結晶學與礦物學pdf

❶ 珠寶專業的結晶學與礦物學

學習晶體及其基本性質、晶體的宏觀對稱、晶體的規則連生、晶體化學；晶體光學基礎；礦物的化學組成、礦物的形態、礦物的物理性質、礦物的成因；主要礦物的鑒定特徵和方法。 寶石鑒定：主要學習寶石鑒定目的、方法和鑒定步驟；寶石儀器工作原理、結構、用途、操作步驟及優缺點；常見單晶寶石的鑒定；常見多晶寶石鑒定；稀有寶石鑒定；有機寶石鑒定。
鑽石分級：主要學習鑽石品質評價的發展歷史 ，4C 評價的原則 , 鑽石分級的標准 , 具體進行鑽石品質分級的技術方法、技術要點和應予注意的問題；介紹了鑽石分級證書的內容和格式，鑽石估價及證書，鑽石仿製品的鑒別等。

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❹ 學科交叉點上的結晶學與礦物學

如前所述，結晶學是研究晶體的一門學科，而晶體的分布極其廣泛，種類相當繁雜，分別以某類晶體為其研究對象的二級學科也為數甚多。但不同學科所涉及之晶體的特點可以存在很大差異。例如金屬單質的晶體，成分特別簡單，其內部結構中的基本花樣一般僅由一個或兩個原子組成，晶體的對稱性則很高。而在諸如蛋白質等的高分子化合物晶體中，僅其單個分子內就包含有為數高達10³～10⁵的結構單元，成分以C、H、O、N等為主，而其晶體結構就更復雜了。因此，覆蓋了眾多二級學科的結晶學主要著眼於探究普遍適用於各類晶體的共同規律性問題，而與之交叉的各相關學科則以研究本類別晶體的各項性質及其規律為主，但這兩方面都是既相互依存又相輔相成的。

本書是《礦物學導論》的姊妹篇，而礦物學又是結晶學的發祥地，因此，以下將從學科交叉的視角簡述當今結晶學與礦物學間的關系。

礦物學(mineralogy)是以礦物為研究對象而屬於地球科學的一門學科。根據國際礦物學協會的共識，礦物(mineral)的現代定義是指:由廣義的地質作用所形成，並具有特定的化學成分，通常為結晶質的均勻固體，且大多由無機作用所產生。由此可知，絕大多數礦物都是無機晶體，而且必須是由廣義的地質作用所形成的天然晶體。

顯然，無論是學習礦物學或是研究礦物，結晶學知識永遠都是不可或缺的重要基礎，更是促進礦物學持續發展的一個主要因素。另一方面，礦物學對於結晶學所起的作用，在現代仍有著很重要的意義，主要原因在於礦物晶體有著許多與其他晶體很不相同的特色。

首先，礦物的空間分布可謂是廣闊無垠。在地球中，從地面向下延伸到將近2900km、佔地球總體積約83.5%的地殼和地幔，幾乎全是礦物的天下;而在天上，除了隕落到地球上的隕石外，從月球和火星上採集到的岩土樣品，表明它們也都由礦物所組成，而且形成它們的作用也與地球上的地質作用十分相似而被統稱為廣義的地質作用。

其次，礦物的地質年齡可以相差非常懸殊。目前已知地殼上最古老的礦物是產於澳大利亞Jack山一處沉積砂中的鋯石晶體，其同位素年齡為距今44億年;而有的礦物只不過是眼前直接可見之地質作用(例如火山噴發、鍾乳石結晶等)的新鮮產物。同時，一個礦物晶體生長過程的長短亦可相去甚遠。一般說來，晶體粒徑越大，生長過程便越長。迄今世界上已知有確切數據的最大單晶體，是產於美國科羅拉多州Fremont縣DevilsHole偉晶岩中的一個微斜長石礦物晶體，其大小為49.38m×35.97m×13.72m，估算重約6.4×10⁴t。顯然，其生長過程的時間跨度必須以地質年代的尺度去衡量。例如我國學者曾對湖北神農架三寶洞中的方解石石筍進行過同位素測年，查明了一根70cm多高的石筍，其生長期為9.4萬年，亦即平均每年長高0.0075mm。當然，並不能將此結論直接類推而用於其他場合，因為不同的成因條件會明顯影響晶體的生長速度。但通過此例，當可對於地質學的年代觀有一初步的了解。

