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《结晶学及矿物学》实验指导书昆明理工大学《结晶学及矿物学》实验指导书编者：周梅刘星国土资源工程学院二00四年一月目录实验一晶体的对称………………………………………………1实验二单形、聚形………………………………………………3实验三晶体定向、符号…………………………………………7实验四晶体化学…………………………………………………10实验五矿物的实际形态…………………………………………12实验六矿物的光学性质…………………………………………14实验七矿物的力学性质及其它性质……………………………15实验八矿物各论…………………………………………………17附录一可用矿物的工业分类……………………………………19附录二相似矿物对比表…………………………………………21附录三稀有和分散元素在常见矿物中的半生含量表…………30实验一晶体的对称一、要求：1．通过对晶体模型的实际操作，练习找对称要素的方法。2．学会根据晶体对称的特点，划分晶体所属的晶族和晶系。二、内容和方法1．找对称要素：（1）在晶体模型上找对称面、对称轴、对称中心。（2）晶体模型上的对称要素可以在下列位置去找：●对称面（P）─可能是垂直平分晶面或垂直平分晶棱的平面；可能是包含晶棱的平面。●对称轴（Ln）—可能是通过晶棱中点的连线；可能是通过两平行晶面中心的连线；可能是通过隅角两端的连线。（注意：当某一对称轴可以是几种轴次时，应取最高轴次；如同时为L2、L3、L6，则应取L6为该轴的轴次。）●对称中心（C）─将晶体置于桌子上，观察晶体上面的晶面与接触桌面的晶面是否相等平行，如果晶体中每一对晶面都是这样两两平行，同形等大，方向相反，则晶体具有对称中心。（注意：对称中心在晶体中最多只有一个或不存在。只要有一个晶面无对应晶面与之平行时该晶体无对称中心。）●旋转反伸轴（L）─在实际中常用的有L和L，因L首先必须是L2，L首先必须是L3，故在没有对称中心的晶体中，L2有可能是Li4、L3有可能是Li6，须注意观察检验。2．利用组合定理推导晶体的对称要素：（1）先找主要对称轴：将之置于直立位置。（2）再观察下列各项：有无包含直立轴的对称面，若有，根据定理Ln+P//→LnnP推导。有无垂直直立轴的对称面，若有，根据定理Ln+P┴→LnPC推导。有无垂直直立轴的二次轴，若有，根据定理Ln+L2┴→LnnL2推导。3．划分晶族、晶系：找出晶体的全部对称要素，确定对称型，确定它们所属的晶族和晶系（参看附“对称型划分晶系表”）4．查表核对自然界的所有晶体都属于该表中的某一对称型，所以，当你在一个晶体上找出了全部对称要素去查表，但没有适当的对称型，说明工作有遗漏或重复，需要分析原因，重新确定。三、本次实验内容及记录格式见实验报告。对称型划分晶系表对称型种类晶体名称代表矿物或人工化合物举例对称特点晶系名称晶族名称1．2．单面晶类平行双面晶类硫代硫酸钙*CaS2O6?6H2O钠长石Na[AlSi3O8无无三斜晶系低级晶族（无高次轴）3．4．5．轴双面晶类反映双面晶类斜方柱晶类酒石酸C3H6O6片沸石CaAl2Si7O186H2O正长石K[AlSi3O8]或不多于1个单斜晶系6．37．28．33正交四面体晶类正交单锥晶类正交双锥晶类泻利盐MgSO4?7H2O异极矿Zn2Ca2[Si2O7](OH)H2O重晶石BaSO4或多于1个正交晶系9．10．411．12．413．4514．15．22四方单锥晶类四方偏方面体晶类四方双锥晶类复四方单锥晶类复四方双锥晶类四方四面体晶类复四方偏三角面体晶类彩钼铅矿PbMoO4三氯乙酸钾Cl3(C02K)Cl3?(CO2H)白钨矿CaWO4羟铜铅矿PbCuCl2(OH)4锡石SnO2铝硅酸钙Ca2Al2SiO7黄铜矿CuFeS2有一个或四方晶系中级晶族（只有一个高次轴）16．17．318．319．20．