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结矿复习资料.doc

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上传者: 手机3244700733 2013-11-22 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《结矿复习资料doc》,可适用于高等教育领域,主题内容包含结晶学一、名词解释晶体:是内部质点(原子、离子或分子)在三维空间周期性地重复排列构成的固体物质。空间格子:晶体内部结构最基本的特点是质点在三维空间有符等。

结晶学一、名词解释晶体:是内部质点(原子、离子或分子)在三维空间周期性地重复排列构成的固体物质。空间格子:晶体内部结构最基本的特点是质点在三维空间有规律地周期性重复排列这种排列叫做格子构造。面角:晶面的法线夹角(晶面夹角的补角)。面角守恒定律和整数定律同种物质的晶体其对应晶面之间的夹角恒等。如不同形态的石英其对应晶面的夹角是相等的即rm=″rz=″mm=整数定律也称有理数定律即晶体上任一晶面在结晶轴上的截距为轴单位的整数倍而晶面指数为简单的(即绝对值最小的)整数。(P页图解)单形和聚形:单形是由对称要素联系起来的一组晶面的组合。这样的一组晶面性质是等同的。如立方体、八面体、菱形十二面体和四角三八面体等的晶面都是通过mm对称型中个对称要素的操作而相互重合由两个或者两个以上的单形按照一定对称规律组合起来构成的晶体的几何多面体便是聚形。组成聚形的各个单形必须属于同一对称型。如黄铁矿晶体常为立方体和菱形十二面体聚形橄榄石晶体形态常见平行双面、斜方柱和斜方双锥的聚形。平行连生和双晶平行连生是指结晶取向完全一致的两个或两个以上的同种晶体连生在一起。如自然铜常见由立方体单晶平行连生构成的树枝晶明矾石常见由八面体构成的宝塔状平行连晶。双晶又称孪晶是指两个或两个以上的同种晶体其结晶学取向呈现一定对称关系的规则连生体。如石膏的燕尾双晶。点群和空间群点群即相应的晶体的外部各种对称要素的组合。空间群是晶体内部结构所有对称要素的组合。个点群可以产生个空间群。外形上属于同一对称型的晶体其内部结构可分属于若干空间群。如属于对称型为的晶体其内部结构中对称要素可能有下列组合:P、P、P、P、I、I。双晶律:双晶中单体的连生规律。双晶律一般以双晶要素和双晶接合面的方式来表达。也可以矿物、发现地、形态命名。等效点系:是指晶体结构中由一原始点经空间群中所有对称要素的作用所推导出来的规则点系。聚片双晶纹和聚形纹聚片双晶纹是指在聚片双晶中由一系列相互平行的接合面在晶面或解理面上的双晶缝合线所构成的直线条纹。在显微镜反光条件下表现为明暗相间的条纹。如斜长石晶体上钠长石律聚片双晶纹。聚形双晶是指由于不同单形的细窄晶面反复相聚、交替生长而在晶面上出现的一系列直线妆平行条纹。如黄铁矿的立方体及五角十二面体的晶面上常见三组相互垂直的条纹。两者根本区别在于:聚形纹只在晶面上出现聚片双晶纹则不仅在晶面上存在而且在解理面上甚至断口处也同样存在(在与双晶接合面平行的晶面和解理面上除外)浮生与交生浮生是指一种晶体以一定的结晶学取向关系附生于另一种晶体表面或同种晶体以不同方位但结构相似的面网附生在一起。如十字石以()面附生于蓝晶石()面上。交生是指两种不同晶体彼此间以一定的结晶学取向交互连生或一种晶体嵌生于另一种晶体的现象。如石英嵌生于钾长石晶体中的所谓的文象结构。类质同像所谓类质同像是指在晶体结构中部分质点为他种质点所代换只引起晶格常数不大的变化而晶体结构保持不变的现象。