结晶学与矿物学 第九章硅酸盐类
硅酸盐晶体结构(无机材料科学)
一、岛状结构 镁橄榄石（ Mg2[SiO4]或 2MgO· 2） SiO 二、组群状结构 绿宝石（Be3Al2[Si6O18] 或 3BeO· 2O3 · Al 6SiO2) 三、连状结构 透辉石CaMg [Si2O6] 的结构（CaO· MgO· 2SiO2 ） 四、层状结构（层状结构矿物的特点） 1、高岭石结构（ Al2O3•2SiO2 •2H2O 或Al4[Si4O10](OH)8） 2、 蒙脱石（微晶高龄石）的结构（Al2[Si4O10](OH)8•nH2O理论式）
双四面体
三元环
四元环
六元环
5
(3) 链状 单链 ：[SiO4]彼此共用两个顶点， 在一维方向上连结成无限的长链， 每一四面体仍有2个活性氧，借 此与存在于链间的金属离子相连， Si/O=1:3； 双链 ：双链是由两个单链通过共 用氧平行连接而成，或者看成是 单链通过一个镜面反映而得。 Si/O=4:11
21
辉石类硅酸盐（如透辉石，玩火辉石）含有[Si2O6]n4n单链，链与链之间通过金属正离子相连接，最常见的为 Mg2+和Ca2+ ，也有被其他正离子取代的情况，Mg2+可被 Fe2+代替，（Mg2++Ca2+）可被（Na++Al3+）, （Na++Fe3+）, （Li++Al3+）等离子对所取代。 角闪石类硅酸盐含有[Si4O11]n6n-双链，如斜方角闪石 (Mg,Fe)7 [Si4O11]2(OH)2，透闪石 Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2， 具有硅氧链的硅酸盐矿物，因链内Si-O键要比链之间 的M-O键强得多，所以这类矿物易沿链（或带）方向 劈裂为柱状或纤维状。 以透辉石为例说明该类矿物的结构。
结晶学与矿物学硅酸盐矿物
矿物名称
透辉石 普通辉石 辉石族 硬玉 锂辉石
化学式
CaMg[Si2O6]
结构型
形态
颜色
条痕
光泽
透明度
半透明 半透明 透明 透明 透明 透明
硬度
解理
相对密 度
中级 中级 中级 中级 中级 中级
NaAl[Si2O6] LiAl[Si2O6] Ca3[Si3O9] (Mn,Ca)5[Si5O15]
链状硅 硅灰石 硅灰石 酸盐矿 族 物亚类 蔷薇辉
石族
蔷薇辉石
概述
透闪石 透明 5~6 完全解理 中级 角闪石 阳起石 透明 5~6 完全解理 中级 族 普通角闪 透明 5~6 完全解理 中级 石 结构：链状Si-O骨干平行C轴排列。 形态：平行Si-O骨干的柱状、板状、针状、纤维状。 物性：光学性质：离子晶格特征，玻璃光泽。解理：发育平行链的解理；硬度：一般大于小刀。 其他:普通辉石与普通角闪石的区别在于：辉石是短柱状，普通角闪石是长柱状。透闪石与硅灰石的区别在于：透闪石是绿色调，而硅灰石是 白色调。蔷薇水晶与蔷薇辉石的区别在与：蔷薇水晶无解理，高硬度。而蔷薇辉石有解理，小刀能刻动。
5.5~6 完全解理 5.5~6 完全解理 6.5 完全解理
6.5~7 完全解理 4.5~5. 完全解理 5 5.5~6. 完全解理 5
矿物名称
蛇纹石- 蛇纹石 高岭石 族 高岭石
化学式
Mg6[Si4O10](OH)8
结构型
形态
颜色
条痕
光泽
透明度
硬度
解理
相对密 度
层状硅 酸盐矿 物亚类
概述 架状硅 酸盐矿 物亚类 概述
