结晶学与矿物学-7晶体的规则连生结构化学.ppt

前几章讨论的对称、单形和聚形——单个晶体天然生成或人工合成的晶体——单体产出 ，也常以结构上彼此连接或密切相关的多个 晶体的连生体产出按照相互连生的个体间对称要素或结构关 联特点： 连生体的形态分为规则连生和不规 则连生晶体的不规则连生将在下文的矿物形态部分加 以讨论，本章仅介绍同种晶体间的平行连生和双晶 及异种或同种晶体间的浮生和交生集中规则连生现 象本章概要l平行连生的概念l双晶概念与双晶要素；双晶类型；若干常 见矿物的双晶率l浮生与交生的概念第七章、晶体的规则连生第七章、晶体的规则连生一、平行连生 parallel grouping结晶取向完全一致的两个或两个以上的同种晶体 连生在一起，具平行连生关系的晶体称平行连晶平行连晶外形上表现为各晶体的所有几何要素相互平行， 其连生部位出现凹入角但内部结构呈连续贯通的格子构造因 此，从结构特点上来看，平行连晶与单晶没有什么区别连生着的每一个晶体的相对应的晶面和晶棱都平行例：二、双晶 twins1. 概念：两个以上的同种晶体按一定的对称规律 形成的规则连生，相邻两个个体的相对应的 面、棱角并非完全平行，但它们可借助对称 操作（反伸、旋转、反映）使两个个体重合 、平行或连成一个完整单晶体。

2. 双晶要素 twin elements（1） 双晶面 twinning plane假想平面，双晶相邻两个体重复或平行 （2） 双晶轴 twinning axis假想直线，双晶中的一个个体不动，另一个体绕直线旋转 （常180度），两个体重复、平行或连成一个完整晶体 （3） 双晶中心 twinning center例 尖晶石：双晶面∥(111)，双晶轴⊥(111) 文 石3 接合面 composition surface双晶相邻两个个体中接触的面是属于两个个体 的共同面网例 尖晶石 接合面∥(111)金 刚 石4. 双晶律 twin law—— 双晶结合的规律 双晶律表示方法：（1）双晶要素+接合面（双晶要素不用双晶中心）例尖晶石：双晶面∥(111)，双晶轴⊥(111)，接合面∥(111)（2）其他命名方法特征矿物命名： 尖晶石律双晶律发现地点命名： 正长石的卡斯巴律双晶（捷克斯洛伐克地名）矿物形态命名： 十字石十字双晶；石膏燕尾双晶；金红石膝状双晶5. 双晶类型（1）接触双晶简单接触双晶 尖晶石聚片双晶 钠长石环状双晶 锡石（2）穿插双晶（贯穿双晶 ）萤石 钾长石卡式双晶方解石金绿宝石 6 双晶的识别l凹入角（单晶体均为凸多面体）l双晶纹（一组平行线）和双晶缝合线（一 条直线或折线）l蚀象（风化刻蚀）双晶中单体的取向不 一致，因而在相邻单 体中蚀象的取向也不 一致。

例：石英柱面上缝合线两 侧的蚀象l假对称任何晶体都有其固有 的对称性，而双晶不 符合其固有的对称特 点例：黄铁矿十字贯穿双晶 外形呈立方体，对称表 现为m3m，而黄铁矿固 有的对称为m3双 晶 缝 合 线7 双晶的成因（1）在双晶位取向的晶核基础上生长生长双晶 （2）同质多象转变转变双晶 （3）机械外力作用机械双晶8 研究意义l鉴定矿物l构造地质意义l宝玉石l晶体材料第三节 浮生和交生1、浮生 一种晶体以一定的面网和确定的取向关系附 着生长于另一种晶体表面，或者同种晶体 以不同单形相似面网的晶面浮生在一起的 规则连生 2、交生 两种不同的晶体彼此以一定的取向关系交互 结晶生长，形成交叉连生体的现象 例：文象结构：石英嵌生于粗粒钾长石中重点l平行连生的概念l双晶概念与双晶要素；双晶类型；若干常 见矿物的双晶率两个以上的同种晶体按一定的对称规律形成的规则连生，相邻 两个个体的相对应的面、棱角并非完全平行，但它们可借助对称操 作（反伸、旋转、反映）使两个个体重合、平行或连成一个完整单 晶体双晶面＋双晶轴＋双晶中心；接触双晶、穿插双晶l浮生与交生的概念本章结束 第八章第八章、晶体结构本章概要1、空间格子的划分原则；各晶系空间格子的特征（晶胞参数）4种基本格子类型和14种布拉维格子 2、晶体结构对称与外部对称的联系与区别晶体结构特有的对称要素和对称操作 3、空间群与等效点系的概念；空间群国际符号的书写规律。

