第二章 宝石的结晶学特征

第三节
晶体常数和晶系特点
一、等轴晶系
等轴晶系有三根等长且相互垂直的晶轴 晶体常数特点：a=b=c，三个角都是90° 最高对称型：3L44L36L29PC 常见单形是立方体、八面体和菱形十二面体 等轴晶体系的宝石有：钻石、石榴石、萤石、 方钠石、和尖晶石等（图2-3-2）
等轴晶系的晶体
钻石
菱形十二面体的石榴石晶体
2.聚片双晶： 一系列薄层晶体的叶片状接触双晶。 每一薄层晶体与相邻的晶体呈相反方向排 列。故间隔的晶体具有相同的结构。
3. 穿插双晶 两个单晶互生并相互穿插。 如：十字石、萤石等
第六节
宝石矿物的形态
一、结晶习性 定义：宝石矿物有晶体和非晶体之分， 不同矿物晶体结构不同，在一定的外 界条件下，晶体有总是趋向于形成某 一种形态的特征，晶面上发育不同的 晶面特征， 如：钻石常呈八面体，绿柱石常呈六方 柱、碧玺常呈三方柱，石榴石常呈菱 形十二面体。（如图2-6-1）
三、 晶体的方向性特征 1. 晶体的性质具有随方向而变化的异向性 由于不同方向上质点的性质和间距不同，晶体 在内部和外部性质上也存在差异。 例如：碧玺、蓝晶石矿物（二硬石） 沿平行晶体方向用小刀可以刻动。 垂直晶体方向用小刀不可以刻动。
2.晶体具有外形和性质的对称性 物体相同部位有规律的重复。 （1）所有晶体都是对称的 （2）晶体对称是有限的 （3）晶体对称有几何意义的对称和物理意义 的对称。
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（2）、从溶液中结晶-----溶液达到过饱和状 态时开始折出晶体 ①、温度降低----岩浆后期温度渐降、晶 体折出 ②、水分蒸发-----天然盐湖卤水蒸发，盐 类矿物折出 ③、通过化学反应----生成难溶物质
2、由气相转变成固相 由气相转变成固相的条件： 足够低的蒸汽压 例如：火山口附近喷气直接 生成硫、碘氯化钠晶体 由岩浆后期气体直接生成 的宝石 例如：绿柱 石
温度 压力 地质条件
热力学条件
几种影响晶体生长的主要因素 （1）、涡流 （2）、温度 在不同温度下，同种物质的晶体，其不同晶面的相 对生长速度有所改变，影响晶体形态。 （3）、杂质 溶液中杂质的存在可以改变晶体上不同面网的表面 能，所以其生长速度也随之变化而影响晶体形态。 （4）、粘度
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（5）、结晶速度 ①、结晶速度快，则结晶中心增多，晶体长的 细小，如针状树枝状 结晶速度小，则结晶中心增多，晶体长的粗 大。 ②、结晶速度影响晶体的纯洁度 快速结晶的晶体往往不纯，包裹了很多杂质。
（代表矿物-----欧泊、火山玻璃）
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隐晶质-----由无数微晶组成（普通显微镜无法 观察（超显微） 1）、内部有序排列 2）、没有规则排列 3）、格子构造 （代表矿物-----玉髓） 多晶质-----由细小的晶体组成，用肉眼或放大 镜观察到。 （代表矿物-----翡翠）
四、 晶体形成的方式 气相 转变成固相时形成晶体 物相 液相 固相 地球上的物体以三种方式存在 1.由液相转变成固相 （1）、从溶体中结晶-----温度低于熔点时，晶体开始 折出 结晶 金属熔体 金属晶体
用图示法证明为什么只有L1、L2、L3、 L4、L6，无L5、L7、L8
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3. 面-----对称面（P） 是一个假想平面，把晶体平分为互为镜象的两个相 等部分。 立方体有九个对称面 (a) (b)
图形： (a)垂直晶面和通过晶棱中心， 并彼此 互相垂直的三个对称面 (b)包含一对晶棱，垂直斜切晶 面的六 个对称面。
六、单斜晶系
该晶系有三根轴长不等的晶轴，其中Y轴与其 他两根轴所构成的平面相垂直，这后两根轴彼此 斜交。 晶体常数特点：a ≠ b≠c,а = =90°，＞90° 最高对称型：L2PC, 常见单形是斜方柱和平行双面。 单斜晶系的宝石有正长石、锂辉石、透辉石、榍 石、磷铝钠石石膏等（图2-3-7）
