结晶矿物学复习要点.ppt

晶体学部分知识要点,1 晶体,1.1 晶体的概念1.2 晶体点阵 1.2.1 图案与点阵 1.2.2 空间点阵的基本规律 1.2.3 空间点阵中结点、行列和面网的指标1.3 倒易点阵1.4 晶体的基本性质1.5 准晶体1.6 思考题,非晶体？气体、液体？准晶体？,点阵、点阵参数?,2 晶体的投影,2.1 面角守恒定律2.2 晶体的球面投影及其坐标2.3 极射赤平投影和吴氏网2.4 吴氏网的应用举例2.5 思考题,点、线、面的Wulff网投影？,3 晶体的宏观对称,3.1 对称的概念 3.2 晶体的对称3.3 晶体的宏观对称元素和对称操作3.4 对称元素的组合3.5 晶体的32种点群及其符号3.6 晶体的对称分类3.7 准晶体的对称分类3.8 思考题,国际符号？Wulff网投影？,晶族？晶系？对称元素关系？,4 晶体定向和晶体学符号,4.1 晶体学坐标系和宏观晶体定向4.2 各晶系晶体的定向方法 4.2.1 晶体的三轴定向 4.2.2 晶体的四轴定向4.3 晶体内部结构的空间划分和坐标系 4.3.1 空间格子的划分 4.3.2 14种布拉维空间格子4.4 晶胞4.5 晶体学符号 4.5.1 晶面符号 4.5.2 晶棱符号 4.5.3 晶带和晶带符号,晶带、晶带定律及其计算？,晶面符号及其求解？,5 晶体的理想形态,5.1 单形和单形符号5.2 单形的推导5.3 47种几何单形5.4 单形的命名5.5 聚形5.6 思考题,几何特点、点群 hkil对应,6 晶体的规则连生,6.1 平行连生6.2 双晶 6.2.1 双晶的概念 6.2.2 双晶要素 6.2.3 双晶类型6.3 衍生6.4 思考题,常见的双晶,7 晶体内部结构的微观对称和空间群,7.1 晶体内部微观的对称元素 7.1.1 平移轴 7.1.2 螺旋轴 7.1.3 滑移面7.2 二维空间群 7.2.1 10种二维点群 7.2.2 5种二维布拉维点阵 7.2.3 17种二维空间群7.3 空间群 7.3.1 空间群的概念 7.3.2 空间群的符号 7.3.3 空间群的等效点系,点群 单形空间群 等效点系,8 晶体结构及其变化,8.1 晶体结构参数及其表达8.2 固溶体、类质同像和型变(晶变)8.2.1 固溶体的概念 8.2.2 类质同像 8.2.3 晶体的型变8.3 晶体的相变 8.3.1晶体相变的类型 8.3.2 温度导致的相变 8.3.3 压力导致的相变 8.3.4 有序-无序及其相变8.4 多型和多体 8.4.1 多型的概念及其特点 8.4.2 多体的概念,同质多像,基本概念、举例,9 晶体化学基础,9.1 原子结构和元素周期表9.2 原子半径和离子半径9.3 密堆积原理 9.3.1 等大球的六方和立方密堆积 9.3.2 等大球密堆积的空隙 9.3.3 等大球密堆积的空间利用率 9.3.4 密堆积的空间群 9.3.5 不等大球体堆积9.4 配位数和配位多面体9.5 化学键和晶格类型,半径比 CN 关系,Pauling法则？,10 晶体物理学基础,10.1 晶体物理性质的张量表示10.2 晶体宏观物理性质和晶体的对称性10.3 晶体的电学性质10.4 晶体的力学性质10.5 晶体的磁学性质10.6 晶体的热膨胀性10.7 思考题,11 晶体的形成和晶体的缺陷,11.1 晶核的形成11.2 晶体形成的方式11.3 晶体生长的理论模型11.4 影响晶体生长的外部因素11.5 晶体的缺陷11.6 思考题,布拉维法则,矿物学部分知识要点,矿物学期刊,1.American Mineralogist 矿物学报2.Canadian Mineralogist 岩石矿物学杂志3.Clay Minerals岩石学报4.Clays and Clay Minerals矿物岩石5.Contributions to Mineralogy and Petrology6.European Journal of Mineralogy 矿物岩石地球化学通报7.Mineralogical Magazine 8.Mineralogy and Petrology 9.Physics and Chemistry of Minerals 10.Neues Jahrbuch Fur Mineralogie Reviews in Mineralogy&Geochemistry,要求掌握的矿物种属,对矿物种的要求分成三类:其中第一类约30种,第二类约30种,第三类约30种,具体要求分别为:第一类:重点矿物(*).