与晶体的定义相适应，原子或离子在三维空间成周期性平移重复排列的固态物质则称为结晶质，简称晶质。晶体即是由结晶质构成的物体。

根据结晶颗粒的大小，将结晶质分为显晶质和隐晶质两类。凡结晶颗粒能用一般放大镜分清者，称为显晶质；无法分辨者则称为隐晶质。

与非晶质体相对应的物质概念是非晶质，即原子或离子在三绝空间不呈规律性重复排列的固态物质。非晶质体即是由非晶质构成的物体。

2．什么叫做晶体？晶体与非晶体比较晶体有哪些基本特性？

晶体是内部原子或离子在三维空间成周期性平移重复排列的固体；或者说，晶体是具有格子构造的固体。晶体的规则几何外形，只是晶体内部格子构造的外在表现。

    根据晶体内部质点成周期性平移重复排列的规律性，若在一个晶体中的任一部位都同样地圈定足够大的一块体积时，则它们必定都具有完全相同的格子构造。这意味着，一个晶体在其任一部位上的性质都是均一的，具有结晶均一性。与此同时，在同一格子构造的不同方向上，质点的重复方式一般却是各不相同的，这意味着晶体的性质又是随方向而异的，表现为各向异性。因此，晶体乃是一种均一的各向异性体。

3．什么叫做空间格子？空间格子有哪些组成单元？

    在三维空间成周期性平移重复分布的几何点，就构成了一个空间点阵；其中的等同点称为阵点或结点。如果用三组不共面的直线把结点联接起来，就形成了平行六面体格子状的空间格子。但通常都把空间格子与空间点阵视为同义词，两者在英语中更是同一个词。空间点阵或空间格子都是三维无限的几何图形。

空间格子组成单元有结点、行列、面网和平行六面体。

4．形成晶体有哪些基本方式？

晶体形成的方式有：（1）气体凝华结晶；

                 （2）熔融体冷却结晶；

                 （3）溶液过饱和结晶；

                 （4）非晶质的晶化

  也可以通过化学反应形成。

5．晶体的发生（发芽）和成长（长大）的过程有什么特点？

     在晶体形成过程中，重要存在三种可能不同的位置。

位置1：为三面凹角；

位置2：为两面凹角；

位置3：一般位置。

晶体生长过程中，首先占据位置1，然后是位置2，最后位置3；既是晶体层生长理论，

晶体理想的结晶情况是：先长一条行列，然后长相邻的行列，在长满一层面网后，再开始长第二层面网，晶面（最外层面网）是平行向外推移生长的

6．晶体的发生与成长有哪些理论？

      晶体的层生长理论、螺旋生长理论、周期性键链理论、双原子层界面理论等。

7．影响晶体发生与成长的有哪些因素？

    晶体发生与成长既内部结构所决定，又不可避免地要受到生长时各种因素的影响。影响其生长的外因主要有温度、杂质、涡流、粘度、结晶速度等

8．什么叫做面角恒等定律？它有什么意义？

       面角守恒定律亦称斯丹诺定律。它的内容是：同种晶体之间，对应晶面间的夹角恒等。

       面角守恒定律的确立，使人们从晶形千变万化的实际晶体中，找到了晶体外形上所固有的规律性，得以根据面角关系来恢复出晶体的理想形状，从而奠定了结晶学的基础，并促使人们进一步去探索决定这些规律的根本原因。

9．什么叫做面角？它与晶面间的夹角有何不同？为什么晶体测量要测面角？简述有哪几种晶体测量的方法？

    所谓面角是指晶面法线间的夹角，其数值等于相应晶面实际夹角的补角。实际夹角守恒，面角当然也守恒。在实际应用上，通常都不用实际夹角而用面角来表示晶面间的夹角关系。

    由面角守恒定律可知，只要了解了各晶面间的面角关系，就有可能恢复出晶体的理想几何外形来。为此，需要对晶面夹角进行实际测量，以便获得面角的数据。这项工作便是晶体测角，或称晶体测量。它是研究一个实际晶体的几何外形时所必须进行的第一步工作。

从所测得数据的性质来看，晶体测角的方法可以分成两类。一类是，其测得的数据直接就是各对晶面间的面角值；另一类所得出的则是每一个晶面的所谓球面坐标值。

10．球面投影如何进行投影？球面上极点的极坐标（空间方位）如何确定？

    晶体的球面摄影是各晶面之法线在球面上的投影。亦即设想以晶体的中心为球心，任意长为半径，作一球面；然后从球心出发(注意，不是从每个晶面本身的中心出发)，引每一晶面的法线，延长后各自交球面于一点，这些点便是相应晶面的球面投影点。

11．极射赤平投影如何进行投影？投影的原理是什么？各种图形如何投影？

极射赤平投影就是：以赤道平面为投影平面，以南极(或北极)为视点，将球面上的各个点、线进行投影。具体来说就是，将球面上的每一个点分别与南极(或北极)联线，每一联线都将与投影平面相截于一点，这些交点便是球面投影点的极射赤平投影，也就是相应品面的极射赤平投影点。

上述投影平面与球面相截的固称为投影基圆。显而易见，球面上位于赤道上的点，其极射赤平投影点将落在基圆上；北极的投影点即是基圆的中心；北半球上其他的点，它们的投影都将落在基圆之内。但对于南半球上的所有点来说，它们与南极的联线都将与投影平面相截于基圆之外；而且越靠近南极的点，与投影平面的交点距基圆中心越远。为了避免这一缺点，通常规定，凡北半球上的点均以南极为视点；南半球上的点则以北极作为视点。如此，所有投影点的位置都不致落于基圆之外。

平行于投影平面的晶面，其极射赤平投影点位于基圆中心；与投影平面垂直的晶面，将落在基圆上；斜交的晶面则位于基圆之内，且晶面越近于平行投影平面，投影点就越接近基圆中心；反之，越近于垂直时，就越靠近基圆。

与投影平面垂直、乎行和斜交的直线方向，它们的极射赤平投影点将分别位于基圆中心、基因上和基因内。

对球面上的大圆(它代表空间的平面)进行极射赤平投影时，由于除基圆外，任一大圆总是被投影乎面分割成相等的两半，因而一般只取其位于北半球上的半个圆进行投影，使其上的每个点均与南极联线，从而在投影平面上获得一系列交点，由后者所连接成的一条曲线即是平面的极射赤乎投影。数学上可以证明：球面上的任一大圆，其极射赤平投影仍然是一个圆(特殊情况下为一直线，即半径等于“无穷”的圆弧)，而且它们与基圆的一对交点，必定是基圆的同一直径的两个端点，亦即两者的角距必为180’。平面上这样的圆弧，同样也称之为大圆。

显然，与投影平面相平行的平面，其极射赤平投影的大圆与基圆重合；垂直于投影平面的平面，其极射赤平投影的大圆表现为基圆的直径；与投影平面斜交的平面，其极射赤平投影的大圆则为一圆弧，其半径介于基圆半径与无穷之间。

此外，有时还需要对球面上的小圆进行极射赤平投影。小圆的极射赤平投影也仍是一个圆，后者同样也被称为小圆。小圆与任一大圆相交的两个交点，它们之间的角距必定小于180°。

12．吴氏网的构成有哪些特点？它们有哪些用途？

    吴氏网的投影系以赤道上的某一个点作为视点，投影平面则为距该点90°的大圆平面，后者也就是通过球心而且垂直于视点与球心联线的平面，它与赤道平面正好垂直。应当了解，极射赤平投影并不限定必须以赤道平面作为投影平面，两极作为视点。实际上，只要是通过球心的任意乎面，都可被选作投影平面，而视点则随之而定，只要是该投影平面过球心的垂线与球面的交点即可。所以，吴氏网仍是一种极射赤平式的投影网，尽管它并不是以赤道平面作为投影平面，视点也不在两极上。

    在吴氏网上，所有的经圈均表现为通过两极的大圆，其中与投影平面重合的经圈将与基圆重合，而与该经因相距90°的经圈则表现为南北向直径；所有的纬圈，除赤道表现为东西向的直径，为一大圆而外，其余均为小圆。任一经线与纬线均相互正交。

13．什么叫做晶体对称？晶体对称有哪些特点？ 

    晶体对称是：晶体中相同的性质在不同的方向或位置上有规律地重复现象。

晶体对称特点：（1）所有的晶体结构都是对称的。（2）晶体对称受格子规律的。（3）晶体对称不仅包含几何意义，也包含着物理意义。

14．什么叫做对称操作和对称要素？结晶学中有哪些对称操作和对称要素并简述它们的特点？

    对称变换亦称对称操作，它是指：能够使对称物体(或图形)中的各个相同部分间作有规律重复的变换动作。结晶学中宏观对称操作主要有：反映、旋转、反伸等

    对称要素则是指：在进行对称变换时所凭借的几何要素——点、线、面等。结晶学中宏观对称要素主要有：对称面、对称轴、对称中心、旋转反伸轴等。

在晶体中如果有对称面存在，可以有一个或若干个，最多可达9个。

晶体的对称轴只有n=1，2，3，4，6这五种。

在晶体中如果有对称中心存在，仅有一个。

15．什么叫做对称定律？试用简单方法证明之？

晶体的对称取决于其内部结构中质点的规则排布，因而它不能是任意的，而须受制于空间格子规律。晶体对称定律指出：在晶体中，只可能出现轴次为一  次、二次、三次、四次和六次的对称轴，而不可能存在五次及高于六次的对称轴。

晶体对称定律可证明如下：如图所示，现假设有一基转角为α的对称轴l垂直图面且

16．什么叫做对称型？   

 对称型是指：宏观晶体中所有对称要素的集合。所谓“集合”，不仅指其全部对称要素的总和，而且还包含了它们相互间组合关系的含义。从数学上来讲，这就构成了一个所谓的“群”。在宏观的晶体中，由于所有对称要素都必定通过晶体的中心点，因此在施行了全部对称要素的对称变换之后，晶体中至少有一个点是不变的。故对称型也就是晶体中的点群。

17．根据对称型，晶体是如何分类的？什么叫做晶类、晶系和晶族？它们的对称要素有哪些特点？

    根据对称型，晶体分为三大晶族七大晶系，分类及其特征如下：

高级晶族

晶系： 根据对称轴或倒转轴次的高低及它们数目多少进行分类的对称类别。

晶族：根据高次轴的有无及多少对晶体进行分类的对称类型。

18．试述五个对称要素组合定理的内容？

    对称要素组合定理：

定理一：如果有一个对称面包含Ln，则必有n个对称面包含Ln，即LnP11→Lnnp。

此定理也可理解为：对称面的交线必为对称轴，其基转角为相邻=对称面的夹角的二倍（由对称面反推对称轴）。

举例：锆石：有对称面包含L4，则必有4个P包含L4，记为L44P；

又：两相邻对称面的交线为L，两相邻P的夹角为45º，则L的基转角为45×2=90º，此时对称轴为L4。

定理二：如果有一个L2垂直于Ln时，则必有n个共点的L2同时垂直于此Ln，即Ln×L2=LnnL2

举例：锆石，有一个L2垂直于L4，则必有4个L2同时垂直于L4，认记为L44L2。

定理三：如果有一个对称面P垂直于偶次轴（L2、L4、L6），则其交点必为对称中心。即：Ln（偶次）×P⊥→LnPC。

举例：锆石：垂直于L4有一个对称面P，则其交点为对称中心，记为L4PC。

定理四：如果有一个L2垂直于Li4（或有珍上对称面P包含Lin）则：

当n为奇数时：必有n个L3垂直于Lin和n个P包含Lin。

即：Lin×L⊥2（或P11）→LinnL2nP

举例：方解石：L33L23PC，此L3为Li3（有对称中心）

有一个L2是垂直Li3的（或有一个P是包含Li3的）

则：Li33L23PL33L23PC

当n为偶数时，必有n/2个L2垂直于Lin和n/2个P包含Lin

即：Lin×L⊥2（或P11）→Lin

举例：四方四面体：有一个Li4，有P包含Li4（或L2垂直于Li4）

则：Li42L22P

   定理五：如有轴次分别为n和m的二对称轴Ln与Lm以δ角斜交时，则围绕Ln必共有n个共点且对称分布的Lm；同时，围绕Lm比共有m个共点且对称分布的Ln,且任二相邻的Ln与Lm交角均等于δ

19．试述对称型的国际符号的表示方法？

       国际符号中以1，2．3，4，6和1，2，3，i，；分别表示各种轴次的对称轴和旋转反伸抽．以m表示对称面。

    若对称面与对称轴垂直，则两者之间以斜线或横线隔开，如L2Pc以2／m表示。

20．什么叫做单形？单形有哪些特点和种类？

一个晶体中，彼此间能对称重复的一组晶面的组合称为单形

单形特点：

第一，以单形中任意一个晶面作为原始晶面，通过对称型中全部对称要素的作用，必可导出该单形的全部晶面；

第二，在一个对称型中，由于原始晶面与对称要素的相对位置不同，可以导出不同的单形；

第三，不同的对称型所导出的同一几何单形，就其对称性来说是不相同的。

可分为146种结晶学单形与47种几何学单形。

21．举例说明单形的推导方法？

第一、若已知某个单形中的任一晶面，那么，通过对称型中全部对称要素的作用后，必可导出该单形的所有晶面，也就是整个单形本身。第二，在不同的对称型中，由于彼此间在对称要素的种类及数目上是有区别的，因而将导出不同的单形；而在同一对称型中，若单形的晶面与对称要素间的相对方位关系不同，则所导出的单形亦不同。

22．什么叫做结晶单形和几何单形？47种单形在各晶族分布的特点。

结晶单形：对三十二种对称型逐一进行推导，最终将可得出146种结晶学上不同的单形。有的单形因相互间具有相同的几何学特征而被给予相同的单形名称，但它们在对称性上必定存在差异，在结晶学上都算作不同的单形。

