河南理工大学矿物岩石学思考题

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1、绪论绪论 思考题思考题 1、什么是结晶学，如何理解它与其它学科之间的关系。结晶学以晶体为研究对象，主要研究晶体的对称规律。研究的是晶体的共同规 律，不涉及到具体的晶体种类。结晶学首先以数学为基础，与物理学、化学之间也 有着相互渗透的密切关系。结晶学是矿物学、材料学、生命科学等许多科学的基础， 而矿物学是整个地球科学的基础，材料学是人类赖以进步的基石， 也是社会文明 程度的标志，生命科学是人类认识自我、认识生命体及其演化的重要科学。 结晶学是一门对科学的发展、技术的进步以及社会的文明起着基础作用的重要学科。2、矿物及矿物学的概念，理解并掌握矿物学与其它学科之间的关系? 矿物是由地质作用或宇宙作用

2、所形成的、具有一定的化学成分和内部结构、在一定 的物理化学条件下相对稳定的天然结晶态的单质或化合物，它们是岩石和矿石的基 本组成单位。矿物学是一门研究地球及其他天体的物质组成及演化规律的地质基础 学科。是研究矿物(包括准矿物)的成分、结构、形态、性质、成因、产状、用途及 其相互间的内在联系，以及矿物的时空分布规律及其形成和变化的历史的科学。结 晶学是矿物学的基础；矿物学是岩石学、矿床学的基础；矿物学与地球化学之间的 关系密切；它为地质学的其他分支学科及材料科学等应用科学在理论上和应用上提 供了必要的基础和依据。 3、矿物的用途体现在哪里方面？ 矿物的用途：作为提取其中有用成分（特别是冶炼金属）

3、的原料；作为制造其他产品的原料； 利用矿物的某种特殊性能而作为材料直接应用。 4、什么是岩石，岩石的分类及概念？岩石是由一种或几种造岩矿物或部分天然玻 璃所组成的，具有一定结构、构造和稳定外形的固态集合体。它是组成地壳的固态 部分，是在地壳发展和演化过程中由各种地质作用形成的天然产物。岩石，一般是 指自然界产出的，多数岩石是由不同矿物组成的，单矿物组成的岩石相对较少。 岩石的种类很多，按其成因可分为三大类： （1）岩浆岩（火成岩）:是由地壳深处的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝结晶而成， 比如：橄榄岩、玄武岩等； （2）沉积岩: 是在地表或近地表条件下，由早先形成的岩石经过风化、剥蚀等一 系列外力地

4、质作用形成的风化产物，再经搬运、沉积和固结而形成的一类岩石，如 页岩、砂岩、石灰岩等； （3）变质岩: 是地壳中早先形成的岩浆岩、沉积岩在岩浆活动、构造运动等一系 列内力地质作用的影响下，经受较高的温度和压力改造并发生变质而成。 第一章第一章 思考题思考题 1、什么是晶体？晶体和非晶体有何区别？ 晶体具有格子构造的固体, 或内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体。 在内部结构上：晶体具有格子状构造，质点的排列既有短程有序性，又具有长程有 序性；非晶质体则不 具有格子状构造，质点的排列只具有短程有序性， 不具有长 程有序性。 晶体与非晶体的区别: 在外形上：晶体具有规则几何多面体形状，非晶质体

5、多为无定形体。在物性上：非晶质体不具有确定的熔点。 在分布上：由于晶体比非晶体稳定，所以晶体的分布更广泛，自然界的固体物质绝大 多数是晶体。 2、什么是空间格子，包括哪些要素？ 在晶体结构中找出相当点，再将相当点按照一定的规律连接起来就形成了空间格子。 相当点在三维空间作格子状排列，我们称为空间格子。组成要素:结点、行列、结 点间距、面网、平行六面体 3、什么是面网，面网密度与面网间距之间的关系。 面网：结点在平面上的分布即构成面网。面网密度与面网间距成正比. 4、什么是面角，如何理解面角恒等定律？ 面角：相邻晶面法线的夹角。 由于晶体的对称性及规则性，所有相对应晶面的面网及面网夹角是固定不变