要求从(1)对化学组成,(2)晶体结构,(3)形态,(4)物理性质,(5)鉴定特征,(6)成因产状,(7)主要用途方面全面掌握.第二类:重要矿物(*).要求掌握矿物的晶体化学式(成分复杂者则要求掌握其阴离子团和主要阳离子)和主要鉴定特征.第三类:一般矿物.了解该矿物种在分类体系中的位置及特点.,自然元素矿物 Native elements 自然铜Copper,*自然金Gold 自然硫Sulfur,*金刚石Diamond,*石墨Graphite卤化物 Halides*萤石Fluorite,石盐Halite硫化物 Sulfides*方铅矿Galena,*闪锌矿Sphalerite,*黄铜矿Chalcopyrite,*磁黄铁矿Pyrrhotite,*辉锑矿Stibnite,*雄黄Realgar,雌黄Orpiment,*辉钼矿Molybdenite;*黄铁矿Pyrite,毒砂Arsenpyrite,氧化物 Oxides*刚玉Corundum,*赤铁矿Hematite*金红石Rutile,*锡石Cassiterite,*软锰矿Pyrolusite*a-石英,b-石英,*蛋白石 尖晶石Spinel,*磁铁矿Magnetite,*钙钛矿Perovskite 黑钨矿氢氧化物 Hydroxides*水镁石Brucite 三水铝石Gibbsite 铝土矿Bauxite 针铁矿Goethite FeO(OH)*褐铁矿limonite,岛状结构硅酸盐 Nesosilicates+Sorosilicate*橄榄石Olivine(Mg,Fe)2SiO4 Mg Forsterite,Fe Fayalite*石榴子石Garnet:Almandine Fe3Al2Si3O12,Grossularite Ca3Al2Si3O12*蓝晶石 Kyanite,*红柱石Andalusite,矽线石Sillimanite Al2SiO5*锆石Zircon ZrSiO4,*榍石Titanite(Sphene)CaTiSiO5,*绿帘石 Epidote,符山石,黄玉环状结构硅酸盐 Cyclosilicates*绿柱石Beryl Be3Al2Si6O18,*电气石Tourmaline,堇青石Cordierite 链状结构硅酸盐 Inosilicates:*透辉石Diopside CaMgSi2O6,*普通辉石Augite(Ca,Mg,Fe)2Si2O6*顽辉石enstatite,紫苏辉石hypersthene(Mg,Fe)SiO3 硅灰石,*硬玉*透闪石Tremolite,阳起石actinolite Ca2(Mg,Fe)5(Si8O22)(OH)2*普通角闪石Hornblende NaCa2(Mg,Fe)5(AlSi7O22)(OH)2,层状结构硅酸盐 Phyllosilicates*高岭石Kaolinite Al4(Si4O10)(OH)8,*蛇纹石 Serpentine Mg6(Si4O10)(OH)8*滑石Talc Mg3(Si4O10)(OH)2,叶腊石 Al2(Si4O10)(OH)2*白云母Muscovite KAl2(AlSi3O10)(OH)2,金云母,铁云母*黑云母Biotite K(Fe,Mg)3(AlSi3O10)(OH)2,*绿泥石Chlorite Mg5Al(AlSi3O10)(OH)8,*蛭石,蒙脱石 架状结构硅酸盐 Tectosilicates*正长石Orthoclase,微斜长石,*斜长石Plagioclase,*透长石 钙长石anorthite CaAl2Si2O8,钠长石Albite NaAlSi3O8 霞石,白榴石 沸石碱性长石(alkali feldspar)KAlSi3O8(K,Na)AlSi3O8,磷酸盐 Phosphates*磷灰石Apatite Ca5(PO4)3(OH),F,Cl 钨酸盐*白钨矿 CaWO4硫酸盐Sulfates*重晶石 Barite BaSO4,*石膏Gypsum