基於礦物在其時空分布上的連貫性和普遍性，因此不難想像，礦物形成的環境及其物理化學條件以及成因類型等，也都應是多種多樣、包羅萬象的，且它們絕大多數是人為無法重現或模擬的。雖然礦物基本上都存在於地下直至極深處，且迄今人類直接觸及地下的最深記錄僅有12262m，但有利的是礦物是有「記憶力」的，它猶如飛機的黑匣子，能自動記錄下它所經歷事件的種種相關信息(蘊含在礦物之化學組成、內部結構、晶形諸方面所發生的相應細微變化上);同時，地下的礦物還可因地質作用而被抬升到地表來，一旦破譯它們所蘊藏的豐富信息，這無論對於礦物學自身和其他地質學科，以及對於結晶學乃至其他相關學科，其意義都是非常重大的。下一節的內容可作為這方面的兩個實例。

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❻ 李勝榮《結晶學與礦物學》蒙騙大學生的五種手段

什麼意思，怎麼說

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❽ 實驗八 礦物物理性質

一、預備知識

1.礦物的物理性質及其本質；

2.描述礦物物理性質的內容及其相關術語；

3.影響礦物物理性質的因素。

二、目的與要求

1.學會正確觀察、准確描述常見礦物的物理性質；

2.正確快速地識別礦物的各項物理性質，掌握它們的現象特徵、分類和分級標准，並能熟練地運用這些性質（尤其是突出的性質）來鑒定礦物；

3.了解礦物物理性質之間的相互關系，掌握影響礦物物理性質的因素。

三、礦物的光學性質

1.顏色

按顏色的成因分類，用與標准色譜或實物比較的方法來描述。

（1）自色，礦物固有的顏色。如孔雀石的綠色；藍銅礦的藍色；辰砂的紅色；自然銅的銅紅色；磁鐵礦的鐵黑色；雄黃的橙色或檸檬黃色；輝銅礦、方鉛礦的鉛灰色；毒砂的錫白色；黃銅礦的銅黃色；赤鐵礦的櫻紅色；薔薇輝石的玫瑰紅色；褐鐵礦的褐色；菱鎂礦的灰白色等。

結晶學與礦物學實驗指導書

（2）他色，礦物因含有其他雜質而引起的顏色。如微斜長石的肉紅色；紫水晶的紫色；薔薇水晶的薔薇色；水晶的黃色、綠色；方解石的綠色、棕色、黑色、黃色；螢石的紫色、綠色、黃色。

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（3）假色，不屬於礦物固有的顏色，而是由其他物理、化學因素所引起的顏色。

1）暈色，透明礦物表面常呈現出一種彩虹般的色帶。主要是由於礦物內部的解理面或裂隙面對光的連續反射，引起光的干涉而產生。如石英——斷口或裂隙；雲母——解理面上；螢石——解理面或裂隙；透明方解石——解理面或裂隙。

2）錆色，礦物表面氧化膜的顏色。如斑銅礦、黃鐵礦、黃銅礦等。

3）變彩，某些透明礦物在轉動或沿不同角度觀察時，可呈現不同顏色的變化。如蛋白石、拉長石。

結晶學與礦物學實驗指導書

注意：

●描述礦物顏色時，先要確定其主要的色彩，再寫明是否為金屬色。如主要為灰色，但色調較暗且具金屬色者，就記錄為暗鉛灰色；若主要為紅色，帶棕色調較深，就可記錄為深棕紅色。

●不同成因，甚至同種成因條件下的同種礦物顏色都可能不同或有差異。

2.條痕色

礦物在未上釉的素瓷板上留下的粉末的顏色。

（1）條痕色與礦物顏色一致的礦物：磁鐵礦——黑色；赤鐵礦——櫻紅色；辰砂——猩紅色；孔雀石——綠色；石墨——黑色。

（2）條痕色與礦物顏色不一致的礦物：黃鐵礦——綠黑色；黃銅礦——墨綠色。

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（3）條痕色隨雜質成分含量變化而改變的礦物：閃鋅礦隨著含鐵量的增高，條痕色由淺變深，為淺黃—棕色—棕黑色。