几何单形：只考虑组成单形的晶面数目，各晶面间的几何关系（垂直、平行、斜交），整个单形单独存在时的几何形状，而不考虑单形的真实对称性时。

便可归纳为47种几何学单形（将几何性质盯同而对称性有差异的单形，一般都只给予相同的单形名称，如L4与L22P对称型的单面，在结晶学单形面上算2个，而在几何学单形上则只算作一种单形。

高级晶族：四面体、立方体、八面体、菱形十二面体、五角十二面体、上角三八面体。

中级晶族：平行双面、三方柱、六方柱、三方单锥、六方双锥、菱面体、复三方偏三角面体、四方柱、四方双锥、复四方双锥。

低级晶族：平行双面、菱方柱、菱方双锥。

23．什么叫做聚形？聚形有哪些特点？如何分析聚形？

      聚形：两个或两个以上单形的聚合。

      聚形的特点在于：晶体中出现聚形的必然性在于晶体是一个封闭的凸几何多面体，而单独的一个开形不能封闭空间，因而必然遥组成聚形，只有属于同一种对称型的单形才能相聚；在聚形上可出现单形的个数是不受的，只是他们在晶体上的相对方位是不同的；在聚形中，属于同一单形的晶面必须具有相同的形状大小，物理化学等性质。      

24．什么叫做晶体定向？试述晶体定向的原则和方法是哪些？

晶体定向就是在晶体中以晶体中心为原点建立坐标系。晶体定向分为三轴定向和四轴定向，四轴定向专用于三，六方晶系。

晶体的三轴定向就是选用三个不同的结晶轴作为坐标系的晶体安置；晶体的四轴定向就是所谓的布拉维定向，除选择一个直立晶轴外，还要选用三个水平结晶轴。

晶轴的选择应遵守以下原则：

1）晶轴的选择应当符合晶体所固有的对称性，选择晶轴首先要选择对称轴和对称面法线的方向，若没有对称轴和对称面，则平行晶棱选取。

2）在上述前提下，应尽可能使晶轴垂直或趋于垂直，并使轴单位趋向于相等，即尽可能使之趋向于：a=b=c，===90º。

由于晶体对称的特殊性，晶体的定向分为三轴定向和四轴定向。三轴定向适用于等轴、四方、正交、单斜、三斜五个晶系，而四轴定向则适合于三方、六方晶系。

25．什么叫做整数定律？根据整数定律说明米氏符号的表示方法？标记晶面符号时应注意哪些问题？

整数定律概念：如果以平行于三根不共面的晶棱的直线作为坐标轴，则晶体上任意晶面在三个坐标轴上所截截距系数之比为一个简单整数比

设晶体上一个晶面在三个结晶轴a、b、c轴上的截距依次为、、，已知轴率a∶b∶c。

则：

p、q、r即是该晶面在三个结晶轴上的截距系数，取截距系数的倒数比：，化简为最简单的整数比，则：h、k、l称为该晶面的米氏指数，通常称晶面指数。

所以，晶面的米氏指数等于该晶面在结昌轴上所截截距系数的倒数比。将晶面米氏指数去掉比例符号，按顺序连写，在园括号括之，写作（hkl），此（hkl）即构成晶面的米氏符号。

注意：据数的排列顺序必须与a轴、b轴、c轴相对应，不得颠倒。当某个指数为负值时，就把负号“－”写于该指数的上方。

26．如何确定单形符号？

单形符号的构成是：在同一单形的各个晶面中，按一定的原则选择一个晶面作为代表晶面，将它的晶面指数顺序连成而置于{ }内，写成{hkl}形式，用以代表整个单形，而该单形的其它所有晶面，则可借助于所属对称型中的对称要素的作用而由代表晶面导出来。

代表晶面的选择原则如下：

1．在中、低级晶族的单形中，按“先上、次前、后右）的法则选择代表晶面。

2．在高级晶轴中，则为前、右、上顺序。

前、右、上的标准是：三轴定向中，均以a轴、b轴、c轴正端所指的方向分别为前、右和上，四轴定向中，则以a轴正端和d轴负端间的分角线方向为前，右和上标准不变。

27．如何确定晶棱符号？

晶棱符号之构成：将晶棱平移，使之通过晶轴的交点，然后在其上任取一点，求出此点在三个晶轴上的坐标（x、y、z），并以轴单位来度量，即得晶棱符号：，去掉比例符号，用[   ]括起来，即得晶棱符号[rst]。

如：设晶体上有一晶棱OP，将其平移使之通过晶轴交点，并在其上任意取一点M，M点在三个晶轴上的坐标为1a、2b、3c，则r∶s∶t=，其晶棱符号为[123]。

28.试述各晶系晶体定向的特点？

  各晶系选择晶轴的原则如下：

（1）等轴晶系：共有3L44L36L2，3L44L36L29PC；3L24L3，3L24L33PC，3Li44L36P，五个对称型，其共有特点是3个互相垂直的L4或L2或Li4，使选择相互垂直的3个L4（或L2或Li4）为a、b、c轴。

（2）四方晶系：以唯一的高次轴L4（或Li4）为C轴，以垂直Z轴并互相垂直的两个L2为a、b轴。

当无L2时，则以包含L4的对称面的法线方向为a、b轴（L44P），并使a、b轴互相垂直。

当无L2，无P时，则仍垂直于L4，且互相垂直的一组显著晶棱方向作为a、b轴（L4PC）。

（3）正交晶系：以相互垂直的3个L2为a、b、c轴，在L22P对称型中，以L2为C轴，以2P的法线为a、b轴。

（4）单斜晶系：以L2或P的法线为轴，使之左右水平，以垂直b轴的主要晶棱方向为C轴及a轴，并使 >90º。

（5）三斜晶系：无对称面及对称轴，故只能以不在同一平面内的三个主要晶棱方向为a、b、c轴。

（6）三、六方晶系：选唯一的高次轴L3或 L6→c轴，在垂直于c轴的平面内选择三个相同的，互成60交角的L2或P的法线或适当亚若晶棱方向作为水平结晶轴a轴、b轴、c轴。

30．单形符号{001}，{010}，{100}，{110}，{101}，{011}及{111}在三斜、单斜、四方和等轴晶系中各代表哪些单形？

答：

31.什么叫做晶带、晶带轴和晶带定律？晶带符号如何标记？

答：晶带是指彼此间的交棱均相互平行的一组晶面之组合。

   晶带轴是指用以表示晶带方向的一根直线，它平行于该晶带中的所有晶面，

也就是平行于该晶带中各个晶面的公共交棱方向。晶带轴通过晶体的中心。

晶带定律的内容是：任一属于[uvw]晶带的晶面(hkl)，必定有：

              hu十kv十lw＝0

晶带符号标记：其构成和形式均与晶棱符号相同，但须连以“晶带”一词，如“[102]晶带”等，应当注意，虽然是同样形式的一个符号，但作为晶棱符号时，它只代表一个晶棱方向；而作为晶带符合时，它就代表与此晶棱方向平行的一组。

32.什么叫做双晶和双晶律？双晶有哪些双晶要素和双晶类型？如何鉴别双晶？研究双晶有什么意义？ 

答：双晶（亦称孪晶)是指：由两个空间取向互不一致的同种单体，彼此间按一定的对称关系相互取向而组成的规则连生晶体。

双晶律是指构成双晶的具体规律，主要由双晶要素和双晶接合面等表示。

双晶要素：双晶面、双晶轴和双晶中心。

双晶类型分为双晶结合类型（简单双晶、反复双晶、复合双晶）和双晶成因类型（连生双晶、转变双晶、机械双晶、原生双晶、次生双晶）。

鉴别双晶标志：①凹入角、②假对称、③双晶缝、④双晶条纹、⑤解理方向。

双晶的实际意义：对于晶体来说，双晶虽然并不是一种无例外的普遍现像，但却颇为常见。在矿物晶体中，有大约1／5的已知矿物种可有双晶存在。其中斜长石和“α一石英几乎总是以双晶的形式产出，且不同双晶律的种数各自都达到了二十多种；其他如方解石、辉石、闪石、锡石等许多矿物中双晶也都很常见。所以，双晶可以作为它们的重要鉴定特征之一，并可据以确定晶体的空间取向。此外，有的双晶则是反映一定成因条件的标志。对于某些晶体材料的利用，双晶更具有破坏性的作用。所以，双晶具有重要的实际意义；对双晶的判识也具有重要的实用价值。

36.空间格子有哪些类型和形状？如何确定14种布拉维空间格子？14种空间格子在七个晶系中的分布特点？

答：不同对称的七种格子类型：

14种布拉维空间格子的确定：

(1)只在单位平行六面体的八个角顶上分布有结点的空间格子，称为原始格子(符号P，三方菱面体格手R)

(2)在单位平行六面体的体中心还有一个结点时，就构成体心格子；

(3)如是在某一对面的中心各有一个结点时，通称为单面心格子

(4)如果在所有三对面的中心都有结点时，则为面心格子

14种空间格子在七个晶系中的分布特点：略

37.试述晶体的微观对称操作和对称要素？

答：对称要素：对称中心、对称轴、对称面。

38.什么叫做空间群？空间群的国际符号如何标记？

答：空间群：在晶体内部结构中，所有对称要素的集合。空间群共有230种。

39.晶体化学研究的主要内容有哪些？

    晶体化学主要研究晶体的化学成分和晶体结构与晶体的各种性质之间内在规律性。

40.什么叫做原子或离子半径？ 

  在晶体结构中，各个原子或离子的中心，保持一定间距，这是相互作用着的原子静电引力和斥力达到平衡的结果。它说明每个原子和离子各自都有一个其它原子或离子不能侵入的作用范围，这个作用范围通常被看作是球形的。它的半径都称为原子和离子的有效半径。 

41.什么叫配位数和配位多面体？ 

答：一个原子或离子的配位数（缩写为CN)是指：晶体结构中，在该原子或离子的周围，与它直接相邻结合的原子个数或所有异号离子的个数。

配位多面体是指：在晶体结构中，与某一个阳离子(或中心原子)成配位关系而相邻结合的各个阴离子(或周围的原子)，它们的中心联线所构成的多面体。

42.试述等大球体的两种最紧密堆积原理。

答：等大球体的两种最紧密堆积原理：由于原子或离子都有一定的有效半径而可看成是具有一定大小的球体，因而从几何角度来看，金属原子之间或者离子之间的相互结合，可视为球体间的相互堆积。同时，金属键和离子键都没有方向没和饱和性，因而金属原子或离子相互结合时，将力求有尽可能多的相邻原子或离子，使得彼此间互相靠近而占有最小的空间。这在形式上就相当于球体的紧密堆积。

我们首先从纯几何的角度考查等大球体作最紧密堆积时的情况：

1．等大球在一个层内的最紧密堆积只有一种方式（模型），此时，每个球周围有六个球围绕，并在球与球之间形成三角孔，其中一半三角孔的尖端指向下方，而另一半三角孔尖端指向上方。

2．第二层堆积：球只能置于第一层球的三角孔上才是最紧密的，此时，第二层球可置于第一层球尖端向上的三角孔上，也可置于第一层球尖端向下的三角孔上，但这两种堆积方式的结果是一样的，因为将前者旋转180后，便与后者完全相同。因此，两层球作最紧密堆积的方式依然只有一种。

3．第三层堆积：继续堆积第三层球时，则有两种不同的方式：第一种方式是第三层球的中心与第一层球的中心相对，即第三层球重复了第一层球的位置；另一种方式是第三层球置于第一层和第二层重迭的三角孔之上，即第三层球不重复第一层球的位置。

如果在上述第一种方式的基础上，使第四层球与第二层球重复，并按这种：ABAB……两层重复一次的规律连续堆积（模型举例），结果球在空间的分布与空间格子中六方格子一致，我们称为六方最紧密堆积。

如果在上述第二种方式的基础上，我们使第四层球与第一层球重复，并按ABCABC……三层重复一次的规律连续堆积（模型举例），则球在空间的分布与空间格子中的立方面心格子一致，我们称为立方最紧密堆积。

43.试述非等大球体最紧密堆积的特点，并举例说明之？

  答：实际晶体中，金属晶格的晶体结构可看成是等大的金属阳离子球体的最紧密堆积。如自然金的晶体结构就可以看成是Au原子按立方最紧密堆积方式构成。

在离子晶格中，阴、阳离子的大小不等，此时可以看作是半径较大的阴离子作等大球体的最紧密堆积，阳离子则按其本身半径的大小，较小的阳离子充填四面体空隙，而较大的阳离子充填，八面体空隙。

①半径较小的Si4+占据四面体空隙；

  半径较大的Mg2+占据八面体空隙。

②∵n=4，故有4个八面体空隙和8个四面体空隙，

Si4+占据了1/8的四面体空隙；

Mg2+占据了1/2的八面体空隙。

44.试述三种化学键、分子键、氢键和氢氧键的特点？

   晶体中，原子和分子间相互结合的键有四种基本类型，即离子键，共价键，金属键和分子键。对应于这四种基本键型，可将晶体结构分为以下四种不同的晶格类型。

（1）离子晶格—离子键，组成离子晶格的单元，是丢失3价电子的阳离子和获得外层电子的阴离子，它们彼此间以静电作用力相互维系。在离子晶格中，一个离子可以同时与若干异号离子相结合，而且无论在哪个方向都有可能相互吸引。所以，离子键没有方向性和饱和性的。

离子晶格中，离子间的具体配置方式，取决于阴、阳离子的电价以及它们离子半径的比值等因素。

（2）原子晶格—共价键：组成原子晶格的单元，是彼此间以共价键相结合的原子。由于共价键具有方向性和饱和性，因而晶格中原子间的排列方式主要受键的取向所控制。

（3）金属晶格—金属键：组成金属晶格的单元是丢失3价电子的金属阳离子，它们彼此间借助于整个晶格内运动着的“自由电子”而相互维系，形成金属单质或金属互化物。在金属晶格中，由于每个原子的结合力都是呈球形对称分布的，没有方向性和饱和性，而且各个原子又具有相同或近于相同的半径，因而它们通常形成紧密堆积。

