矿石学实验指导书

《矿石学》实验指导书宾晓蓓编院系：资源与环境工程学院专业：矿物加工工程武汉理工大学二00五年三月实验一晶体的宏观对称一、目的要求1、学会在晶体模型上找对称要素的方法，建立晶体宏观对称的概念。2、掌握各晶体的对称特点二、原理晶体对称性原理三、实验用具或模型木制晶体模型：001、201（202）、161（162）、121（122）、051（053）、034、093（094）、8、28、38、45四、实验内容找出各晶体模型上的全部对称要素（C、P、Ln、Li4、Li6），组合成对称型，然后根据对称型确定该模型所属的晶系，晶族。五、实验方法及步骤找晶体模型的对称要素时，首先应找对称轴，其次找对称面，最后是对称心。（一）找对称轴（L）以先找高次轴，再找低次轴的次序进行。1．晶体上可以出现一个或数个相同或不同轴次的对称轴，但不可能存在五次或高于六次的对称轴；2．对称轴可能是两对应角顶两对应面心两对应晶棱中点角顶与面心棱中点与面心的连线3．操作方法：绕上述连线旋转360°，观察晶体上相同部分重复出现的次数，即为对称轴的轴次；4．旋转反伸轴：一般只考虑Li4和Li6。Li4是一个独立的复合对称要素，不能用其它对称要素的组合来代替。Li4包含一个L2，且垂直L2方向无对称面P则此L2即为Li4。有Li4时它包含的L2不再写入对称型中。Li6等效于L3＋P（P⊥L3）的组合，但因它在对称分类中具有特殊意义，故需用Li6而不用L3＋P。5．操作：晶体绕旋转反伸轴旋转一定角度后，再对轴上一点进行反伸，可使相等部分重复。（二）找对称面（P）1．晶体可有也可没有对称面，最多可有9个对称面。2．对称面可以是垂直并平分晶面垂直晶棱并通过它的中点包含晶棱的平面3．操作：若某平面将晶体平分为了互为镜像的两个相等部分，则此平面即为一个对称面。（三）找对称中心C1．晶体只有一个C或没有C；2．若晶体上有两两相互平行、同形等大、方向相反的对应晶面则该晶体有C，反之则无C；3．操作：用反伸对称操作。将模型放在桌面上，若观察到上面的晶面与接触桌面的晶面反向平行、同形等大，则晶体上的所有对应晶面必定两两反向平行、同形等大，此晶体就有对称中心，否则无。（四）确定晶体的对称型根据上述方法将所有对称要素找到后，依次写出对称轴（轴次由高到低）→对称面→对称中心，即为该晶体的对称型。将结果与《晶体分类简表》中32种对称型对照，若由不符则需检查对称要素有无遗漏或重复，直至与其中的一种吻合。（五）确定晶体所属晶族和晶系根据晶体对称型中高次轴的有无和多少，确定晶体所属晶族；再根据对称轴的轴次及数量确定它所属的晶系（各晶系对称特点见《晶体分类简表》）。实验二四十七种单形一、目的要求认识晶体的47种单形，掌握各晶族主要单形的特点。二、原理晶体的形态理论。三、实验用具及模型四十七种单形的木制模型。四、实验内容及方法1．定义：单形是由所有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同形等大。2．对照图标按晶族逐一认识四十七种单形。对一个单形的描述要注意它的几何外形，晶面形状、数目、相互关系，晶面与对称要素间的相对位置以及单形的横切面形状等。3．对比下列相似单形之异同(1)斜方柱、四方柱、立方体；(2)复三方柱与六方柱；(3)三方双锥、菱面体、三方偏方面体；(4)复三方双锥、三方偏方面体、六方双锥；(5)斜方双锥、四方双锥、八面体；(6)斜方四面体、四方四面体、四面体；(7)菱形十二面体、五角十二面体；(8)三角三八面体、四角三八面体、五角三八面体、偏方复十二面体；(9)四六面体与六四面体。五、实验报告要求将实验结果填入《实验报告》表中，要求完成十二个模型。六、举例见《实验报告》。七、注意事项爱护模型，不在模型上涂写。实验三聚形分析一、目的要求学会聚形分析的基本方法二、原理单形聚合规律三、实验用具及模型木制聚形模型，其编号为：201（202）、161（162）、122（121）、051（054）、034、094（093）、001（018）。