6、的相等 的角。 5、形成晶体有哪些方式？由液相转变为晶体，由气相转变为晶体由固相直接转为固相 6、在晶体的形成方式中，固相与固相之间有哪些转变方式？ 1）同质多象转变 2）原矿物晶粒逐渐变大 3）固溶体分解 4）变质反应 5）由固 态非晶质体结晶 7、层生长理论和螺旋生长理论区别与联系是什么，现实中有哪些现象可以证明这 两个生长模型？ 联系：都是层层外推生长；区别：生长新的一层的成核机理不同。 现象：环状构造、砂钟构造、晶面的层状阶梯、螺旋纹 8、晶体的生长的实验方法有哪些？并说出它们之间的区别。 水热法高温高压生长（高压釜） 、提拉法高温常压生长、低温溶液生长-低温 常压水溶液生长、高温熔液

7、生长-高温常压在助熔剂生长 区别：区别：水热法，将高温的饱和溶液带至低温的结晶区形成过饱和析出溶质使 籽晶生长；提拉法,熔体-晶体面上面晶体的温度低于相变点，下面熔体的温度高于 相变点,使晶体生长（相变）恰好在熔体-晶体界面处进行。 第二章第二章 思考题思考题 1、对称的概念。晶体的对称和其它物质的对称有何本质区别？ 对称是指物体相等部分作有规律的重复。区别：首先，所有的晶体结构都是对称的； 其次，晶体的对称是有限的，它遵循“晶体对称规律” ，最后，晶体的对称不仅表 现在外形上，还表现在物理、化学性质上。 2、晶体的对称操作和对称要素有哪些？对称面存在的必要条件是什么？ 对称操作（如反伸、旋转

8、、反映等）对称要素（点、线、面）包括：对称中心、对 称面、对称轴、倒转轴。对称面的存在有两个必要条件：一是该平面能把晶体分为 相等的两部分；二是这两部分间互成镜像关系。 3、什么是晶体对称定律？试解释为什么不存在五次轴和高次轴？ 受格子构造规律的制约，晶体中可能存在的对称轴并不是任意的，只能是一次轴、 2 次轴、3 次轴、4 次轴、6 次轴，不可能存在五次轴及高于六次的对称轴。这一规 律称为晶体对称定律。垂直五次及高于六次的对称轴的平面结构不能构成面网，且 不能毫无间隙地铺满整个空间,这不符合构造规律，即不能成为晶体结构，所以不存在五次轴和高次轴 4、总结对称轴、对称面在晶体上可能出现的位置。

9、 通过晶体中心的几种位置的假定平面可能是对称面：垂直并平分晶面的平面；垂直 并平分晶棱的平面；包含两个以上相对晶棱的平面。 5、单形和聚形的概念。 单形是由对称要素联系起来的一组晶面的组合。由两个或两个以上单形聚合而成的 晶形称为聚形。 6、双晶的定义、双晶要素。 双晶是同种晶体的规则连生，相邻的两个单晶体间互成镜像关系，或其中一个单晶 体旋转 1800 以后与另一个重合或平行。双晶要素：(1) 双晶面(2) 双晶轴 7、双晶的成因类型有哪些？研究双晶有什么意义？ 成因类型：(1) 生长双晶(2) 转变双晶(3) 机械双晶 研究双晶的意义：双晶是许多矿物中常见的现象，而不同的矿物一般具有不同的

10、双 晶律。因此，双晶可作为矿物的鉴定特征之一。有的双晶是反映一定成因条件的标 志，如自然界矿物机械双晶的出现可以作为地质构造变动的一个标志。双晶的存在 往往会影响到某些晶体材料的工业利用。 第三章第三章 思考题思考题 1、类质同像的概念。类质同像分哪些类型？方铅矿和石盐都能形成立方体，能叫 类质同像吗？ 晶体结构中某种质点(原子、离子或分子)为被其它类似的质点所代替，仅使晶格常 数发生不大的变化，而结构型式并不改变，这种现象称为类质同像。根据组分在晶 格中所能取代的范围，可以将其分为完全类质同像和不完全类质同像两种类型。根 据晶格中相互取代的离子电价是否相等，可分为等价类质同像和异价类质同像。

11、 例如，在白云石 CaMgCO3，其 CaMg 的原子数之比必须是 1:1，不能写为 （Ca，Mg）CO3 例如，金红石 TiO2 与锡石 SnO2 结构相同，但 Ti 与 Sn 之间并没有代替关系。 2、类质同像的条件是什么？研究类质同像的意义是什么？ 相似的原子或离子半径，形成类质同像的容积条件。2 在类质同像的代替中，必须 保持总电价的平衡。替代前后电价应平衡, 这是先决条件。3. 离子类型和化学健 类型和键型应相同。4. 温度 高温易发生,低温不易发生,而且还会发生固溶体离溶。 5.压力 高压不易发生。6.组分浓度 周围环境的某离子浓度越高越容易替代进入晶 格。 意义: 矿物晶体成分变

