013結(jié)礦真題總結(jié)參考答案版

1、結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)（839）真題及參考答案 « I一、名詞解釋（每題6分，共30分）1. 空間格子定義及要素（12/08）答：空間格子是表示晶體內(nèi)部質(zhì)點在三維空間作周期性平移重復(fù)排列規(guī)律的幾何圖形。有結(jié)點、行列、面網(wǎng)和平行六面體等 4種要素。在實際晶體中，晶體結(jié)構(gòu)是由晶體內(nèi)部的相 當(dāng)點所構(gòu)成的空間格子在三維空間排列而成。平行六面體是空間格子中的最小重復(fù)單位，整個晶體結(jié)構(gòu)可視為這種平行六面體在三維空間平行地、毫無間隙地重復(fù)堆砌而成。2. 晶體異向性和均一性（08）答：晶體異向性是指晶體的性質(zhì)因觀察方向的不同而表現(xiàn)出差異的特性。例如方鉛礦發(fā)育在100三組完全解理而其他方向解理不發(fā)育；再如藍晶

2、石在平行晶體延長方向上其摩斯 硬度為4，而在垂直晶體延長方向上其摩斯硬度為6。晶體均一性是指同一晶體的任何部位其性質(zhì)完全相同。例如金剛石單晶體處處導(dǎo)熱率相同，而玻璃非晶體的不同部分導(dǎo)熱率雖然相同但這種均一性是統(tǒng)計意義上的、平均近似的均一性。3. 生長錐及環(huán)帶構(gòu)造（12）答：晶體的生長在多數(shù)情況下是按層生長進行的，環(huán)帶狀構(gòu)造是出現(xiàn)于按層生長理論生長的晶體的斷面上的一種生長痕跡（畫圖石英縱切面上的環(huán)帶構(gòu)造，圖見P10）。按層生長理論的晶體還可形成生長錐（畫圖，圖見P11）。4. 面角守恒定律與整數(shù)定律（13/06）答：面角守恒定律，即同種晶體的不同個體雖然大小和形態(tài)有很大的差別，但它們對應(yīng)晶面的夾

3、角是相等的。如晶形為理想形態(tài)的石英與石英歪晶，其對應(yīng)晶面的夾角是相等的。整數(shù)定律，又稱有理數(shù)定律，即晶體上任一晶面在結(jié)晶軸上的截距為軸單位的整數(shù)倍， 而晶面指數(shù)為簡單的整數(shù)。由于晶面是一個面網(wǎng)，晶軸是一個行列，因此晶面或晶面平移后 必截晶軸于某個結(jié)點。 如以晶軸上的結(jié)點間距作為度量單位， 則晶面在晶軸上的截距系數(shù)之 比必為整數(shù)比。（整數(shù)定律后半部分的解釋須畫圖并結(jié)合布拉維法則解釋，圖見P45）。5. 點群與空間群（13/09/07）答：點群，即對稱型是指晶體中所有外部對稱要素的組合。如石英的點群符號為 L33L2?？臻g群是晶體中所有內(nèi)部對稱要素的組合。如自然金的空間群國際符號為Fm3m?？臻g群

4、是在點群的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來的，每一個點群有若干種空間群與之相適應(yīng)，外形上屬于同一對稱型的晶體內(nèi)部可屬于若干種空間群。如對稱型L4有六種空間群與之相對應(yīng)，其國際符號分別為 P4，P, P42, P43，I4,146. 單形和聚形（09）答：單形是由對稱型中全部的對稱要素通過對稱操作聯(lián)系起來的一組晶面的組合。如圖中的立方體和八面體便是借助m3m的對稱操作聯(lián)系起來的 3組晶面（圖見P49）。聚形是由兩個或兩個以上單形按照一定對稱規(guī)律組合起來構(gòu)成的晶體的幾何多面體。如圖分別表示了四方柱和四方雙錐、立方體和菱形十二面體組成的聚形（圖見P63）。7. 雙晶與平行連生（12）答：雙晶又稱孿晶，是指兩個或兩個以

5、上的同種晶體，其結(jié)晶學(xué)彼此呈現(xiàn)一定對稱關(guān)系的規(guī)則連生。連生在一起呈雙晶位的各單晶體之間，憑借某種幾何要素實施對稱操作，可以達到彼此重合、平行或拼接成一個完整的晶體。如鈉長石常見聚片雙晶。平行連生是指結(jié)晶取向完全一致的兩個或兩個以上的同種晶體連生在一起。如自然銅、 明磯石和石英中?？梢姷狡叫羞B生。8. 類質(zhì)同象與同質(zhì)多象（ 11） 答：類質(zhì)同象是指在晶體形成時， 其結(jié)構(gòu)中本應(yīng)全部由某種原子或離子占有的等效位置 部分地被它種類似的質(zhì)點所代替， 晶格常數(shù)發(fā)生不大的變化而結(jié)構(gòu)型式不變的現(xiàn)象。 如橄欖 石中Fe和Mg可形成完全類質(zhì)同象代換。同質(zhì)多象是指在不同的溫度、 壓力和介質(zhì)濃度等物理化學(xué)條件下， 同