注意：

●測試礦物條痕色時，應選用盡可能新鮮純凈的礦物來測試其條痕色，條痕板應為潔白、平整、堅硬的瓷板；動手刻劃時，用力應輕而均勻，切忌過重、過猛，否則將得到的是礦物碎塊的顏色，而不是粉末顏色；若礦物硬度較大，可將礦物壓碎成粉末再觀察。若為富延展性礦物，在條痕板上劃不到粉末，實際上它們的條痕色往往與顏色一致。而彈性片狀礦物更不易得到粉末，則用小刀刻劃，既可得到條痕，又能測試硬度。

●自色、他色和假色是根據呈色機制不同而劃分的。一般情況下，肉眼是不易正確判定的，但礦物條痕色有時可以幫助判斷：凡顏色和條痕色的色調都較深，而且兩者變化不大者，多為自色；假色在成塊的標本上才可見到，而在條痕上是不能看到的。

●條痕色與礦物透明度的關系：

透明度高的礦物：其微粒幾乎不吸收光線，因此，其條痕色是白色或呈很淺的顏色。即使這些礦物因含有少量色素離子或機械雜質，其大顆粒顏色很深，甚至為黑色，其條痕色仍然可以是白色。如普通輝石和普通角閃石，其顏色為黑色，但條痕卻可以是白色。

半透明礦物：其微粒對透過光表現出明顯的吸收，因此，其條痕呈各種彩色，如辰砂、孔雀石等。

不透明礦物：其微粒也透不過可見光，因此，當其表面反射消失後，呈現黑色條痕。如黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦等許多具金屬色的硫化物皆具黑色條痕。自然金屬具很強的延展性，在素瓷上劃出的條痕不是粉末而是覆蓋在素瓷板上的薄片。採用適當的方法，如在白紙上擦或用手擦，其條痕仍然是黑的。

●礦物中的少量雜質、礦物顆粒的大小以及礦物表面的情況對礦物的顏色影響較大，但對礦物條痕色影響較小。如赤鐵礦的標本顏色可呈鋼灰、鐵黑、櫻紅色等，但其條痕色始終呈櫻紅色。這是因為觀察條痕的條件比較固定——看新鮮粉末的顏色。

由於條痕色比顏色更穩定，在鑒定半透明礦物和區別各種暗色礦物時，條痕色是重要的鑒定特徵之一，但它對於淺色透明礦物則毫無意義。

3.光澤

礦物表面的總光量。根據礦物的反射率不同，礦物光澤可分為：

（1）金屬光澤，反射率最強。礦物具金屬色（如銅黃、鉛灰、鐵黑等）、不透明、條痕色呈黑色或金屬色，為金屬礦物所具有，如方鉛礦、鉻鐵礦、輝鉬礦、黃銅礦、輝銻礦等。

（2）半金屬光澤，呈弱金屬般的光亮。礦物具金屬色、半透明（但透明度很低）、條痕呈深彩色，如赤鐵礦、黑鎢礦、磁鐵礦等。

（3）非金屬光澤，反光不像金屬，反光弱。常見有以下幾種：

●金剛光澤，呈鑽石般的光亮。條痕彩色至無色，礦物半透明至透明。如金剛石、辰砂、金紅石、鋯石、雄黃、雌黃等。

●玻璃光澤，如同玻璃般的光亮，礦物透明，條痕為白色，如石英、方解石、微斜長石等絕大多數造岩礦物。

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注意：在實際工作中，大多數礦物都可以用條痕色確定光澤的等級，但也有少數礦物的光澤（反射率）與條痕色的關系與上述情況不一致。如石墨的條痕色呈黑色，赤鐵礦呈棕色，磁鐵礦呈黑色，斑銅礦呈黑色等。

此外，礦物表面的光滑程度和集合方式的不同，會使光澤發生變化，呈現變異光澤。如果礦物表面不平整或因集合方式的影響，使光產生多次的折射和散射，形成一些特殊的光澤，它們可與一些實物的光澤類比。如：