（4）分子晶格—分子键。分子晶格中存在着真实的分子，分子间由范德华力相维系，它们相互间的空间配置方式主要取决于分子本身的几何特征，而分子内部的原子之间，则一般均以共价键相结合。

氢键：是许多氢氧化物和其它含水矿物的晶格中，其羟基间存在的一种特殊的键型。其性质介于其共价键和分子键之间。键强大于分子键，但仍属于一数量级。它具有方向性和饱和性，氢键在多数矿物晶格中不单独存在，也不占主导地位。

45.试述金属晶格和离子晶格的特点？

  答：（1） 金属晶格—金属键：组成金属晶格的单元是丢失3价电子的金属阳离子，它们彼此间借助于整个晶格内运动着的“自由电子”而相互维系，形成金属单质或金属互化物。在金属晶格中，由于每个原子的结合力都是呈球形对称分布的，没有方向性和饱和性，而且各个原子又具有相同或近于相同的半径，因而它们通常形成紧密堆积。

（2）离子晶格—离子键，组成离子晶格的单元，是丢失3价电子的阳离子和获得外层电子的阴离子，它们彼此间以静电作用力相互维系。在离子晶格中，一个离子可以同时与若干异号离子相结合，而且无论在哪个方向都有可能相互吸引。所以，离子键没有方向性和饱和性的。

46．试述原子晶格和分子晶格的特点？

答：（1）原子晶格—共价键：组成原子晶格的单元，是彼此间以共价键相结合的原子。由于共价键具有方向性和饱和性，因而晶格中原子间的排列方式主要受键的取向所控制。

（2）分子晶格—分子键。分子晶格中存在着真实的分子，分子间由范德华力相维系，它们相互间的空间配置方式主要取决于分子本身的几何特征，而分子内部的原子之间，则一般均以共价键相结合。

47．什么叫做类质同象？类质同象替代有哪些类型？影响类质同象替代的因素有哪些？研究类质同象有什么意义？

答：类质同像：在确定的某种晶体的晶格中，本应全部由某种离子或原子占有的结构位置，一部分被性质相似的他种离子或原子所替代占有，共同结晶成均匀的、呈单一相的混合晶体，但不引起键性和晶体结构型式发生质变的现象。

按不同组分间在晶格中所能进行代替的限度分为两种类型：1、完全类质同像2、不完全类质同像

根据晶格中相互替代的离子电价是否相等，类质同象又分为：1、等价类质同像2、异价类质同像

  形成类质同象代替的原因有内因（原子或离子本身的性质）及外因。

1．内因：主要有以下几个因素：

（1）原子或离子半径：相互代替的质点必须半径相近。因为原子或离子半径大小是形成类质同象的容积条件。就象电影中选替身演员一样，必须个头和外形条件相似，比如认本人去扮演就不行，个头外形相差太大，观众不接受。

以r1代替较大的离子，r2代表较小的离子，一般情况下：

（r1－r2）/r2<15%  可产生完全类质同象；

（r1－r2）/r2=15~40%  可产生不完全类质同象；

（r1－r3）/r2>40%  一般不产生类质同象。

例如：MgCO3中Mg2+的半径为0.66Å，Ca2+为0.99Å，差值达50%。因此，Ca2+与Mg2+之间很难发生类质同象。

（2）离子类型：相互代替的质点必须离子类型相近。

互相代替的离子类型相差过大，会引起化学键的剧变，从而导致晶格解体，这就不是类质同象了。例如，Hg2+（铜型）半径为1.10Å，Ca2+（惰性）1.08Å，半径十分接近，但自然界没有见到它们的类质同象，原因就是离子类型不同。而Al3+0.47Å, Si4+0.38Å，半径差值达38%，但却可广泛发生不完全类质同象，其原因就是离子类型相同。

针对元素周期表，类质同象有如下规律：在离子半径相近的情况下，相同离子类型的离子间，可产生类质同象。惰性气体离子与靠近其一侧（Fe左侧）的过渡型离子可产生类质同象；铜型离子与靠近其一侧（Fe右侧）的过渡型离子产生类质同象。而Fe离子既可与惰性气体型离子，又可与铜型离子产生类质同象。一般说来，惰性气体型离子与铜型离子则不产生类质同象。

2．外因：主要有温度，组分温度，pH值三方面

（1）温度：温度升高有利于矿物中类质同象代替的进行，温度下降则类质同象代替减弱，并可使已经形成的类质同象混晶发生分离。

由于在类质同象A、B混晶中，A、B占据相同的晶格位置。当温度升高时，离子子性（热运动）增强，A、B两组分互相代替的机会增大，有利于类质同象的进行。

例如：无色透明的闪锌矿（ZnS）形成温度低，而黑色不透明的闪锌矿（Zn，Fe）S形成温度高，原因就是温度升高使Fe代Zn加剧。

（2）组分浓度：一种溶液中或熔体中如果缺乏某种组分，当形成包含有此成分的矿物时，熔体或溶液中性质与之相似的其它组分便会以类质同象混入物的形式加以补充。

如我国攀枝花钒钛磁铁矿Fe2+（Fe、V、Ti）23+O4，为什么会形成钒铁磁铁矿而不是磁铁矿呢？其原因就是岩浆中Fe3+浓度过小，不足以形成Fe2+Fe3+O4，而该岩浆中V、Ti浓度较大，它们性质与Fe3+相似，于是V3+，Ti便补充Fe3+的不足，进入磁铁矿晶格，形成钒钛磁铁矿，提高了该矿的经济价值。

（3）pH值：某些两性元素的离子，在不同的pH条件下，分别起金属阳离子和酸根的作用，形成不同的类质同象。如Al，在碱性条件下就容易取代酸根中的Si离子，而在酸性条件下 则难以取代。

  研究类质同象的意义

1．了解矿物成分的变化，用正确的化学式表示矿物的成分

例如：我们知道闪锌矿中Zn和Fe是互相代替的类质同象关系，它们在晶体结构中是处于相同的位置，于是我们在书写化学式时，将它们写为同一个共占位置（Zn, Fe）S。

2．理解矿物性质变化的原因：同种矿物晶体的不同标本，其物理性质变化较大，其它主要原因就是这些晶体的类质同象杂质引起。

如：刚玉可以是各种颜色，其颜色不同的原因就在于类质同象代替Al的元素不同。

3．判断晶体的形成条件：通过研究晶体中类质同象杂质的种类和数量，可以推断晶体形成时的条件。

如：黑色闪锌矿（含Fe高）形成于较高温条件。

4．综合利用矿物中类质同象的组分：矿物中的类质同象混入物有时个有很高的价值。如钒钛磁铁矿中的V、Tr，其价值远高于Fe。

48．什么叫做同质多象？同质多象转变有哪些特点？影响同质多象转变的因素有哪些？研究同质多象有什么意义？

答：同种化学成分的性质，在不同的物理化学条件下（T、P、介质）下，形成不同结构的晶体的现象，称为同质多象。

同质多像现象只限于指结构不同的晶体而言，它不包括非品质体，更不包括液体和气体。一种物质的同质多像变体，按变体种数的不同而可称为同质二象，同质三象，或一般地泛称为同质多象。一种物质的各同质多像变体，均有自身稳定的温压范围。当环境条件改变到超出某种变体的稳定范围时，就会引起晶体结构的变化。这种由于环境的温度和压力条件的改变，使一种同质多像变体在固态条件下转变为另一种变体的过程，称为同质多像转变。

影响同质多象转变的因素：

（1）温度：温度的变化可导致同质多象变体间的转化，温度升高，可促使同质多象变体向配位数降低，比重减小的变体方向转变。如文石由寒冷的水下到达常温变为方解石后，CN由9降为6。

（2）压力：一般说来，压力增大可促使同质多象变体向配位数增加，比重增大的变体方向转变。

如利用石墨制造金刚石，在5万个大气压下，石墨（CN∶3，比重2.23）将转变为金刚石（CN∶4，比重3.55），配位数和比重均增大。

（3）介质成分：杂质以及pH值等对同质多象变体的形成会产生影响。如FeS2在相同T、P条件下，在碱性条件下生成等轴晶系的黄铁矿，而在酸性介质中则生成正交晶系的白铁矿。

（4）同质多象转变的难易：一般与变体结构的差异程度有关，结构差异大，转变愈难，且往往不可逆（如金刚石与石墨的转变）。

49．什么叫做矿物的多型现象？ 

多型性是指一种单质或化合物，能结晶成两种或两种以上不同的层状晶体结构的特性；但组成这些层状结构的结构组元层本身，相互间应当都是相同或基本相同的，不同层状结构问的差异主要只表现在结构组元层堆垛时的重复方式上有所不同。

矿物学部分

1．什么叫做矿物？矿物学的研究内容有哪些？

答：由地质作用所形成的结晶态的天然化合物或单质，它们具有均匀且相对固定的化学组成和确定的晶体结构；它们在一定的物理化学条件范围内稳定，是组成岩石和矿石的基本单元。目前，已发现的矿物种数有3000多种，基本上都产自地壳中，但目前的研究已经扩大到地幔和宇宙中的其它天体。

矿物学是研究天然矿物的一门学科，其研究内容不仅包括矿物的成分、结构、形态、性质、成因、产状和用途，还研究矿物在时间和空间的分布规律及其形成和变化历史。

2．矿物的分类系统是什么？按化学成分、晶体化学和地球化学的分类方案各有哪些特点？晶体化学的矿物分类依据什么来分类？

   矿物分类的级序是：

大类—类—（亚类）—族—（亚族）—种—（亚种）

化学成分分类方案：以化学组成的类型作为分类的依据，在族的划分尚也是以化合物的类型为特征。

晶体化学分类方案：凡同一类或亚类中具有相同晶体结构类型的矿物归为一个族。

地球化学分类方案：将地球化学上性质相似的一组元素的类似化合物矿物作为一个矿物族。

本教材使用的是按晶体化学原则所作的分类，分类体系如下：

大类：根据化合物类型将自然界矿物划分为：自然元素大类；硫化物及其类似化合物大类；氧化物及氢氧化物大类；含氧盐大类；卤化物大类等五个大类。

类：在大类之下，再根据阴离子或络阴离子种类划分出类。如含氧盐大类中，可进一步划分为硅酸盐类（[SiO4]），硫酸盐类（[SO4]）。

亚类：在类之下进一步按络阴离子结构划分出“亚类”。如硅酸盐类中，可按[SiO4]4-的结构划分出“岛、环、链、层、架”等亚类。但在有的类中，络阴离子结构相同，则不必划分“亚类”，如碳酸盐类。

族：在类（或亚类）这下，可按阳离子性质或晶体结构型式划分出“族”。属于同一族的矿物，晶体结构相同，阳离子性质相近。

亚族：在族之下，按阳离子种类不同，可划分出不同的亚族。如云田族中，按阳离子种类不同可划分为白云母亚族、黑云母亚族……。

种：在族（或亚族）之下，将具有一定的晶体结构和一定的化学成分的矿物，划分为种。一个矿物即为一个“种”。

此外，在完全类质同象系列中，根据所含端员组分的比例可划分出“亚种”：如镁橄榄石——橄榄石——铁橄榄石。

也可将晶体结构相同，但成分或物理性质稍异的矿物划分为“异种”或“变种”。如白云中含少量铁，则可称含铁的云母异种。

对于以上所述的晶体化学分类体系，在本教材中基本采用，又考虑到具体情况，作了如下调整：

（1）．将来该属于不同类的矿物合并为一类。如将盐、硼酸盐与碳酸盐合为一类。原因是该两类矿物种数较秒。

（2）．为了说明某些矿物种之间的联系，将本不属于同一族的同质多象变体归为一个族。如石英族、包括-石英、-石英等。

（3）．自然界中存在，但非常少见的矿物如溴化物、碘化物在分类中未予列入。

3．划分矿物的种和亚种原则有哪些？

 答：种：在族（或亚族）之下，将具有一定的晶体结构和一定的化学成分的矿物，划分为种。一个矿物即为一个“种”。

化学成分不同即为不同矿物种；

 化学成分相同，晶体结构不同，亦为不同矿物种； 

 类质同象：端员矿物为矿物种，对过渡组份, 通常按其两种端员组份比例的不同范围而划分为几个不同的矿物种, 但近来趋向于按50%来二分；

 同质多象：不可逆—矿物 

           可逆——同一矿物种的不同亚种； 

 多形：同一矿物的不同多形作为一个矿物种； 

 混杂矿物（混合矿物），不是矿物种（如褐铁矿、铝土矿等）。

4．矿物的命名原则是什么？我国在矿物命名上有哪些特点？各举例说明之。

答：每一种矿物都有自己固有的名称，其命名有各种不同的依据，但以矿物特征命名者居多。

在我国，主要命名方法有：

（1）以化学成分命名：如钨锰铁矿（Mn, Fe）WO4，银、金矿（Ag，Au）；

（2）以物理性质命名：如重晶石（比重大）；方解石（具菱面体解理）、孔雀石；

（3）以化学成分和物理性质综合命名；如赤铜矿（Cu2O）、黄铜矿、CuFeS2、赤铁矿Fe2O3；磁铁矿Fe2Fe2O4；

（4）以形态命名：如石榴子石；十字石；

（5）以形态及物性综合命名：如红柱石、绿柱石；

（6）以产地命名：如香花石（发现于湘临式香花岭），高岭石；

（7）以人名命名：哪章压硼镁石（纪念章鸿剑）

矿物名具如下特征：

（1）对于呈现金属光泽的，或者是可以从中提炼金属的矿物，往往称××矿；

（2）对于非金属光泽的矿物，往往称为××石。如方解石、重晶石。

（3）对于宝石类的矿物，常称为××玉，如刚玉、黄玉、软玉等。

（4）对于地壳次生矿物，常称为××体，如钴体、钨华等。

此外，还有许多矿物名称，如长石、云母、辉石等，它们并不是矿物种的名称，而包括了若干个类似的矿物种的统称。

5．试述地壳中化学元素丰度的矿物学意义有哪些？

  答： 化学元素丰度的矿物学意义如下：

①克拉克值决定着地壳中各种地质作用过程总的物质背景。元素的丰度在一定程度上影响着元素在成岩成矿中的浓度，从而支配着矿物的生成。例如：K、Na、Rb、Cs具有相似的化学性质，Na、K的克拉克值高，在许多地质作用过程中都可有较大的浓度，可以形成许多的矿物，而Rb、Cs的克拉克值低，在地质作用过程中总是难以达到饱和的浓度，很难形成自己的矿物。