6、種化學(xué)成分的物質(zhì)形成不同結(jié)構(gòu)晶體的現(xiàn)象。如在一個大氣壓下，當(dāng)溫度高于573C時Si。？將形成3-石英，當(dāng)溫度低于573 C時SiO?將形成 l石英。9. 有序與無序（ 11/07） 答：在晶體結(jié)構(gòu)中， 若兩種原子或離子占據(jù)等同位置且在該種位置任意分布，即它們占據(jù)任何一個該等同位置的幾率相同，這種結(jié)構(gòu)稱為無序結(jié)構(gòu)。若他們的分布式有規(guī)律的， 即兩種原子或離子各自占據(jù)特定的位置， 則這種結(jié)構(gòu)稱為有 序結(jié)構(gòu)。例如在550C以上，黃銅礦 CuFeS?具閃鋅礦型結(jié)構(gòu)，為等軸晶系， Cu和Fe離子在閃 鋅礦型結(jié)構(gòu)中Zn離子所占據(jù)的立方晶胞的角頂和面心位置上作任意分布，陰離子S呈4次配位，相間地分布于 1/8

7、晶胞的中心。在550C以下，黃銅礦形成時 Cu和Fe離子將規(guī)律地 相間分布，形成猶如兩個閃鋅礦晶胞沿Z軸重疊而成的四方晶胞。10. 聚形紋與聚片雙晶紋（ 12/08/07/06 ）答：聚形紋是指不同單形交替生長而使它們的晶面規(guī)律性交替出現(xiàn)，而在晶體的某些晶面上形成的一系列直線狀平行條紋。例如黃鐵礦晶面上常見立方體100 和五角十二面體hk0 兩種單形的晶面交替生長所形成的 3組相互垂直的條紋。雙晶紋是雙晶結(jié)合面的痕跡，其形態(tài)取決于雙晶面的形態(tài)。例如斜長石晶體中通常都發(fā) 育由聚片雙晶結(jié)合面所形成的雙晶紋。11. 彈性與撓性（ 11）答：礦物在外力作用下發(fā)生彎曲形變， 撤除外力后能自行恢復(fù)原狀的性

8、質(zhì)稱為礦物的彈 性；當(dāng)外力撤除后不能恢復(fù)原狀的性質(zhì)稱為撓性。彈性和撓性是層狀或鏈狀結(jié)構(gòu)礦物易表現(xiàn)出來的力學(xué)性質(zhì)， 礦物所受外力大小和結(jié)構(gòu)層 或鏈間的鍵力強弱決定其呈彈性或撓性。 例如片狀和纖維狀礦物如云母和石棉等具彈性， 石 墨、輝鉬礦、滑石、蛭石等具撓性。12. 熒光與磷光（ 07/06） 答：礦物的發(fā)光性是指礦物在某種外加能量的激發(fā)下發(fā)出可見光的性質(zhì)。一般地， 當(dāng)停止激發(fā)后，礦物發(fā)光的持續(xù)時間在10-8s以上時，稱發(fā)出的光為磷光；發(fā)光的持續(xù)時間小于10-8s 時，稱發(fā)出的光為熒光。例如白鎢礦在外加能量激發(fā)下可發(fā)出天藍色熒光，磷灰石加熱有磷光。13. 結(jié)構(gòu)水和結(jié)晶水 （09）答：結(jié)晶水指在礦

9、物中占據(jù)特定晶格配位位置的分子水（H2O）。結(jié)晶水在礦物中的量是一定的，與其他組分呈固定比列關(guān)系。例如，石膏CaSO4 2H2O0結(jié)晶水的逸出溫度一般為200600C,但在有些礦物中可低于 100C,還可呈分布逸出。結(jié)晶水逸出后原礦物將 轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌牡V物0結(jié)構(gòu)水指占據(jù)礦物晶格中確定配位位置的（OH）、或（H3O） +離子，以（OH ）為最常見0這種水在晶體結(jié)構(gòu)中的作用等同于陰、陽離子，與其他組分有固定的量比關(guān)系0 例如：高嶺土 Al 4Si4O10（OH） 8。結(jié)構(gòu)水的逸出溫度高達 6001000 C。如果結(jié)構(gòu)水逸出，原 礦物即完全解體014. 礦物種與異種（13/06）答：礦物種是指具有一定晶

10、體結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的一類礦物。如普通輝石。在同一礦物中，由于礦物在次要化學(xué)成分或物理性質(zhì)及形態(tài)上呈現(xiàn)出較明顯的差異，稱為異種。例如，紫水晶是紫色的石英變種。15. I型金剛石與H型金剛石（11/08）答：按照金剛石中微量元素N的含量將金剛石劃分為I型金剛石和n型金剛石，N含量大于0.001%者為I型，小于 0.001%為n型。例如一般淡黃色的鉆石為I型金剛石，純凈 無色的鉆石往往為n型金剛石。16. 二八面體型和三八面體型（12/08）答：在層狀硅酸鹽礦物四面體片與八面體片的匹配關(guān)系中，SiO4四面體所組成的1個六方環(huán)范圍內(nèi)有3個八面體與之相適應(yīng)。 當(dāng)這3個八面體中心位置均為 2價離子占據(jù)時，所