CaSO4.2H2O,硬石膏Anhydrite碳酸盐Carbonates*方解石 Calcite,文石 Aragonite CaCO3,菱锰矿Rhodochrosite 菱铁矿Siderite FeCO3,*白云石dolomite CaMg(CO3)2,*孔雀石Malachite Cu2(OH)2(CO3),*蓝铜矿Azurite Cu3(OH)2(CO3)2,自然铜,金刚石,石墨萤石,石盐闪锌矿,黄铜矿,辉钼矿 金红石,钙钛矿,水镁石绿柱石,透辉石,透闪石,高岭石,滑石,云母,绿泥石,透长石方解石,要求掌握的典型结构,1.1 矿物的概念 矿物：天然性，均匀固体，成分，结构 准矿物1.2 矿物学 矿物学 矿物科学1.3 矿物种及其命名 矿物种、亚种 命名：类质同像系列、对于同质多像变体1.4 矿物的分类 晶体化学分类 思考题,1 矿物与矿物学,2.1 形成矿物的地质作用 内生、外生、变质作用：岩浆作用、伟晶作用、热液作用、接触变质作用、区域变质作用、风化作用、沉积作用 2.2 矿物的变化 失水作用、水化作用、假象、副象、晶化、非晶化2.3 矿物形成的时空关系 矿物的形成顺序、矿物的世代、矿物组合、共生和伴生 2.4 反映矿物成因的一些现象 矿物的标型性(标型矿物、标型特征)、矿物的包裹体 思考题,2 矿物的成因,3.1 矿物的形态 单体形态：晶体习性 集合体的形态：显晶集合体(放射状、晶簇、树枝状)隐晶和胶态集合体(结核体、分泌体、钟乳状)3.2 矿物的物理性质 光学性质：颜色(自色、他色、假色)、条痕、透明度、光泽、发光性 力学性质：密度、硬度、解理、裂理、断口、弹性、挠性、延展性、脆性 矿物的磁性 矿物的电性：压电性、焦电性 思考题,3 矿物的宏观鉴定特征,4.1 矿物的化学组成 4.1.1 地壳中化学元素丰度与矿物化学组成:克拉克值 4.1.2 元素的离子类型与矿物化学组成 4.1.3 矿物化学成分的相对确定性4.2 胶体矿物及其组成特征4.3 矿物中的水 吸附水、结晶水、沸石水、层间水、结构水4.4 矿物化学式及其计算 4.4.1 矿物化学式的表示方法 4.4.2 矿物化学式的计算 思考题,4 矿物的化学组成,5.1 概述 铜型(立方最紧密堆积)、锇型(六方最紧密堆积)、铁型或-Fe型(立方体心式密堆积)、金刚石型5.2 自然金属元素矿物 5.2.1 自然铜族：自然铜、自然金5.3 自然半金属元素矿物 5.3.1 自然铋族5.4 自然非金属元素矿物 5.4.1 自然硫族：自然硫（-S）5.4.2 金刚石-石墨族：金刚石、石墨 思考题,5 自然元素矿物,6.1 概述 6.2 氟化物矿物 6.2.1 萤石族：萤石CaF2，萤石型结构 6.2.2 氟镁石族：氟镁石 MgF2 6.2.3 冰晶石族：冰晶石 Na3AlF66.3 氯化物、溴化物、碘化物矿物 6.3.1 石盐族：石盐、钾石盐、NaCl型结构 6.3.2 光卤石族：光卤石 KMgCl36H2O 6.3.3 角银矿族：角银矿 AgCl 思考题,6 卤化物矿物,7.1 概述7.2 单硫化物及其类似化合物矿物 7.2.1 辉铜矿 Cu2S 7.2.2 方铅矿 PbS 7.2.3 闪锌矿 ZnS 7.2.4 辰砂族：辰砂 HgS 7.2.5 磁黄铁矿 Fe1-xS、红砷镍矿 NiAs 7.2.6 镍黄铁矿(Fe,Ni)9S8 7.2.7 黄铜矿 CuFeS2 7.2.8 斑铜矿 Cu5FeS4 7.2.9 辉锑矿、/辉铋矿 7.2.10 雌黄 As2S37.2.11 雄黄 As4S4 7.2.12 辉钼矿 MoS2 7.2.13 铜蓝 CuS7.3 双硫化物及其类似化合物矿物 7.3.1 黄铁矿-白铁矿族：黄铁矿、白铁矿 7.3.2 辉砷钴矿-毒砂族：毒砂 FeAsS 7.4硫盐矿物 思考题,7 硫化物及类似化合物矿物,8.1 概述8.2 氧化物矿物 8.2.1 赤铜矿 Cu2O 8.2.2 刚玉Al2O3、赤铁矿 Fe2O3 8.2.3 TiO2 金红石、锐钛矿、板钛矿，锡石 SnO2，软锰矿 MnO2 8.2.4 晶质铀矿 Uraninite 8.2.5 SiO2：-石英、-石英、蛋白石 SiO2nH2O 8.2.6 钛铁矿 FeTiO3 8.2.7 钙钛矿 CaTiO3 8.2.8 