【8A文】寶石的結(jié)晶學(xué)和礦物學(xué)基礎(chǔ).ppt

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1、第三章寶石的結(jié)晶學(xué)和礦物學(xué)基礎(chǔ)寶石是一種堅硬耐磨的固體物質(zhì)，寶石材料經(jīng)過精心設(shè)計和人工琢磨，形成規(guī)則的幾何形態(tài)，發(fā)出奇光異彩，映出奇妙花紋，所有這些首先歸功于人類的藝術(shù)創(chuàng)造，但本質(zhì)上是歸功于寶石材料的結(jié)晶學(xué)和礦物學(xué)性質(zhì)，因此，結(jié)晶學(xué)是寶石學(xué)重要的基礎(chǔ)學(xué)科之一，結(jié)晶學(xué)和礦物學(xué)知識對于寶石學(xué)家是必不可少的。第一節(jié)結(jié)晶學(xué)基礎(chǔ)本節(jié)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)：1.晶體與非晶質(zhì)的區(qū)別2.晶體對稱的特點(diǎn)及對稱要素（對稱軸、對稱面、對稱中心的概念）3.晶體的分類：七大晶系4.單形、聚形的概念晶體的世界是一個晶瑩絢麗、色彩斑斕的世

2、界。EmeraldSapphireOlivine什么是晶體?在遠(yuǎn)古年代，人們在礦業(yè)活動中發(fā)現(xiàn)了具有規(guī)則幾何多面體形態(tài)的水晶，于是，晶體的遠(yuǎn)古定義（從現(xiàn)象）：能自發(fā)生長成規(guī)則幾何多面體外形的固體稱為晶體。這種定義顯然是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模行┚w并不發(fā)育成幾何多面體外形，例如巖石中的晶體小顆粒。晶體能夠發(fā)育成幾何多面體外形僅僅是晶體內(nèi)部本質(zhì)的一種外在表現(xiàn)形式，那么，晶體的內(nèi)部本質(zhì)又是什么呢?1895年德國物理學(xué)家倫琴(W.C.Rentgen)發(fā)現(xiàn)X射線后，1912年德國物理學(xué)家勞埃（M.VonLaue）第

3、一次用X射線在實驗上證明了晶體的根本特性——晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間周期性地排列。所以，晶體的現(xiàn)代定義（從本質(zhì)）：晶體（crystal）是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)(原子、離子或分子)在三維空間周期性地重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。這種質(zhì)點(diǎn)在三維空間周期性地重復(fù)排列也稱格子構(gòu)造，所以晶體是具有格子構(gòu)造的固體。與此相反，不具格子構(gòu)造的固態(tài)物質(zhì)為非晶體或非晶態(tài)（noncrystal）。晶體與非晶體結(jié)構(gòu)（平面）示意圖(a)晶體，（b）玻璃（非晶體）一、晶體與非晶體1.晶體是具有格子構(gòu)造的固體。內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間有序排列，晶形的

4、充分發(fā)育導(dǎo)致外部具有一定的幾何形態(tài)。如：石榴石、水晶、剛玉等。石鹽的晶體結(jié)構(gòu)自然界的礦物分為兩類：晶體和非晶質(zhì)體2.非晶體是不具有格子構(gòu)造的固體。內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)無規(guī)則排列。如：玻璃、琥珀、松香、塑料等。歐泊原石琥珀隱晶質(zhì)的岫玉隱晶質(zhì)的瑪瑙二、空間格子（十四種空間格子）1.定義由一系列有規(guī)律地在三維空間呈周期性重復(fù)排列的幾何點(diǎn)（即結(jié)點(diǎn)）所連結(jié)的無限的立體幾何圖形。它是從具體的晶體結(jié)構(gòu)中抽象出來的。（1）結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)在直線上的排列構(gòu)成行列（2）面網(wǎng)結(jié)點(diǎn)在平面上的分布構(gòu)成面網(wǎng)2.空間格子的特點(diǎn)（1）同一行列中及相

5、互平行的行列上，結(jié)點(diǎn)間距是相同的；（2）不同方向的行列中，結(jié)點(diǎn)間距通常是不同的。（3）凡相互平行的面網(wǎng)，其單位面積的節(jié)點(diǎn)數(shù)（面網(wǎng)密度）和相鄰面網(wǎng)的距離（面網(wǎng)間距）必定全部相同；（4）互不平行的面網(wǎng)，面網(wǎng)密度一般不同?？臻g格子是由結(jié)點(diǎn)、行列、面網(wǎng)，平行六面體組成的，其中平行六面體是一個最小的重復(fù)單位，也叫晶胞。晶體實際上就是平行六面體（晶胞）在三維空間重復(fù)疊置的結(jié)果。對不同礦物晶胞的大小不同，也就是說晶棱a,b,c的長度不同（1）定義一個空間格子總是可以被三組相交的面網(wǎng)劃分成一系列相互平行疊置的一個

6、最小重復(fù)單位，那就是單位平行六面體。3.平行六面體根據(jù)單位平行六面體對稱性的不同，空間格子分別歸屬于7個晶系；再根據(jù)結(jié)點(diǎn)在單位平行六面體中的分布情況，將其劃分為原始格子、底心格子、體心格子和面心格子。在晶體中共有14種不同的空間格子型式。（2）分類(1)原始格子(P)：結(jié)點(diǎn)分布于平行六面體的8個角頂上。(2)底心格子(C)：結(jié)點(diǎn)分布于平行六面體的角頂及某一對面的中心。(3)體心格子(I)：結(jié)點(diǎn)分布于平行六面體的角頂和體中心。(4)面心格子(F)：結(jié)點(diǎn)分布于平行六面體的角頂和3對面的中心。晶系原

7、始格子（P）底心格子（C）體心格子（I）面心格子（F）三斜C=II=FF=P單斜I=FF=C斜方四方C=PF=I三方與本晶系對稱不符I=FF=P六方與本晶系對稱不符與空間格子的條件不符與空間格子的條件不符等軸與本晶系對稱不符晶體的基本性質(zhì)晶體的內(nèi)部構(gòu)造是由單位晶胞組成的立體空間格子。同一晶體由相同的晶胞組成，晶體種類不同，組成空間格子的形狀和大小也不同，這樣，就形成了千姿百態(tài)、物理和化學(xué)性質(zhì)不同的天然晶體世界。研究和統(tǒng)計表明，晶體有以下五種基本性質(zhì)：1、晶體的自限性指一切晶體在生長過程中，只要具備

8、充分的空間條件，都能自發(fā)地形成規(guī)則的幾何多面體外形的性質(zhì)。晶體的自限性為我們確定晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、進(jìn)行晶體分類和鑒定寶石原石晶體提供了宏觀依據(jù)。如黃鐵礦為立方體，祖母綠為六方柱狀，金剛石為八面體等。2、晶體的均一性對于某晶體，由于同一類型空間格子的周期性重復(fù)構(gòu)筑，決定了晶體中任何一部分所表現(xiàn)的物理化學(xué)性質(zhì)的均一性?；谶@一點(diǎn)，同一晶體上切下來的寶石材料都具有相同的物理化學(xué)性質(zhì)。3、晶體的各向異性除立方格子外的其余格子，由于不同方向上質(zhì)點(diǎn)性質(zhì)和間距不同，因此，晶體在內(nèi)部和外部性質(zhì)上也存