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结晶学概念

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结晶学概念
晶体:内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体 或:具有格子状构造的固体
晶体符号:晶体被定向后,晶面在空间的相对方位被确定,用简单的阿拉伯数字表示的晶面符号在空间方位分布特征的符号 矿物硬度:是指矿物抵抗外来刻划、压入或研磨等机械作用的能力 同质多象:同种化学成分的物质,在不同的物理化学条件下,形成不同结构的晶体的现象

布拉维法则:实际晶体的晶面常常平行于面网密度最大的面网 配位数:每个原子或离子周围与之呈配位关系的原子或异号离子数目 标型矿物:只限于某种特定的成岩、成矿作用中才能形成的矿物,亦即单成因矿物。
{1 0 0}1.等轴晶系:立方体 2.四方晶系:四方柱 3.低级晶轴:平行双面、单面
双晶:两个或两个以上的的同种晶体按一定的对称规律形成的规则连
粘土矿物:指的是力度小于2微米,具有无序有序过渡结构的微粒质点状的含水层状结构硅酸盐矿物
矿物:自然界各种地质作用形成的天然的单质和化合物
矿物学各论
1.各矿物大类的化学成分,形态及物理性质?
答:矿物的晶体化学分为五大类:自然元素(金属元素 非金属元素



金属元素)硫化物和类似化合物(简单硫化物 复硫化物 硫盐)氧化物及氢氧化物 含氧盐(硫酸盐 碳酸盐 硅酸盐)卤化物 自然元素 化学成分主要为第八副族的铂族元素和第一副族的铜族元素 物理性质不透明,金属色 强的金属光泽,自形差,解理不发育,硬度低,有延展性,是热和电的良好导体。它们的相对密度大。化学性质稳定
形态自然金(常见单形为立方体,菱形十二面体,八面体以及四六面体、四角三八面体。但完好晶体少见。一般多呈不规则粒状自然银和自然铜单晶体少见,通常呈树枝状、片状或致密块状集合体
硫化物和类似化合物
化学成分阳离子主要是铜型离子以及靠近铜型离子一边的过渡型离子,阴离子主要为S的不同价态
形态及物理特征简单硫化物和对硫化物大多数晶形较好,特别是对硫化物完好晶形更为常见。硫盐矿物自形性较差。硫化物主要呈粒状或块状集合体出现。
大多数硫化物具有金属色,金属光泽,低透明度和强反射率,如方铅矿、黄铜矿、黄铁矿。少数呈非金属色,金刚光泽,半透明,如闪锌矿、辰砂、雄黄、雌黄等。
简单硫化物具有完好的解理,对硫化物解理不发育。简单硫化物和硫盐的硬度低而对硫化物由于阴离子为对硫、对砷或砷硫对使硬度增高,硫化物相对密度较大



氧化物及氢氧化物
化学成分阴离子主要是氧,阳离子主要是惰性气体型和过渡型离子 形态及物理特征常形成完好晶形,亦常见致密块状、粒状及其它集合体形态。阳离子为惰性气体型离子的氧化物表现为无色或浅色,明至半透明,以玻璃光泽为主。阳离子为过渡型离子或铜型离子的氧化物颜色加深,半透明至不透明,金刚光泽、半金属至金属光泽。氧化物矿物的硬度一般大于5.5 氧化物矿物熔点高、溶解度低,物理和化学性质较稳定的特点 含氧盐
化学成分各种含氧酸根络阴离子与金属阳离子所组成的盐类化合物 形态及物理特征碳酸盐矿物(具有晶形完好的单晶体(菱面体)其具体形态取决于晶体结构和形成条件。亦可呈块状、粒状、放射状、土状等集合体形态。多数碳酸盐矿物为浅色,但由于色素离子的存在,使物可呈鲜艳的彩色,玻璃或金刚光泽,硬度不大(3-5。相对密度取决于矿物的成分,许多碳酸盐矿物发育多组完全解理)硫酸盐矿物:(对称程度较低,主要是单斜和斜方晶岩,其次是三方晶系。颜色一般为灰白色、无色,含CuFe时则往往呈蓝色和绿色。玻璃光泽,少数呈金刚光泽。透明至半透明 硬度不大,小于3.5,含结晶水时硬度更低,甚至降至1-2硅酸盐矿物:(硅酸盐的解理与硅氧骨干的形式有关硅酸盐矿物具有共价键和离子键,一般具有离子晶格的特性、矿物一般为透明,玻璃—金刚光泽,浅色或无色 硅酸盐矿物的硬度与阳离子的电荷、离子半径以及配位数有关