二重单链状 粒状，放射 无色至深 玻璃光 绿 结构 状 绿色 泽 二重单链状 无色至浅 玻璃光 粒状 绿黑色 结构 褐色 泽 二重单链状 致密粒状或 苹果绿，无 玻璃光 无 结构 纤维状 色，白色 泽 二重单链状 灰白色，灰 玻璃光 柱状 无 结构 绿色 泽 玻璃光 三重单链状 板状 白 无 泽 玻璃光 五重单链 块状 蔷薇红 泽 柱状，放射 玻璃光 二重双链 白色或灰色 状 泽 二重双链 柱状 绿色 灰黑 玻璃光 二重双链结 无色或白 玻璃光 柱状 深绿-黑绿色 构 色 泽
《结晶学与矿物学》课程教学大纲
《结晶学与矿物学》课程教学大纲课程编号: 2712430/2712311 适用专业: 地质学、资源勘查工程专业计划学时: 90学时计划学分: 5.0学分一、本课程的性质和任务结晶矿物学是地质学和资源勘查工程专业的重要专业基础课。
它是在普通地质学、数学、化学和物理学基础上进行教学的。
它是学习岩石学、矿物学、地球化学、岩组学、找矿勘探方法以及材料学的前提，没有牢固的矿物学基础，这些课程很难学好。
同时，矿物学作为研究地球及其它星球物质成分的基础科学之一，其本身也具有直接为地质找矿服务的性质。
通过本课程学习，应使学生掌握结晶学和矿物学的基本理论和基础知识，学会用肉眼鉴定矿物的基本方法和技能，了解各类矿物的一般通性，学习70～80个矿物种(其中要求重点掌握30～40种）。
本课程总学时为90学时，其中理论教学为40学时，实习课为50学时。
二、本课程的基本要求1．对能力培养的要求结晶矿物学是一门与实践有密切联系的课程。
它不仅要求学生掌握基本的理论基础，而且还要求学生有一套扎实的鉴定矿物的本领，要求掌握常见矿物的结晶学特征和矿物学特征。
要能用肉眼和借助简单手段对矿物进行鉴定。
2．本课程的重点和难点重点：矿物的对称要素分析和聚形分析，矿物晶体定向与晶面符号，对称型的国际符号，晶体的规则连生，矿物的内部成分、结构与矿物宏观形态、物理性质的关系，矿物的形成、稳定、演化规律，矿物的晶体化学分类体系以及各大类/类/族矿物的共同性质及其各大类/类/族矿物之间的对比。
难点：对于结晶学来说主要是晶体对称要素的分析，聚形分析，晶体定向，对称形的国际符号等；对于矿物学来说主要是熟练掌握肉眼观察矿物形态、物理性质的技巧，熟练掌握划分光泽、解理等物理性质特征的等级。
3．先修课程的基本要求在选修本课程之前必须先行学完《地球科学概论》、《数学》、《化学》、《普通物理》等课程。
三、课程内容1．教学基本内容第一章绪论第二章晶体及其基本性质第三章晶体的生长第四章晶体的宏观对称第五章单形和聚形第六章晶体定向与晶面符号第七章对称型的国际符号，晶体的规则连生第八章矿物的化学成分和内部构造第九章矿物形态、物理性质以及形成矿物的地质作用第十章矿物各论（1）自然元素、硫化物及其它类似化合物（2）氧化物和氢氧化物（3）硅酸盐总论及岛状硅酸盐（4）链状硅酸盐（5）层状硅酸盐（6）架状硅酸盐（7）碳酸盐、硫酸盐及其含氧盐类、卤化物2．课外作业3．实验课（1）晶体对称要素（2）利用对称要素组合定律寻找对称要素（3）单形认识（4）聚形分析（5）等轴晶系对称形的国际符号、晶体定向及单形符号（6）四方晶系对称形的国际符号、晶体定向及单形符号（7）三方、六方晶系对称形的国际符号、晶体定向及单形符号（8）低级晶族晶体对称形的国际符号、晶体定向及单形符号（9）晶体规则连生（10）不同晶系晶体对称型的国际符号、晶体定向以及单形符号（11）矿物形态及物理性质（12）自然元素、硫化物及其类似的化合物（13）自然元素、硫化物及其类似的化合物（14）氧化物及氢氧化物（15）岛状硅酸盐（16）岛状硅酸盐（17）链状硅酸盐（18）链状硅酸盐（19）层状硅酸盐（20）层状硅酸盐（21）架状硅酸盐（22）碳酸盐（23）硫酸盐（24）其它含氧盐（25）未知矿物鉴定4、集中实习安排四、使用大纲说明2．教学方法提示本课程采用课堂讲授、课堂讨论、课堂实习及课外作业相结合，采用启发式教学，注意培养学生独立观察问题、思考问题和解决问题的能力。
