2025年結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)試卷(樣卷)及答案一、名詞解釋（每題4分，共20分）1.布拉維法則：晶體生長(zhǎng)過程中，實(shí)際晶面往往由面網(wǎng)密度較大的晶面所組成，面網(wǎng)密度越大的晶面，其生長(zhǎng)速度越慢，最終保留在晶體表面的概率越高。該法則揭示了晶體形態(tài)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)性。2.標(biāo)型礦物：在特定的物理化學(xué)條件（如溫度、壓力、介質(zhì)成分）下形成，能夠指示其形成環(huán)境的礦物。例如，藍(lán)閃石是低溫高壓變質(zhì)環(huán)境的標(biāo)型礦物。3.類質(zhì)同象：晶體結(jié)構(gòu)中某種質(zhì)點(diǎn)（原子、離子或分子）被另一種類似質(zhì)點(diǎn)替代，僅引起晶格常數(shù)和物理性質(zhì)的微小變化，而晶體結(jié)構(gòu)類型保持不變的現(xiàn)象。如鎂橄欖石（Mg?[SiO?]）中的Mg2?可被Fe2?部分替代形成鐵橄欖石（Fe?[SiO?]）。4.面角守恒定律：在相同的溫度和壓力下，同一物質(zhì)的所有晶體，其對(duì)應(yīng)晶面之間的夾角（面角）恒定不變。該定律是結(jié)晶學(xué)研究的基礎(chǔ)，為晶體形態(tài)的規(guī)律性提供了依據(jù)。5.假象：礦物在形成后，因受后期交代作用影響，原礦物被新礦物完全替代，但仍保留原礦物晶形的現(xiàn)象。例如，褐鐵礦交代黃鐵礦后，保留黃鐵礦的立方體晶形，形成褐鐵礦假象。二、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列對(duì)稱型中，屬于等軸晶系的是（）。A.3L?4L36L29PCB.3L24L33PCC.L33L2D.L2PC答案：A（等軸晶系的對(duì)稱型必須包含4個(gè)L3，選項(xiàng)A含3L?4L36L29PC，符合等軸晶系特征）2.某礦物硬度為6，能被下列哪種礦物刻劃（）。A.磷灰石（硬度5）B.正長(zhǎng)石（硬度6）C.石英（硬度7）D.方解石（硬度3）答案：C（硬度高的礦物可刻劃硬度低的，石英硬度7＞6，可刻劃該礦物）3.下列礦物中，具有完全解理的是（）。A.石英B.方解石C.磷灰石D.磁鐵礦答案：B（方解石具三組完全解理，沿菱形面網(wǎng)裂開；石英無解理，磷灰石解理不完全，磁鐵礦無解理）4.黃鐵礦的晶體習(xí)性多為（）。A.板狀B.柱狀C.立方體或五角十二面體D.針狀答案：C（黃鐵礦常見立方體、五角十二面體晶形，屬等軸晶系，晶體習(xí)性為粒狀-立方體）5.下列礦物中，屬于含氧鹽大類的是（）。A.黃鐵礦（FeS?）B.剛玉（Al?O?）C.石膏（Ca[SO?]·2H?O）D.自然金（Au）答案：C（石膏屬硫酸鹽類，含氧鹽大類；黃鐵礦屬硫化物，剛玉屬氧化物，自然金屬自然元素）6.晶體的異向性是指（）。A.同一晶體不同方向上的物理性質(zhì)不同B.不同晶體的物理性質(zhì)不同C.晶體與非晶體的物理性質(zhì)不同D.晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列無序答案：A（異向性指晶體在不同方向上因質(zhì)點(diǎn)排列差異導(dǎo)致物理性質(zhì)（如硬度、折射率）不同）7.下列礦物中，條痕色與顏色差異最大的是（）。A.赤鐵礦（顏色鋼灰色，條痕櫻紅色）B.磁鐵礦（顏色鐵黑色，條痕黑色）C.方鉛礦（顏色鉛灰色，條痕灰黑色）D.黃銅礦（顏色銅黃色，條痕綠黑色）答案：A（赤鐵礦顏色與條痕色差異顯著，其他礦物條痕色與顏色接近）8.下列變質(zhì)作用中，形成藍(lán)晶石（Al?[SiO?]O）的是（）。A.接觸熱變質(zhì)B.區(qū)域動(dòng)力熱流變質(zhì)（中壓型）C.交代變質(zhì)D.