卤化物 化学成分阳离子主要是周期表中第一、二族中的碱金属和碱土金属Na, K, MgCa等轻金属元素
形态及物理特征F-要求半径相对小的阳离子,Ca2+, Mg2+, Al3+, Si4+等结合形成坚固的化合物,性质比较稳定、溶点和沸点高、溶解度低、硬度较大等。Cl-, Br-, I-不同于F-,离子半径大,往往与离子半径较大的阳离子Na, K, Rb, Cs等形成化合物。这些化合物溶点和沸点(如SnCl4的沸点为114℃,SnF4的沸点则为705℃)易溶于水、硬度较小等。
2.金刚石和石墨的区别?




3.自然界S的价态,形成矿物类型及特征?
答:自然界中硫元素在不同的氧化-还原条件下,呈现不同氧化状态:S2-[S2]2-S0S4+S6+S2-, [S2]2-组成硫化物 S0形成自然硫



S4+SO2 S6+[SO4]2-存在于硫酸盐中 4.黄铜矿和黄铁矿的区别?
答:黄铜矿:黄铜色,条痕绿黑色 金属光泽 硬度低 性脆。
黄铁矿:立方体晶面有条纹 浅黄铜色 硬度大 无解理 5.粘土矿物的概念及特征?
答:粘土矿物指的是力度小于2微米,具有无序有序过渡结构的微粒质点状的含水层状结构硅酸盐矿物 ,其特征有:可塑性, 膨润性, 触变性, 悬浮性, 凝聚性, 离子交换性。 6.硅酸盐矿物中的硅氧骨干,形式及结构通式?
答:硅氧骨干指的是硅酸盐的基本构造单元中SiO组成的硅氧四面体[SiO4]4-,共五种:1岛状硅氧骨干 {端氧(活性氧)桥氧(惰性氧)}孤立四面体[SiO4]4- 两个硅氧四面体共用一个角顶构成双四面体[Si2O7]6- 2环状硅氧骨干三方环[Si3O9]6-、四方环[Si4O12]8-六方环[Si6O18]12- 3链状硅氧骨干 硅氧四面体彼此之间共用两个角顶构成一向延伸的单链[Si2O6]4- 硅氧四面体部分共用两个角顶,部分共用三个角顶相互联接构成一向延伸的双链[Si4O11]6- 4层状硅氧骨干 硅氧四面体共用三个角顶构成二向延展的平面层状[Si4O10]4- 5架状硅氧骨干 络阴离子可用通式[(AlxSin-xO2n]x-表示 7.硅酸盐矿物的形态及物理性质?
答:硅酸盐矿物的形态取决于硅氧骨干的型式和阳离子配位多面体的连接方式,特别是[AlO6]八面体的连结方式
岛状硅氧骨干的硅酸盐在形态上常呈三向等长粒状;



环状硅氧骨干的硅酸盐常呈柱状习性,柱状习性往往属六方或三方晶系,柱的延长方向垂直于环状硅氧骨干的平面;
链状硅氧骨干的硅酸盐常呈柱状或针状晶体,晶体延长的方向平行链状硅氧骨干的延长方向;
层状硅氧骨干的硅酸盐呈板状、片状、甚至鳞片状,延长方向平行层状硅氧骨干延长的方向;
架状硅氧骨干的硅酸盐其形态决定于架内化学键的分布,可形成柱状、层状等晶形 物理性质
解理:具岛状和环状硅氧骨干的硅酸盐一般解理不好
具链状骨干者常平行链延长的方向产生解理 具层状骨干者常平行层面有极完全解理 具架状骨干者,解理决定于架中化学键的分布
相对密度:一般具岛状硅氧骨干的硅酸盐具有较大的相对密度
具有层状、架状硅氧骨干的硅酸盐的相对密度较小 含水的硅酸盐矿物相对密度较小
光学性质:硅酸盐矿物具有共价键和离子键,一般具有离子晶格的特性、矿物一般为透明,玻璃—金刚光泽,浅色或无色 但若其成分中含有色素离子或混入色素离子杂质,则依据所含离子种类及量的不同而呈现不同的颜色
硬度:硅酸盐矿物的硬度大致依 岛状(环状)—架状—链状—层状的顺序降低