四、实验内容及方法1．定义：两个或两个以上的单形按一定规律的聚合称为聚形。只有对称型相同的单形才能相聚。2．分析步骤(1)找出各聚形的全部对称要素，确定其对称型，进而确定它所属的晶族、晶系；(2)将模型中同形等大的晶面归为一种单形，据此确定组成该聚形的单形数目；(3)确定单形名称①同一单形的晶面若不直接相交，先想象将其延展后相交（想象其它单形的晶面不存在），然后根据相交后的形态特点确定单形名称。在名称后面用括号标明该单形的晶面数目；②根据每个单形的晶面数目，晶面间的相对位置以及晶面与对称要素间的关系，确定单形的名称；③注意单形在各晶系中的分布，以防定错。五、实验报告要求将实验结果填入《实验报告》的表中，要求完成八个模型。六、举例见《实验报告》。七、注意事项爱护模型，不得在模型上涂写。晶体分类简表序号对称型种类对称特点晶族晶系12L1C无L2，无P低级晶族无高次轴三斜345L2PL2PCL2或P不多于一个单斜6783L2L22P3L23PCL2或P多于一个，但无高次轴斜方9101112131415L4L44L2L4PCL44PL44L25PCLi4Li42L22P有一个L4或Li4中级晶族只有一个高次轴四方1617181920L3L33L2L33PL3CL33L23PC有一个L3三方21222324252627Li6Li63L23PL6L66L2L6PCL66PL66L27PC有一个L6或Li6六方28293031323L24L33L24L33PC3Li44L36P3L44L36L23L44L36L29PC有四个L3高数级个晶高轴次有轴等轴实验四晶体定向和晶面符号一、目的要求1．掌握各晶系晶体定向的原则和方法；2．学会确定米氏符号和单形符号。二、原理整数定律、晶体常数和晶体定向原则。三、实验用具及模型木制晶体形态模型。编号为：001、162(161)、034、121（122）、094（093）、019、202（201）、051（053）。四、实验内容对所给模型进行晶体定向，确定各晶面的米氏符号和各单形的单形符号。五、实验方法及步骤（一）晶体定向步骤1．写出各晶体模型的对称型，并确定它所属的晶族、晶系（方法见实验一）；2．按各晶系晶体定向的原则确定坐标轴方向。三方晶系、六方晶系一般用四轴定向，其余各晶系则用三轴定向。（a）三轴定向（b）四轴定向3．各晶系的定向原则如下表所示（见下一页）(1)三轴定向为：(hkl)(2)四轴定向为：(hkil)h－X轴指数k－Y轴指数l－Z轴指数i－U轴指数（二）确定晶面符号1．米氏符号的含义是：晶面在结晶轴上的截距系数的倒数比；2．米氏符号的表示方法：将晶面截距系数的倒数比化简为简单整数后用（）括起来即为该晶面的米氏符号；3．确定米氏符号须遵循的规律(1)晶面与三晶轴相交，若截距系数相等，则晶面符号为（111）。如果三晶轴的轴单位相等(a=b=c)，则晶面截三轴的截距相等；如果轴单位不等，晶面截三轴的截距也不等。但只要截距系数相等，晶面符号就是（111）；晶系晶系常数结晶轴的选择结晶轴的安置等轴a=b=cα＝β＝γ＝900以相互垂直的三个L4、Li4、L2为X、Y、Z轴。Z轴直立X轴前后水平Y轴左右水平四方a=b≠cα＝β＝γ＝900以L4、Li4为Z轴，两个相互垂直的L2或P的法线为X、Y轴。斜方a≠b≠cα＝β＝γ＝900以相互垂直的三个L2为X、Y、Z轴，在L22PC对称型中以L2为Z轴，两个P的法线为X、Y轴。单斜a≠b≠cα＝β＝γ＝900β900以L2或P的法线为Y轴，垂直Y轴的两主要晶棱方向为X、Z轴。βZ轴直立；X轴前后，正端前倾；Y轴左右水平三斜a≠b≠cα≠β≠γ≠900以不在同一平面内的三个主要晶棱方向为X、Y、Z轴。βαγZ轴直立；Y轴左右，向右倾；X轴大致前后，向前倾六方和三方a=b≠cα＝β＝900γ＝1200以唯一的L6、Li6、L3为Z轴，以互为600交角的三个L2或P的法线（或晶棱）方向为X、Y、U轴。