4、晶体结构类型与典型结构分析 5、晶体中的缺陷类型一、十四种空间格子l空间格子的划分（1）划分原则l反映固有的对称性l在上述前提下，棱与棱之 间的直角关系力求最多l在以上二条件的基础上， 体积力求最小2. 各晶系平行六面体的形状晶族晶系格子类型晶体常数高级等轴立方格子 a=b=c, α=β=γ=90° 中级四方四方格子 a=b≠c, α=β=γ=90° 三方菱面体格 子a=b ≠ c,α=β =90° γ =120 ° 六方及 三方六方格子 a=b ≠ c, α=β =90° γ =120 ° 低级斜方斜方格子 a ≠ b ≠ c α=β=γ=90°单斜单斜格子 a ≠ b ≠ c, α=γ=90° β＞90° 三斜三斜格子 a ≠ b ≠ c,α ≠ β ≠ γ ≠ 90°（1）4种基本格子类型 结点（相当点）分布： 原始格子（P）：结点8个角顶上 底心格子：角顶及某一对称面的中心C心格子（C）：结点分布（001）一对 面的中心A心格子（A）：结点分布（100）一对 面的中心B心格子（B）：结点分布（010）一对 面的中心 体心格子（I）：结点分布角顶和体中心 面心格子（F）：结点分布角顶和三对面的 中心。

2 十四种布拉维格子PFIBAC结点（相当点）分布类型：1）原始格子(P) primitive lattice2) 底心格子（C） base-centeredA心格子（A）—角顶和（100）面中心，a轴B心格子（B）—角顶和（010）面中心，b轴C心格子 (C) —角顶和（001）面中心，c轴3）体心格子（I） body-centered4）面心格子（F） face centered十四种布拉维格子原始格子 (P)底心格子 (C)体心格子 (I)面心格子 (F)三斜晶系PC=PI=PF=P单斜晶系PCI=CF=C斜方晶系PCIF四方晶系PC=PIF=I三方晶系P与本晶系不 符I=RF=R六方晶系P不符合六方 对称与空间格子 条件不符与空间格子 条件不符等轴晶系P与本晶系对 称不符IF十四种布拉维格子原始格子 (P)底心格子 (C)体心格子 (I)面心格子 (F)三斜晶系PC=PI=PF=P单斜晶系PCI=CF=C斜方晶系PCIF四方晶系PC=PIF=I三方晶系P与本晶系不 符I=RF=R六方晶系P不符合六方 对称与空间格子 条件不符与空间格子 条件不符等轴晶系P与本晶系对 称不符IFl四方底心格子转化为原始格子l等轴底心格子转化为体心格子第二节 晶体结构的对称性l晶体外部 对称与结 构对称之 间既有联 系又有区 别晶体外部对称性有限单形聚形晶体内部 格子构造 对称性无限l特点 由于晶体的内部对称具有微观无限图形的对 称特点，因此，在晶体结构中平行于任何 一个对称要素都有无穷多的对称要素。