8.角闪石族和辉石族的异同? 相同点

不同点

9.TO TOT,二八面体型,三八面体型的概念?
答:四面体片(T)与八面体片(O)组合成层状硅酸盐的结构单元层有两种基本型式 11型(TO型) 由一个四面体片(T)和一个八面体片(O)组成,如高岭石结构 2 1型(TOT型) 由两个四面体片T)夹一个八面体片(O)组成,如,滑石结构
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臵为二价离子


(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+),则这三个八面体位臵将只有两个离子充填,有一个是空着的,这种结构称为二八面体型结构 10.褐铁矿和铝土矿的概念及地质意义? 答:褐铁矿是主要的铁矿物之一,它是以含水氧化铁为主要成分的、褐色的天然多矿物混合物。
铝土矿实际上是指工业上能利用的,以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称。 11.矿物中水的存在形式,类型及其特征?
答:矿物中水的类型有:吸附水(以机械吸附存在)含量不定,并随外界温度与湿度变化而变化 结晶水(中性水分子)结晶水多出现于具有大半径络阴离子的含氧盐矿物中,有一个或几个固定的脱水温度; 结构水(以氢氧根,水和氢离子形式存在)有固定的位臵和确定的含量比 ,失水温度高; 层间水(中性水分子)含量不定,并随外界温度与湿度变化而被排出或吸入 沸石水(中性水分子)随外界温度与湿度变化而被排出或吸入。
12.组成矿物元素的离子类型及其形成矿物的倾向性? 答:元素的离子类型:懒惰气体型、铜型离子、过渡型离子 13.矿物的共生组合及中低温热液中的典型矿物共生组合? 答:矿物的共生组合 :同一成因、同一成矿期(或成矿阶段)的矿物组合
中温热液 形成温度在300200℃之间


Cu-Pb-Zn的矿物组合和相应的矿床
金属矿物 黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、自然金等 非金属矿物 石英、方解石、白云石、菱镁矿、重晶石等 低温热液 形成于20050℃之间 As-Sb-Hg-Ag的矿物组合及相应的矿床
金属矿物 雄黄、雌黄、辉锑矿、辰砂、自然银等 非金属矿物 石英、方解石、蛋白石、重晶石等 14.类质同象的概念 影响因素和研究意义?
答:类质同象:晶体结构中某种质点(原子、离子或分子)被其他类似的质点所代替,仅晶格常数发生不大的变化,而结构型式并不改变的这种现象 影响因素: 外因:1.温度增高有利于类质同象的产生,而温度降低则将限制类质同象的范围并促使离 2.压力 3.组分浓度 内因:原子和离子半径 离子电价
研究意义:有助于阐明矿物床中元素赋存状态、寻找稀有分散元素、进行矿床的综合评价 有助于了解成矿环境。
15.详细对比岛状和架状结构硅酸盐矿物在化学组成 晶体结构以及形态物理特征等方面的差异?
答:岛状硅酸盐:化学成分:阴离子为岛状硅氧骨干[SiO4]4- [Si2O7]6-,常见附加阴离子:O2-(OH-Cl-F-阳离子复杂多为小半


径高电价的阳离子。晶体结构:在岛状结构硅酸盐矿物中,络阴离子间不直接相连,而靠其它阳离子来联系,络阴离子作近似最紧密堆积,结构比较紧密。形态物理特征:一般具有完好的晶形 多呈无色或彩色,透明至半透明,玻璃光泽或金属光泽高硬度(一般大于5.5)相对密度和折射率较大
架状硅酸盐:化学成分:架状结构硅酸盐中,阳离子电价低、半径大、配位数高,主要由KNaCaBa
晶体结构:每个[SiO4]四面体的四个角顶全部与其相邻的四个[SiO4]四面体共用,形成类似氧化物石英中的Si-O架状结构
形态物理特征:由于四面体在三维空间不同方向上排列的紧密程度不同,从而形成多种类型结构 形态上有柱状、片状、块状等; 某些方向有解理; 具较高的硬度(仅次于岛状结构硅酸盐矿物) 一般为浅色(不含Fe2+Mn2+等色素离子) 相对密度较小,折射率较低(因为结构中存在较大的空隙 16.Al的作用—硅酸盐矿物?
答:Al可以呈4次配位,代替部分的Si4+进入络阴离子,形成铝硅酸如钠长石Na[AlSi3O8] Al可以呈6次配位,存在于硅氧骨干之外,作为阳离子,形成铝的硅酸盐,如高岭石Al4[Si4O10](OH8 Al的两种配位形式可以同时存在于同一构造中,形成铝的铝硅酸盐如白云母KAl2[AlSi3O10](OH2
17.各大矿物再风化过程中的稳定性?



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