11、 形成的結(jié)構(gòu)為三八面體型結(jié)構(gòu)。例如蛇紋石和滑石；若其中充填的為 3價離子，為使電價平衡，這3個八面體位置將只有兩個為離子充填，有1個是空著的，這種結(jié)構(gòu)稱為二八面體型結(jié)構(gòu)。例如高嶺石和葉蠟石。17. 標型特征與標型礦物（13/07/06）答：礦物標型特征是指在不同地質(zhì)時期和不同地質(zhì)作用條件下，形成于不同地質(zhì)體中的同一礦物的各種屬性上所表現(xiàn)的差異。例如鋯石在侵入巖、火山巖、沉積巖、變質(zhì)巖及熱液脈中均有分布，隨著生成條件的不同，它在晶形、顏色、微量元素含量等方面表現(xiàn)出明顯的差異。標型礦物也稱礦物表型種屬， 是指在特定的自然環(huán)境中形成的礦物種，它的出現(xiàn)，能夠作為判定某一特定形成條件的標志， 也稱為標型

12、礦物。例如十字石只產(chǎn)于變質(zhì)巖中， 指示中 級變質(zhì)環(huán)境；辰砂、輝銻礦只出現(xiàn)在低溫?zé)嵋旱V脈中。18. 共生與伴生（11/09）答：礦物的共生組合是指在一定時空范圍內(nèi)和一定物理化學(xué)條件控制下，由一定的自然作用所形成的幾種礦物的集合。例如孔雀石與褐鐵礦常是硫化物在礦床氧化帶中，風(fēng)化作用下的共生組合。礦物的伴生是指處在一定空間范圍內(nèi)的幾種礦物，分別是在不同時間或相同時間的不同 介質(zhì)在不同物理化學(xué)條件下形成的組合。例如硫化物氧化帶中，黃銅礦和孔雀石便是伴生關(guān)系。19. 假象與副像（09）答：假象是指在交代作用下，原礦物可全部被新礦物替代，有時新礦物集合體仍保留原 礦物的外形，新礦物的這種形態(tài)稱為假象。 例

13、如褐鐵礦交代黃鐵礦后， 就常具有黃鐵礦的立 方體或八面體等外形。副像是指在晶體發(fā)生同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變時，一種同質(zhì)多象變體繼承了另一種變體之晶形的現(xiàn) 象。例如在一定條件下3石英轉(zhuǎn)變?yōu)閍石英，但仍然保留了 3-石英的六方雙錐外形。備注：13年無新名詞解釋。（我們考了：解理和裂開；是否可以多一組：解理、裂開、斷口）二、填空題（每題1分，共26分）1. 110在等軸晶系中為菱形十二面體 形，在四方晶系中為四方柱單形，在斜方晶系中為斜方柱 。（11）2. 雙晶的三種類型牛長雙晶，轉(zhuǎn)變雙晶 ，機械雙晶 。（11）3. 晶體的微觀對稱要素包括：平移軸,螺旋軸,滑移面一。（或：晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)對稱要素）（11/08）4

14、. 下列礦物中可綜合利用的類質(zhì)同象元素：輝鉬礦中有Re ;鋯石中有U , Th ;微斜長石中有Rb， Cs ；閃鋅礦中有Ga, In， TI 。(07/06)5. 最常見的緊密堆積方式是立方最緊密堆積和六方最緊密堆積。(07/06)6. 列舉四種晶面花紋：晶面條紋， 晶面臺階， 生長丘， 蝕像 。(09/08)7. 黃鐵礦晶體表面的聚形紋是由立方體和五角十二面體單形相互交替生長而成。(還有石英與電氣石)(07)8. 礦物的顯色機理：自色 ， 他色 ， 假色 。(或礦物學(xué)中傳統(tǒng)上可將顏色分為以下三類，或顏色成因機理)(12/11/09/08)9. 光澤由強到弱分為：金屬光澤，亞金屬光澤，金剛光澤

15、，玻璃光澤。(07)10. 常見的特殊光澤有 珍珠光澤，絲絹光澤，油脂光澤 ，土狀光澤 。(06)11. 物體的磁性可以分為：鐵磁性 ，亞鐵磁性， 反鐵磁性 ， 順磁性 ，_抗磁性。(12/08)12. 在自然元素大類中常見的礦物有：自然銅 ， 自然金 ， 自然硫 ， 石墨 。(07)13. 硫化物分為：單硫化物，復(fù)硫化物， 硫鹽 。(09)14. 列舉出黃鐵礦的三種常見晶體形態(tài)：立方體，八面體，五角十二面體。(08)15. 閃鋅礦中Fe含量與溫度什么關(guān)系溫度越高含鐵量越高。(13/12)16. TiO2的三種同質(zhì)多象變體為金紅石 ， 銳鈦礦 ， 板鈦礦 。(11)17. 水晶可有的單形為六方