尖晶石、磁铁矿 Fe3O4、铬铁矿 FeCr2O4 8.2.9 黑钨矿(Fe,Mn)WO4 8.2.10 铌铁矿-钽铁矿8.3 氢氧化物矿物 8.3.1 水镁石 Mg(OH)2 8.3.2 三水铝石 Al(OH)3 8.3.3 硬水铝石族 8.3.4 针铁矿-FeO(OH)8.3.5 硬锰矿 思考题,8 氧化物和氢氧化物矿物,9.1 概述 晶体化学特征(硅氧骨干)、铝的双重作用、铝回避原则9.2 岛状结构硅酸盐矿物 Nesosilicates+Sorosilicate 9.2.1 锆石 ZrSiO4 9.2.2 橄榄石(Mg,Fe)2SiO4 9.2.3 石榴子石：X3Y2SiO43，Ca系、Al系 9.2.4 蓝晶石族Al2SiO5：蓝晶石、红柱石、夕线石 9.2.5 黄玉 Al2SiO4(F,OH)2 9.2.6 十字石 Fe2+Al4SiO42O(OH)2 9.2.7 榍石 CaTiSiO4O 9.2.8 异极矿 Zn4Si2O7(OH)22H2O 9.2.9 绿帘石 Ca2(Al,Fe)3SiO4Si2O7O(OH)9.2.10 符山石 Ca10(Mg,Fe)2Al4SiO45Si2O72(OH,F)4 9.3 环状结构硅酸盐矿物 9.3.1 绿柱石 Be3Al2Si6O18 9.3.2 堇青石(Mg,Fe)2Al3AlSi5O18 9.3.3 电气石,9 硅酸盐矿物,9.4 链状结构硅酸盐矿物 9.4.1 辉石族XYT2O6：晶体结构、三元(四元)系分类命名 9.4.1.1 斜方辉石亚族：顽火辉石斜方铁辉石(Mg,Fe)2Si2O6 9.4.1.2 单斜辉石亚族：透辉石 CaMgSi2O6、钙铁辉石 CaFeSi2O6 普通辉石(Ca,Mg,Fe,Al,Ti)2(Si,Al)2O6、霓石 NaFeSi2O6 硬玉 Jadeite NaAlSi2O6 9.4.2 硅灰石族：硅灰石 Ca3Si3O9 9.4.3 蔷薇辉石族：蔷薇辉石(Mn,Fe,Ca)5Si5O15 9.4.4 闪石(amphibole)族 W01X2Y5T4O112(OH,F)2：晶体结构 9.4.4.1 斜方闪石亚族：直闪石(Mg,Fe)7Si4O112(OH)2 9.4.4.2 单斜闪石亚族：透闪石 Ca2Mg5Si4O112(OH)2 阳起石 Ca2(Mg,Fe)5Si4O112(OH)2 普通角闪石(Ca,Na)23(Mg,Fe,Al)5Si3(Si,Al)O112(OH,F)2 蓝闪石 Na2Mg3Al2Si4O112(OH)2、钠闪石 Na2Fe2+3 Fe3+2Si4O112(OH)2,9.5 层状结构硅酸盐矿物 原子面、结构片、结构层、二(三)八面体、层间域、间层结构、粘土矿物 9.5.1 蛇纹石-高岭石族 族XYT2O6：晶体结构、三元(四元)系分类命名 9.5.1.1 蛇纹石亚族：蛇纹石 Mg6Si4O10(OH)8 9.5.1.2 高岭石亚：高岭石 Al4Si4O10(OH)3 9.5.2 埃洛石族：埃洛石 Al4Si4O10(OH)84H2O，硅孔雀石 Chrysocolla 9.5.3 滑石-叶蜡石族：滑石 Mg3Si4O10(OH)2、叶蜡石 Al2Si4O10(OH)2 9.5.4 云母族：XY23T4O10(OH)2 白云母 KAl3Si3AlO10(OH)2、金云母 KMg3Si3AlO10(OH)2、黑云母K(Mg,Fe)3Si3AlO10(OH)2、锂云母KLi2-xAl1+xAl2xSi4-2xO10(F,OH)2 9.5.5 蒙脱石-蒙皂石族：蒙脱石(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2(Si,Al)4O10(OH)2nH2O 9.5.6 蛭石族：蛭石(Mg,Ca)0.5(Mg,Fe,Al)3(Si,Al)4O10(OH)24H2O 海绿石 K1-x(Fe,Al,Fe,Mg)2Al1-xSi3+xO10(OH)2nH2O 9.5.7 绿泥石族：绿泥石(Mg,Al,Fe)6(Si,Al)4O10(OH)8 9.5.8 坡缕石(Mg,Al)5(H2O)4(Si,Al)4O10(OH)24H2O 9.5.9 海泡石 