動(dòng)力變質(zhì)答案：B（藍(lán)晶石是中壓區(qū)域變質(zhì)作用的標(biāo)型礦物，形成于中溫高壓環(huán)境）9.下列關(guān)于類質(zhì)同象的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.替代質(zhì)點(diǎn)的電價(jià)總和可不等（需通過異價(jià)替代平衡）B.替代質(zhì)點(diǎn)的半徑差一般不超過15%C.溫度升高可促進(jìn)類質(zhì)同象發(fā)生D.類質(zhì)同象會(huì)改變礦物的晶體結(jié)構(gòu)類型答案：D（類質(zhì)同象僅替換質(zhì)點(diǎn)，不改變晶體結(jié)構(gòu)類型；若結(jié)構(gòu)改變則為同質(zhì)多象）10.下列礦物中，具有金屬光澤的是（）。A.石英（玻璃光澤）B.方解石（玻璃光澤）C.輝鉬礦（金屬光澤）D.白云母（珍珠光澤）答案：C（輝鉬礦為硫化物，表面反射強(qiáng)，具金屬光澤）三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）1.非晶體不具有固定的熔點(diǎn)。（√）（非晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)無序排列，加熱時(shí)逐漸軟化，無固定熔點(diǎn)）2.所有晶體都具有對(duì)稱中心。（×）（如石英（L33L2）無對(duì)稱中心）3.解理面是晶體結(jié)構(gòu)中面網(wǎng)密度最小的面網(wǎng)。（×）（解理面是面網(wǎng)密度大、面網(wǎng)間距大、鍵力弱的面網(wǎng)）4.方解石的雙折射率比石英大。（√）（方解石為三方晶系，具強(qiáng)雙折射；石英雙折射較弱）5.自然硫?qū)儆诹蚧锎箢?。（×）（自然硫?qū)僮匀辉卮箢?，硫化物為金屬與硫的化合物）6.礦物的顏色僅由其成分中的色素離子決定。（×）（顏色還可能由結(jié)構(gòu)缺陷（如螢石的紫色）或干涉色（如拉長(zhǎng)石）引起）7.同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變僅受溫度影響。（×）（壓力、介質(zhì)成分等也會(huì)影響，如石墨→金剛石需高溫高壓）8.云母的一組極完全解理與其層狀結(jié)構(gòu)中層間弱鍵相關(guān)。（√）（云母層間以分子鍵或弱離子鍵連接，易沿層間裂開）9.磷灰石的硬度為5，可被小刀（硬度約5.5）刻劃。（√）（小刀硬度＞磷灰石，可刻劃）10.偉晶巖中的礦物晶體通常粒度細(xì)小。（×）（偉晶巖因緩慢結(jié)晶，礦物晶體粗大，如水晶、綠柱石）四、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述晶體對(duì)稱定律的內(nèi)容及意義。答：晶體對(duì)稱定律指晶體中可能存在的對(duì)稱軸（L?）的軸次n僅為1、2、3、4、6，不存在5次及高于6次的對(duì)稱軸。其本質(zhì)是晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)呈周期性平移排列，要求對(duì)稱軸的旋轉(zhuǎn)操作必須與平移操作相容，而5次及更高次對(duì)稱軸無法滿足這一條件（如正五邊形無法無間隙鋪滿平面）。意義：限制了晶體可能的對(duì)稱類型，為晶體分類（晶系、晶族）提供了依據(jù)，是推導(dǎo)32種對(duì)稱型的基礎(chǔ)。2.簡(jiǎn)述礦物解理與斷口的關(guān)系及影響因素。答：解理與斷口是礦物受外力作用時(shí)破裂的兩種相反表現(xiàn)：解理是沿固定結(jié)晶方向裂開成光滑平面的性質(zhì)，斷口則是無固定方向的不規(guī)則破裂面。二者關(guān)系：解理發(fā)育的礦物斷口不發(fā)育，反之亦然。