七、三斜晶系
各晶系中的重要单形及特征 (详见P12 表2-4-1）
第五节
双晶
一、双晶 定义：指由彼此间有着直接的结晶关系， 并按一定的对称方式生长在一起的两个或 更多的单体所组成的规则连生晶体。
二、双晶的类型有三种： 1. 接触双晶 各单晶沿一个简单的平面（双晶面）相 接触，当把一部分沿轴（双晶轴）旋转 180°后，两部分将构成一个单晶的形态； 或借助一个假想镜面反映，使两个个体重 合或成平行方位。
4. 晶轴 为了描述晶体的形态，必须有某些固定线作为 描述晶面相对位置的坐标系统，这些坐标系统可 认为是无限长的假想线，沿着与晶体对称性有关 的某些限定方向穿过理想晶面他们相交在晶体内 部被称为原点的一个点上，这些假想的线称为轴 线 在图上用虚线表示
二、晶系的分类
根据晶体对称要素的组合特点，将晶体划 分为：三个晶族，七个独立的晶系 1. 高级晶族（有数个高次轴） 晶系名称：等轴晶系（或立方晶系） 对称特点：有四个三次轴（4L3）
一
固态物质
晶体与非晶质体
晶体
非晶质体
红宝石
晶体——具有一定的外部晶形和内 部格子构造的固体。 格子构造——内部质点（原子、离 子或分子）作规律排列，并构成 一定的几何图形
2、非晶质体的定义： 内部质点不作规则排列，不具有格子构造， 无一定的外观形态。
代表矿物：欧泊、火山玻璃
小结 晶体----质点有规则排列、有规则外形、有格子 构造 非晶体---质点无规则排列、无规则外形、无格子 构造 隐晶质----质点有规则排列、无规则外形、有格 子构造
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2.聚形----由两个或两个以上单形聚合而成的 晶形.
分析聚形的步骤: 1）.找出晶面的对称要素,确定其所属的晶族、 晶系和晶类。（因各晶族、晶系、晶类所能 出现的单形是不同的） 2）、确定晶体上有几种不同的晶面，从而确 定此聚形晶体是由几个单形组成的。 3）、根据每一单形的晶面数，晶面相互关系 以及晶体所属晶系、对称型以及晶面与对称 型中对称要素的相对空间关系，确定各单形 的名称。
第二节
晶体的对称
一、 晶体的对称要素
对称操作---欲使对称图形中相同的部分重复， 必须通过一定的操作
进行对称操作时所应用的辅助几何要素----点、 线、面----称为对称要素。
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1. 对称中心（C） 是晶体中的一个假想点，透过该点的直线两 端等距离的地方有晶体上相等部分存在。
A
B
C B1 A1
第二章
宝石的结晶学特征
一、教学重点： 熟练掌握晶体系常数和晶系特点 二：教学难点： 掌握晶体的对称和宝石的晶体形态
三：教学目标： 了解和掌握宝石的结晶学特征
第一节
晶体的基本特征
《结晶学》-----研究晶体生长、形貌、内部结 构及其物理性质的学科。 是宝石学家鉴定宝玉石必须的知识
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一、晶体和非晶质体 用什么手段证明晶体和非晶体？ 1. 用X射线分析的方法 2. 分析内部质点的排列规律 3. 内部质点有----原子、离子、分子
固相再结晶成固相 环境条件的变化可以引起矿物的成分在固态 下改组，使矿物晶体变大或生成新矿物。
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再结晶有以下几种情况：
（1）、同质多象转变 是指某种晶体在热力学条件改变时转变 为另一种在新条件下稳定的晶体。 转变前后的成分相同，晶体结构不同。
（2）、原矿物晶粒逐渐变大
（3）、固溶体分解 在一定温度下固溶体可以分解成为几种 独立矿物 （4）、变晶 矿物在定向压力方向上溶解，而在垂直与 压力方向上再结晶，因而形成一向延长或 二向延展的变质矿物。 （5）、由固态非晶质再结晶
具有对称中心的 图形