Mg8(H2O)4Si6O152(OH)48H2O 9.5.10 葡萄石族：葡萄石 Prehnite Ca2AlAlSi3O10(OH)2 9.5.11 间(混)层矿物,9.6 架状结构硅酸盐矿物 Or-Ab-An三元系、透长石结构图解、Al占位有序度 9.6.1 长石族 9.6.1.1 碱性长石亚族 KAlSi3O8：透长石、正长石、微斜长石 9.6.1.2 斜长石亚族 Na1-xCaxAl1+xSi3-xO8：钠长石、奥(更)长石、中长石、拉长石、培长石、钙长石 9.6.2 霞石族(Na,K)AlSiO4 9.6.3 白榴石族 KAlSi2O6 9.6.4 方钠石族 Na3AlSiO46Cl2 9.6.5 日光榴石族：日光榴石Mn8BeSiO46S2、香花石 Ca3Li2BeSiO43F2 9.6.6 方柱石族：(Na,Ca)4Al(Al,Si)Si2O83(Cl,F,OH,CO3,SO4)9.5.7 沸石族,10.1 硼酸盐类矿物 10.1.1 概述 10.1.2 硼镁铁矿(Mg,Fe)2FeBO3O2 10.1.3 硼镁石 Mg2B2O4(OH)(OH)10.1.4 方硼石 Mg3B3B4O12OCl 10.1.5 硼砂 Na2B4O5(OH)48H2O 10.1.6 钠硼解石 NaCaB5O6(OH)65H2O 10.2 磷酸盐、砷酸盐和钒酸盐类矿物 10.2.1 概述10.2.2 独居石(Ce,La)PO4 10.2.3 磷灰石 Ca2Ca3PO43(F,Cl,OH)、磷氯铅矿 Pb5PO43Cl、砷铅矿 Pb5AsO43Cl 10.2.4 臭葱石 FeAsO42H2O、磷铝石 AlPO42H2O 10.2.5 绿松石 Cu(Al,Fe)6PO44(OH)84H2O 10.2.6 蓝铁矿 Fe3PO428H2O、钴华(Co,Ni)3AsO428H2O 10.2.7 铜铀云母 CuUO22PO4212H2O、钙铀云母 10.2.8 钒钾铀矿 Carnotite K2UO22V2O823H2O,10 其他含氧盐矿物,10.3 钨酸盐、钼酸盐和铬酸盐 10.3.1 概述 10.3.2 白钨矿 Scheelite CaWO4 10.3.3 钼铅矿 Wulfenite PbMoO4 10.3.4 铬铅矿 Carcoite PbCrO4 10.4 硫酸盐类矿物 10.4.1 概述 10.4.2 重晶石 Barite BaSO4、天青石 Celestite SrSO4、铅矾 PbSO4 10.4.3 硬石膏 Anhydrite CaSO4 10.4.4 石膏 Gypsum CaSO42H2O 10.4.5 芒硝 Mirabilite Na2SO410H2O 10.4.6 胆矾 Chalcanthite CuSO45H2O 10.4.7 水绿矾 Malanterite FeSO47H2O 10.4.8 明矾石Alunite KAl3SO42(OH)6、黄钾铁矾 KFe3SO42(OH)6,10.5 碳酸盐类矿物 10.5.1 概述 10.5.2 方解石-文石族 10.5.2.1 方解石亚族：方解石、菱镁矿、菱铁矿、菱锰矿、菱锌矿 10.5.2.2 文石亚族：文石、碳锶矿、碳钡矿(毒重石)、白铅矿 10.5.3 白云石 Dolomite CaMgCO32 10.5.4 钡解石 Barytocalcite CaBaCO32 10.5.5 孔雀石 Malachite Cu2CO3(OH)2、蓝铜矿 Azurite Cu3CO32(OH)2 10.5.6 氟碳铈矿 Bastnaesite(Ce,La)CO3F 10.6 硝酸盐类矿物 10.6.1 概述 10.6.2 钠硝石 NaNO3、钾硝石 KNO3,11.1 矿物样品的采集与分选11.2 矿物的物相鉴定方法 肉眼初步鉴定、光学显微镜鉴定、简易化学试验鉴定、精确鉴定11.3 矿物的形态测试方法 晶体测角法、扫描电子显微镜、扫描探针显微镜11.4 矿物的物理性质测试方法 硬度的测定方法、相对密度的测定方法11.5 矿物的成分测试方法 湿化学分析、光谱类分析、电子探针、热分析11.6 矿物的结构测试方法 X射线衍射、红外、拉曼、穆斯堡尔谱、顺磁共振、核磁共振 透射电子显微镜,11 矿物的鉴定与测试方法简介,