●珍珠光澤，礦物呈現如同珍珠表面或蚌殼內壁那種柔和的光澤，具有極完全解理礦物的解理面上往往顯示珍珠光澤，如雲母、滑石極完全解理面上的光澤。

●油脂光澤，像沾有液態油脂的透明礦物體表面的光澤，常見於礦物斷口上。如煙水晶的貝殼狀斷口。

●樹脂光澤、松脂光澤，黃色或黃褐色礦物斷口上的光澤，如雄黃、錫石的斷口。

●瀝青光澤，黑色礦物斷口上的光澤，如瀝青鈾礦。

●絲絹光澤，透明礦物呈纖維狀集合體時，表面具絲絹狀光亮，如石棉、纖維石膏。

●蠟狀光澤，像石蠟表面的光澤，如蛇紋石、石髓等。

●土狀光澤，呈粉末狀或土狀集合體的礦物，表面光澤暗淡如土，如高嶺石、軟錳礦、褐鐵礦等。

注意：礦物光澤的等級是根據礦物單晶體表面的折射率確定的；但變異光澤卻因礦物產出時的狀態，如集合方式、解理面或斷口面的不同而異。

4.透明度

透明度是礦物允許光線透過的程度。物理學中用吸收系數來說明物體的透明度。在肉眼鑒定中，常以觀察礦物碎塊邊緣，隔之可清晰見到對面物的則為透明；模糊的為半透明；看不見的為不透明。但由於礦物中的裂隙、氣泡、包裹體以及厚度對透明度影響很大，所以，用條痕色劃分比較可靠。

●透明礦物，條痕為白色或略呈色，如冰洲石、水晶。

●半透明礦物，條痕呈彩色的礦物，如辰砂、閃鋅礦。

●不透明礦物，條痕呈黑色或金屬色，如磁鐵礦。

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注意：影響礦物透明度的因素除了礦物的內含物外，還有礦物表面的光滑程度、表面雜質及其氧化膜的種類或薄厚等。

5.發光性

礦物受到外界能量的作用，能發出可見光的性質。激發使用的能源多種多樣，如紫外線、X射線、陰極射線、加熱、打擊、摩擦以及可見光照射等。

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礦物的發光性幾乎總是和晶格中存在微量雜質有關，因雜質而產生的晶格缺陷成為能發射可見光的中心。但晶體中雜質含量如果過多，晶體發出的光會被相鄰缺陷吸收，反而不再具有發光性，例如，含微量錳的硅鋅礦、方解石等具發光性，但含大量錳時反而不發光。

有少數礦物的發光性比較穩定，如在紫外光照射下白鎢礦發天藍色熒光、磷鈰鑭礦（獨居石）發綠色熒光、鈣鈾雲母發黃綠色熒光等。發光性是這些礦物的重要鑒定特徵，但多數礦物的發光性不穩定，產地不同的同一種礦物往往不一定都發光或發光能力不同。

四、礦物的力學性質及其他物理性質

1.解理和裂開

（1）極完全與完全解理：雲母｛0001｝、方解石｛1011｝、螢石｛111｝、黃玉｛001｝、黑鎢礦｛010｝、方鉛礦｛100｝。

（2）中等解理：普通輝石｛110｝、普通角閃石｛110｝、微斜長石｛001｝和｛010｝、重晶石｛210｝、透石膏｛011｝。

（3）不完全解理：綠柱石｛0001｝、磷灰石｛0001｝。

另外，還有極不完全解理，即解理極不發育，則礦物容易產生斷口。

注意：解理直接決定於晶體結構，是晶體最穩定的性質之一。有某方向解理的晶體，在其任何單體上都可以產生該方向的解理，在晶體上任何部分都同樣可以產生。因此，解理是鑒定礦物的最重要的特徵之一，同時可以根據已知解理確定晶體的某些結晶方向。

裂開和解理類似，但其產生的原因不同，表現也不完全一樣。一個晶體因存在聚片雙晶或定向包裹體等原因而產生裂開，例如，有些磁鐵礦具有八面體裂開，將其磨成光片在顯微鏡下檢查，可以清楚地看到沿八面體晶面的方向分布有鈦鐵礦晶片。裂開就是沿這些雜質分布面發生的。因此，某種晶體的某些個體有裂開，其他個體不一定就有。另外，在有裂開的晶體中，裂開面也只產生於雙晶接合面或包裹體分布面等部位，並不是處處都能產生同樣方向的裂開。裂開不直接取決於晶體結構，但有時雜質的分布與晶體結構有關。