中国地质大学(北京)结晶学与矿物学问答题和论述题总结简版
问答题1、简述石英族矿物的分类及成因产状。
（7分）答案要点：分类：α-石英，β-石英，α-磷石英，β-磷石英，α-方石英，β-方石英，柯石英，斯石英成因：α-石英各种地质作用下均可形成，β-石英酸性火山岩，α-磷石英β-磷石英，α-方石英，β-方石英，酸性火山岩，柯石英，斯石英陨石，高压成因。
2、简述层状硅酸盐矿物的结构型式及形态物性特点。
（8 分）答案要点：在层状硅酸盐矿物中，按八面体片中阳离子数目不同，可分为两种结构型式。
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置均为二价离子(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+)，为使电价平衡，这三个八面体位置将只有两个为离子充填，有一个空着的，这种结构称为二八面体型结构。
若二价离子和三价离子同时存在，则可形成过渡型结构。
本亚类矿物的形态和许多物理性质常与其层状结构密切相关。
形态上，多呈单斜晶系，假六方板、片状或短柱状。
物理性质上，一般具一组极完全的底面解理；低的硬度；薄片具弹性或挠性，少数具脆性；相对密度较小。
玻璃光泽，珍珠光泽。
3、试述矿物的分类及分类依据，并举例说明（15 分）答案要点：大类：化合物类型，类：阴离子和络阴离子种类，亚类：络阴离子结构，族：晶体结构型和阳离子性质，亚族：阳离子种类和结构对称性，种一定的晶体结构和化学成分，亚种：完全类质同象中的端元组分比例，异种（变种）形态物性成分稍异，例如含氧盐大类，硅酸盐类，链状硅酸盐亚类，辉石族，单斜辉石，普通辉石钛辉石。
4、简述辉石族和角闪石族矿物在成分、结构、性质和成因上有何共同和不同之处？（15 分）答案要点：辉石族矿物（1）化学成分和分类辉石族矿物的化学通式可表示成XY［T2O6］。
其中：X=Na+、Ca2+、Mn2+、Fe2+、Mg2+、Li+等，在晶体结构中占据M2位置，Y=Mn2+、Fe2+、Mg2+、Fe3+、Cr3+、Al3+、Ti4+等，在晶体结构中占据M1位置，T=Si4+、Al3+，少数情况下有Fe3+、Cr3+、Ti4+等，占据硅氧骨干中的四面体位置（2）晶体结构在辉石族矿物的晶体结构中，［SiO4］四面体各以两个角顶与相邻的［SiO4］四面体共用形成沿c轴方向无限延伸的单链。
硅酸盐岩相学复习资料
岩相学复习资料一、结晶学1.何为晶体与非晶体，二者有何本质区别，二者可以相互转换吗？晶体：内部质点做重复规律排列的固体或具有空间格子构造的固体非晶体：内部质点不作重复规律排列的固体或不具有空间格子构造的固体本质区别：外形上晶体有固定外形，非晶体无固定外形；晶体内部质点排列规律，非晶体内部质点排列不规律。
两者之间在一定条件下可以相互转换2.何为空间格子，有哪些要素组成。
空间格子：晶体内部质点，在空间是作格子状排列的要素（1）结点（2）行列（3）面网（4）平行六面体3.何为平行六面体与单位晶胞，二者有何对应关系。
有三组大小相同、两两平行的面构成的平面体。