如镁橄榄石和鉄橄榄石同质多像:不同的物理化学条件下同种化学成分的物质形成不同结构的晶体的现象。如金刚石和石墨。多层:是一种元素或化合物的晶体以两种或两种以上的层状结构存在的现象。这些晶体的单元层基本上是相同的只是它们的重叠顺序有所不同。如石墨的H和R型等。(被视为一维的同质多像).有序和无序在晶体结构中若两种或两种以上的质点占据任何一个等同位置的几率都相同这种结构称为无序结构如果他们各自占据特定的位置则称为有序结构。如以上黄铜矿具有闪锌矿的结构Cu和Fe在立方晶胞的角顶和面心任意分布为无序结构以下黄铜矿中的Cu和Fe将规律的相见分布为有序结构。二、填空晶体的基本性质:自限性、均一性、对称性、稳定性、最小内能性和异向性。晶体的宏观对称要素:对称轴、对称面、对称心、旋转反伸轴.双晶类型:接触双晶和贯穿双晶。.双晶的识别:凹入角、双晶纹和双晶缝合线、蚀像和假对称。双晶的成因:在双晶位取向的晶核基础上生长、同质多像转变和机械外力作用。四种基本格子类型:原始格子、体心格子、面心格子和底心格子。晶体的内部对称要素:平移轴、螺旋轴和滑移面.在晶体化学中常根据结构空间的分布和原子或配位多面体联结的形式常将晶体结构划分为其中类型岛状(橄榄石)、环状(绿柱石)、链状(金红石)、层状(石墨)、架状(石英)、配位型(金刚石)、分子型(自然硫)。晶体生长途径:由气相转变、液相转变和固相转变为晶体。固相转变的三种类型:同质多像的转变、固溶体分解和再结晶作用。布拉维法则:实际晶体的晶面常常是由晶体格子构造中面网密度大的面网发育而成的。影响晶体生长的外部因素:涡流和生长介质的流动方向、温度、杂质和酸碱度、黏度、结晶速度、生长顺序和生长空间。(总的来说它们都是通过改变晶面间的相对生长速度而起作用的)常见的两种等大球最紧密堆积是:六方最紧密堆积和四方最紧密堆积空隙是四面体空隙和八面体空隙。.四种基本键型:离子键、共价键、金属键、分子键。种晶格类型:离子晶格、原子晶格(金刚石)、金属晶格、分子晶格、氢键晶格。正长石通常发育卡斯巴双晶斜长石发育聚片双晶。最紧密堆积原理适用于:金属晶格和离子晶格的晶体。同质多像转变的类型:相互转换关系:可逆和不可逆(α石英ρ石英)根据变体的结构特征:)重建式转变(金刚石和石墨))移位式转变(α石英ρ石英))有序无序转变(黄铜矿中的Fe和Cu)三、简答及论述从格子构造观点出发说明晶体的基本性质。晶体的对称分类及依据。(P)各晶系晶体的选轴原则。(P)简述层生长理论模型。(P)等大球最紧密堆积原理(P)类质同像的概念及条件并举例说明其意义。(P)所谓类质同像是指在晶体结构中部分质点为他种质点所代换只引起晶格常数不大的变化而晶体结构保持不变的现象。、产生类质同像的内部条件:()原子和离子半径:相互取代的原子或离子其半径应当相近。()总电价平衡:在类质同像的代替中必须保持总电价的平衡。()离子类型和化学健:原子或离子外层电子构型及所形成的化学键越相近相应的类质同像越容易实现。反之则不易实现。()晶格:如果晶体的晶格中存在巨大的空隙则大半径阳离子可以充填其中在不成对类质同像代换是额外加入的离子的大小便不必考虑。()能量系数:由EK大的离子代换EK小的离子有利于降低晶体内能而使之更趋向稳定这样的代换易于发生反之则不易发生。、影响类质同像的外部条件:()温度:温度增高有利于类质同像的产生而温度降低则将限制类质同像的范围并促使离溶()压力:一般来说高压下不易发生但这一问题尚待进一步的研究()组分浓度:一种矿物晶体其组成组分间有一定的量比。