影響因素：①晶體結(jié)構(gòu)：解理面常沿面網(wǎng)密度大、面網(wǎng)間距大、鍵力弱的方向（如層狀結(jié)構(gòu)的云母具極完全解理）；②化學(xué)鍵類型：離子鍵為主的礦物（如方解石）解理發(fā)育，共價(jià)鍵為主的礦物（如石英）無解理，斷口發(fā)育（貝殼狀）；③成分：成分復(fù)雜時(shí)，鍵力分布不均，可能影響解理完整性。3.如何區(qū)分石英（SiO?）與方解石（CaCO?）？（至少列出5種方法）答：①硬度：石英硬度7（小刀刻不動(dòng)），方解石硬度3（小刀可刻劃）；②解理：石英無解理（斷口貝殼狀），方解石具三組完全解理（碎塊呈菱形）；③與酸反應(yīng)：方解石滴稀鹽酸劇烈起泡（CO?釋放），石英無反應(yīng)；④光澤：石英玻璃光澤，斷口油脂光澤；方解石玻璃光澤，解理面更明亮；⑤相對(duì)密度：石英相對(duì)密度2.65，方解石2.71-2.93（手感略重）；⑥雙折射：方解石具強(qiáng)雙折射（透過晶體可見雙影），石英雙折射弱（無明顯雙影）。4.簡(jiǎn)述變質(zhì)作用中礦物組合的變化規(guī)律。答：變質(zhì)作用中礦物組合隨溫度、壓力、流體成分變化而演變，規(guī)律如下：①溫度升高：低變質(zhì)礦物（如高嶺石）逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦咦冑|(zhì)礦物（如紅柱石、藍(lán)晶石）；②壓力增大：形成密度大、體積小的礦物（如藍(lán)晶石→紅柱石隨壓力降低）；③流體參與：含H?O、CO?的流體促進(jìn)交代反應(yīng)（如白云母+石英→鉀長(zhǎng)石+Al?SiO?+H?O）；④原巖成分控制：泥質(zhì)原巖→云母+石英+Al?SiO?；基性原巖→綠簾石+角閃石+斜長(zhǎng)石；⑤標(biāo)型礦物出現(xiàn)：如低溫高壓的藍(lán)閃石、高溫低壓的紅柱石，指示變質(zhì)相（如綠片巖相、角閃巖相）。5.簡(jiǎn)述硫化物礦物的晶體結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)的關(guān)系。答：硫化物礦物中，陽離子多為過渡金屬（Fe、Cu、Pb等），陰離子為S2?、S?2?等，鍵型以共價(jià)鍵-金屬鍵為主，部分含離子鍵。結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)聯(lián)：①原子堆積：硫離子多作立方或六方最緊密堆積，陽離子充填四面體或八面體空隙（如閃鋅礦ZnS為立方最緊密堆積，Zn2?充填四面體空隙）；②金屬鍵影響：具金屬光澤（如方鉛礦）、導(dǎo)電性（如黃銅礦）；③共價(jià)鍵影響：硬度中等（2-4），密度較大（因陽離子原子量大）；④離子鍵比例高時(shí)（如辰砂HgS），光澤偏金剛光澤，硬度略低；⑤解理：結(jié)構(gòu)中弱鍵方向控制解理（如方鉛礦沿{100}完全解理，與NaCl型結(jié)構(gòu)一致）。五、論述題（每題15分，共30分）1.從晶體結(jié)構(gòu)角度分析剛玉（Al?O?）與紅寶石的差異，并解釋其成因聯(lián)系。答：剛玉的化學(xué)成分為Al?O?，晶體結(jié)構(gòu)屬三方晶系，氧離子作六方最緊密堆積（hcp），Al3?充填2/3的八面體空隙，結(jié)構(gòu)中Al-O鍵以離子鍵為主，含部分共價(jià)鍵。紅寶石是剛玉的變種，因Cr3?類質(zhì)同象替代Al3?（替代量約0.1-3%）而呈紅色。差異的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：①成分：剛玉純Al?O?，紅寶石含Cr3?（致色元素）；②晶格常數(shù)：Cr3?半徑（0.062nm）略大于Al3?（0.051nm），替代后晶格常數(shù)稍增大；③光學(xué)性質(zhì)：Cr3?在晶體場(chǎng)中發(fā)生d-d躍遷，吸收藍(lán)綠光，透射紅光，使紅寶石呈紅色（剛玉無色或因其他雜質(zhì)呈藍(lán)色（藍(lán)寶石）等）；④物理性質(zhì)：紅寶石因Cr3?替代，硬度（9）與剛玉相近，但折射率（1.762-1.770）略高于剛玉（1.760-1.770）。