12、化的主要原因,了解稀有元素的赋存状态,反映矿物 的形成条件 3、同质多像及同质多像转变的概念，温度、压力及介质酸碱度对同质多像变体的 影响。 同种化学成分的物质，在不同的物理化学条件(温度、压力、介质)下，形成晶体结 构、形态和物理性质上互不相同的晶体的现像，称为同质多像。任何一种同质多像 变体都有其一定的稳定范围，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，使一种同质多像变体在固态条件下转变成另一种变体，这个 过程称为同质多像转变。温度的增高可使同质多像变体向配位数减少、相对密度降 低的方向转变，压力的作用正好相反，同时压力的升高还会使转变温度上升。有时，介质酸碱度对

13、同质多像变体的形成和转变也有重要影响。 4、有序结构、无序结构及有序-无序转变的概念。 当两种或两种以上质点（原子或离子）在晶体结构中占据等同的构造位置时，如果 相互间的分布是任意的，即它们占据任何一个等同位置的几率是相等的，这种结构 称为无序结构。 如果相互间的分布是有规律的，即两种质点各自占有特定的位置，这种结构则称为 有序结构。有序无序转变是有序变体和无序变体之间在一定的温度、压力条件下 发生的同质多像转变。 第四章第四章 思考题思考题 2020、什么是化学计量矿物和非化学计量矿物？并举例说明。、什么是化学计量矿物和非化学计量矿物？并举例说明。 化学计量矿物：在各晶格位置上的组分之间遵守

14、定比定律、具严格化合比的矿物。 非化学计量矿物：某些含变价元素的矿物，因形成过程中常处于不同的氧化还原条 件下，其价态会发生变化。由于受化合物电中性的制约，其内部必然存在某种晶格 缺陷，致使其化学组成偏离理想化合比，不再遵循定比定律。 化学计量化合物：NaCl；非：Zr1-xCaxO2-x。 2121、举例说明水在矿物中的存在形式及作用。不同形式的水在晶体化学式中如何表、举例说明水在矿物中的存在形式及作用。不同形式的水在晶体化学式中如何表 示？示？ 吸附水：被机械地吸附于矿物表面及裂隙中，或渗入矿物集合体中的中性分子的 吸附水，不参与晶格的形成，不属于矿物的化学组成；结晶水：以中性分子 （H2

15、O）的形式存在于矿物晶格中的一定位置上的水，它是矿物化学组成的一部分。 作用：在不改变阳离子电阶的前提下，通过以一定的配位形成环绕于小半径阳离子 的周围形成水化阳离子，而使阳离子的体积增大，从而与大的络阴离子组成离子组 成或稳定的化合物；结构水：以(OH)、H+和(H3 O)+离子形式存在于矿物晶格 中的一定配位置上。作用：在晶格中与其他离子连接的非常牢固；层间水：存在 于一些层状结构硅酸盐晶格中结构层之间的中性水分子。作用：矿物的结构层之间 的距离常随含水量的变化而变化；沸石水：主要存在于沸石族矿物晶格中宽大的 空腔和通道中的中性水分子，与其中与阳离子结合成水合离子。作用：在晶格中占 据一定

16、的配位位置，逸出后不会引起晶格的破坏，只是某些物理性质会发生变化。 2222、什么是胶体矿物？其主要特性有哪些？、什么是胶体矿物？其主要特性有哪些？ 胶体矿物：由以水为分散媒、以固相为分散相的水胶凝体而形成的非晶质或超显微 的隐晶质矿物。 特性： 多形成于表生作用中，少数为热液或火山成因。 主要形成 Fe、Mn、Al、Si、P质等矿物。为隐晶质或非晶质体，故呈现鲕状、肾状、钟乳 状和葡萄状等特殊形态。 由于形成时胶体的吸附作用，故成分变化大。胶体 矿物的化学成分具有不固定性和复杂性。 2323、什么是晶体习性，分为几种情况？说明晶体习性的具体规律。、什么是晶体习性，分为几种情况？说明晶体习性的具体规律。 晶体习性：矿物晶体在一定的外界条件下，常常趋向于形成某种特定的习见形态。 类型：1）一向延长型：晶体沿一个方向特别发育，呈柱状、针状和纤维状等。2） 二向延展型：晶体沿两个方向相对更发育，呈板状、片状、鳞片状和叶片状等。