当它从熔体或溶液中结晶时介质中各该组分若不能与上述量比相适应即某种组分不足时则将有与之类似的组分以类质同像的方式混入晶格加以补偿矿物学一、名词解释矿物:是由地质作用或宇宙作用所形成的、具有一定化学成分和内部结构、在一定的物理化学条件下相对稳定的天然结晶态的单质或化合物它们是岩石和矿石的基本组成单位。克拉克值:各种化学元素在地壳中的平均含量的百分数。结晶水和结构水结晶水是指以水分子的形式存在于矿物晶格中一定位置的水它是矿物化学组成的一部分。矿物脱水后晶格即完全被破坏、改造而形成新的结构。如石膏中的水脱水后形成硬石膏。结构水是指以离子形式存在于矿物晶格中的一定配位位置上、并有确定的含量比的“水”。结构水在晶格中与其他离子结合的非常牢固只有在高温下结构遭受破坏时才能逸出。如水镁石、高岭土等。晶体习性:矿物晶体在一定的外界条件下常常趋向于形成某种特定的习见形态。大致分为三种类型:一向延长型如水晶、电气石、金红石等二向延展型如云母、石墨等三向等长型如石榴石、黄铁矿等。此外还存在一些过渡形态如短柱状、板柱状、板条状等。条痕:矿物的条痕是指矿物的粉末颜色。如赤铁矿的樱红色条痕具有鉴定特征。条痕能消除假色减弱他色突出自色更具有鉴定意义。(对于鉴定不透明矿物和鲜艳彩色透明矿半透明物尤其是硫化物或部分氧化物和自然元素矿物)磷光和荧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在S以上的发光称为磷光。如萤石在紫外灯照射后关掉光源后继续发光而钻石大部分具有荧光不具有磷光。解理和裂理当矿物晶体遭受超过其弹性极限的外力作用时矿物晶体便沿着一定结晶学方向破裂成一系列光滑平面这种定向破裂的特性成为解理。如金刚石具有{}方向的中等解理裂理是指矿物晶体遭受外力作用时有时沿着一定的结晶方向(是杂质、包裹体、固溶体等组分在矿物结晶过程中沿着某些结晶学方向上均匀排列只是该方向成为力学薄弱面)但并非晶格本身薄弱方向破裂成平面的性质。如刚玉裂理很发育。弹性和挠性矿物在外力作用下发生弯曲变形撤除外力后能自行恢复原状的性质称为矿物的弹性当外力撤除后不能恢复原状的称为挠性。如云母和石棉等具有弹性石墨、滑石、蛭石、辉钼矿、水镁石、绿泥石等具有挠性。脆性和延展性矿物受外力作用时易发生破裂的性质成为脆性。矿物受拉伸成丝或碾压成片的性质分别称为延性和展性因其几乎同时共存故合称为延展性。非金属晶格矿物如金刚石、自然硫、石英、石榴石、方解石、萤石、石盐等显示较强的脆性金属晶格矿物如自然金、自然铜等显示较强的延展性。矿物的共生和伴生同一成因、同一成矿期所形成的不同矿物共存于同一空间的现象称为矿物的共生。如方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、石英、萤石等为共生关系不同成因、或者不同成矿阶段的各种矿物共同出现在同一空间范围内的现象称为矿物的伴生。如黄铜矿与孔雀石、蓝铜矿常为伴生关系。标型矿物和标型特征标型矿物是指在特定的自然环境中形成矿物种它的出现能够作为判定某一特定形成条件的标志。如十字石只产于变质岩中只是中级变质环境。标型特征是指不同地质时期和不同地质作用条件下形成于与不同地质体中的同一种矿物在各种属性上所表现的差异这些差异能够作为判定其形成条件的标志。如锆石随着生成条件的不同它在晶形、颜色、微量元素含量等方面表现出明显的差异。假像和副像当交代强烈时原矿物可全部为新形成的矿物所替代但仍保持原矿物的晶形这种晶形称为假象。如褐铁矿呈现黄铁矿假象。矿物发生同质多像转变时其晶体结构及物理性质均发生明显的变化但原变体的晶形却被新变体继承下来此种晶体称为副像。