同时，在晶体结构上还出现了一种在晶体外 形上不可能有的对称操作——平移操作一、晶体内部结构的对称要素外形上那些可能出现的对称要素＋特有的对称要素一、晶体内部结构的对称要素1.平移轴：移动重复平移重复——无意义 2.螺旋轴（screw axis）：nsn 轴次（与对称形国际符号中对称轴相同）n：1、 2、 3、 4、 6S: 旋转后向上移动的距离，结构形式不变，晶体常数变化不大 例：Mg[Co3]---Fe[Co3],Mg,Fe任意比例，类质同象混晶Mg2[sio4]---Fe2[sio4], Mg,Fe任意比例ZnS类质同象 FeZn <27%类质同象与固溶体 solid solution：固溶体：在固态条件下，一种组分溶于另一种组分而形 成的均匀的固体固溶体：1.替代固溶体—类质同象混晶2.填隙固溶体（侵入固溶体）类质同象是固溶体的一种类型类质同象的表示：（ ， ） 含量多前少后，如 (Mg,Fe)2[sio4]类质同象？ CaMg[CO3]2，Ca:Mg=1:12.类质同象类型1）替代含量：完全类质同象系列 complete isomorphism不完全类质同象系列incomplete isomorphism2）电价：等价 isovalent isomorphism异价 heterovalent isomorphism3.决定和影响类质同象的因素1）原子和离子半径 （r1—大，r2—小）（r1 –r2）/ r2: 小于15%易形成完全类质同象（r1 –r2）/ r2: 10-25%高温易形成完全类质同象，低温分离（r1 –r2）/ r2: 25-40%不易形成完全类质同象2）离子类型和键型Ca2+ 和 Hg2+半径分别0.1nm 0.102nm惰性气体型、铜型；Al-Si3）温度T高---有利 如矽线石 Al→Si，T低---不利条纹长石4.研究类质同象的意义1、矿物温压计的理论基础 形成环境 2、多金属矿床综合研究和稀有分散元素赋存状态 研究 寻找分散有用元素， Re常赋存在辉钼矿中, In、Ga常 赋存在闪锌矿中混晶分解－－次生矿床六、同质多象 polymorphism1.概念:同种化学成分，不同物化条件（温度、压 力、介质浓度）下，形成不同结构的晶体的 现象。

这些不同结构的晶体，称为同质多象变体例:C: 石墨----金刚石 Fe[S2]：黄铁矿---白铁矿 Al2SiO5 ：红柱石、蓝晶石、矽线石同质多象转变例：石英在常压下： α-石英 β-石英 β-磷石英 β-方石英 熔体温度压力影响 同质多象转变573℃870℃1470℃1720℃Al2SiO5矿物稳定范围七、型变（晶变）morphotropism主要出现在二价金属的无水碳酸盐矿物中以Ca2+半径 0.1nm为界小于Ca2+—方解石型结构，如Mg2+[CO3],Zn2+ [CO3],Fe2+ [CO3]方解石（ Ca2+配位数6，三方晶系,解理{1011} ）文石（ Ca2+配位数9 ，斜方晶系, 无解理）大于Ca2+—文石型结构，斜方晶系,如Sr2+ [CO3],Ba2+ [CO3],Pb2+ [CO3]{ Ca2+八、多型概念：一种元素或化合物以两种或两种以上层 状结构存在的现象，其单元结构层相同，只 是叠置顺序不同多型符号：数字＋大写字母 如：3C，2H， 2W 数字：重复周期内结构单元层层数字母：晶系：M,O,T,Q,H,C石墨的多型九、晶体结构的有序、无序概念：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 ， 如它们相互分布是任意的—无序结构（disorder structrue） 如它们相互分布是有规律的—有序结构（order structure）长程有序与短程有序 部分有序，有序度如黄铜矿如黄铜矿550℃550℃以上以上ZnSZnS矿型结构，立方格子矿型结构，立方格子550℃550℃以下以下CuCu、、FeFe有规律，四方格子有规律，四方格子本章结束。