矿物岩石学复习提纲期中讲解.docx
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矿物岩石学复习提纲期中讲解
第一章绪论
1.矿物:
矿物是由各种地质作用中天然形成的单质和化合物。
它们具有相对固定的化学组成和内部结构,在一定的物理化学范围中稳定。
是组成岩石和矿石的基本单位。
2.矿物的属性(特性):
化学属性:
矿物是地壳中化学元素的赋存形式,与月球矿物、宇宙矿物、陨石矿物相区别;具有相对稳定的化学成分。
地质属性:
地质作用(宇宙作用)产物,有别于人造矿物。
结晶学属性:
绝大多数是固体(少数为液体和气体),是具有一定内部结构的结晶质(极少数是胶体和玻璃质);
物理学属性:
具有特定的物理性质,例如颜色、光泽、透明度、硬度、磁性、导电性等,有一定的形成条件和稳定条件,当环境条件改变时矿物将发生变化并形成新矿物,即矿物是物质运动一定阶段的产物。
3.矿物学的研究内容:
是以固体矿物为研究对象的,是以矿物的化学成分、内部结构、外表形态、物理性质、化学性质、在地质作用过程中的形成条件和变化规律及其分布规律等为研究内容的地质学重要分支学科。
4.岩石(Rock)@
岩石是构成地球上层(地壳和软流圈之上的上地幔,即岩石圈)的主要物质成分,是在特定的地质条件下,经由各种地质作用下所形成的具有稳定外形的固体矿物(包括部分玻璃质和生物残骸)的集合体。
5.岩石的属性:
岩石是矿物集合体(有的岩石含火山玻璃或者主要由火山玻璃组成),是按一定的结构构造组成的固体物质-基本属性。
岩石又是地质体,是以岩体或岩层为单位彼此交错重叠组成岩石圈,是岩石圈发展演化过程中经不同地质作用生成的-地质属性。
6.岩石类型:
地壳中岩石类型多种多样,但根据成因可归纳为以下三大类:
岩浆岩(MagmaticRock):
主要是由地壳或上地幔深处形成的高温熔融的岩浆,在地壳构造运动的驱使下,侵入地下或喷出地表冷凝而形成的岩石,如花岗岩、玄武岩等,占地壳体积的66%。
沉积岩(sedimentaryRock):
主要是在地表条件下,由风化作用、生物化学作用及某些火山作用等形成的沉积岩原始物质经搬运、沉积和沉积后作用所形成的岩石,如砂岩、泥岩、石灰岩等,占地壳体积的8%。
变质岩(MetamornhicRock):
是由地壳上已存在的各种岩石,在温度、压力升高的条件下,发生矿物成分、结构、构造转化而形成的岩石,如片岩、片麻岩、大理岩等,占地壳体积的20%。
4.岩石学概念:
是以天然岩石为研究对象,以岩石的的物质成分、结构、构造、野外产状、共生组合、分布规律以及岩石成因、与成矿的关系等为研究内容的一门独立学科。
基础岩石学包括岩类学(petrography)和岩理学(petrogenesis)两部分。
岩类学:
或称描述岩石学,主要研究岩石的物质成分、结构、构造、分类、命名以及产状与分布;
岩理学:
主要探讨岩石的形成条件和形成过程等岩石成因方面的问题。
第2章结晶学基础
1.结晶质(晶体):
是内部质点(原子、离子或者分子)在三维空间作周期性重复排列的固体物质,或者称内部具有格子状构造的固体。
2.非晶质:
凡内部质点不能在三维空间作重复性周期排列的物质为非晶质。
如玻璃、琥珀、松香等。
特点:
A:
在非晶质体的各个部位上,没有任何两部分的内部结构是完全相同的;
B:
非晶质体的内部质点在不同方向上的排布状况无任何规律可循;
C:
在外形,非晶质体在任何条件下都不可能自发地长成规则的几何多面体外形。
3.晶体与非晶体的区别:
①在内部结构上:
晶体具有格子状构造,质点的排列既具有短程有序性,又具有长程有序性;非晶质体则不具有格子状构造,质点的排列只具有短程有序性,不具有长程有序性。
②外形上:
晶体具有规则几何多面体形状,非晶质体为无定形体。
③在物性上:
非晶质体不具有确定的熔点。
④在分布上:
由于晶体比非晶体稳定,所以晶体的分布更广泛,自然界的固体物质绝大多数是晶体。
4.空间格子:
表示晶体内部构造中质点重复规律的几何图形
空间格子最基本的特征:
质点在三度空间作有规律的周期性重复。
5.空间格子的组成要素
1)结点:
组成空间格子的点,代表具体晶体结构中的相当点。
2)行列:
空间格子中由排列在一条直线上的结点构成的几何图形。
3)结点间距:
每一行列上相邻结点之间的距离称为结点间距。
4)面网:
结点在平面上的分布。
面网间距:
平等且相邻的二面网间的垂直距离称面网间距。
面网密度:
面网中单位面积内结点的数目称为面网密度。
6.★晶胞:
实际晶体中所划分的单位空间格子(平行六面体),称为晶胞(cell)。
晶体可以被认为是晶胞在三维空间无间断的平移、叠置而成。
晶胞参数:
表征空间格子大小及形状的三个棱长abc和三者之间的夹角αβγ,称为晶胞参数。
7.空间格子的分类
1)立方格子:
a=b=c,;α=β=γ=90°;
2)四方格子:
a=b≠c,α=β=γ=90°;
3)六方格子:
a=b≠c,α=β=90°,γ=120°;
4)三方格子:
a=b=c,α=β=γ≠90°;
5)斜方格子:
a≠b≠c,α=β=γ=90°;
6)单斜格子:
a≠b≠c,α=γ=90°、β≠90°
7)三斜格子:
a≠b≠c,α≠β≠γ≠90°
空间格子按照结点分布位置:
4种格子类型
原始格子(P):
结点分布于平行六面体的八个角顶上。
底心格子(C):
结点分布于平行六面体的角顶及某一对面的中心。
体心格子(I):
结点分布于平行六面体的角顶和体中心。
面心格子(F):
结点分布于平行六面体的角顶和三对面的中心。
8.晶体的形成方式
1.由液相结晶析出晶体
2.由气相转变为晶体
3.由固态再结晶为新晶体
9层生长理论(科塞尔理论):
晶体在理想情况下生长时,总是先生长一条行列然后再生长相邻的行列;在长满一层面网后,再开始生长第二层面网;晶面(最外的面网)总是平行向外推移而生长的。
10布拉维法则
实际晶体往往被面网密度大的晶面包围
11影响晶体生长的外部因素
1.温度2.杂质3.涡流4.粘度5.结晶速度(结晶速度快结晶中心增多,往往长成针状、树技状或极细小的晶体;结晶速度慢晶体长得粗大)
12晶体的基本性质
1.自限性(自范性)
2.均一性及异向性
3.对称性
4.具有固定的熔点
5.最小内能性
6.稳定性
13晶体的对称定律:
晶体中只能出现轴次为1、2、3、4、6的对称轴,而不能出现5次或高于6次的对称轴。
14对称要素:
对称面(P)
对称轴(Ln)
对称中心(C)
旋转反伸轴(Lni)
15对称面:
是一假象的平面(P),它把晶体图形分为两个相等的部分,相应的对称操作为对于此假象平面的“反映”。
对称面的特征是:
该平面能够把图形平分为两个相等的部分,其中的任一部分通过该平面的镜相反映操作之后,可与另一部分重合,对应点的连线垂直对称面且被平分。
晶体只可有0-9个对称面。
16旋转反伸轴(Lin):
旋转反伸对称轴是一条假想的直线,对应的操作是旋转反伸,即晶体或者图形旋转一定角度后,再对该直线上的一点进行反伸,可使晶体或者图形上相等的部分重复出现。
特点是:
晶体或图形绕该轴旋转一定角度并反伸后,可使晶体或者图形重复。
经推导证明,旋转反伸对称轴仅可能有5种,即Li1、Li2、Li3、Li4、Li6。
当有多条旋转反伸轴同时出现时记为3Li4。
17对称要素组合定理:
在结晶多面体中,当几种对称要素同时存在时,任意两种对称要素的组合必定会导出第三种对称要素。
它的作用等于前两种对称要素作用之和。
18
19晶体的理想形态
晶体的理想形态严格地遵循格子构造规律,是由晶体的对称性决定的。
晶体的理想形态可分为两种类型:
一类由同形等大的晶面组成,称为单形;另一类是由两种或两种以上的单形聚合成的,称为聚形。