16、柱 ， 菱面體 ， 三方雙錐 。(11)18. 水晶的同質(zhì)多象變體可有3石英，a石英 ， 柯石英 ， 斯石英 ，鱗石英 ，3方石英 。(13)19. 砂礦中常見的氧化物礦物有 剛玉，石英， 黑鎢礦， 尖晶石 。(06)20. 硅酸鹽中硅氧骨干的主要類型有：島狀，環(huán)狀，鏈狀，層狀，架狀 。(07)21. 石榴石的兩個系列鋁系石榴石 ，鈣系石榴石。(11)22. 層狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物有：蛇紋石 ，高嶺石 ，滑石， 葉蠟石 ， 白云母 。(09)23. 斜方輝石族礦物有：頑火輝石 ，古銅輝石， 尤萊輝石 ，斜方鐵輝石。(09)24. AI2SQ5的三個同質(zhì)多象變體為：紅柱石 ， 藍晶石 ， 矽線石 。

17、(12/08)25. 葡萄石的晶體結(jié)構(gòu)中具有層狀 和 架狀 之間的硅氧骨干。(11/08)26. 石棉包括蛇紋石石棉和 角閃石石棉兩類。(09/07/06)27. PbS氧化成鉛礬 和 白鉛礦，輝銅礦氧化成赤銅礦，氧化不完全時有自然銅 生成，黃鐵礦氧化生成赤鐵礦 。(09)28. 在風(fēng)化蝕變的條件下，黃鐵礦易變成褐鐵礦 ，輝石易變成 綠泥石，橄欖石易變成蛇紋石，長石易變成高嶺石 。(07/06)29. 主要的鐵礦石礦物有磁鐵礦，褐鐵礦，赤鐵礦， 菱鐵礦。(06)30. 主要的銅礦石礦物有輝銅礦：黃銅礦：斑銅礦。(06)31. 列舉出4種以錳為主要組成元素的礦物：軟錳礦 ， 水錳礦 ， 硬錳礦

18、： 菱錳礦。(13/11/08) ( 13年要求五個)32. 我們還考：剛玉含*為綠色、含*為黑色；碳酸鈣的兩個同質(zhì)多象單體的名稱和晶系)三、簡答題（每題 10 分，共 40分）1. 晶體的對稱性分類 （或：舉例簡述晶體分類的三大晶族與七大晶系的特點，或晶體的對 稱型分類 ）（13/09/08/07 ）答：見 P38 頁表格，須寫的表格中要素包括晶族及其對稱特點、晶系及其對稱特點、 對稱型習(xí)慣符號和晶體實例。2. 礦物的標型特征及類型（ 12/09） 答：礦物標型特征是指在不同地質(zhì)時期和不同地質(zhì)作用條件下， 形成于不同地質(zhì)體中的 同一礦物的各種屬性上所表現(xiàn)的差異。例如鋯石在侵入巖、火山巖、沉積

19、巖、 變質(zhì)巖及熱液 脈中均有分布， 隨著生成條件的不同，它在晶形、 顏色、 微量元素含量等方面表現(xiàn)出明顯的 差異。礦物標型特征類型：（1）形態(tài)標征：礦物形態(tài)的基本樣式取決于其結(jié)構(gòu)特征，在基本樣式制約下的變化卻是形成條件的反映，由此決定了礦物形態(tài)的標型性。例如在低飽和度、低硫逸度 和較高溫度或較低溫度條件下，黃鐵礦主要呈八面體與立方體習(xí)性；在高過飽和度 和高硫逸度和中溫條件下，黃鐵礦呈五角十二面體。（2）成分標型： 礦物的化學(xué)成分能夠敏感地反映形成條件的微小變化，信息量大，具極為重要的標型意義。例如對于內(nèi)生鐵礦床，絕大多數(shù)巖漿成因的磁鐵礦比矽卡 巖型和熱液型成因的磁鐵礦的 Ti， V， Ni 含

20、量高。（3）結(jié)構(gòu)標型：礦物結(jié)構(gòu)標型主要反映在晶胞參數(shù)、多型、有序度和鍵長方面。例如在高于550C形成的黃銅礦的有序度小于在低于550C形成的黃銅礦。（4）物理性質(zhì)標型：礦物的物理性質(zhì)如顏色、硬度、密度、磁性等均有一定標型性，它們本質(zhì)上都是礦物化學(xué)成分標型和晶體結(jié)構(gòu)標型的表現(xiàn)形式。例如普通角閃石長 軸方向的顏色在薄片中隨結(jié)晶溫度增高由綠色變?yōu)楹稚?. 簡述條痕、透明度和光澤之間的關(guān)系（ 09）答：關(guān)系表見 P131。對于不透明礦物和彩色或深色半透明一透明礦物，尤其是硫化物 或部分氧化物和自然元素礦物， 其條痕往往為黑色或深彩色， 光澤往往為金屬或半金屬光澤； 而對于白色、無色或淺色的透明礦物，

21、其條痕均為白色，光澤往往為玻璃或金剛光澤。4. 舉例說明晶體習(xí)性及三種類型（ 09）答：在一定條件下， 礦物晶體趨向于按照自己內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點自發(fā)形成某些特定的形態(tài)， 這種性質(zhì)稱為礦物的結(jié)晶習(xí)性。結(jié)晶習(xí)性有三層含義：一是同種礦物單體常見的晶形，例如磁鐵礦常呈八面體111 ，螢石常呈立方體 100 和八面體 1 1 1 ；二是礦物單體在三維空間延伸比例，例如黑鎢礦常在石英脈中呈板狀， 輝石常呈短柱狀而角閃石常呈長柱狀。 三是礦物單體結(jié)晶的完好程度， 例 如花崗巖中較晚結(jié)晶出來的石英其結(jié)晶完好程度低。 在這三者中， 后兩者是據(jù)以對礦物單體 形態(tài)進行科學(xué)分類或描述的基本準則。5. 等大球最緊密堆積及空