②从已知矿物种的数目来看，丰度高的元素形成的矿物种也多。前述克拉克值高的八种元素构成的矿物种数占已知矿物种数的绝大部分。如氧的矿物种占已知矿物种数的3/4以上。

③元素的地球化学性质也影响矿物的形成：有的元素克拉克值虽低，但趋向于集中，可以形成的矿物种。如Sb、Bi、Ag、Au等便可形成的矿物种。这些元素称为聚集元素。有的的元素虽然克拉克值较高，但趋向于分散，很难形成的矿物种，如Rb、Cs、Ga、In、Se等，就很难形成矿物种，称为分散元素，它们常作为微量元素混入物赋存于其它矿物中。

6．元素的离子类型有哪些？

答：元素的离子类型有：

（1）惰性气体型离子：最外层8个电子（ns2np6）或两个电子（1s2）。

（2）铜型离子：最外层18个电子（ ns2np6 nd10）。

（3）过渡型离子：最外层8～18个电子。

7．矿物的化学成分有哪些类型？矿物的化学成分变化的原因是什么？

答：矿物的化学成分类型有：化学计量化合物，非化学计量化合物。

矿物的化学成分无论是单质还是化合物，并不是绝对不变的，通常都在一定的范围内有所变化。变化的原因:

     对晶质矿物而言，主要是元素的类质同象代替；

     对胶体矿物来说，主要是胶体是吸附作用。

     通常所说的某种矿物成分中含有某些混入物，除了因类质同象代替和吸附而存在的成分外，还包括以显微包裹体形式存在的机械混入物。

8．水在矿物中的存在有哪几种形式？各有什么特点？

    答：根据矿石物中水的存在形式以及水在晶体结构中的作用分为：

（1）．吸附水：不参加晶格，与矿物晶体结构无关的水。可渗入矿物集合体中，为矿物颗粒或裂隙表面机械吸附的中性H2O分子。吸附水不属于矿物的化学成分，不写入化学式。吸附水在矿物中的含量不定，随温度和湿度而不同。常压下，温度达100℃时吸附水就全部从矿物中逸出，但不破坏晶格。吸附水可呈气态、液态或固态。

（2）．胶体水：含在水胶凝体中的水，它作为分散媒被微弱的连结力固着在胶体分散相表面，这是吸附水的一种特殊类型。胶体水是胶体矿物固有的特征，应计入矿物的化学组成，但其含量变化很大。如SiO2·nH2O（n表示含量不固定）。

（3）．结晶水：以中性水分子存在于矿物中，在晶格中具有固定的位置，起着构造单位的作用，是矿物化学组成的一部分。水分子的数量与矿物的其它成分之间常成简单的比例，具如下特点：

结晶水往往出现于具有大半径络阴离子的含氧盐矿物中，如石膏Ca[SO4]·2H2O。

某些矿物中的结晶水以一定的配位形式围绕着阳离子形成所谓的结晶水化合物以增大半径来适应阴离子堆积的空隙。如六水硫镍矿Ni[SO4]·6H2O中，Ni2+离子半径很小（0.77Å），与[SO]2-的半径相差很大，不能形成稳定的晶格，因此六个水分子包围3Ni3+，形成水化阳离子[Ni(H2O)6]2+，半径增大，再与[SO4]2-形成稳定的晶格。

不同矿物中，结晶水与晶格联系的牢固程度是不同的，因此其选出温度也有所不同。如石膏放出结晶水的温度是100~120℃，而透视石则为200~600℃。当结晶水失去后，晶体的结构遭受破坏和重建，形成新的结构的矿物。

（4）沸石水，是存在于沸石族矿物中的中性水分子。沸石的结构中有大的空洞及孔道，水就占据在这些空洞和孔道中，位置不十分固定，水的含量随温度和湿度而变化。加热至80~400℃，水即大量逸出，但不引起晶格的破坏，只引起物理性质的变化。脱水后的沸石仍能重新吸水，恢复原有的物理性质。

（5）层间水：是存在于某些层状结构硅酸盐的结构层之间的中性水分子。以H2O形式存在。如蒙脱石（膨润土）中，层间有水分子可交换阳离子Na+、Ca2+等。层间水与晶体结构连结力弱。在潮湿环境进入层间，引起晶格膨胀，而加热后则逸出，晶格缩小。层间水具有一定的吸附水性质。

（6）结构水：又称化合物，是以（OH）-·H+，（H3O）+离子形式参加矿物晶格的“水”，尤以“（OH）-”形式最常见，结构水在晶格中占有固定的位置，在组成上具有确定的含量比。由于与其它质点有较强的键力联系，需要较高的温度（600~1000℃）之间才能逸出，当其逸出后，结构完全破坏，晶体结构完全破坏，晶体将重新改组形成新矿物。

9．什么叫做胶体？胶体有哪些特性？试述胶体，胶体矿物和变胶体矿物的形成过程。

答：胶体是一种物质的微粒（10 Å~1000 Å）分散在另一种物质之中所形成的不均匀的细分散系。

胶体矿物的形成：

胶体矿物绝大部分形成于表生作用，大体一上经历了两个阶段：

（1）形成胶体溶液：原先矿物因物理风化作用被磨蚀，粒度达到胶体微粒大小，在水体中造成了胶体分散体系。或因化学风化作用使原生矿物分散成离子或分子状态，然后进一步饱和聚集而成胶体溶液，它是形成胶体矿物的物质基础。

（2）有体溶液的凝聚：胶体溶液在迁移过程中或汇聚于水盆地后，或因不同电荷质点发生电性中和而沉淀，或因水分子蒸发而凝聚，从而而种胶体矿物。如滨海地带形成的赤铁矿、硬锰矿、胶磷矿、燧石等就是胶体作用的产物。

10．矿物化学式的表示方法有哪几种？书写矿物的晶体化学式有哪些规定？

答：矿物化学式的表示方法有：实验式，结构式。

   晶体化学式的书写方法如下：

（1）．阳离子写在化学式的开始，在复盐中的阳离子则要按碱性的弱弱顺序排列，碱性强的在前，弱的在后，如明矾石，KAl3[SO4]2(OH)6。

（2）．阴离子接着写在阳离子的后面；络阴离子则要用[   ]括起来。

（3）．附加阴离子通常写在主要阴离子及络阴离子的后面。如黄玉，Al2[SiO4](F,OH)2。

（4）．含水化合物的水分子写在化学式的最后面，并用“·”把它与矿物中的其它组分隔开。当含水量不定时，常用nH2O表示。

（5）．互为类质同象代替的离子用“（  ）”括起来，它们中间以逗号“，”分开，含量较多的元素一般写在前面。如铁白云石Ca（Mg, Fe, Mn）·[CO3]。

11．矿物的单体有哪些晶体习性？各表现出哪些形态？影响晶体形态的有哪些因素？

答：矿物的单体的晶体习性指的是一个晶体的外表形态。其含义一是同种晶体所习见的形态；二是晶体在三维空间延伸的比例。

晶体的另一个习性，是其在三维空间延伸的情况。有以下三种：

1）三向等长：晶体沿X、Y、Z轴大致相等发育，呈等轴状或粒状。即 a=b=c，晶体结构在三维空间是相等或差异很小。如石榴子石、黄铁矿。

2）二向延展：晶体沿两个方向特别发育，而另一方向发育较差，a=b>c，呈板状、片状等。如石墨、云母等。这些矿物常具有坚强的构造层。

3）一向伸长：晶体沿一个方向特别发育，即有a=b几何形态类型有针状，柱状，双锥状，粒状，板状，片状习性等。

I主要决定晶体习性的是内部排布的形式，其外界影响因素有温度，压力，介质，的PH值和Eh值，组分浓度，杂质，环境的不均匀等物理条件。

12．什么叫做矿物的颜色？矿物颜色有哪几种类型？不同矿物具有不同颜色的原因是什么？矿物颜色如何命名？

答：矿物的颜色是指物体在白色光照射下所呈现的颜色。

矿物的颜色按其产生的原因分为：自色，他色，假色。

不同矿物具有不同颜色的原因是不同的矿物对白色光的不同波段的吸收程度不同。

矿物颜色的命名和描述方法：

   矿物的颜色多种多样，在描述时所采用的原则是简明、通俗，力求确切，

    A  标准色谱法：利用标准色谱描述矿物的颜色。

    B 类比法：最好用常见物体作比喻，如铅灰、铁黑、天蓝、樱红、乳白等。

    C 二名法：当矿物的色彩是由多种色调构成时，便采用此法，如黄绿、橙黄等。如系同一颜色，但在色上有深浅、浓淡之分时，则在色别之前加上适当的形容词，如深蓝、暗绿、鲜红等。

   在观察与描述矿物颜色时，应注意下列问题：

       a 以矿物新鲜面颜色为准；

       b 注意观察矿物颜色的细微差别。 

13．什么叫做矿物的条痕色？条痕色在鉴定矿物时有何重要性？

答：矿物的条痕色是指矿物粉末的颜色。

条痕色在鉴定矿物时的重要性：对于不透明矿物和彩色鲜明的透明矿物具有重要鉴定意义。由于它消除了假色，减低了他色，因而比矿物颗粒的颜色更为固定，故可用来鉴定矿物。

14．什么叫做矿物的光泽？依据反射率的大小光泽分哪些等级？光泽和变异光泽产生的原因有什么？

答：矿物的光泽是指矿物表面对光的反射能力。光泽的强弱用反射率R来表示。 

按照反射率的大小，光泽分为四级： 

金属光泽 R>25%。呈抛光金属般的光泽

半金属光泽 R=25-19%。呈未刨光金属般的光泽 

金刚光泽     R=19-10%。如同金刚石般的光泽 

玻璃光泽     R=10-4%。如同玻璃般的光泽

另外，由于反射光受到矿物的颜色、表面平坦程度及集合方式的影响，常呈现出特殊的变异光泽：

油脂光泽：颜色浅、具有玻璃光泽或金刚光泽的矿物，在不平坦断面上呈现的如同油脂面上见到的那种光泽。如石英，断口为油脂光泽。

树脂光泽：颜色黄－黄褐、具金刚光泽的矿物，如闪锌矿、雄黄等，在不平坦面上，可以见到象松香等树脂平面所呈现的那样的光泽。

丝绢光泽：在透明、具玻璃光泽且个体细小呈纤维状集合体或解理完全的矿物，如石棉、纤维石膏等，具有象蚕丝或丝织品那样的光泽。

珍珠光泽：解理发育的浅色透明矿物，如白云母、滑石等，在它们的解理面上所看到的那种象贝壳凹面上呈现的那种柔和而多彩的光泽。

15．什么叫做矿物的解理、断口和裂开？它们产生的原因是什么？

答：矿物的解理：指矿物晶体在外力作用下严格沿一定结晶方向破裂成光滑平面的固有性质。

    断口：矿物在外力打击下，不依一定的结晶方向发生断列而形成的断开面。

    裂开：是矿物晶体在外力作用下沿着一定结晶方向裂开的性质，与解理非常相似，但成因不同。

   矿物产生解理的原因，（即解理的成因）

①解理面一般平行于面网密度最大的面网。而网密度大的面网，面网间距大，相邻面网间联系力相对较弱，受力后易沿此方向面网裂开。

②解理面一般平行于阴阳离子电性中和的面网：电性中和的面网间连结力弱，易产生解理。

③解理面常平行于两层同号离子相邻的面网及化学键力最强方向。

产生裂开的原因：

①裂开面可能沿双晶接合面特别是聚片双晶接合面产生；

②在沿某一面网间混入它之中杂质，致使相邻面网间连结力减弱。（第三者插足），产生裂开

16．什么叫做矿物的硬度？矿物具有不同硬度的原因？ 

答：矿物的硬度：指矿物抵抗某种外来机械作用力的强度。

矿物的硬度取决于内部结构中原子或离子间联结力的强弱。联结力强的硬度就大，弱的硬度就小。

影响矿物硬度的因素：

①化学键：离子键型矿物硬度较高，共价键型矿物硬度最高，金属键矿物硬度低，分子键矿物硬度最低。此外，当化学键为离子键—共价键过渡时，硬度随共价性程度增大而增大。

②原子价态和原子间距：矿物的硬度随组成矿物的原子或离子电价的增高而增大，它们之间成正比关系。并同原子间距的平方成反比关系。

17．什么叫做矿物的比重？矿物比重不同的原因是什么？ 

答：矿物的比重：指纯净、均匀的单矿物在空气中的重量与同体积水的重量在4℃时重量之比。

影响矿物比重的因素：

（1）在等结构的矿物中，组成元素的原子量增大时，比重相应增高。如天青石SrSO4比重3.9~4.0，铅钒PbSO4为6.1~6.4。

（2）晶体结构中原子或离子的大小及其堆积的紧密程度：对于同质多象各个变体而言，其比重随原子或离子配位数的增高而增大，因为配位数越高，堆符号的紧密程度越大，比重就越大（松与紧）。如金刚石和石墨、刚玉和石英。