构成晶格的最近本的几何单位称为晶胞晶胞是能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布结构特征的平行六面体最小单元4.晶体有哪些基本性质？基本性质：（1）自限性（2）均一性（3）对称性（4）异向性（5）最小内能（6）稳定性5.晶体形成方式有哪几种？举例说明。
形成方式：（一）由液体转变为晶体（1）从熔体中结晶。
例如：炽热的岩浆结晶成各种各样的岩石和矿物（2）从溶液中结晶①温度降低。
例如：海边晒盐。
②水分蒸发。
③起化学反应生成的难溶的物质晶体。
例如：BaCl2和K2SO4的饱和溶液混合后，有BaSO4的结晶沉淀出来。
④外来物质的加入。
（二）由气体转变为晶体。
例如，火山爆发时在火山口附近及火山颈的壁上，直接由空气生成的食盐，碘，硫等晶体6.晶芽形成方式如何，晶体长大有何规律性？晶芽可以自发形成，也可以非自发形成。
（1）晶芽自发形成首先形成线晶，线晶的相互靠拢而成的面晶，面晶的相互叠合而成结晶格子，即为晶芽，以后质点就向它不断粘附，晶体就长大起来了。
（2）晶芽的非自发形成是指由外来的杂质、晶体的碎块、表面能够吸附溶质的胶点，甚至于气泡等成为溶液中物质的结晶中心。
晶体长大的规律性：质点以一个一个的方式往晶芽上粘附，次序是先长一条行列再长相邻的行列，生长满一层面网再长第二层面网，面网层层平行地向外推移。
《结晶学与矿物学》题集
《结晶学与矿物学》题集第一大题：选择题1.结晶学中，晶体的基本性质不包括以下哪一项？A. 自范性B. 均一性C. 异向性D. 固定熔点2.下列哪种对称要素不属于晶体对称要素？A. 旋转轴B. 对称中心C. 镜面D. 平行面3.矿物学中，根据化学成分分类，下列哪一类矿物不属于硅酸盐类矿物？A. 石英B. 长石C. 云母D. 方解石4.下列哪一项不是晶体形成的必要条件？A. 物质的过饱和度B. 适当的温度C. 适当的压力D. 物质的均匀混合5.矿物硬度是指矿物抵抗哪种作用的能力？A. 压缩B. 拉伸C. 刻划D. 弯曲6.下列哪种晶体结构类型不属于按晶体中质点的排列和相互结合方式划分的类型？A. 离子晶体B. 原子晶体C. 分子晶体D. 立方晶体7.矿物的条痕色与矿物的什么性质有关？A. 硬度B. 光泽C. 颜色D. 密度8.下列哪一项不是晶体长大的机制？A. 扩散机制B. 表面反应机制C. 螺旋位错生长机制D. 溶解-再结晶机制9.矿物的解理是指矿物晶体受力后，沿一定方向分裂成什么性质平面的性质？A. 光滑B. 粗糙C. 弯曲D. 波浪状10.下列哪种矿物属于氧化矿物？A. 磁铁矿B. 石膏C. 石墨D. 滑石第二大题：填空题1.晶体结构中的基本单元称为_______。
2.矿物的光泽类型主要包括金属光泽、非金属光泽和_______光泽。
3.晶体的空间格子中，由一系列等距离且相互平行的直线 或平面）组成的几何要素称为_______。
4.矿物的断口是指矿物晶体受外力作用后，不按一定方向断裂而形成的_______表面。
5.晶体结构中，质点在三维空间呈_______、_______、_______周期性重复排列。
6.矿物的硬度可分为十个等级，其中最高等级为_______，最低等级为_______。
7.晶体中，若质点呈有规律的重复排列，则晶体具有_______性。
第三大题：判断题1.矿物的条痕色比矿物的颜色更稳定，更具有鉴定意义。
结晶学及矿物学名词解释期末考试
一、名词解释1.矿物种与异种矿物种：是指具有一定晶体结构和化学成分的矿物。
异种：是指同属于一个种的矿物，但在化学组成、物理性质等方面有一定程度的变异者。
2.有序与无序有序：当两种（或两种以上）原子或离子在晶体结构中占据某种位置时，如果它们相互间的分布是有规律的，即这两种（或多种）原子或离子各占据特定的位置，则这种结构称为有序机构。
