物来命名。如钠长石律、 尖晶石律等
（1） 生长双晶(growth twin)
在晶体生长过程中形成的双晶。 其形成的具体方式：
在晶体生长的过程中，晶核(或小晶体)即 已按照双晶关系连生，然后成长为双晶。
注意：平行连晶与生长双晶区别
A平行连晶
B生长双晶
(2) 转变双晶(transformation twin)
在同质多像转变及无序—有序转变的 过程中所产生的双晶。
石膏双晶中的双晶轴
双晶轴方向的表示 双晶轴方向采用平行
于某晶棱或垂直于某晶面 的方式来表示。 即tl∥[100]或tl⊥(100)
（3）双晶中心(tc)
双晶中心为假想的点，双晶的一个单体通 过此点的反伸可与另一个单体重合。
注意： 双晶面决不可能平行于单晶体中的对称面； 双晶轴决不可能平行于单晶体中的偶次对称 轴(因为双晶轴一般都为二次轴)； 双晶中心不可能与单晶体中对称中心共存。
① 简单接触双晶 (simple contact twin) 两个单体间只以一个明显而规则的接合面相
接触。如上述的尖晶石双晶、石膏双晶。
② 聚片双晶(polysynthetic twin)
由若干单体按同一种双晶律所组成，表现为一系列 接触双晶的聚合，所有接合面均相互平行。
③ 环状双晶(cyclic twin)
(1） 双晶面(tp)
一假想的平面，可使构成双晶的两个单体中的一个通过 它的反映变换后与另一个单体重合或平行 。
双晶面方向表示 双晶面的方向均采用平行
于某晶面或垂直于某晶棱的方 式来表示。
即tp//(hkl) tp⊥［rst］
尖晶石双晶中的双晶面
(2)双晶轴(tl)
一假想直线，双晶中一单体围绕它旋转一定角 度后(一般都为180°)，可与另一单体重合或平行。
Δt
2Δt
3Δt
A
B
C
原子面产生机械滑移而产生双晶过程示意图
机械双晶—方解石
双晶的成因分类，还可以按双晶的产生相对于晶
(1) 原生双晶(primary twin)：在晶体的生长过 程中同时形成的双晶。生长双晶都属于原生双晶。
(2) 次生双晶(secondary twin)：在晶体已经形 成之后才产生的双晶。机械双晶一般属于典型的次 生双晶。