（3）形成条件对矿物比重的影响：温度升高有利于比得小的矿物形成，压力的加大则有利于比重大的矿物的形成。

18．形成矿物的岩浆作用的热力学条件、矿物结晶、共生组合、成矿母岩及矿体的产状等有哪些特点？

答：当岩浆在地下逐渐冷却时，首先结晶析出的是含量最高的硅酸盐矿物，如橄榄石、辉石、角闪石、长石、云母以及石英等等。这些矿物组成各种侵入岩。岩浆冷却形成各种侵入岩的作用叫岩浆作用。由于化学成分不同，侵入岩又可分为几类，其矿物组合有所不同：

    ①超基性岩    如橄榄岩，SiO2含量低(<45％)，主要矿物有橄榄石、辉石等，由于SiO2含量不足，这类岩石不含石英；

    ②基性岩    如辉长岩，SiO2含量45—53％，主要矿物有辉石和斜长石等，

    ③中性岩    如闪长岩，SiO2在53—66％间，主要矿物有角闪石、斜长石等，

    ④酸性岩    如花岗岩，SiO2>66%，主要矿物有斜长石、正长石、石英和云母等。

    此外，还有SiO2含量不足，钾、钠很高的碱性岩等。

    在岩浆作用中还可以形成铂族自然元素、铬铁矿、磁铁矿以及铜、铁、镍的硫化物等金属矿物。

    在岩浆作用过程中，温度和压力较高，温度一般在800℃以上，可达一千多度，压力可达数千大气压。其结晶时间长，晶粒较粗。岩体越大，温度下降越慢，结晶时间越长。晶体也越粗大。

19．形成矿物的伟晶作用的热力学条件，成矿物质成分，矿物的结晶、成分和共生组合、成矿的母岩、矿体的产状和分布等有哪些特点？

答：随着岩浆作用中硅酸盐大量析出，岩浆中的挥发性组分相对增加。如果有适当的外部条件(外压较大)使挥发性组分不致迅速逸出，即可形成富含挥发性组分的所谓“伟晶岩浆”。岩浆在这种特殊条件下形成矿物的作用，称为伟晶作用。伟晶作用往往在岩体顶部或围岩的裂隙中进行，其矿物集合体称为伟晶岩。伟晶岩矿物组合有三个特点：

    ①主要矿物与各类岩浆岩类似，仍以硅酸盐矿物为主。分布最广的是花岗伟晶岩，主要由长石、石英和云母等组成，成分与花岗岩类似。但伟晶岩中矿物晶粒巨大，最大的长石晶体可重达若干吨。这是因为挥发性组分较多，使各种质点的活动比较容易，有利于矿物的交代或重新结晶，形成大晶体。

    ②形成了许多富含挥发性组分的矿物，如云母和黄玉(含OH、F)及电气石(含B)等。

    ③稀有金属元素组分在此期间也相对集中，形成了许多稀有元素矿物，如绿柱石(含 Be)，锂辉石、铌钽铁矿等等。

    伟晶岩是大晶体和稀有金属的宝库。

    伟晶作用也是在高压下进行的，其温度约400—800℃，低于岩浆作用阶段。

20．形成矿物的热液作用的热力学条件、热液的成分、矿物的成分和共生组合、成矿母岩、围岩蚀变、矿脉和产状分带及形成方式等有哪些特点？

    答：如果在岩浆作用后期外压不高，岩浆中聚集的挥发性组分即进入周围岩石的裂隙。在这些高温气体中，除H2O、CO2、HCL、HF、H2S……外，还携带有大量的Si、Mo、Sn、W、Cu、Pb…等元素。这些元素常以易挥发化合物的形式存在，如SnCl4、WF6…等。当温度下降到水的临界温度(375℃)以下时，高温气体即形成高温液体——热液。在这种高温的气—液中形成矿物的作用，叫气成—热液作用。气成—热液作用的温度压力范围很大，自地下深处的高温(400℃以上)、高压(可达108Pa)直到地表的常温，常压。与岩浆活动有关的热矿泉，可以看成是温度、压力最低和露出地表的热液。

    热液作用中形成的硅酸盐矿物较少，大量出现的是钨、锡、铋、钼、铁、铜、铅、锌、汞、锑、砷、金等元素的矿物(以硫化物和氧化物为主)，以及石英(SiO2）、萤石(CaF2)、方解石(CaCO3)等所谓非金属矿物。由上述矿物组成的气成—热液矿床是特种和有色金属的最主要的来源。

    根据矿物组合和形成条件不同，热液矿床可大致划分为高、中、低温三类：

    ①气成—高温热液矿床    以W、Sn、Mo、Bi矿物为主，形成温度在300℃以上；

    ②中温热液矿床    以Cu、Pb、Zn硫化物组合为主，形成于200—300℃范围内；

    ③低温热液矿床    以Hg、Sb、As(雌黄、雄黄)为主，形成温度在200℃以下。

    这种划分不是绝对的。同一种矿物也可以在不同温度下形成，如闪锌矿。不同温度下的产物也会先后重叠于一处，使矿物组合复杂化。循环到地下深处而变热的地下水，也会携带了围岩中的物质而形成热液矿脉。所以热液矿脉并不全都是与岩浆活动有关的内生作用产物。

21．形成矿物的火山作用的热力学条件、标型矿物特征、矿物结晶和构造特点、成矿作用类型等有哪些特点？

答：如果地下深处的岩浆不是在地下深处冷凝，而是直接喷溢地表后迅速冷凝，即称为火山作用。火山作用是岩浆演化的一种特殊方式，而不是继气成—热液之后的最晚期阶段。

    火山作用形成各种火山岩，从超基性、基性到中性、酸性、碱性都有。其主要矿物组分与相应的各类岩浆岩基本一致。但因条件特殊，其产物具有以下特点：

    ①由于冷凝快，物质没有充分时间结晶，矿物晶体常很细小，呈隐晶质，甚至形成非晶质的火山玻璃；

    ②由于迅速冷却，常使一些在缓慢冷却的情况下不稳定的矿物得以保存，如高压下形成的金刚石，高温下稳定的方英石、透长石等，都只存在于火山岩中，

    ③由于压力迅速降低，挥发性成分膨胀使火山岩中常产生许多气泡(气孔)，其中有时填有玛瑙、方解石、自然铜等矿物，

    ④岩浆尚未喷出前，有一部分矿物已先生成，这些矿物晶粒较大。它们与喷发后形成的隐晶质或非晶质部分共存于同一岩石中，组成斑晶和石基。它们代表前后两种不同的物理化学环境。

22．形成矿物的风化作用的热力学条件、风化作用类型和风化成矿作用类型等有哪些特点

答：风化作用是在常温、常压下进行的。物理风化只把矿物破碎而不形成新矿物，化学风化则使矿物破坏，其组分转入溶液或改造为新矿物。在化学风化中起主要作用的是水和水中的游离氧，而各种酸——有机酸、碳酸以及风化过程中形成的硫酸等则大大加速了化学风化的进行。现将风化作用中形成矿物的作用举例如下(为了叙述方便，将次生富集作用列于此小段之后)：

①原生矿物分解，形成含水(羟)矿物，如：

4K[A1Si3O8(正长石)+4H2O+4H+====A14[Si4O10](OH)8(高岭石)

+8SiO2(二氧化硅胶体)+4K+

②原生矿物氧化形成含氧盐或氢氧化物：

PbS(方铅矿)+2O2===PbSO4(铅钒)

CuFeS2(黄铜矿)+4O2===CuSO4+FeSO4

2CUSO4+2CaCO3(石灰岩)+4H2O===Cu2CO3(OH)2(孔雀石)

+2CaSO4·2H2O(石膏)+H2CO3

③在潜水面以下，游离氧不足的环境中还可能形成次生硫化物：

14CuSO4+5FeS2(黄铁矿)+12H2O===7Cu2S(辉铜矿)

+5FeSO4+12H2SO4

风化作用形成的矿物集合体，常具有多孔状、土状，皮壳状、钟乳状等形态。

23．形成矿物的沉积作用的类型有哪些？各类的成矿作用的热力学条件、化学条件、矿体的分布等有哪些特点？

答： 

沉积作用按沉积方式不同可分为：

    ①机械沉积    机械沉积作用虽不产生新矿物，但确会使某些矿物富集。随搬运距离加长，不稳定矿物逐渐减少，最后存留的矿物是稳定矿物，如石英、锡石、金刚石、自然金……等等。    

    ②胶体沉积    风化作用中形成的难溶物质大部分以水胶溶体的形式搬运到湖、海等水盆地中沉积下来。这些物质主要是各种硅酸盐粘土矿物，铁、锰、硅、铝的氧化物和氢氧化物等。胶体沉积的矿物常形成致密状、鲕状、豆状、肾状(叠层状)等形态。

    ③结晶沉积    主要是各种物质在过饱和情况下的沉积。如干旱区内陆湖泊中的石盐、硼砂，封闭或半封闭海湾(泻湖)中的石盐、钾盐、石膏、硬石膏的沉积。

④生物化学沉积    可以是生物遗体的堆积，如某些磷矿和珊瑚礁石灰岩，也可以是在生物影响下发生的结晶或胶体沉积，如由于硫细菌或其它动植物的活动，使水中的硫酸根还原为硫化氢而产生的铁、铜等金属硫化物的沉积，以及大量石灰岩和磷块岩的沉积。

沉积物在成岩过程中要发生一系列变化，形成许多矿物，如伊利石等等。

24．接触交代变质作用的热力学条件、成矿母岩、矿体的形状与围岩、矿物共生组合、矽卡岩的分带性等有哪些特点？

答：当岩浆侵入到围岩中，改变了周围岩石的物理化学条件，使原有矿物得到改造而形成新矿物的作用，称为接触变质作用。

如果原有矿物的改造主要是由于岩浆的高温引起的，称为热变质作用。在热变质作用中发生的反应主要有：

① 原有矿物重结晶，晶粒变大，但矿物成分未变，如石灰岩(较细粒方解石集合体)变为大理岩(较粗粒方解石集合体)。

② 原岩中化学元素重新组合，形成高温下稳定的矿物，如不纯的石灰岩，变为含硅灰石的大理岩    

    CaCO3(方解石)+SiO2===CaSiO3(硅灰石)+CO2↑

又如泥质岩石(含A12O3和SiO2)形成红柱石(A12[SiO4]O)角岩等。

如果侵入围岩的岩浆含丰富的挥发性组分，而被侵入的围岩裂隙发育，且系化学性质活泼的石灰岩或白云质(含镁质的)石灰岩，则两种岩石间的成分交换是产生变质矿物的主要原因。这种岩体与石灰质围岩发生成分交换而产生的变质作用称为矽卡岩化作用。矽卡岩化作用产生的以富钙硅酸盐矿物为主的变质岩石称为矽卡岩。钙铁榴石(Ca3Fe2[SiO4]3)、透辉石(CaMg[Si2O6])等都是矽卡岩中常见的矿物。

在接触变质过程中，没有明显的定向压力(与区域变质不同)，因此，不形成片理构造。当矿物为柱状、针状时，常作放射状排列。

25．区域变质作用的热力学条件、结晶作用的特点、成矿作用类型等有哪些特点？

     答：在广大的区域中，已形成的岩石因区域构造变动产生的高温、高压使岩石的矿物成分发生变化的作用称为区域变质作用。在区域变质作用中，新矿物主要是由原岩中的化学元素在新条件下重新组合而成，其主要变化有：

① 脱水，如高岭石变为蓝晶石和石英

    Al4(Si4O10)(OH)8(高岭石)===2A12[SiO4]O(蓝晶石)+2SiO2+4H2O

② 矿物构造变紧密，形成比重大的矿物，如石榴石、十字石等。

③ 在定向压力作用下，常形成片状矿物和柱状矿物，前者如云母，绿泥石，后者如角闪石等。它们常作定向排列形成片理构造。

在区域变质作用中常形成各种板岩、千枚岩、片岩、片麻岩等岩石。究竟形成什么样的矿物组合，则取决于变质程度和原岩成分。 

26．什么叫做矿物的生成顺序？决定矿物生成顺序的标志有哪些？矿物生成先后顺序的原因是什么？

   答：矿物的形成顺序：自然界各地质中的矿物可同时生成，也可按次第顺序生成，有先后之分，因而有“年龄”上的差异，称为矿物的生成顺序。

      确定矿物生成顺序的标志为：

1）矿物在地质伴中的位置和矿物在空间上的相互关系。一般说来，位于地质体边部的矿物生成较早，位于地质体中心部分的矿物生成较晚。（岩体边缘先冷却）。从矿物彼此的相互位置来看，包裹、充填、固定、交切的矿物生成较晚。

2）矿物晶形的完整程度和相对大小：在两种相互接触的矿物晶体中，晶形完整程度高的生成早，在斑状结构中，斑晶一般生成早，但变质岩中的变斑晶不在此例。

3）矿物的交代关系：被交代的矿物生成较早。交代作用首先沿矿物颗粒的边缘或内部裂隙进行，反应边缘多不平直，久之则原矿物将只剩下交代残余，甚至完全消失。

      矿物生成先后顺序的原因是矿物的结晶温度，熔体或溶液中各组分的相对浓度等多种因素不同而决定了的。

27．什么叫做矿物的世代？矿物的世代与矿物先后发芽有什么区别？矿物的世代如何划分？

答：矿物的世代：同种矿物也有生成早晚不同。从经过一定时间间隔，介质和生成条件发生改变或生长过程中断时，其前后所生成的同种矿物，属于不同的世代。

确定矿物的世代除根据矿物本身化学成分、物理性质和晶体形态以外，还必须考虑矿物的产状及与其它矿物的共生关系。按矿物的先后形成顺序依次划分为第一世代，第二世代，等。

28．什么叫矿物的共生和伴生？什么叫做矿物的组合和共生组合？

答：矿物的共生：在同一成矿阶段中规律地出现的不同种矿物在同一空间共存的现象。

矿物的伴生：不同成因或不同成矿期（成矿阶段）形成的不同矿物在空间共存的现象。

矿物的组合：矿物组合：不管生成时间先后，只要在空间上共同存在的不同矿物就称矿物组合。如花岗岩的矿物组合：钾长石、酸性斜长石、石英、云母。

矿物的共生组合：同一成因、同一成矿期（或成矿阶段）的矿物组合称为共生组合。

29．什么叫做矿物的标型特征和标型矿物？可以作为矿物的标型特征的有哪些标志？

    答：矿物的标型特征：同一矿物的成分、形态、物理性质、结构等常因生成条件不同而异，这些能反映只成条件的特征称为矿物的标型特征。在矿物成因研究中具有重要意义。

标型矿物：只生成于某种特定的成矿、成岩作用中的矿物标型矿物。一当在岩石中见到这种矿物，就知道它的成因是什么。如：铬铁矿只生成于超基性岩中，金刚石只生成于金伯利岩中，辰砂、辉锑矿只生成于低温热液矿床中，它们都是标型矿物。