无序：当两种（或两种以上）原子或离子在晶体结构中占据某种位置时，如果它们相互间的分布是任意的，即它们占据任何一个该种位置的几率都是相同的，则这种结构称为无序。
3. 二八面体型与三八面体型结构二八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体型结构。
三八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充个称为三八面体型。
4. 立方最紧密堆积与六方最紧密堆积立方最紧密堆积：按ABCABCABC…三层重复一次的规律堆积，则球在空间的分布规律与立方面心格子一致，这种堆积方式为立方最紧密堆积。
六方最紧密堆积：按ABABAB…两层重复一次的规律进行堆积，结果球在空间的分布将与立方原始格子相对应。
5. 矿物包裹体：矿物生长过程中或形成之后被捕获包裹于矿物晶体缺陷（如晶格空位、位错、空洞、裂隙等）中的、至今尚完好封存在主矿物中并与主矿物有着相界线的那一部分物质。
6. 聚集元素与分散元素聚集元素：有些元素，如Sb、Bi、Hg、Ag、Au等，虽然丰度很低，但趋于集中，形成独立的矿物种，甚至富集成矿床，这些元素称为聚集元素。
分散元素：Rb、Cs、Ga、In、Sc等元素的丰度虽远比上述元素为高，但趋向于分散，很少能形成独立的矿物种，而是常常作为微量的混入物赋存于主要由其他元素所组成的矿物中，这些元素称为分散元素。
7. 类质同象与同质多像、多型类质同象：晶体结构中某种质点（原子、离子或分子）为它种类似的质点所代替，仅使晶格常数发生不大的变化，而结构形式并不改变，这种现象称为类质同象。
矿物学链状结构硅酸盐
翡翠的A货、 B货和C货的 含意：
A货：是指未经任何人工化学处理的天然翡翠货品，成分、 结构、颜色、透明度均保持自然状态的属性，仅通过机械 加工改变了形状的翡翠。
B货：指本来是低档翡翠，经强酸处理漂洗，去除杂质杂色， 保留了绿色、紫色，再用环氧树脂固结，颜色、玉质是天 然的（真的），但结构已被破坏的翡翠，较长时间后，其 色、质均会变差。
T组阳离子占据硅氧骨干中的四面体位置，以Si4+为主，主要 有Al3+(少量的Ti4+,Fe3+,Cr3+ 等)替代，但Al/Si一般≤1/3 A, X, Y组阳离子中及其间的类质同象替代十分普遍和复杂， 并可形成许多类质同象序列
晶体结构
硅氧骨干可看成是由两个辉石 单链联结而成的双链，以4个 [SiO4]四面体为重复单位，记 为[Si4O11]6-。链与链之间 存在着空隙，由A、X、Y类阳 离子充填。
阳起石
Ca2（Mg、Fe）5[Si4o11] (oH)2
鉴定特征：晶体长柱状，横断面菱形，褐、绿、绿黑色，二组解理，交角124°。 透闪石是接触变质岩的常见矿物。
普通角闪石
软玉
软玉的英文名称为Nephrite，有时也用Jade。中文名称为玉或和田玉， 因软玉最早产于新疆和田，又称“和田玉”或“新疆玉”
04
透辉石 (Ca, Mg)[Si2O6]
05
鉴定特征：白—灰 绿色，八边形短柱 状晶体，二组解理 交角近直角。
06
透辉石是基性岩、 超基性岩中很常见 的一种造岩矿物， 在矽卡岩、钙质区 域变质岩常见。
普通辉石
翡翠
翡翠的英文名称为Jadeite，之所 以叫翡翠，是因为它的颜色不均 一，有时在浅色的底子上伴有红 色和绿色的色团，颜色之美尤如 古代赤色羽毛的翡雀和绿色羽毛 的翠雀，所以称之为翡翠。近代 人们称翡翠为“红翡绿翠”