20晶体理想形态:
内因:
晶体的化学成分和内部结构决定(鉴定矿物的一个重要标志)
外因:
晶体形成时条件的影响,同种矿物在不同条件下可以具有不同的形态(判断和确定矿物的成因)
21由单形概念得出两条推论
(1)
不同的对称型可以导出不同的单形。
如:
以立方体任意一个晶面为原始晶面,通过3L44L36L29PC中全部对称要素的作用,能导出立方体的全部晶面。
22由单形概念得出两条推论
(2)
同一对称型可以推导出多种单形。
例如:
3L44L36L29PC中,如果晶面和L4垂直→立方体、晶面和L3垂直→八面体、晶面和L2垂直→菱形十二面体、晶面和所有的对称轴斜交→四角三八面体。
例如:
L66L27PC中,晶面与L6平行→六方柱;晶面与L6斜交→六方双锥
23几何单形与结晶单形
不同对称型所导出的单形,形态及晶面数目等几何特征可以相同,但就其对称特性来说往往是各不相同的(有几何单形与结晶单形之分)。
例如:
等轴晶系的五种对称型均可导出立方体单形,但各立方体晶面的对称特性各不相同,即可导出五种立方体形状的结晶单形,它们属于同一种立方体几何单形。
几何单形:
不考虑单形所属的对称型,只考虑单形的几何形状,有47种几何单形,称为47种几何单形。
结晶单形:
每一个对称型,单形晶面与对称要素之间的相对位置关系共有7种,因此,一个对称型最多能导出7种单形。
对32种对称型逐一进行推导,除去重复部分,能导出146种不同的单形,称为结晶单形。
切记:
同一对称型可以最多存在7种结晶单形
24低级晶族的单形(7种)
25中级晶族的单形
柱类
晶面和晶棱都平行于高次轴。
单锥类
出现在没有对称中心和其它水平对称要素的对称型中。
所有晶面交高次轴于一点。
双锥类
上下各半数晶面分别交高次轴于上下两点。
出现在有对称中心或(和)其它水平对称要素的对称型中。
面体类
出现在没有水平对称面的对称型中。
上、下晶面错开,相间分布。
偏方面体类
出现在没有对称中心的对称型中(所有晶面互不平行)。
似相应的双锥相互间绕高次轴错开一个任意角度而成。
26高级晶族等轴晶系的单形(15+2种)
四面体组
八面体组
立方体组
其他
27聚形:
是指两个或两个以上的单形聚合在一起,共同圈闭的空间外形形成聚形。
实际晶体绝大多数为聚形。
28单形相聚的条件:
只有属于同一对称型的单形才能组合成聚形。
①除单面、平行双面外,单形不能跨族相聚。
②四方晶系和三方、六方晶系不能跨晶系相聚。
③三、六方单形虽然能跨晶系相聚,但三方多可以和六方晶系的单形相聚,而六方晶系对称形不能出现三方晶系所特有的单形—菱面体、复三方偏三角面体中。
29聚形分析的注意事项
①单形相聚后,由于相互交截,可以改变单形独存时的形状,因此不能只依据单形形状来判断聚形中的单形。
②聚形中的晶面有几种形状,就有几种单形。
③判断单形时,掌握晶面与对称要素间的关系特别重要。
29晶体常数
晶体的几何常数——轴角α、β、γ和轴率a∶b∶c
晶体常数与内部结构研究中表征晶胞的晶胞参数一致(a、b、c;α、β、γ),是表示一个晶体结晶学坐标特征的一组参数。
30晶面符号——表征晶面空间方位的符号
31米氏符号的表示方法
晶面在三个(或四个)结晶轴上的截距系数的倒数比,并去掉比例符号,用小括号括之来表示。
如:
(110)、(1121)
注意:
(1)米氏符号中某个数为0时,表示该晶面与相应的晶轴平行。
(2)同一米氏符号中,晶面指数越大,表示晶面在相应结晶轴上的截距系数越小。
(3)由于晶轴有正、负方向之分,因此,若相交于晶轴负端,则在晶面指数上方加“-”。
(4)晶面指数是截距系数的倒数比,一般不超过6。
(5)同一米氏符号中,晶面指数越大,表示晶面在相应的结晶轴上的截距系数越小;在轴单位相等
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