22、隙（ 13/08 ）答:須畫圖，圖見P100中9-1與9-2。考慮到部分晶體中之質(zhì)點間的聯(lián)系沒有方向性和飽和性， 可將其內(nèi)部質(zhì)點視為具有一定體積的球體。 按照晶體的最小內(nèi)能性和穩(wěn)定性， 晶體 結(jié)構(gòu)中質(zhì)點應(yīng)盡可能相互靠近以占有最小空間的趨勢， 即可以用球體的緊密堆積對其結(jié)構(gòu)進 行分析。等大球體在一個平面內(nèi)的最緊密堆積只有 1 種方式。如圖 9-1 ，每個球均被另外 6個球 所圍繞，球的位置記為 A;球與球之間形成三角形空隙，其半數(shù)尖端指向下方，其位置記為B，另半數(shù)尖端指向上方，其位置記為C。第 2 層球的堆積位置只能選第一層球上的 B 或 C 處才是最緊密的。因為只要將置于 B 或C處的兩者之一

23、旋轉(zhuǎn)180。后，結(jié)果便是完全相同， 故兩層球作最緊密堆積的方式仍只有 1 種。設(shè)第二層球的位置為 B，他所形成的上、下兩個指向的三角形空隙對應(yīng)位置為A和C。如選A位，即重復(fù)第1層球的位置，13層的結(jié)構(gòu)便是 ABA ;如選C位，其結(jié)構(gòu)便是ABC。在等大球最緊密堆積中有無窮多種堆積方式，當(dāng)按ABABAB或ACACAC兩層重復(fù) 1 次的規(guī)律重復(fù)堆積時， 則球體在空間的分布恰好與六方原始格子一致， 稱為六方最緊 密堆積，記為HCP ;若在3層球ABC或ACB結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，將第 4層球置于第1層球重復(fù) 的位置上， 并進一步按 ABCABC 或 ACBACB 3層重復(fù) 1 次的規(guī)律重復(fù)堆積， 層球 體在空間

24、的分布于立方面心格子一致，稱為立方最緊密堆積，記為CCP。等大球按上述兩種方式做最緊密堆積后，球體之間的空隙仍占據(jù)整體堆積空間的 25.95%。若將空隙周圍球體中心連線所構(gòu)成的幾何多面體來命名相應(yīng)空隙，則等大球間只 有四面體(T)和八面體(0)兩種空隙。當(dāng)有 n個球無論作HCP還是CCP最緊密堆積， 所形成的八面體空隙數(shù)都為n個，四面體空隙數(shù)位 2n個。(答題思路：前提，一層，二層， HCP和CCP,空隙)6. 簡述類質(zhì)同象概念及其條件( 08/07/06 )答：類質(zhì)同象是指晶體形成時， 其結(jié)構(gòu)中本應(yīng)全部由某種原子或離子占有的等效位置部 分地被它種類似的質(zhì)點所代替， 晶格常數(shù)發(fā)生不大的變化而結(jié)

25、構(gòu)型式不變的現(xiàn)象。 例如橄欖 石中Fe與Mg可形成完全類質(zhì)同象。影響類質(zhì)同象的因素：(1) 原子和離子半徑：從幾何角度考慮，相互取代的原子或離子的半徑越接近，相互取代越易發(fā)生。若以 口和r2分別代表較大和較小的離子半徑則一一1)當(dāng)(“匕)/2<10%15%時，一般形成完全類質(zhì)同象替代；2)當(dāng)(ri- r2)/匕=10% (20%25%)時，在高溫下形成完全類質(zhì)同象，溫度下降時，固溶體發(fā)生離溶;3)當(dāng)( r1- r2) /匕>25%40%時，即使在高溫下也只能形成不完全類質(zhì)同象，而在低溫下不能形成類質(zhì)同象。(2) 離子電價：類質(zhì)同象混晶不應(yīng)出現(xiàn)剩余電荷，因此總電價平衡時類質(zhì)同象替代

26、的基本前提。對于異價類質(zhì)同象，質(zhì)點替代的能力主要取決于電荷的平和，而質(zhì)點的大小則退居次要地位。 如在斜長石中，同時存在Na+與Ca2 Al3+與Si4+之間的異 價類質(zhì)同象，而(53+-rs4+) / rs4+的值高達50%。(3) 離子類型和化學(xué)鍵：原子或離子外層電子構(gòu)型及所形成的化學(xué)鍵越接近，相應(yīng) 的類質(zhì)同象越易實現(xiàn)。例如金屬晶格中的原子只能被大小和性質(zhì)相近的其他原子代 換，如自然金中的 Au原子只能被Ag , Cu, Pt等原子代換。(4) 晶格：如果晶體的晶格中存在巨大空隙，則大半徑陽離子可以充填其中，在不成對類質(zhì)同象代換時額外加入的離子的大小便不必考慮。例如綠柱石 Be3Al 2S