可作为矿物标型特征的标志有：

1）形态标型特征：包括晶体形状、习性、大小、双晶、集合体特点等。

2）成分标型特征：矿物中微量元素、类质同象混合物，不同种类的水的含量等；

3）物理性质标型特征：矿物的光学性质、力学性质及其它性质；

4）结构标型特征：多型、有序度、阳离子配位、键长、晶胞参数等；

5）稳定同位素标型特征：包括矿物中的O、S、C、Pb等同位素特征。

30．矿物生成条件和变化有哪些？什么叫矿物的假象和副象？

答：矿物形成后，在后继的地质作用过程中，当物理化学条件的变化超出该矿物的稳定范围时，矿物就会发生某种变化。矿物最常见的变化现象有：

1、矿物成分和结构的变化：矿物形成之后，在后续的地质作用过程中，由于物理化学条件的改变，使矿物的成分和结构变化而形成新的矿物。例如，在风化作用中，钾长石变为高岭石。

2、溶蚀：矿物生成之后，受后继溶液的作用可发生部分溶解或全部溶解的现象，称为溶蚀。部分溶蚀的结果常常在晶面上留下溶蚀的迹象—蚀象，以致晶面变粗糙，光泽降低，角顶或晶棱变圆滑。溶蚀的矿物，当条件适宜时，又可重新生长并恢复原来的形状，这种作用称为再生。

3.   假象与副象交代：在地质作用过程中，已形成的矿物与变化了的熔体或溶液发生发生反应，引起成分上的交换，使原矿物转变为其它矿物的现象，称为交代。如橄榄石被蛇纹石交代。交代作用通常沿着矿物的边沿、裂隙或解理开始进行，其中未被交代的部分称为交代残余。若交代作用强烈时，原矿物可全部被新形成的矿物所代替，而保留原矿物的外形，叫交代假象。矿物发生同质多象转变后，新矿物仍保留原矿物的外形，称为副象。当原矿物溶解后遗留下来具原矿物晶形的空洞，被别的矿物充填而形成的假象，称充填假象。

4、晶质化与非晶质化：一些非晶质矿物在漫长的地质年代中逐渐变为结晶质，称为晶质化或脱玻化。 

   如蛋白石转变为石英火山玻璃的脱玻化形成石英、长石晶雏等 

   与晶质化现象相反，一些晶质矿物因获得某种能量而使晶格发生破坏，转变为非晶质矿物，称为非晶质化或玻璃化。非晶质化的矿物称为变生矿物。 

    如晶质的锆石因含放射性元素，由于放射性元素蜕变，放出能量（射线）而非晶质化变为变生矿物水锆石,进一步变成曲晶石，与此同时矿物的一系列物理性质也随之变化。

31．什么叫做包裹体？包裹体有哪些种类？如何研究矿物的包裹体？研究包裹体有什么意义？

       答：包裹体是矿物在其生长过程中或形成后新捕获而包裹在矿物晶体内部的外来物质。包裹体的物质成分、物态，物理化学性质均能反映成矿与成岩时溶液或岩浆的物质成分、性质和物化条件。

    包裹体的分类：

32．自然元素大类的化学组成、晶体化学和物理性质有哪些特点？

     答：自然元素大类分为自然金属元素类；自然半金属元素类；自然非金属元素类三类。

其各自的特点如下：

非金属元素：即As、Sb、Bi。它们构成的矿物具有歪曲了的NaCl晶胞，形成力量显层状的菱面体晶格，层内为共价键——金属键，具{0001}解理，As、Sb、Bi金属性依次递增，原子量依次增大，故它们构成的矿物，金属性逐渐增强，比重逐渐增大。

非金属金属元素：主要是C和S。C有金刚石和石墨两个同质多象变体，前者为纯共价键的典型例子，因而硬度大，光泽强，比重较大，不导电，难导热。石墨为层状结构，层内具共价键—金属键，层间为分子键。物理性质上具{0001}极完全解理，呈黑色、金属光泽、不透明硬度低、电的良导体等。S在自然界有三个同质多象变体，最常见的是自然硫（-硫），它由8个S原子以共价键连接成S8环状分子，环分子间为分子键连结，所以它的硬度低，熔点低，导电导热性差，

33．为什么可以区分为金属硫化物和共价硫化物？它们的物理性质有哪些异同点？

     答：由于硫化物中阴离子S可以具有不同的价态：以S2-的形式可以与金属阳离子结合。形成如ZnS、PbS等矿物，也可以[S2]2-的形式与阳离子结合形成FeS2。还可与半金属元素As、Sb、Bi组成络阴离子团[AsS3]3-·[SbS3]2-等形式与阳离子结合。如硫砷银矿Ag3[AsS3]。

一般金属硫化物的解理较对硫化物的解理发育：单硫化物和破盐硬度低，一般2-4；具有层状结构的光辉钼矿、钼蓝、雌黄、雄黄等硬度较小（1-2）。而共价硫化物的硬度高，可达5~6.5。硫化物比重较大，一般均为重比重以上，原因是组成硫化物的多数金属元素具有较大的原子量。

34．硫化物大类矿物的成因产状有哪些特点？

     答：自然界中S元素在不同的氧化-还原条件下，呈现不同氧化状态：

S2-—→[S2]2-—→S0—→S4+—→S6+。S2-[S2]2-组成硫化物，S0成自然硫，S4+是SO2，S6+在硫酸盐中成[SO4]2-。因此，从S存在的不同价态，也可说明在各种地质造矿作用中的氧化-还原条件。

硫化物大类矿物的成因产状的特点如下：

1．在高温高压下，基性-超基性岩浆中可熔解一部分硫化物熔体，当温度下降时，硫化物的溶解度迅速降低，原来的硫化物-硫酸盐岩浆分离为两种互不溶解的熔体，从而结晶出岩浆成因的硫化物矿物。如基性、超基性岩中的铜镍硫化物矿床。

2．绝大部分硫化物是热液作用的产物。

2．表生作用下，硫化物矿床氧化带在水和氧的作用下，使硫化物类发生氧化和分解，造成明显的垂直分带现象：地表形成氧化物或氢氧化物、碳酸盐矿物，往下在次生富集带形成矿床。

4．在硫化物沉积矿床中，一些硫化物如黄铁矿等存在于泥质、沥青等沉积物中，处于还原条件下。

   5．硫化物矿物只能形成于还原条件下，故在代表氧化环境的红色地层中是没有硫化物的。

35．硫化物类和氧化物类在化学组成上有哪些异同点？

    答：硫化物的化学组成特点：

1．硫化物的组成元素：阴离子主要是S，少量Se、Te、As、Sb、Bi；阳离子主要是位于周期表右方的铜型离子及靠近铜型离子一侧的过渡型离子。主要是Cu、Pb、Zn、Ag、Hg、Fe、Co、Ni等，它们与S、Se、Te、As、Sb、Bi有明显的亲合力，形成硫化物及硒化物、碲化物、砷化物、饿化物等。由于后几者数量较少，因而将它们作为硫化的的类似化合物，与硫化物纳入同一大类。在硫化物中，半金属As、Sb、Bi具有双重性，既可作为阳离子，又可充当阴离子的角色。

2．硫化物中阴离子S可以具有不同的价态：以S2-的形式可以与金属阳离子结合。形成如ZnS、PbS等矿物，也可以[S2]2-的形式与阳离子结合形成FeS2。还可与半金属元素As、Sb、Bi组成络阴离子团[AsS3]3-·[SbS3]2-等形式与阳离子结合。如硫砷银矿Ag3[AsS3]。

   硫化物矿物类质同象代替非常广泛，在阳离子或阴离子之间都可有类质同象代替。阴离子：Se、Te代替S可形成完全或不完全类质同象系列，如方铅矿中，Se代替了可形成PbS—PbSe完全类质同象系列。阳离子：如图，离子在纵向方向作等价类质同象代替，对角线方向作异价类质同象代替。

3．在硫化物中，一些稀有元素很少与硫形成矿物。但往往可呈类质同象混入物存在。例如，Re常在辉钼矿中类质同象代替Mo而不形成矿物。因此，一些硫化物中含稀有元素的类质同象混入物，可作为稀有金属矿床综合利用，具有重要的经济意义。

氧化物的化学组成特点：

阴离子主要是O2-，阳离子则有36种，主要是惰性气体型离子和过渡型离子，铜型离子极少见（仅有锡）。

氧化物矿物中类质同象代替广泛，阳离子的主要类质同象如下：等价类质同象系列有：（1）Ca、Sr、Ba；（2）Mg、Fe、Mn；（3）Al、Cr、V、Fe2+、Mn3+； （4）La、Ce、Y；（5）Zr、Hf；（6）Ce、Th；（7）Th、U；（8）Mo、W，其中，Mg、Fe、Mn；La、Ce；Nb、Ta可形成完全类质同象。导价类质同象系列有：（1）Na+、Ca2+、Y3+、Ce3+；（2）Li*、Al；（3）Fe2+、Sc3+；（4）Ca、Ce3+；（5）Fe2+、Ti4+；（6）Fe3+、Ti4+；（7）Fe3+、Nb5+；（8）Ti4+、Nb5+；（9）Sn4+、Nb5+。

36．从晶体化学性质看，硫化物类和氧化物类有哪些异同点？

     答：硫化物的晶体化学特点：

由于硫化物中阳离子为亲铜元素及过渡元素，它们位于周期表的右方，极化力强，电负性中等；而阴离子S与O相比，易被极化、电负性较小，因而阴阳离子电负性差较小，致使化学键体现着由离子键向共价键过渡，以共价键为主，并常常带有金属键成分。金属键主要出现于d电子层不满的过渡型离子硫化物中。

由于本大类矿物的化学键具较强共价键性，共价键的方向性和饱和性会导致配位数降低，故本大类矿物配位数较低。

          氧化物的晶体化学特点：

    阴离子O2－的半径一般约1.32Å，远大于一般阳离子。在氧化物晶体结构中，O2-常呈立方或六方最紧密堆积，而阳离子充填其四面体或八面体空隙，为四次或六次配位。当结构中出现高于六次配位的大阳离子时，O2-离子本身不再是等大球的最紧密堆积，但结构上整体还是趋向于最紧密的。常见阳离子配位数如下：

配位数为4的有：Be、Mg、Fe2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+、Cu2+、Fe3+；

配位数为6的有：Mg2+、Fe2+、Mn2+、Ni2+、Al、Fe3+、Cr3+、V3+、Ti4+、Zr4+、SB4+、Ta5+、Nb5+；

配位数为8的有：Zr4+、Th4+、U4+

配位数为12的有： Ca2+、Na+、Y3+、Ce3+、La3+

氧化物中的化学键以离子键为主，共价键很少能达到或超过50%，但由于阳离子性质不同，也可能出现它种键型。

37．氧化物及氢氧化物大类的矿物在成因产状上有哪些特点？

     答：氧化物成因产状特点：

   氧化物矿物广泛地形成于内生、外生和变质作用中，但成分不同的矿物，形成的条件不同。对于变价元素来说，其低价（Fe2+、Cr3+、Mn2+）氧化物多是内生作用，还原条件下形成的。而高价（Fe3+、Mn3+、W6+）氧化物则多是在表生作用、氧化条件下形成的。不变价元素的氧化物则往往有多种成因。但由于这些矿物形成时要求的温度、压力都比较高。因而多在岩浆、伟晶、热液或变质作用中形成。又因其物理化学性质较稳定，故又能保存于砂、矿中，使同一矿物具有多种成因。

在自然条件下，处于氧化环境时，氧的浓度增大，成分为兼有二价铁和Fe3+的磁铁矿Fe2+Fe23+O4可转主烦恼全是Fe3+的赤铁矿，Fe2O3，此时若仍保持磁铁矿的晶形，则称假象赤铁矿。处于还原环境、氧的浓度减小时，赤铁矿可以还原为磁铁矿，如果仍保持赤铁矿的晶形，则这种磁铁矿特称为穆磁铁矿。据此也可以判断氧化或还原条件的依据。

氢氧化物成因产状特点：为风化型和化学沉积型，主要集中于岩石风化壳和金属矿床的氧化带或湖泊水盆地中，少数氢氧化物可产于热液矿脉中。

38．硅酸盐类矿物的化学组成有哪些特点？

    答：组成硅酸盐矿物的重要阳离子是惰性气体型离子和部分过渡型离子，而铜型离子则很少见。阴离子主要为[SiO4]4-。此外，还可出现附加阴离子O2－、OH－、F－、Cl－等，还可有H2O分子参加。

39．硅酸盐矿物的硅氧骨干的结构有哪些特点？硅氧骨干的类型有哪些？

      答：在硅酸盐结构中，每一个Si为四个O所包围，构成[SiO4]四面体，它是硅酸盐的基本构造单位。由于Si4+为4价，配位数为4，它给予每一个O2－的电价为1，即等于O2－电价的一半，这样，O2－另一半电价可以用来联系其它阳离子或与另一个硅离子相联。因此，在硅酸盐结构中，[SiO4]四面体既可以孤立地被其它阳离子包围起来，也可以彼此以共角顶的方式连接起来，形成各种形式的硅氧骨干。再将主要的硅氧骨干介绍如下：

（1）岛状硅氧骨干：硅氧四面体被其它阳离子所隔开，彼此分离犹如孤岛。[SiO4]四面体犹如岛屿，飘浮于阳离子的海洋中故名。岛有两种：一种为孤立的单四面体；另一种为双四面体[Si2O7]6－。

（2）环状硅氧骨干：[SiO4]四面体以角顶与相邻的[SiO4]四面体相联形成封闭的环，根据四面体环节的数目，可以有三环、四环，最常见的是六环[Si6O18]8－。（每一个四面体有两个O被共用，只算一个O，这样，一个四面体只有3个O，6×3=18个O2－）.