成因聯(lián)系：二者均形成于高溫環(huán)境（如巖漿后期熱液、區(qū)域變質(zhì)、偉晶作用）。剛玉通常由富Al貧Si的原巖（如鋁土巖、泥質(zhì)巖）經(jīng)變質(zhì)或交代作用形成（Al?SiO?分解：3Al?SiO?→2Al?O?+Al?Si?O?）；紅寶石的形成需Cr3?來源（如超基性巖風(fēng)化提供Cr），在剛玉結(jié)晶時(shí)Cr3?進(jìn)入晶格，替代Al3?。例如，緬甸抹谷紅寶石礦床中，剛玉與含Cr的金云母片巖共生，Cr通過熱液遷移進(jìn)入剛玉晶格，形成紅寶石。2.論述巖漿作用過程中礦物的結(jié)晶順序及典型礦物組合的演化規(guī)律。答：巖漿作用按結(jié)晶順序分為巖漿結(jié)晶階段（深成巖）和火山噴發(fā)階段（噴出巖），礦物結(jié)晶遵循鮑溫反應(yīng)系列（物理化學(xué)條件：溫度從高到低，壓力降低，揮發(fā)分逸散）。（1）結(jié)晶順序：①早期（高溫，1200-1000℃）：橄欖石（Mg,Fe）?[SiO?]、輝石（如普通輝石Ca(Mg,Fe,Al)[(Si,Al)?O?]）、基性斜長(zhǎng)石（An??-50）；②中期（中溫，1000-800℃）：角閃石（如普通角閃石Ca?Na(Mg,Fe)?(Al,Fe)[(Si,Al)?O??]?(OH)?）、中性斜長(zhǎng)石（An?0-30）；③晚期（低溫，800-600℃）：黑云母（K(Mg,Fe)?[AlSi?O??](OH,F)?）、酸性斜長(zhǎng)石（An?0-0）、鉀長(zhǎng)石（K[AlSi?O?]）、石英（SiO?）；④末期（氣液階段）：揮發(fā)分（H?O、CO?、B、F等）參與，形成含揮發(fā)分礦物（如綠柱石Be?Al?[Si?O??]、電氣石Na(Mg,Fe,Mn,Li,Al)?Al?[Si?O??][BO?]?(OH,F)?）、稀有金屬礦物（如鈮鉭鐵礦）。（2）演化規(guī)律：①成分變化：巖漿從基性（富Fe、Mg）向酸性（富Si、Al）演化，礦物組合從橄欖巖（橄欖石+輝石）→輝長(zhǎng)巖（輝石+基性斜長(zhǎng)石）→閃長(zhǎng)巖（角閃石+中性斜長(zhǎng)石）→花崗巖（鉀長(zhǎng)石+酸性斜長(zhǎng)石+石英）；②結(jié)構(gòu)變化：深成巖因緩慢冷卻，礦物粒度粗（顯晶質(zhì)）；噴出巖快速冷卻，形成隱晶質(zhì)或玻璃質(zhì)（如黑曜巖），或斑狀結(jié)構(gòu)（先結(jié)晶的斑晶+后結(jié)晶的基質(zhì)）；③共生關(guān)系：鎂鐵礦物（橄欖石、輝石）與基性斜長(zhǎng)石共生，硅鋁礦物（鉀長(zhǎng)石、石英）與酸性斜長(zhǎng)石共生；④揮發(fā)分影響：氣液階段礦物富含揮發(fā)分（OH?、F?、Cl?），且常形成偉晶巖（如花崗偉晶巖中的粗大長(zhǎng)石、石英、云母）。例如，基性巖漿（如玄武巖漿）早期結(jié)晶橄欖石、輝石和基性斜長(zhǎng)石，形成輝長(zhǎng)巖；若巖漿分異徹底，殘余巖漿富Si、K、Na，晚期結(jié)晶鉀長(zhǎng)石、石英，形成花崗巖。六、綜合分析題（20分）某礦物呈六方柱狀，無色透明，玻璃光澤，硬度7，無解理，貝殼狀斷口，相對(duì)密度2.65，具壓電性。試鑒定該礦物，并描述其晶體學(xué)特征、礦物學(xué)分類及工業(yè)用途。答：（1）鑒定：根據(jù)特征（六方柱狀、硬度7、無解理、貝殼狀斷口、壓電性），該礦物為石英（SiO?）。（2）晶體學(xué)特征：①晶系：三方晶系（雖常見六方柱狀，但其對(duì)稱型為L(zhǎng)33L2，屬三方晶系）；②對(duì)稱型：L33L2（無對(duì)稱中心）；③晶胞參數(shù)：a?=0.491nm，c?=0.541nm；④晶體結(jié)構(gòu)：Si??位于O2?組成的四面體中心，[SiO?]四面體以角頂相連，形成三維架狀結(jié)構(gòu)，無平行的密集面網(wǎng)（故無解理）；⑤習(xí)性：常見六方柱狀（由六方柱{1010}和