如常见α石英呈现ρ石英的六方双锥晶形。矿物种和异种矿物种是指具有确定的晶体结构和相对固定的化学成分的矿物。“种”是矿物分类的基本单位。例如H和R型石墨均属于同一矿物种石墨。在同一矿物种中由于矿物的次要化学成分或物理性质、形态上呈现出比较明显的差异往往称之为变种或异种。例如紫水晶是石英的变种。硫盐和硫酸盐硫盐是指硫与半金属元素As、Sb、Bi结合组成络阴离子团然后再与阳离子结合而成的较复杂的化合物。铝硅酸盐和铝的硅酸盐二、填空通常根据离子的外层电子的构型将元素的离子类型分为:惰性气体型离子、铜型离子和过渡型离子。类质同像和非化学计量性是引起矿物成分在一定范围内变化的主要原因其他因素还有阳离子的可交换性、胶体的吸附作用、矿物中含水量的变化及以显微包裹体形式存在的机械混入物等。矿物中的水有:吸附水、结构水、结晶水、层间水和沸石水。在实际晶面中常见的花纹有:晶面条纹、蚀像、生长丘、晶面台阶等。矿物的颜色通常可分为:自色、他色和假色。矿物中常见的假色有:锖色、晕色、变彩和乳光等。矿物的自色呈色机理:离子内部电子跃迁、离子间电荷转移、能带间电子跃迁和色心。矿物的一些特殊的变异光泽有:珍珠光泽、丝绢光泽、树脂光泽、蜡状光泽、土状光泽和沥青光泽。个标准矿物:滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石。矿物的磁性可分为:亚铁磁性(磁黄铁矿和磁铁矿等)、铁磁性(自然铁等)磁性矿物反铁磁性(赤铁矿、自然铂和方锰矿等)、顺磁性(黑云母、普通辉石和黑钨矿等)电磁型矿物和抗磁性(方解石、萤石和自然银等)。矿物的电学性质:导电性和介电性、热电性、压电性和焦电性一般将矿物的地质作用分为:内生作用(岩浆作用、火山作用、伟晶作用和热液作用)、外生作用(风化作用和沉积作用)和变质作用(接触变质作用和区域变质作用)。由火山喷气凝华形成的矿物有:自然硫、雌黄、石盐等。矿物的世代:是指在一个矿床中同种矿物在形成的时间上先后关系。它与一定的成矿阶段相对应。自然铜在地表及氧化环境中不稳定一氧化成氧化物和碳酸盐如赤铜矿、孔雀石和蓝铜矿等矿物。砂矿中常见的矿物主要有:自然金、自然铂、金刚石、刚玉、金红石、锡石、尖晶石、磁铁矿、铬铁矿、黑钨矿R型石墨用于合成金刚石。硫化物按阴离子或络阴离子的类型不同分为:单硫化物、复硫化物和硫盐。方铅矿在氧化带中不稳定易转变为铅矾和白铅矿等一系列次生矿物。闪锌矿在氧化带中形成菱锌矿等次生矿物黄铜矿在地表氧化环境中易氧化分解为孔雀石、蓝铜矿。磁黄铁矿极易分解最后转变为褐铁矿铜蓝介于简单硫化物与复杂硫化物之间的结构斑铜矿在氧化分解形成孔雀石、蓝铜矿、赤铜矿、褐铁矿等矿物。辉铜矿易于分解为铜的氧化物和铜的碳酸盐。在不完全的氧化下可转变为自然铜黄铁矿易于氧化分解形成各种铁的硫酸盐和氢氧化物。铁的硫酸盐如黄钾铁矾铁的氢氧化物如针铁矿。褐铁矿有时呈黄铁矿的假象。毒砂氧化分解为浅黄色或浅绿色的臭蒜石。黑钨矿晶体结构可视为似层状链状结构水锰矿易氧化成软锰矿葡萄石骨干类型为层状向架状过渡三、简答及论述试总结矿物的颜色、条痕、透明度和光泽之间的相互关系。(P:定义、联系用列表)颜色是矿物对入射自然可见光中不同波长的光波的选择性吸收后投射和反射出来的各种光波可见光的混合色。矿物的条痕是指其粉末的颜色通常是矿物在素瓷板上擦划后获得。矿物粉末表面粗糙反射力弱所以条痕多是穿过粉末的透射光的颜色。能够消除假色、减弱他色、突出自色。矿物的透明度是指矿物允许可见光透过的程度。矿物的光泽是指矿物表面反射光时所表现的特征是矿物反射可见光能力的度量。