2.斷口

對一些無解理、裂開的礦物，在外力作用下產生的破裂稱為斷口。常見的形態有：貝殼狀（斷口呈圓滑波狀曲面，如石英）；次貝殼狀（如燧石）；不平坦狀（斷口呈錯綜細片狀，如電氣石）；鋸齒狀（斷口尖銳好像鋸齒，如自然銅）；參差狀（斷口參差不齊，如纖維石膏）；土狀（斷口呈細粉末狀，如高嶺土）等。

3.硬度

通常採用刻劃硬度。通過與摩氏硬度計的十種標准礦物對比來確定礦物的硬度，摩氏硬度計為：滑石（1)－石膏（2)－方解石（3)－螢石（4)－磷灰石（5)－正長石（6)－石英（7)－黃玉（8)－剛玉（9)－金剛石（10）。

通常也可用其他工具測定礦物的硬度，如指甲（2～2.5）、銅鑰匙（3.0）、小鋼刀（5～5.5）、窗玻璃（6）。

4.彈性和撓性

前者如白雲母、黑雲母；後者如綠泥石、蛭石。

5.脆性和延展性

礦物受打擊後易碎，被刻劃時易出現粉末，刻痕無光滑感。絕大多數礦物屬離子鍵化合物，脆性較大；但大部分自然金屬礦物具強延展性，有些礦物也能表現出微弱的延展性，例如緻密塊狀或細粒狀的輝銅礦、方鉛礦即具有微弱的延展性，其塊體在磨損後，易產生較光滑的平面和較圓滑的稜角。用鋼針刻劃（特別是在顯微鏡下觀察）有點像在蠟或肥皂上刻劃，刻痕光亮。但這些礦物仍以脆性為主。

6.密度

主要用於鑒定密度較大或較小的礦物。肉眼鑒定時，只用手估的方法，將礦物的密度分為三級（數據單位為g/cm³）：

●大密度級礦物（>4.0）：方鉛礦（7.4～7.8），錫石（6.8～7.0），黑鎢礦（6.7～7.5），白鎢礦（5.8～6.2），黃鐵石（5.0），重晶石（4.3～4.7）。

●中等密度級礦物（2.5～4.0）：閃鋅礦（3.5～4.0），石英（2.65）。

●小密度級礦物（<2.5）：石膏（2.30～2.37），琥珀（1.10～1.1）。

注意：在肉眼鑒定中，一般只用手掂來估計礦物的密度等級。但所試標本的大小、礦物的純度等都會影響鑒定結果，所以要注意分析和積累經驗。

7.磁性

用永久磁鐵來測試礦物的磁性。大顆粒亦能被吸起的強磁性礦物，如磁鐵礦、磁黃鐵礦；中粒的顆粒能被吸起的礦物為中等磁性礦物，如鈦鐵礦、黑鎢礦；強大電磁場亦不能吸引的礦物為無磁性礦物，如石英、方解石等。

結晶學與礦物學實驗指導書

磁性是鑒定礦物的特徵之一，特別在鑒定少數具強磁性礦物時更為重要。

8.其他物理性質

礦物的放射性、導電性、壓電性和焦電性等，在礦物鑒定、找礦以及應用上也常有重要的意義。

五、思考題

1.礦物的顏色、光澤、透明度、條痕色等彼此之間的關系如何？

2.如何區分礦物單晶體和礦物集合體？

六、作業

1.鑒定10種礦物標本的物理性質。

❾ 《結晶學與礦物學》中怎樣認識晶體的異向性與均一性

均一性：同一晶體的不同部分物理化學性質完全相同。
異向性：同一晶體不同方向具有不同的物理性質。

❿ 結晶學與礦物學李勝榮老師的課後題答案

本書是中山大學海洋科學學院系列教材之一，包括18個實驗，介紹結晶學與礦物學的基礎知識。每個實驗內容包括實驗目的和要求、實驗知識要點、實驗的主要內容及注意事項。本書符合實驗教材常用寫法，理論與實踐結合，適合大學有關專業作教材使用