33三方单锥晶类三方偏方面体晶类复三方单锥晶类菱面体晶类复三方偏三角面体晶类碘酸钠NaI2O8?6H2Oα—石英SiO2电气石硅铍石Be2[SiO4]方解石CaCO3有一个三方晶系21．22．3323．24．625．26．627．67三方双锥晶类复三方双锥晶类六方单锥晶类六方偏方面体晶类六方双锥晶类复六方单锥晶类复六方双锥晶类磷酸氢二银AgHPO4硅酸钼钛矿MoTiSi3O3霞石Na[AlSiO4]β—石英SiO2磷灰石Ca5[PO4]3Cl红锌矿ZnO绿柱石Be3Al2[Si6O18]有一个或六方晶系28．3429．34330．34631．34632．3469五角三四面体晶类偏方复十二面体晶类六四面体晶类五角三八面体晶类六八面体晶类香花石Ca3Li2[BeSiO4]3F2黄铁矿FeS2闪锌矿ZnS赤铜矿CuO2石榴子石Mg3Al2[SiO4]3有四个等轴晶系高级晶族（有数个高次轴）实验二认识单形、分析聚形一、要求1．认识24种常见的矿物单形，主要是认识它们的特点及名称。2．掌握分析聚形的方法、步骤。二、内容（1）单形：常见的有24种。平行双面、菱方柱、菱方双锥、四方柱、四方双锥、四方四面体、三方双锥、三方柱、复三方柱、三方单锥、菱面体、复三方偏三角面体、三方偏方面体、六方柱、六方双锥、四面体、八面体、立方体、菱形十二面体、五角十二面体、四角三八面体、三角三八面体、四六面体、偏方复十二面体。(2)聚形：对6─7种聚形进行分析并写出实验报告。三、方法1．认识单形:（1）首先观察每一个单形的晶面数目、晶面形状、横切面形状。（2）然后分析晶面在空间的分布，即晶面间的相互关系（如是相交还是平行）。（3）最后给每一个单形定以名称。〈注意〉（1）属于同一单形的各晶面在模型上应同形等大。（2）一方面要注意一个单形不分家，即晶体上所有的相同晶面应统筹考虑为一个单形，同时也要注意不要将晶体上不同的晶面合为一个单形。（3）低级和中级晶族的单形，其断面形状是单形的重要特征，因此，在观察中出来要观察晶面数目、形状、晶面之间关系外，对单形的形状还是必须十分注意。（4）在反复认识和熟悉单形特征的基础上，要做到由单形的名称就可以想起单形的形状；相反，看见单形的形状就能叫出单形的名称。2．分析聚形:（1）首先确定聚形的对称和晶系。（2）观察聚形中各晶面的形状，确定有几个单形，有几种不同形状的晶面就有几个单形。（3）定单形名称:●观察每一种相同的晶面的数目及它们在聚形中的位置分布，与对称轴的关系以及晶面间的相互关系，此时，往往需要把相同的晶面做假象地延长相交，才能表现出来。●根据单形的专属性定名。如四方双锥属四方晶系，八面体属等轴晶系。（4）根据“各晶系的单形表”进行核对，检查分析结果是否正确。〈注意〉●只有属于同一对称型的单形才可能聚合在一起成为聚形。●在任何情况下，都不能依靠聚形中单形的晶面形状来定单形的名称。●同样要注意一个单形不分家，也不归并（即合二为一）●如在聚形中发现有两个以上相同的名称的单形时，在记录时仍应一个一个地分别写出来。四、本次实验内容及记录格式见实验报告。各晶系的单形表晶系单形等级名称及对称型名称特点典型矿物低级三斜L1C单面平行双面1．开形多2．晶面数目多钠长石单斜L2PL2PC单面、双面平行双面菱方柱正长石石膏正交3L2L22P3L23PC单面、双面平行双面、菱方柱菱方四面体、菱方单锥、菱方双锥重晶石中级四方L4L44L2L4PCL44PL44L25PCLL2L22P单面、平行双面四方单锥、复四方单锥四方双锥、复四方双锥四方柱、复四方柱四方四面体四方偏方面体四方偏三角面体1．闭形多2．晶面数目多，形状复杂锡石黄铜矿三方L3L33L2L33PL3CL33L23PC单面、平行双面三方单锥、复三方单锥三方双锥、六方单锥六方双锥三方柱、复三方柱六方柱、复六方柱菱面体三方偏方面体复三方偏三角面体方解石石英六方L6L66L2L6PCL66PL66L27PCLL3L23P单面、平行双面六方柱、复六方柱三方柱、复三方柱六方单锥、复六方单锥六方双锥、复六方双锥三方双锥、复三方双锥六方偏方面体磷灰石绿柱石高级等轴3L24L33L24L33PC3L4L36P3L44L36L23L44L36L29PC四面体三角三四面体四角三四面体五角三四面体六四面体八面体三角三八面体四角三八面体五角三八面体、六八面体立方体四六面体、五角十二面体偏方复十二面体菱形十二面体1．