27、i 6 018中Li+Cs+與Be2+的代換，大陽離子 Cs+就是充填在其結(jié)構(gòu)孔道中的。(5) 能量系數(shù)：在其他條件相似的情況下，有能量系數(shù)大的離子代替能量系數(shù)小的離子有利于降低晶體的內(nèi)能而使之更趨于穩(wěn)定，這樣的代換易于發(fā)生，反之則不易 于發(fā)生。例如，K+和Ba2+半徑相近且同屬惰性氣體型離子，但因Ba2+的EK值大于疋的，故鉀的礦物中常見 Ba2+代替K+而鋇的礦物中很少有 K+代替Ba2+的。(6) 溫度： 高溫時類質(zhì)同象易于發(fā)生， 而低溫時類質(zhì)同象的范圍將受到限制。 例如， 高溫下 K 與 Na 相互替代形成堿性長石， 溫度降低時發(fā)生離溶形成鉀長石和鈉長石， 兩結(jié)晶相組成條紋長石。（7）

28、壓力：壓力對類質(zhì)同象的影響還研究不夠。一般而言，高壓下類質(zhì)同象不易發(fā)生，并可能促使相對低壓下形成的類質(zhì)同象混晶離溶。（8）組分濃度：晶體的化學(xué)組成是具有一定量比關(guān)系的。當(dāng)它結(jié)晶時介質(zhì)中各組分若不能與它應(yīng)有的量比相適應(yīng)，即若某種組分不足時，將有與之類似的組分加入晶 格予以補償。7. 舉例說明礦物晶體化學(xué)分類原則（或：礦物的晶體化學(xué)分類）（11/08/06）答：見 P148，表 14-28. 礦物形成階段、世代及共生和伴生（07）答：在一定空間中， 若同一種礦物先后多次形成， 它們的先后關(guān)系稱為礦物世代。 礦物 的世代通常與一定的礦物演化階段相適應(yīng)。 例如， 在熱液硫化物礦床的形成過程中， 通常經(jīng)

29、 歷早期的黃鐵礦石英階段， 中期的石英多金屬硫化物階段和晚期的石英碳酸鹽階段。 不同成 礦階段所形成的同種礦物石英便分屬不同的世代， 按形成時間的先后而依次將早期的石英稱 為第一世代，中期的石英稱為第二世代，晚期的石英稱為第三世代。礦物的共生組合是指在一定時空范圍內(nèi)和一定物理化學(xué)條件控制下， 由一定的自然作用 所形成的幾種礦物的集合。 例如孔雀石與褐鐵礦常是硫化物在礦床氧化帶中， 風(fēng)化作用下的 共生組合。礦物的伴生是指處在一定空間范圍內(nèi)的幾種礦物， 分別是在不同時間或相同時間的不同 介質(zhì)在不同物理化學(xué)條件下形成的組合。 例如硫化物氧化帶中， 黃銅礦和孔雀石便是伴生關(guān) 系。9. 晶體的基本性質(zhì)（

30、 12/06 ） 答：晶體的基本性質(zhì)為：自限性、均一性、異向性、對稱性、最小內(nèi)能性和穩(wěn)定性。 自限性：晶體在合適條件下生長時，總能自發(fā)形成具有一定凸幾何多面體外形的性質(zhì)。例如，黃鐵礦在合適的條件下常形成六面體、八面體或五角十二面體的自形晶。 均一性：同一晶體的任意部分的性質(zhì)是完全相同 的。因為晶體的各個部分具有相同的格子構(gòu)造， 即各部分質(zhì)點分布相同， 因此性質(zhì)相同。例如金剛石單晶體處處導(dǎo)熱率相同，而 玻璃非晶體的不同部分導(dǎo)熱率雖然相同但這種均一性是統(tǒng)計意義上的、平均近似的均一性。異向性：晶體的性質(zhì)因觀察方向的不同而表現(xiàn)出差異的特性。例如方鉛礦發(fā)育在100三組完全解理而其他方向解理不發(fā)育；再如藍

31、晶石在平行晶體延長方向上其摩斯硬度為4，而在垂直晶體延長方向上其摩斯硬度為 6。對稱性： 晶體中的相同部分過性質(zhì)在不同的方向或位置上有規(guī)律的重復(fù)出現(xiàn)的特性。 例 如同一晶體的不同方向可出現(xiàn)形狀大小完全相同的性質(zhì)。最小內(nèi)能性：在相同的熱力學(xué)條件， 較之化學(xué)成分相同的氣體、液體及非晶體而言，晶 體的內(nèi)能最小。例如，冰在融化時會吸熱，水在凝結(jié)時會放熱。穩(wěn)定性： 對于化學(xué)成分相同但處于不同物態(tài)下的物質(zhì)而言， 以晶體最為穩(wěn)定。 例如非晶 體可自發(fā)地轉(zhuǎn)化為晶體并釋放能量，而晶體不可能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為其他物態(tài)。10. 晶體的異向性（ 07） 答：異向性：晶體的性質(zhì)因觀察方向的不同而表現(xiàn)出差異的特性。 例如方鉛礦

