【8A文】宝石的结晶学和矿物学基础.ppt

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1、第三章宝石的结晶学和矿物学基础宝石是一种坚硬耐磨的固体物质，宝石材料经过精心设计和人工琢磨，形成规则的几何形态，发出奇光异彩，映出奇妙花纹，所有这些首先归功于人类的艺术创造，但本质上是归功于宝石材料的结晶学和矿物学性质，因此，结晶学是宝石学重要的基础学科之一，结晶学和矿物学知识对于宝石学家是必不可少的。第一节结晶学基础本节学习的重点：1.晶体与非晶质的区别2.晶体对称的特点及对称要素（对称轴、对称面、对称中心的概念）3.晶体的分类：七大晶系4.单形、聚形的概念晶体的世界是一个晶莹绚丽、色彩斑斓的世

2、界。EmeraldSapphireOlivine什么是晶体?在远古年代，人们在矿业活动中发现了具有规则几何多面体形态的水晶，于是，晶体的远古定义（从现象）：能自发生长成规则几何多面体外形的固体称为晶体。这种定义显然是不够严谨的，有些晶体并不发育成几何多面体外形，例如岩石中的晶体小颗粒。晶体能够发育成几何多面体外形仅仅是晶体内部本质的一种外在表现形式，那么，晶体的内部本质又是什么呢?1895年德国物理学家伦琴(W.C.Rentgen)发现X射线后，1912年德国物理学家劳埃（M.VonLaue）第

3、一次用X射线在实验上证明了晶体的根本特性——晶体内部质点在三维空间周期性地排列。所以，晶体的现代定义（从本质）：晶体（crystal）是内部质点(原子、离子或分子)在三维空间周期性地重复排列构成的固体物质。这种质点在三维空间周期性地重复排列也称格子构造，所以晶体是具有格子构造的固体。与此相反，不具格子构造的固态物质为非晶体或非晶态（noncrystal）。晶体与非晶体结构（平面）示意图(a)晶体，（b）玻璃（非晶体）一、晶体与非晶体1.晶体是具有格子构造的固体。内部质点在三维空间有序排列，晶形的

4、充分发育导致外部具有一定的几何形态。如：石榴石、水晶、刚玉等。石盐的晶体结构自然界的矿物分为两类：晶体和非晶质体2.非晶体是不具有格子构造的固体。内部质点无规则排列。如：玻璃、琥珀、松香、塑料等。欧泊原石琥珀隐晶质的岫玉隐晶质的玛瑙二、空间格子（十四种空间格子）1.定义由一系列有规律地在三维空间呈周期性重复排列的几何点（即结点）所连结的无限的立体几何图形。它是从具体的晶体结构中抽象出来的。（1）结点结点在直线上的排列构成行列（2）面网结点在平面上的分布构成面网2.空间格子的特点（1）同一行列中及相

5、互平行的行列上，结点间距是相同的；（2）不同方向的行列中，结点间距通常是不同的。（3）凡相互平行的面网，其单位面积的节点数（面网密度）和相邻面网的距离（面网间距）必定全部相同；（4）互不平行的面网，面网密度一般不同。空间格子是由结点、行列、面网，平行六面体组成的，其中平行六面体是一个最小的重复单位，也叫晶胞。晶体实际上就是平行六面体（晶胞）在三维空间重复叠置的结果。对不同矿物晶胞的大小不同，也就是说晶棱a,b,c的长度不同（1）定义一个空间格子总是可以被三组相交的面网划分成一系列相互平行叠置的一个

6、最小重复单位，那就是单位平行六面体。3.平行六面体根据单位平行六面体对称性的不同，空间格子分别归属于7个晶系；再根据结点在单位平行六面体中的分布情况，将其划分为原始格子、底心格子、体心格子和面心格子。在晶体中共有14种不同的空间格子型式。（2）分类(1)原始格子(P)：结点分布于平行六面体的8个角顶上。(2)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。(3)体心格子(I)：结点分布于平行六面体的角顶和体中心。(4)面心格子(F)：结点分布于平行六面体的角顶和3对面的中心。晶系原

7、始格子（P）底心格子（C）体心格子（I）面心格子（F）三斜C=II=FF=P单斜I=FF=C斜方四方C=PF=I三方与本晶系对称不符I=FF=P六方与本晶系对称不符与空间格子的条件不符与空间格子的条件不符等轴与本晶系对称不符晶体的基本性质晶体的内部构造是由单位晶胞组成的立体空间格子。同一晶体由相同的晶胞组成，晶体种类不同，组成空间格子的形状和大小也不同，这样，就形成了千姿百态、物理和化学性质不同的天然晶体世界。研究和统计表明，晶体有以下五种基本性质：1、晶体的自限性指一切晶体在生长过程中，只要具备

8、充分的空间条件，都能自发地形成规则的几何多面体外形的性质。晶体的自限性为我们确定晶体的内部结构、进行晶体分类和鉴定宝石原石晶体提供了宏观依据。如黄铁矿为立方体，祖母绿为六方柱状，金刚石为八面体等。2、晶体的均一性对于某晶体，由于同一类型空间格子的周期性重复构筑，决定了晶体中任何一部分所表现的物理化学性质的均一性。基于这一点，同一晶体上切下来的宝石材料都具有相同的物理化学性质。3、晶体的各向异性除立方格子外的其余格子，由于不同方向上质点性质和间距不同，因此，晶体在内部和外部性质上也存