都是闭形2．晶面数目多，形状复杂方铅矿闪锌矿磁铁矿石榴石黄铁矿实验三晶体定向、晶面符号一、要求1．掌握各晶系的晶体定向原则。2．学会肉眼估计晶面符号的方法和单形符号的确定。二、内容和方法1．晶体定向：结晶轴的选择和轴率的确定称为晶体定向。方法如下：（1）首先定出模型的对称型、晶系和单形名称。（2）参考“各晶系的晶体定向表”选出晶轴。（3）使各晶轴之间的交角α、β、γ尽可能近于90°或等于90°。选择单位面：当晶体上仅有一组晶面与三晶轴相交，并符合于该晶系的晶体常数时，常以它作为单位面。如晶体有几组晶面与晶轴相交，则选择与三晶轴的截距接近相等的晶面做单位面。2．定晶面符号:用坐标轴表示晶面在空间的位置符号叫做晶面符号。方法如下；（1）晶体定向后，视晶面和坐标轴（晶轴）的相互关系确定其晶面符号，具体地说，取晶面在各晶轴上截距系数的倒数，以（）括之，即为该晶面的晶面符号。（2）晶面符号的指数是截距系数的倒数，所以晶面的截距越长，则在该轴上的指数越小，当平行某晶轴时，则对应轴的指数为零。（3）在晶面符号中，指数按一定顺序排列：（hkl）（hkIl）┆┆┆┆┆┆┆XYZXYUZ轴轴轴轴轴轴轴指指指指指指指数数数数数数数（4）指数能确切估计时，则用阿拉伯数字表示，如（110）、（210）、（111）等，如不能确切估计时，则用字母表示，如（hkl）或（hkIl）。3．定单形符号:一般在每个单形中，以一个和三个晶轴都交于正端的晶面符号为代表并以{}括之，即为此单形符号。如{111}、{110}等。三、举例：以下用锆英石（ZrSiO4）的晶体为例说明怎样进行晶体定向和确定晶面符号。1．首先确定锆英石的对称型和晶系为：四方晶系；L4L25PC对称型。2．锆英石晶体为四方双锥和四方柱的聚形3．查表，知四方晶系的晶体定向为以L4为Z轴，以两个L2为X、Y轴，并使三轴正交。4．晶体上仅有一组晶面（四方双锥）与三轴均相交，并在X、Y轴上的截距相等，按“上、前、右”准则选定该组晶面的代表面，其晶面符号为（111），如晶面交晶轴为负端，则在晶面指数上标以负号，例如上、左侧晶面交Y轴于负端，晶面符号为（），同法，四方双锥的所有晶面都得到其晶面符号5．四方柱的晶面符号，因和Z轴平行，故指数为零。如其中前右侧晶面符号为（110）。6．四方双锥和四方柱单形的符号均按“上前、右”的原则，分别选取其中之一的晶面符号该以{}括之为单形符号，则得：四方双锥{111}和四方柱{110}。四、本次实验内容及记录格式见实验报告。各晶系的晶体定向表晶系选轴标准晶轴的方向晶体常数的特点举例等轴晶系以三个互相垂直的L4(在3L44L36L29PC和3L44L36L2晶类中)或三个相互垂直的L2(在其他晶类中)为X、Y、Z轴Z直立Y左右X前后a=b=cα=β=γ=90°四方晶系以L4或L为Z轴(主轴)两个L2分别为X、Y轴，若没有L2就选对称面的法线或晶棱的方向为X、Y、Z轴Z直立Y左右X前后a=bcα=β=γ=90°三方晶系六方晶系以L3、L6或L为Z轴（主轴），L2为X、Y、U轴，若没有L2，则选对称面的法线方向为X、Y、U轴Z直立Y左右X与U对着观察者a=bcα=β=90°γ=120°正交晶系以三个L2为X、Y、Z轴，在L22P晶类中，以L2为Z轴，两对称面的法线分别为X、Y轴Z直立Y左右X前后abcα=β=γ=90°单斜晶系以L2或P的法线为Y轴，任何两个垂直于Y轴的棱的方向为X、Z轴Z直立Y左右X斜对着观察者abcα=γ=90°β＞90°三斜晶系以不在一平面内的三个适当晶棱的方向为X、Y、Z轴Z直立Y左右X对着观察者abcα≠β≠γ≠90°六方与三方晶系的定向方法相同，其共同特点为需