32、發(fā)育在 100 三組完全解理而其他方向解理不發(fā)育；再如藍晶石在平行晶體延長方向上其摩斯硬度為4，而在垂直晶體延長方向上其摩斯硬度為6。因為晶體中格子構(gòu)造的質(zhì)點排列方式和間距，在平行方向是相同的， 在不平行的方向上一般是有差異的， 因此當(dāng)沿不同方向觀察時， 晶體的 各項性質(zhì)有一定的差異。11. 礦物相變的概念及相變的類型（06）答：礦物相變是指當(dāng)環(huán)境條件改變時， 原有礦物的質(zhì)點發(fā)生重新排列、 組合或晶格畸變， 形成穩(wěn)定的新相的過程。包括同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變和晶化及非晶化。同質(zhì)多象是指在不同的溫度、 壓力和介質(zhì)濃度等物理化學(xué)條件下， 同種化學(xué)成分的物質(zhì) 形成不同結(jié)構(gòu)晶體的現(xiàn)象。如在一個大氣壓下，當(dāng)溫度高于

33、573C時SiO2將形成3-石英，當(dāng)溫度低于573 C時SiO2將形成 l石英。非晶化是指含放射性元素鈾或釷的礦物由于受到放射性蛻變能量的影響，結(jié)構(gòu)由晶質(zhì)向非晶質(zhì)轉(zhuǎn)變的作用。例如含放射性元素的鋯石ZrSiO 4變?yōu)榉蔷з|(zhì)的水鋯石。晶化是指一些非晶質(zhì)準礦物在漫長的地質(zhì)歷史中， 會逐漸變?yōu)榻Y(jié)晶質(zhì)的現(xiàn)象。 如蛋白石 逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橛袼韬褪?，火山玻璃脫玻化為長石、石英。12. 各晶系定向選軸原則（ 11）答：選擇晶軸時應(yīng)遵循以下原則：1）應(yīng)符合晶體所固有的對稱性。為此晶軸應(yīng)與對稱軸或?qū)ΨQ面發(fā)現(xiàn)重合。若無對稱軸和對稱面，晶軸可平行晶棱選?。?）在上述前提下，應(yīng)盡可能使各晶軸相互垂直或近于垂直，并使軸單位趨

34、于相等，即盡可能使之趨于a=b=c；a 3=尸90°。由于對稱上的特殊性，六方和三方晶系晶體采用四軸定向，其他晶系都采用三軸定向。 各晶系中各個對稱型的晶體定向方法見下表。表見P41，表5-1。13. 層生長理論內(nèi)容舉例（ 11）答：層生長理論認為 ,質(zhì)點在光滑的晶核表面堆積時，存在著 3種不同的占位位置 1 和 2及3 （畫圖，見P10圖2-1）,分別為三面凹角、二面凹角和一般位置。每種位置周圍分布著 數(shù)量不等的質(zhì)點， 這些質(zhì)點對欲進入該位置的外來質(zhì)點具有一定的吸引作用。 三面凹角周圍 分布的相鄰質(zhì)點數(shù)多于二面凹角， 二面凹角周圍分布的相鄰質(zhì)點數(shù)多于一般位置。 這樣質(zhì)點 進入 3

35、種位置后與周圍質(zhì)點成鍵的數(shù)量多少就不相同。三面凹角周圍分布的相鄰質(zhì)點數(shù)最 多，進入該位置的質(zhì)點與周圍相鄰質(zhì)點之間形成的化學(xué)鍵最多，釋放的能量最大， 結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。因此嗎，質(zhì)點優(yōu)先進入三面凹角，其次是二面凹角，最后是一般位置。由此可以退出， 在理想情況下， 晶體在晶核基礎(chǔ)上生長時，應(yīng)先生長一條行列，然后生 長相鄰的行列， 在長滿一層面網(wǎng)后， 再開始生長第二層面網(wǎng)， 這樣晶體面網(wǎng)一層一層地逐漸 向外平行推移，最外層的面網(wǎng)便發(fā)育成晶體的晶面。這就是層生長理論。14. 風(fēng)化作用及其礦物共生組合（ 11）答：風(fēng)化作用是指在地表或近地表的常溫常壓下， 礦物和巖石受太陽能、大氣、水及有 機物的影響而發(fā)生機械破

36、碎和化學(xué)分解，部分易溶組分形成真溶液被地表水及地下水帶走， 部分難溶組分殘留在原地或搬運到不遠處堆積形成風(fēng)化殼中新礦物和巖石的過程。在地表風(fēng)化作用下， 硫化物和碳酸鹽最不穩(wěn)定，硅酸鹽、氧化物和自然元素最穩(wěn)定。 因此， 風(fēng)化殼中殘留的礦物主要為硅酸鹽、 氧化物和自然元素礦物； 新生的表生礦物主要為 硫化物和碳酸鹽礦物分解后經(jīng)化學(xué)變化后的產(chǎn)物。例如在硫化物礦床氧化帶中，一般，硫化物中的黃銅礦CuFeN在風(fēng)化過程中首先分解為CuSO4和FeSO4溶液，當(dāng) CuSO4與富碳酸的水溶液或碳酸巖發(fā)生反應(yīng)時，形成孔雀石 Cu2CO3（OH） 2；而FeSO4極易氧化為Fe2SO43,后者又易水解為氫氧化鐵F