（3）链状硅氧骨干：[SiO4]四面体以角顶联结成沿一个方向无限延伸的链，常见的有单链和双链。

单链：在单链中每一个[SiO4]四面体以两个角顶与相邻的[SiO4]四面体相连，最常见的是辉石式链：其硅氧骨干为[Si2O6]4－。

双链：由两个单链并联而成，如角闪石式链，硅氧骨干为[Si4O11]6－。

（4）层状硅氧骨干：[SiO4]四面体以角顶相连，形成在两度空间无限延伸的层。在

层内每一个[SiO4]四面体以三个角顶与相邻的[SiO4]四面体联结形成六角形的网。其硅氧骨干为[Si4O10]4－。

（5）架状硅氧骨干：在硅氧骨干中，每个[SiO4]四面体四个角顶全部与相邻的四个[SiO4]四面体共用，其结果如石英的结构。此时硅氧骨干形式为[Si4O8]0；所有的氧都是惰性的，没有负电荷与其它阳离子结合形成硅酸盐。为了形成硅酸盐，硅氧骨干就必须产生出负电荷来。于是便由部分Al3+代替Si4+，从而使硅氧骨干产生部分剩余电荷来与骨架外的阳离子结合，以形成铝硅酸盐。因此，架状硅氧骨干中必须有Al3+代替硅架状硅酸盐必为铝硅酸盐。

架状硅氧骨干的化学式写为：[Sin-xAlxO2n]x-

    由于在架状骨干中氧离子剩余电荷低，且架状骨干中存在较大的空隙。因此，在架状硅酸盐中的阳离子，都是那些低电价、大半径、高配位数的离子。有时并有附加阴离子和水分子。 

40．试述Al3+离子在硅酸盐矿物中的作用？

     答：铝在硅酸盐构造中起着双重作用，一方面它可以呈四次配位，代替部分的Si4+而进入络阴离子，形成铝硅酸盐，如在架状硅酸盐中，钠长石Na[AlSi3O8]。另一方面，它也可以呈六次配位，存在于硅氧骨干之外，起着一般阳离子的作用，形成铝的硅酸盐，如高岭石Al4[Si4O10](OH)8。

有时Al可以在同一矿物结构中呈两种形式存在，形成铝的铝硅酸盐。如白云母Kal2[AlSi3O10](OH)2。

（1）[AlO4]四面体的体积稍大于[SiO4]四面体，它不是一种稳定的配位形式，在低温条件下，Al易于转变为六次配位的形式，如高温的钙长石Ca[Al2Si2O8]在低温下便会转变的绿帘石Ca2Al3O（OH）[SiO4][Si2O7]，使Al全部处于八面体配位中，成为最稳定的形式。

在高温条件下，Al则易于转变为四次配位的形式。

亦即：四次配位的铝硅酸盐形成于高温条件，而六次配位的铝的硅酸盐形成于低温条件。据此，我们可以判断该矿物形成的温度。如：Al4[Si4O10](OH)8与K[AlSi3O8]两个矿物，前者形成温度低，后者形成温度高。

（2）[AlO4]四面体这一不稳定的配位形式，在构造中需要由[SiO4]四面体的支持。在具有孤立[SiO4]四面体骨干的硅酸盐构造中，[AlO4]难以存在，只有在具有无限延伸的硅氧骨干（链层、架）的构造中，Al代 Si才有可能。在硅酸盐中，Al代Si的难易顺序是：单链→双链→层状→架状。

（3）在晶体构造中，两个[AlO4]不能相连，否则将使电荷难以平衡，同时两个不稳定配位多面体相连将使构造的不稳定性增加。

因此在[AlO4]四面体之间一定要有[SiO4]四面体隔开。因此，Al代Si的数目不能超过硅氧骨干中Al和Si总数的一半，即，Al代Si最多只能是Al：Si=1：1。

41．试述水在硅酸盐矿物中存在的形式及其作用。

    答：硅酸盐中的水常以（OH）－和H2O的形式存在。其中，H2O在硅酸盐中大多呈沸石水或层间水，只有少数硅酸盐中才能以结晶水的形式存在，起着填充空隙或水化阳离子的作用。

42．硅酸盐矿物中类质同象现象有哪些特征？

答：由于硅酸盐整体晶格主要为离子键型，它不具方向性，同时[SiO4]四面体的变形性小，所以，有利于不同类型的阳离子互相替换，使其矿物中类质同象现象极为普遍。它们可以形成等价类质同象，如橄榄石中的Mg2+与Fe2+呈(Mg, Fe)2[SiO4]；也可有异价的类质同象，如斜长石中Ca2+与Na1+，呈（Ca，Na）[Al, Si]4O8]。并在许多情况下，它们可形成连续的矿物系列（完全类质同象系列）。例如：橄榄石系列，端员Fe2[SiO4]—Mg2[SiO4]中间可有(Mg, Fe)2[SiO4]及(Fe, Mg)2[SiO4]出现；又如斜长石系列，Ca[Al2Si2O8]—Na[AlSi3O8]；石榴石系列，Mg3Al2[SiO4]3—Fe3Al2[SiO4]3；透辉石-钙铁辉石系列，CaMg[Si2O6]—CaFe[Si2O6]等。目前已知就有近40种完全类质同象系列。系列矿物是指矿物成分变化于某两种性质相似的元素之间，但结构完全一致。

硅酸盐矿物中最主要的类质同象系列如下：

Mg2+—Fe2+—Mn2+—Ni2+—Co2+；

Al3+—F3+—Cr3+—Ti4+；

Na1+—Ca2+—TR3+；

Na1+—K1+—Ba2+；

K1+—K1+—Ba2+；

Zr4+—Hf4+—Th4+—U4+；

Mg2+—Al3+……等等。

43．硅酸盐矿物中阳离子存在哪几种主要配位数？产生不同配位数有哪些原因？配位数的不同对硅酸盐本身的性质和类质同象有什么影响？

答：在硅酸盐结构中，某些主要阳离子常见的配位数如下：

4次        B3+、Be2+、Al3+、Ti4+、Fe3+、Zn+；

6次        Al3+、Ti4+、Mg2+、Li1+、Zr4+、Mn2+、Ca2+、Fe2+；

8次        Zr4+、Na1+、Ca2+、Fe2+、Mn2+；

12次    K1+、Ba2+。

由于，硅酸盐矿物中络阴离子的连接方式多样，所以，其晶格有的开阔，有的紧密；有的在某些方向或某个方向上较紧，而在别外方向上则较松。这样就要求有大小不等的阳离子来充填晶体结构中的空隙。另一方面，也正由于硅氧四面体的相互连接方式不同，而会出现不同的负电价，因而需不同价态的阳离子进入以达电荷平衡。连接方式愈复杂的硅酸盐（如架状硅酸盐），其晶体结构愈开阔，空隙也愈大，但络阴离子所剩余的负电荷则愈少。因此，所要求的阳离子多为低电价和大半径的，如K1+、Na1+、Rb1+、Cs1+、Ca2+、Ba2+等，而且其配位数也大（常为8、10、12）。其余各亚类硅酸盐中的阳离子一般为电价偏高或中等的阳离子，如Fe2+、Mg2+、Ca2+、Al3+、Zr4+、Ti4+等。它们的配位数大多数为6次，个别也有4及8次，很罕见的还有9、7和5次的。在同一矿物中的同种离子，可具有不同的配位数。

44．硅酸盐矿物的形态与硅氧骨干的结构有什么关系？

硅酸盐矿物的晶体形态，取决于硅氧骨干的型式和其它阳离子配位多面体，特别是[AlO6]八面体的联结型式。

具孤立[SiO4]四面体骨干的硅酸盐，形态上常表现为三向等长的粒状，如橄榄石、石榴石。

具环状硅氧骨干的硅酸盐，晶体常呈粒状，往往属亚运意识方或三方晶系，粒的延长方向垂直于环状硅氧骨干的平面，如绿柱石。

具链状硅氧骨干的硅酸盐，晶体常呈柱状或针状，晶体延长方向平行链状硅氧骨干延长的方向，如辉石、角闪石。

具层状硅氧骨干的硅酸盐，晶体常呈板状、片状、鳞片状，延展方向平行硅氧骨干层。如云母。

具架状硅氧骨干的硅酸盐，其形态决定于架内化学键的分布情况，如，在钠沸石的加状硅氧骨干中存在有一向延长的比较坚强的键链，晶体或柱状。而在长石中，平行X轴和Z轴有比较坚强的键链。晶体呈平行X轴或Y轴的柱状或板状。

此外，[AlO6]八面体的分布对矿物晶体形态也有影响。如蓝晶石是岛状硅酸盐（Al2[SiO4]O），应是粒状晶形，但却是板状晶形，其原因就是其晶体结构中[AlO6]八面体联结成层。

45．试述硅酸盐矿物的物理性质有哪些主要特点？

    答：由于硅酸盐中的阳离子以惰性气体型离子和过渡型离子为主，很少铜型离子。故其具有共价键和离子键，一般个有离子晶格的特性。

硅酸盐矿物的颜色与其中所含的过渡型离子有关，可从浅色~黑色。但条痕均为白色~浅色，故硅酸盐矿物均为透明矿物，玻璃光泽为主，硅酸盐中没有金属及半金属光泽的矿物。

矿物的解理与硅氧骨干的形式及[AlO6]八面体的连结方式有关。

具岛状硅氧骨干的矿物通常无解理，但对于铝的岛状硅酸盐矿物而言，其解理学取决于其[AlO6]八面体连结方式。如蓝晶石的{100}完全解理就与结构中[AlO6]八面体连结成层有关。

具链状硅氧骨干的硅酸盐矿物，常平行链延长方向产生解理，如辉石、角闪石。

具层状硅氧骨干的矿物常平行层面有极完全解理，如云母。

具架状硅氧骨干的矿物，解理决定于骨干内化学键的分布，如长石有平行X轴的两组解理{010}和{001}是因为其硅氧骨干中有平行X轴的比较坚强的键链。

具环状硅氧骨干的矿物一般解理不发育。

矿物的硬度与阳离子的电荷、离子半径以及配位数有关，随着阳离子电荷的增高和减小，硬度逐渐增高。当阳离子配位数与离子半径的比值相符合时，矿物的硬度就愈大。对于同一种阳离子来讲，配位数愈低，硬度愈小，铝硅酸盐的硬度就比铝的硅酸盐的硬度小。构造中水的存在会使矿物的硬度降低。

一般说来，硅酸盐的硬度是比较高的，多数都大于小刀，与其他大类矿物相比，仅次于无水氧化物。但具有层状骨干的硅酸盐硬度很小，均小于小刀甚至小于2.5。原因是由于层间是以分子链或大半径低价阳离子联系，键力较弱的缘故。

矿物的比重与构造形式和化学成分有关。一般具孤立[SiO4]四面体骨干的硅酸盐有较大的比重，而具层状、架状骨干的矿物因构造较疏松而比重较小。含水的硅酸盐比重较小。总的说来，由于硅酸盐矿物中很少有原子量大的阳离子，故其比重以中等为主，很少有重比重的矿物。

46．试述硅酸盐矿物的成因，产状有哪些主要的类型？

      答：内生、外生及变质作用都可能形成硅酸盐矿物。

在岩浆作用中，硅酸盐矿物的结晶顺序为：岛状→单链→双链→层状→架状。有逐渐由低硅的硅酸盐矿物向高硅的磷酸盐矿物发展的趋势。因此，岛状硅酸盐矿物如橄榄石偶低硅矿物，它不会与石英共生。

在伟晶作用中，除生成长石、云母等一般硅酸盐矿物外，尚有半径过小（如Li、Be）或过大（如Rb、Cs）的离子的硅酸盐和会挥发组会（B、F）的硅酸盐生成。

在热液作用中，热液与围岩作用也可有硅酸盐矿物生成。

接触变质和区域变质作用中有大量的硅酸盐矿物生成。

外生作用主要形成具层状构造的硅酸盐。

47．岛状结构硅酸盐矿物有哪些主要的特征？

     答：岛状结构硅酸盐矿物包括孤立单四面体和双四面体硅氧骨干的矿物，也包括环状硅氧骨干的矿物。其主要的特征是：在矿物结构中，络阴离子彼此之间都是靠其它阳离子来联系，除少数矿物外，一般[SiO4]四面体不被[AlO4]四面体代替。阳离子则类型复杂，并可有附加阴离子O2－、OH－和F－等。矿物结构比较紧密，所以本亚类矿物一般硬度、比重和折射率均较大。

具孤立[SiO4]四面体骨干的硅酸盐，形态上常表现为三向等长的粒状，如橄榄石、石榴石。

   岛状硅氧骨干的矿物通常无解理，但对于铝的岛状硅酸盐矿物而言，其解理学取决于其[AlO6]八面体连结方式。如蓝晶石的{100}完全解理就与结构中[AlO6]八面体连结成层有关。