矿物的光泽应在新鲜平滑面或解理面上进行观察。矿物的颜色、条痕、光泽和透明度的关系颜色非金属色金属色条痕白色白彩色深彩色黑色光泽玻璃金刚半金属金属透明度透明半半透明风化作用及其矿物共生组合风化作用是指在地表或近地表的常温常压条件下矿物和岩石受太阳能、大气、水及有机物的影响而发生的机械破碎和化学分解部分易溶组分形成真溶液被地表水及地下水带走部分难溶组分残留在原地或搬运到不远处堆积形成风化壳中新矿物和岩石的过程。风化壳中残留的矿物主要有:自然金、自然铂、金刚石、磁铁矿、石英、刚玉、金红石、锆石、石榴子石等新生的表生矿物主要有玉髓、蛋白石、水锰矿、硬锰矿、褐铁矿、铝土矿、孔雀石、高岭石、蒙脱石、蓝铜矿等。矿物标型特征及类型标型特征是指不同地质时期和不同地质作用条件下形成于与不同地质体中的同一种矿物在各种属性上所表现的差异这些差异能够作为判定其形成条件的标志。可以包括:)形态标型。如黄铁矿在金矿床中粗大自形晶黄铁矿含金性差细小他形碎裂黄铁矿含金性好。在低过饱和度、低硫逸度和较高温或较低温条件下黄铁矿主要呈立方体或八面体习性含金性差在过高饱和度、高硫逸度和中温条件下黄铁矿呈五角十二面体习性常见各种聚形含金性好。)成分标型。例如黄铜矿CuFeS的主要元素含量与形成温度有关。当温度高于时硫的含量就不足形成温度越高硫的含量越不足当形成温度低于黄铜矿的成分与理想化学式一致。)结构标型。矿物的结构标型主要反映在晶胞参数、离子配置、多型、有序度和键长等方面。如金伯利岩中与金刚石共生的镁铝榴石由于成分中富含Cr其晶胞参数远比“非金伯利岩”中的参数要大。)物理性质标型。颜色、硬度、密度、磁性、电性、发光性等均可有一定的标型性。如电气石其黑色者主要是较高温的产物而绿色和粉红色者则多为较低温产物。矿物的相变和相变类型在封闭体系中体系与环境之间只有能量的交换而无物质上的交换物理化学条件的改变促使矿物发生晶体结构的转变而化学成分保持不变。包括同质多像相变和多型相变。同质多像相变是指当外界条件改变到一定程度时同质多像各变体之间在固态条件下发生结构的转变。从变体见晶体结构的变化来看又可分为重建式相变、移位式相变和有序无序相变。多型相变是指不同多型之间的转变。对比氧化物大类与硫化物大类在成分、结构、物性、成因和应用方面的主要差异氧化物硫化物成分阳离子为:阴离子为:结构最紧密堆积空隙充填物性形态颜色、光泽、条痕、硬度、相对密度成因绝大多数形成于内生、外生、变质作用中绝大多数为热液作用的矿物应用方面宝石应用方面较明显多用于工业方面硅氧骨干类型与形态物性的关系形态物性岛状多具三向等长习性如石榴石、橄榄石等常为深色白色或灰白色条痕玻璃或金刚光泽几乎都透明解理取决于结构中强键的分布硬度约为~相对密度常在以上环状常呈板状或柱状如绿柱石呈六方柱状电气石呈复三方柱状常为深色白色或灰白色条痕玻璃或金刚光泽几乎都透明一般解理不发育硬度大约为相对密度~链状常呈柱状或针状如角闪石、辉石多为柱状。常为深色白色或灰白色条痕玻璃或金刚光泽几乎都透明平行链的中等完全解理硬度在~之间相对~层状板状、片状等如云母绿泥石常为深色白色或灰白色条痕玻璃或金刚光泽几乎都透明平行骨干层的极完全解理硬度多为~相对密度~架状解理取决于结构中强键的分布如长石结构中有平行a轴和c轴的较强的链故长石形成平行a轴或c轴的板条状晶体常为浅色白色或灰白色条痕玻璃或金刚光泽几乎都透明解理取决于结构中强键的分布硬度在~之间相对密度多小于

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