立方体 有一对 称中心
四面体无对 称中心
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2. 线-----对称轴（L） 对称轴是指通过晶体中心的一根假想的直线。 三次对称轴以上的称之为高次轴。
对称轴----是一根假想的直线，晶体周围围绕此直线 旋转一周重复的次数称为轴次（n）。在图上用实 线表示 晶体外形可能有的对称轴 名称 一次对称轴 二次对称轴 三次对称轴 四次对称轴 六次对称轴 符号 L1 L2 L3 L4 L5 基转角 360° 180° 120° 90° 60° 作图符号
2. 中级晶族（只有一个高次轴）
晶系名称： 六方晶系 三方晶系 四方晶系
对称特点： 有一个六次轴（L6） 有一个三次轴（L3） 有一给四次轴（L4）
3. 低级晶族（无高次 轴） 晶系特点： 斜方晶系 单斜晶系 三斜晶系 对称特点： 二次轴或对称面多于一个 二次轴或对称面不多于一个 无二次轴或对称面
尖晶石Leabharlann Baidu
萤石晶体
二、六方晶系
晶体常数特点：a=b≠c,а = =90°，=120° 最高对称型：L66L27PC, 常见单形是六方柱和六方双锥。 六方晶系的宝石有绿柱石、磷灰石和高温石 英等（图2-3-3）
三、三方晶系
晶体常数特点：a=b≠c,а = =90°，=120° 最高对称型：L33L23PC, 常见单形是三方柱、菱面体和三方单锥。 三方晶系的宝石有刚玉、碧玺、石英、硅铍 石、菱锰矿、蓝锥矿和方解石等（图2-3-4）
固相再结晶成固相
同质多象转变 原矿物晶粒逐渐变大 固溶体分解 变晶 由固态非晶质再结晶
三、晶体生长特点： 1、形成晶核 2、按层生长理论进行生长或螺旋生长理论 生长
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四、影响晶体生长的外部因素 1、内因：决定晶体生长的形态内因是基本的 2、外因：生成时所处的外界环境对晶体形态的 影响也很大同一种矿物在不同的热力学条件下 （包括各种地质条件）其晶体形态是可能有所 差别的。
晶体---一切晶体不论其外形如何，它的内部 质点（原子、离子或分子）都是作规则排 列的，这种规律主要表现为质点的周期重 复，从而构成了所谓格子构造。
结论----晶体是具有格子构造的固体，晶体是固体 最典型的代表 代表矿物------钻石、红宝石 非晶体（非晶质或非晶质体）--------内部质点 1）、不具格子构造 2）、不作规则排列 3）、没有规则的外形
• 该晶系有三根轴长不等的晶轴，且彼此相互 斜交。 晶体常数特点：a ≠ b≠c,а ≠ ≠ 90° 最高对称型：C, 常见单形是平行双面和单面。 三斜晶系的宝石有绿松石、钠长石、蔷薇辉 石和斧石等（图2-3-8）
第四节 单形和聚形
单形、聚形和晶体规则连生 本节研究晶体外形的特点： 1. 单形---是对称要素联系起来的一组晶面的总 和.同一单形的所有晶面都同形等大.
二、晶体的结构特征 1. 晶体具有格子构造，质点在三度空间作格 子状的规则排列。 。 例如：钻石和石墨
2. 晶体在自由生长状态下能自发地形成规则 的多面体形态 （1）对称、理想的完整晶面 （2）生长环境的限制以及后期环境的改变， 毁坏了晶体的外形，降低了它的完美性。
3. 晶体具有最小内能和稳定性 晶体的内能最小，所处的状态最为稳定。 分析自然界的三种物质 气态、液态、固态
四、四方晶系
该晶系有三根相互垂直的晶轴，其中两 根横轴轴长相等，另一根纵轴则不等，并 称之为主轴。 晶体常数特点：a=b≠c,а = = =90° 最高对称型：L44L25PC, 常见单形是四方柱和四方双锥。 四方晶系的宝石有锆石、符山石、金红石、 和方柱石等（图2-3-5）
五、斜方晶系
该晶系有三根轴长不等的晶轴，彼此相互垂直。 晶体常数特点：a ≠ b≠c,а = = =90° 最高对称型：3L23PC, 常见单形是斜方柱和斜方双锥。 斜方晶系的宝石有金绿宝石、托帕石、橄榄 石、赛黄晶、堇青石、柱晶石、玩火辉石和黝 帘石等（图2-3-6）