γαβZ轴直立；Y轴左右水平；X轴水平前偏左30°；U轴水平前偏右30°(2)晶面平行晶轴时，对应晶轴的晶面指数为0，如（001）、（010）、（100）；(3)晶面与轴相交于负端时，其对应轴指数上方要加负号，如（111）、（hkl）；(4)晶面指数相等，而符号相反的两晶面必定相互平行，如（321）和（321）；(5)晶面与轴不能相交时，可想象延长相交；(6)晶面指数不能用数字表示时，可用字母表示，如（hkl）、（hkil）；由下列情况：a．若两个指数相等，可用相同字母表示，如（hhl）、（hkk）；b．若三个指数相等，则写成（111）；c．若一指数为零，另两指数相等，则写成（110）等；d．若两指数为零，则另一指数不为零可写为1，如（010）、（100）、（001）；(7)．一个晶面符合中，不能字母和阿拉伯数字混用（零除外）；例如不能写（h02），而应写为（h01）；(8)晶体上各个晶面的符号一般按前后、左右、上下的顺序书写，以便查对；(9)晶体若为聚形，则按单形分别一一列出它们的晶面符号；(10)聚形中同名称单形若有几个时，应加绘晶面的形状以示区别。(三)确定单形符号1．单形符号：在单行中选择一个代表晶面，把该晶面的符号用{}括起来，代表一种单形，则该符号即为单形符号。2．单形符号的形式为{hkl}、{hkil}.3．确定单形符号的原则(1)总原则：选择正指数最多的晶面，至少1要为正；(2)具体规则：高级晶族按先前、次右、后上的原则选择代表晶面；中低级晶族遵循先上、次前、后右的原则；(3)前、右、上的标准：三轴定向中，以X、Y、Z轴正端所指方向为前、右、上；四周定向中以X轴正端与U轴负端的角平分线方向为前，Y、Z轴正端方向为右、上。六、实验报告要求将实验结果填在《实验报告》的表中。七、举例见《实验报告》。八、注意事项爱护模型，不得在其上乱涂画。实验五矿物的形态及物理性质一、目的要求1．学习矿物分类2．学会肉眼鉴定矿物的基本方法3．初步了解矿物的基本物理性质与晶体结构的关系。二、实验用具及标本1．小刀、放大镜、条痕板、磁铁、摩氏硬度计、盐酸；2．矿物标本若干。三、实验内容及方法(一)参照矿物晶体化学分类表，掌握矿物有哪些基本类型：矿物晶体化学分类：第一大类：自然元素类，如石墨、自然铜；第二大类：硫化物类含硫盐及类似化合物，如辉铜矿；第三大类：氧化物及氢氧化物类，如磁铁矿；第四大类：卤化物，如萤石；第五大类：含氧盐类：第一类：碳酸盐类，如方解石；第二类：硫酸盐类，如重晶石；第三类：钨酸盐类，如磷灰石；第四类：磷酸盐类，如磷灰石；第五类：硅酸盐类：第一亚类：岛状硅酸盐，如锆英石；第二亚类：环状硅酸盐，如绿柱石；第三亚类：链状硅酸盐，如辉石；第四亚类：层状硅酸盐，如云母；第五亚类：架状硅酸盐，如长石。(二)观察并描述矿物以下几方面的物理特征，并据此对矿物作出初步鉴定：1．矿物形态的描述。①单体形态一向伸长——柱状、棒状、针状、例绿柱石、电气石、水晶。两向延展——片状、板状、鳞片状、例云母、石膏。三向等长——粒状。例石榴子石、黄铁矿。②连生体形态平行连生：例明矾石双晶：接触双晶、穿插双晶③集合体形态A．显晶质合体：一向伸长：放射状集合体，纤维状集合体；例红柱石、石棉两向延展：板状集合体、鳞片状集合体；例重晶石、绿泥氏三向等长：粒状集合体；例石榴石。其他形状：树枝状集合体；例软锰矿晶族；例石英晶族B．隐晶质合胶态集合体：分泌体：结晶质或胶体自外向里生长而成。例玛瑙结核体：结晶质或胶体自内向外生长而成。例鳞灰石结核、鲫状赤铁矿、豆状赤铁矿。钟乳状体：具有同一生长基底，由胶体溶液凝聚而成。例钟乳状方解石。C．其它致密块状：叶腊石土状：高岭土2．矿物的物理性质①颜色自色：例方铅矿为浅灰色、赤铁矿为红色。他色：例石英混入杂质后呈现黑、紫色等各种颜色。假色：斑铜矿表面氧化后呈现的兰色、紫色。②条痕矿物在条痕板上刻划的矿物粉末的颜色。例黄铜矿为绿黑色、条铁矿为樱红色。③光泽金属光泽：方铅矿、黄铜