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结晶学及矿物学讲稿 绪论 第一节 矿物及矿物学概述 一.矿物及矿物学 矿物：矿物是由天然产出且具有特定的（但一般是非固定的）化学成分和内部结晶构造的均匀固体。通常由无机作用所形成。例：石英、金刚石。这一概念强调了以下几点：①它是天然产物，包括了宇宙矿物（月岩矿物、陨石矿物）。②必为固体，例：长石、云母，自然汞（液态）除外。③有特定的成分和结构，例：石英，SiO2。④一般由无机作用所形成，例：长石、云母；部分为有机起源，例：石墨、方解石。注意：煤和石油不是矿物。 矿物学：矿物学是以矿物为研究对象的一门地质基础学科。它是研究地球物质成分的学科之一。 二.结晶学及矿物学的研究内容 1.结晶学及其研究内容 结晶学是研究晶体的一门科学，研究晶体的生长、形貌、内部结构及其物理性质等。主要研究内容： ①晶体生长学：研究晶体发生、成长的机理和晶体的人工合成。 ②几何结晶学：研究晶体外形的几何规律。 ③晶体结构和化学：研究晶体成分、结构及其关系。 ④晶体物理：研究晶体物性及其产生机理。 2.矿物学研究内容 ①研究矿物的化学组成，例：金刚石。 ②研究矿物的内部结构，例：金刚石。 ③研究矿物的外表形态，例：金刚石。 ④研究矿物的物理和化学性质，例：金刚石。 ⑤研究矿物在地质作用过程中的形成及变化。 ⑥研究矿物的应用。 3.矿物学的分支学科及其与其它学科的关系 矿物学的分支学科：①成因矿物学、找矿矿物学 ②晶体化学 ③矿物物理学 ④应用矿物学 矿物学与其它学科的关系 矿物学是岩石学、矿床学的基础，是宇宙中元素存在和运动的一种基本形式（地球化学）。此外，矿物学与地史古生物、构造地质学等均有一定的联系。 主要参考书：潘兆撸等《结晶学及矿物学》（上、下）1993。 罗古风《结晶学到论》1985。 陈武、季寿元《矿物学到论》1985。 第二节 晶体、非晶质体及准晶体 一. 晶体、非晶质体及准晶体的概念 晶体：晶体是内部原子或离子在三维空间成周期性平移重复排列的固体。或是具有格子构造的固体。例：石英、金刚石（图）。 非晶质体：非晶质体是内部原子或离子在三维空间不呈规律性重复排列的固体。例：石英玻璃。 准晶体：准晶体是一种固体，但其内部原子既不象非晶质体那样成完全无序的分布，也不具有象晶体那样的三维周期性平移有序。钱逸泰认为：它是物质的质点具有长程有序，但不表现出周期性的重复，即无格子构造。例：AlMn合金。 二.空间格子 1.空间格子的概念 空间格子是表示晶体内部质点在三维空间平移周期性重复规律的几何图形（图）。 空间格子为抽象而得，其抽象为：相当点→平移重复→连接成无限图形（空间格子）。 2.空间格子要素： ①结点：空间格子中的点。 ②行列：结点在直线上的排列。 ③面网：结点在平面上的分布。 ④平行六面体：空间格子中最小的重复单位。相当于实际晶体中的单位晶胞。 平行六面体的选择原则：①要反映其整体的对称性。②平行六面体中棱与棱之间尽可能平行或垂直。③其体积应最小。 按上述原则可以确定出7种平行六面体（P49）（模型） 立方格子：a = b = c ,α=β=γ= 90°； 四方格子：a = b ≠ c, α=β=γ= 90°； 正交格子：a ≠ b ≠ c, α=β=γ= 90°； 单斜格子：a ≠ b ≠ c, α=γ= 90°，β≠90° 三斜格子：a ≠ b ≠ c, α≠β≠γ≠ 90° 三方格子：a = b = c , α=β=γ≠ 90°，60°，109°28′ 六方格子：a = b ≠ c, α=β= 90°，γ=120° 3.14种布拉维格子（图、模型） 根据平行六面体中结点的分布规律，可以划分出4种格子类型： 简单（原始）格子（P）：结点仅在平行六面体的角顶分布。 底心格子（C）：结点分布于其角顶及相对面中心。 体心格子（I）：结点分布于其角顶及体中心。 面心格子（F）：结点分布于其角顶及每个面中心。 由7种平行六面体和4种结点分布规律相结合，可以导出晶体中只可能出现14种不同形式的空间格子。这是布拉维1848年最先导出的，因此称为14种布拉维格子。它表明实际晶体中抽象出来的空间格子只有14种。 但是，由7种平行六面体和4种结点分布规律应有7×4 = 28种，为什么只有14种格子类型？这是将重复者和不存在者去掉的缘故。例：四方底心格子等于四方原始格子（图）。 第三节 晶体的基本性质 一.自限性 晶体在适当的条件下，可以自发地形成几何多面体外形的性质。例：石盐。 布拉