37、e（OH）3膠體，其凝聚后即形成褐鐵礦。15. 尖晶石結(jié)構(gòu)與反尖晶石結(jié)構(gòu)（ 12）答：尖晶石族礦物的化學(xué)通式為AB2O4。據(jù)結(jié)構(gòu)中A、B組陽離子的分布，可將尖晶石型結(jié)構(gòu)細分為三種亞型：1） 正尖晶石型，用通式 AB 2O4表示（內(nèi)為八面體配位，下同），即單位晶胞中8個 A 組二價陽離子占據(jù)四面體位置，16 個 B 組三價陽離子占據(jù)八面體位置，如鉻鐵礦 FeCr2O 4。2）反尖晶石型，同 BABO 4表示，即單位晶胞中 1/2 的 B 組三價陽離子（ 8個）占據(jù)四面體空隙，剩余的 1/2B 組三價陽離子( 8 個)和全部的 A 組二價陽離子( 8 個)共同占 據(jù)八面體位置，如磁鐵礦Fe3+Fe

38、3+Fe2+O4。3) 混合型，用通用式 A1-xBxAxB2-xO4 表示。16. 同質(zhì)多象及類型( 12) 答：同質(zhì)多象是指在不同的溫度、 壓力和介質(zhì)濃度等物理化學(xué)條件下， 同種化學(xué)成分的物質(zhì)形成不同結(jié)構(gòu)晶體的現(xiàn)象。如在一個大氣壓下，當(dāng)溫度高于573C時Si。?將形成3-石英，當(dāng)溫度低于 573C時SiO?將形成a石英。同質(zhì)多象的類型：1)根據(jù)同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變是否可逆，可分為可逆與不可逆轉(zhuǎn)變。例如SiO 的部分變體之間的轉(zhuǎn)變中，只有結(jié)構(gòu)差異不大的a-石英和3石英的轉(zhuǎn)變是可逆的。根據(jù)變體的結(jié)構(gòu)特征還可將同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變分為：?)移位型轉(zhuǎn)變， 即質(zhì)點位置稍有改變，鍵角有所改變的轉(zhuǎn)變，例如輝鉬礦中2H與

39、3R多型變體；3)重建型轉(zhuǎn)變，即結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性變化的轉(zhuǎn)變，如石墨與金剛石間的轉(zhuǎn)變；4)有序無序轉(zhuǎn)變，有序度發(fā)生改變的轉(zhuǎn)變，如在550C以上形成的黃銅礦有序度低于，在550C以下形成的黃銅礦。17. 簡述現(xiàn)代礦物學(xué)測試方法( 13)(我們還考了解理分析題)四、論述題 (每題 18分，共 54 分)1. 判讀晶體化學(xué)式(礦物名稱，陰離子團特點，陽離子占位特點，畫出是示意圖)Al2Si4O10(OH) 2 (11)Mg6Si4O10(OH) 8 (12/09)KAl 2AlSi 3O10(OH) 2 (08)3+Ca2Na(Mg,Fe) 4(Al,Fe3+)(Si,Al)4O112(OH) 2 (0

40、7/06)Ca(Mg,Fe 2+,Fe3+,Ti,Al)(Si,Al) 2O6 (13)2. 敘述下列各組礦物的肉眼鑒定特征及晶體化學(xué)式A:金剛石，鋯石，黃玉；A :石英，鋯石，黃玉;A :黃鐵礦，黃銅礦，雌黃鐵礦;A :電氣石，綠柱石，磷灰石；B :黑鎢礦，錫石，閃鋅礦(09)B :方鉛礦，輝銻礦，輝鉬礦(08)B :石英 ，白鎢礦，螢石 (07)石英，鋯石，黃玉；B :黑鎢礦，錫石，閃鋅礦C :橄欖石，透輝石，綠柱石(11)石英，鋯石， 黃玉；B:方鉛礦，輝銻礦，輝鉬礦；C:方解石 白云石，螢石 (12)電氣石，綠柱石，天河石；B :黑鎢礦，閃鋅礦，錫石(13)B :石英 ，方解石，螢石

41、(06)3. 簡述類質(zhì)同象的概念及其條件，并舉例說明其意義。( 09)答：類質(zhì)同象是指晶體形成時， 其結(jié)構(gòu)中本應(yīng)全部由某種原子或離子占有的等效位置部 分地被它種類似的質(zhì)點所代替， 晶格常數(shù)發(fā)生不大的變化而結(jié)構(gòu)型式不變的現(xiàn)象。 例如橄欖 石中 Fe 與 Mg 可形成完全類質(zhì)同象。影響類質(zhì)同象的因素：1)原子和離子半徑：從幾何角度考慮，相互取代的原子或離子的半徑越接近，相互取代越易發(fā)生。 若以ri和r?分別代表較大和較小的離子半徑則一一1)當(dāng)(ri-r2) / r2<10%15% 時，一般形成完全類質(zhì)同象替代；2)當(dāng)( r1- r2) / r2=10%( ?0%?5%)時，在高溫下形成完全類質(zhì)同象，溫度下降時， 固溶體發(fā)生離溶；3)當(dāng)( r1- r