48．环状结构硅酸盐矿物有哪些主要的特征？

答：环状结构硅酸盐矿物中的络阴离子有多种形式。常见的是具有六联环络阴离子的硅酸盐矿物如绿柱石，堇青石和电气石。

具环状硅氧骨干的硅酸盐，晶体常呈粒状，往往属亚运意识方或三方晶系，粒的延长方向垂直于环状硅氧骨干的平面，如绿柱石。

具环状硅氧骨干的矿物一般解理不发育。

49．链状结构硅酸盐矿物有哪些主要的特征？

     答：具链状硅氧骨干的硅酸盐，晶体常呈柱状或针状，晶体延长方向平行链状硅氧骨干延长的方向。

具链状硅氧骨干的硅酸盐矿物，常平行链延长方向产生解理，如辉石、角闪石。

50．层状结构硅酸盐矿物在层的结构存在哪些特点？

答：具层状硅氧骨干的硅酸盐，晶体常呈板状、片状、鳞片状，延展方向平行硅氧骨干层。

具层状硅氧骨干的矿物常平行层面有极完全解理，如云母

51．什么叫做“混层矿物”？它们是在什么条件下形成的？

     答：在层状结构硅酸盐矿物中出现不同的矿物的结构层在一起进行堆垛的现象，这样的矿物称为“混层矿物”。

52．什么叫做“粘土矿物”？粘土矿物有哪些主要性质？粘土矿物如何研究？粘土矿物的应用有什么意义？

     答：粘土矿物主要是指：产于粘土和粘土岩中，结晶细小（<2m），且特征性地主要为属于含水的Al、Mg和Fe的一些层状结构硅酸盐矿物。如泥巴、土壤的主要矿物成分就是粘土矿物。

粘土矿物具有下列一些特殊的性质：

    (1)吸水膨胀性    层状硅酸盐矿物通过层间(晶内)和晶间吸附水分子，能使体积胀大；

    (2)分散性    在水介质中，粘土矿物的微粒会分散形成不易沉淀的悬浮液(即泥浆)；

    (3)可塑性    以适量水调和后，在外力作用下能任意变形而不开裂，除去外力后能保持其形变；

    (4)吸附性(离子交换性)    粘土矿物单元层间(晶内)和颗粒表面能吸附介质中的离子或分子，当条件改变后，所吸附的离子或分子会改变，由新吸附的置换原有的，发生离子交换；

    (5)触变性    粘土可以饱含大量水分仍保持其“固态”(不流动，表面好像硬的泥地面)，即形成所谓凝胶状态，但一经搅动或振动即变成溶液(泥浆)，这种性质，称触变性。滩涂、沼泽看起来像硬地，越踏越稀，直到使人下陷，即是粘土或含粘土的砂具有触变性的表现；

    (6)烧结性    高温焙烧后，能形成陶瓷。

粘土矿物具有很大的地质意义和实用意义。

    粘土矿物经常呈细分散状态，肉眼难以精确鉴定，必须借助于x—射线衍射，热分析，电镜分析、各种谱学分析，并需进行各种化学试验和性能测试才能判别。粘土矿物的样品还需要进行各种复杂的处理才能作为上述测试的试样。

53．架状结构硅酸盐矿物有哪些主要的特征？

    答：架状硅酸盐中必须有Al代替Si，即架状硅酸盐必为铝硅酸盐。由于架状硅氧骨干疏松，孔隙大，而Al→Si的数量又有限，所以，架状硅酸盐矿物中，阳离子为低电价，大半径的阳离子，如K、Na、Ca、B等。一般不存在Fe、Mn、Mg、Al等。

在架状硅酸盐中，[SiO4]四方体在三维空间不同方向上排列的紧密程度可以不同。故矿物在形态上可呈粒状、柱状、片（板状）。某些方向具解理。硅氧骨干联结力较强，矿物硬度较高，结构中空隙大，故比重较小，折射率较低。基本不含色素离子Fe、Mn等，故一般为浅色、白色条痕，玻璃光泽。

54．试述硼酸盐类矿物的化学组成和晶体化学性质的主要特征？

     答：硼酸盐矿物的阳离子以Na1+、Mg2+、Ca2+为主，其次有Li1+、K1+、Al3+以及过渡型阳离子Fe2+、Fe3+、Mn2+…等等。阳离子成分、晶体结构类型以及是否含结晶水，对本类矿物的性质均有影响。因此，硼酸盐矿物的物理性质变化很大。一般的说，本类常见矿物以浅色、比重小、硬度较低为主。多数矿物比重为2—3.5或更低，硬度在2—5之间。但含过渡型离子者色较深、比重较大。有个别无水盐的硬度可达7—7.5(方硼石)。

其晶体结构比硅酸盐更为复杂。首先，硼酸盐络阴离子的基本结构单位就有[BO3]3-和[BO4]5－两种。其次，这些基本结构单位和硅氧四面体一样，也能以岛、环、链、层、架等不同联结方式存在于晶体结构中。

55．试述磷、砷和钒酸盐类矿物化学组成和晶体化学性质的主要特征？

     答：磷、砷和钒酸盐类矿物的络阴离子[PO4]3-、[AsO4)3-和[VO4]3-是半径较大的三价络阴离子，它们与阳离子的结合存在以下规律：

    (1)与半径较大的三价阳离子Ce3+、La3+、Y3+…等，形成最稳定的无水盐，如独居石(Ce，La…)PO4、磷钇矿YPO4等；

    (2)与半径较大的二价阳离子Ca2+、Pb2+…等也能形成稳定的无水盐，但常带有附加阴离子，如磷灰石Ca5(PO4)3(F，Cl，OH)、钒铅矿Pb5[VO4]3C1等；

    (3)与其它阳离子则主要形成含水盐或复盐，如钴华Co3[PO4]2·8H2O、磷铝锂石LiAl[PO4]F等；

    (4)本类矿物中还有络阳离子铀酰(UO2)2+存在，它参加组成复杂的含水盐，如铜铀云母Cu[UO2]2[PO4]2·12H2O等。

    磷酸盐、砷酸盐和钒酸盐具典型的离子晶格，除个别比重很大的含铅矿物外，一般均具玻璃光泽。本类矿物的阳离子种类繁多，而且类质同象现象普遍，所以颜色较杂，无色透明者较少，多具褐、黄、绿，红，灰等各种色彩。在含氧盐中，本类矿物具有中等硬度和比重，无水磷酸盐硬度在5—6.5之间，仅次于硅酸盐和硼酸盐中硬度较大的一些矿物。

56．试述钨和钼酸盐类矿物地球化学和晶体化学性质的主要特征？

     答：钨和钼为同一族的元素。由于镧系收缩的影响，它们的半径极为相似(Mo4+和W4+均为0.70Å，Mo6+和W6+均为0.62Å)。但它们在自然界的表现很不一致。钨主要呈六价的氧化物和钨酸盐出现，其中黑钨矿和白钨矿具有很大的工业意义。钼主要呈四价状态，以硫化物辉钼矿等形式出现。只是在氧化带中才较常见到彩钼铅矿等钼酸盐矿物，其意义远逊于钨酸盐。

57．试述硫酸盐类矿物的化学组成、晶体化学性质和成因产状的主要特征？

    答：络阴离子[SO4]2-为半径很大的二价阴离子。所以，它主要和二价大阳离子结成稳定的无水盐，如重晶石BaSO4、天青石SrSO4、硬石膏CaSO4等；[SO4]2－与二价小阳离子结合成含结晶水的硫酸盐，如石膏CaSO4·2H2O、泻利盐MgSO4·7H2O、胆矾CuSO4·5H2O等，它们具有比较高的溶解度。一价阳离子Na+、K+形成易溶于水的硫酸盐，如芒硝Na2SO4·10H2O；或与三价阴离子一道形成复盐，如明矾石KAl3[SO4]2(OH)6。

    硫酸盐具有典型的离子晶格，矿物多透明、无色或浅色、具玻璃光泽。本类矿物的硬度较低，一般在2—4之间。

    硫是变价元素，环境自还原至氧化，硫可呈S2－、S0和[SO4]2－等形式。[SO4]2－为氧化条件下的产物。因此，硫酸盐形成于外生条件下的氧化环境中，以及内生条件下近地表处（低温热液作用）。在还原条件下，[SO4]2－转变为S2－，硫酸盐即被破坏。

    各种硫酸盐在水中的溶解度不同，其形成所需[SO4]2－浓度也不一样，BaSO4溶解度最低，有少量[SO4]2－即可生成；SrSO4、CaSO4·2H2O次之；MgSO4·7H2O、CuSO4·5H2O等溶解度很大的硫酸盐，只有在强氧化条件下，[SO4]2－浓度相当大时才能生成。

58．试述碳酸盐类矿物的化学组成、晶体化学性质和物理性质的重要特征？

     答：碳酸盐类矿物  化学成分

    [CO3]2-为半径较小的二价络阴离子。它主要和二价阳离子如Ba2+、Sr2+、Pb2+、Ca2+、Mn2+、Fe2+、Mg2+、Zn2+等组成稳定的无水盐，其中以中小半径者组成的方解石族矿物，如方解石CaCO3、白云石CaMg[CO3]2、菱铁矿FeCO3等分布最广。

    二价铜型离子和三价阳离子的无水碳酸盐常含附加阴离子，有时还形成所谓复盐，如孔雀石Cu2CO3(OH)2、水锌矿Zn5[CO3]2(OH)6和氟碳钙铈矿Ca(Ce，La)2(CO3）F。

    一价阳离子的碳酸盐常含结晶水，且易溶于水，如苏打Na2CO3·10H2O、自然碱Na3H[CO3]2·2H2O。

    其它碳酸盐矿物在自然界分布较少。 

晶体化学与性质

碳酸盐和硫酸盐的晶格类型和物理性质很相似，都具有无色或浅色、透明、玻璃光泽、硬度较低(2—5)等特点，但碳酸盐又有其独自的特点。

    1．碳酸盐加热容易分解    阴离子团[CO3]2-容易被阳离子夺走一个O2-而放出CO2。以方解石为例其反应式可写为：

Ca[CO3] = CaO+CO2↑

    这一反应受内外两方面因素的制约。从外因看，温度升高促使碳酸盐分解，如方解石在加热到4℃即完全分解，CO2分压大时不利于分解，如CO2分压超过103个大气压，方解石加热直到熔融(1339℃)也不分解。从内因看，阳离子的离子电位(电价／半径)愈高或极化力愈强，分解的温度愈低。因为离子电位高，极化力强，容易从[CO2)2－夺走O2－，分解出CO2(见表43)。这说明本类矿物倾向形成于较低温度，在岩浆作用阶段形成者较少：还说明铜型离子碳酸盐形成温度最低，过渡型离子碳酸盐次之，相对最稳定的是惰性气体型离子的碳酸盐。外压增高，有利于碳酸盐的稳定。

2．碳酸盐遇酸容易分解    以方解石为例，其反应为：

Ca[CO3]+2HCl→CaCl2+H2CO3

H2CO3→H2O+CO2↑

在此反应中，阳离子的离子电位愈高，和[CO3]2－结合愈强，愈难分解。表43中各碳酸盐，只有BaCO3、SrCO3、CaCO3在冷稀盐酸中能迅速分解，放出CO2气泡。在酸中分解的难易，是区分各种碳酸盐的重要标志。除了用直接滴酸来鉴定矿物外，下述两类方法常用来鉴定碳酸盐。

    （1）把矿物粉末放进含有pH指示剂的酸性溶液中，不同的碳酸盐分解速度不同，溶液pH的变化不一样，这可以从指标剂的颜色区分；

    （2）利用染料对pH的敏感性，把混有染料的酸液涂在标本上，不同矿物染色情况不同。

各种碳酸盐在酸中反应速度虽不一样，但在酸性条件下不稳定则是其共同特点。因此，碳酸盐矿物一般形成于弱碱性环境中，当地下水中含有酸时（如碳酸、硫酸、有机酸），以碳酸盐为主的岩石很容易溶蚀，形成巨大的溶洞和各种溶蚀形态。

成  因

    碳酸盐在较低温度下稳定，因而本类矿物在外生作用中分布特别广泛。在沉积作用中，Ca、Mg碳酸盐形成广大的碳酸盐地层——石灰岩和白云岩，Mn和Fe的碳酸盐常形成规模巨大的锰矿和铁矿。在风化作用中，Cu、Pb、Zn的碳酸盐是金属硫化物矿床中常见的次生矿物。

    在内生作用中，碳酸盐的形成主要和热液作用有关，其中以Ca、Mg、Fe的碳酸盐为主。在岩浆作用中形成的以碳酸盐矿物为主的碳酸岩分布不广，形成条件比较特殊。

    沉积形成的碳酸盐岩石在变质作用中常常大规模地再结晶，形成大理岩或白云石大理岩。

59．试述卤化物大类矿物的化学组成、晶体化学性质、物理性质和成因产状的主要特征？

    答：卤化物大类矿物的  晶体化学和物理性质

    F－、C1－、Br－、I－、的电价较低，电负性较高。参加本大类组分的金属阴离子虽然很多，但最主要的是K+、Na+、Ca2+、Mg2+等1、2价的惰性气体型离子(表44)。因此，本大类矿物绝大多数具有典型的离子晶格，并具有透明度高，颜色浅、玻璃光泽、硬度不大、解理发育、性脆、溶解度较大等特点。因为F－的半径比C1－、Br－、I－小得多，氟化物在卤化物中显得比较突出，具有较高的硬度和较低的溶解度，并常出现在内生成矿作用中。

表44与卤素化合形成矿物的元素

稀土元素和部分铜型离子有时参加卤化物的晶格。稀土元素的参加，常使卤化物呈现各种较深的颜色。铜型离子卤化物的化学键具有向共价键过渡的特征，其矿物具金刚光泽，弱延展性，在水中溶解度甚低。铜型离子的卤化物分布不广。

成  因  特  点

氟化物具有较高的稳定性，主要出现在内生作用晚期，挥发性组分大量集中的气化-热液阶段；在外生作用中也可以形成萤石等氟化物。氯、溴、碘化物主要是海湾，湖泊中蒸发结晶作用的产物，常形成巨大的岩盐层。下载本文