(2025年)結晶學與礦物學試題附答案一、名詞解釋（每題4分，共24分）1.布拉維法則：晶體生長過程中，晶面發(fā)育的大小與晶面網(wǎng)密度呈正相關的規(guī)律。具體指，晶面網(wǎng)密度大的晶面（面網(wǎng)間距大、面網(wǎng)內(nèi)質(zhì)點間距?。┥L速度慢，最終在晶體表面保留較大面積；反之，網(wǎng)密度小的晶面生長速度快，易被鄰面抑制而縮小甚至消失。該法則從質(zhì)點間鍵力角度解釋了晶體形態(tài)與內(nèi)部結構的關系。2.浮生：一種晶體以一定的結晶學取向關系附著于另一種晶體表面生長的現(xiàn)象，又稱外延生長。浮生的形成通常要求兩種晶體的對應晶面或晶向具有相似的面網(wǎng)結構或周期，如金紅石（TiO?）晶體浮生在石英（SiO?）的柱面上，二者的{110}與{1010}面網(wǎng)間距接近。3.標型礦物：在特定地質(zhì)作用或物理化學條件下形成，能指示成礦環(huán)境或形成條件的礦物。例如，高溫高壓條件下形成的藍閃石（Na?(Mg,Fe2?)?Al?Si?O??(OH)?）可作為低溫高壓變質(zhì)帶（如俯沖帶）的標型礦物；而黃鐵礦（FeS?）的晶形（如五角十二面體）可指示其形成溫度（高溫多為立方體，低溫多為五角十二面體）。4.配位數(shù)：晶體結構中，與某一質(zhì)點（原子、離子或分子）直接相鄰且距離最近的同類或異類質(zhì)點的數(shù)目。配位數(shù)受質(zhì)點相對大?。ㄈ珉x子半徑比）、電荷平衡及鍵性（共價鍵具方向性會降低配位數(shù)）等因素控制，例如NaCl結構中Na?的配位數(shù)為6，而CsCl結構中Cs?的配位數(shù)為8。5.假象：礦物在交代作用中，原礦物被新礦物完全取代但保留原礦物晶形的現(xiàn)象。例如，黃鐵礦（FeS?）被褐鐵礦（FeO(OH)·nH?O）交代后，仍保留黃鐵礦的立方體或五角十二面體晶形，形成褐鐵礦假象。假象是判斷礦物交代過程的重要標志。6.對稱心：晶體對稱要素之一，符號為C（或i）。若晶體中存在一點，通過該點作任意直線的反向延長線，線上距離該點等距的兩端必有對應質(zhì)點，則此點為對稱心。具對稱心的晶體，其晶面必呈反向平行的兩兩對應，如立方體的中心即為對稱心。二、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述晶體對稱分類的依據(jù)及七大晶系的劃分標準。答：晶體對稱分類以晶體的對稱型（即晶體中全部對稱要素的組合）為依據(jù)。首先根據(jù)對稱型中高次軸（n≥3）的有無及數(shù)量，將晶體劃分為低、中、高級三個晶族：低級晶族（無高次軸）、中級晶族（僅有一個高次軸）、高級晶族（有多個高次軸）。每個晶族進一步按對稱型的具體特征劃分為晶系：低級晶族含三斜（無對稱面和對稱軸）、單斜（僅有一個二次軸或?qū)ΨQ面）、斜方（三個互相垂直的二次軸或?qū)ΨQ面）三個晶系；中級晶族含三方（一個三次軸）、四方（一個四次軸）、六方（一個六次軸）三個晶系；高級晶族僅等軸晶系（四個三次軸）。2.簡述礦物的晶體化學分類原則及大類、類的劃分依據(jù)。答：晶體化學分類以礦物的化學組成和晶體結構為基礎，強調(diào)二者的內(nèi)在聯(lián)系。分類體系由大到小為：大類→類→亞類→族→亞族→種。大類劃分依據(jù)是化合物類型（陰離子或絡陰離子種類），如含氧鹽大類（絡陰離子為[SiO?]??、[CO?]2?等）、硫化物大類（陰離子為S2?等）。類的劃分依據(jù)是絡陰離子的結構類型（對含氧鹽）或陰離子的具體種類（對簡單陰離子大類）。例如，含氧鹽大類下的硅酸鹽類，按[SiO?]??的連接方式分為島狀、環(huán)狀、鏈狀、層狀、架狀亞類；硫化物大類下的單硫化物類（陰離子為S2?）、雙硫化物類（陰離子為S?2?）等。3.簡述礦物解理產(chǎn)生的原因及解理等級的劃分依據(jù)。答：解理是礦物受外力作用后沿一定結晶學方向裂開成光滑平面的性質(zhì)，其產(chǎn)生與晶體結構中質(zhì)點間的鍵力分布密切相關：若晶體中某方向面網(wǎng)間鍵力弱（如層狀結構的層間分子鍵或離子鍵），則外力易沿此方向裂開形成解理面。解理等級按解理的完善程度分為五級：①極完全解理（解理面極平整，易分裂成薄片，如黑云母）；②完全解理（解理面平整，常呈規(guī)則塊體，如方解石）；③中等解理（解理面較平整但有斷續(xù)，如長石）；④不完全解理（解理面少見且不平整，如磷灰石）；⑤極不完全解理（無解理，如石英）。4.簡述雙晶的識別標志及其成因類型。答：雙晶的識別標志包括：①凹入角（雙晶結合面處形成的內(nèi)角小于180°，如石膏燕尾雙晶）；②雙晶紋（表面平行排列的直線紋，如鈉長石的聚片雙晶紋）；③解理面的不連續(xù)（同一晶體不同單體的解理面方向不同，如方解石接觸雙晶的解理面錯位）；④蝕像差異（酸蝕后不同單體的蝕坑形狀或排列不同）。雙晶的成因類型包括：①生長雙晶（晶體生長過程中質(zhì)點錯排形成，如石英的道芬雙晶）；②轉(zhuǎn)變雙晶（晶體因相變導致結構調(diào)整形成，如β-石英轉(zhuǎn)變?yōu)棣?石英時的雙晶）；③機械雙晶（外力作用下晶格滑移形成，如方解石的機械雙晶）。5.簡述X射線衍射法在礦物鑒定中的應用原理及主要步驟。答：應用原理：每種礦物的晶體結構具有唯一的晶胞參數(shù)和質(zhì)點排列方式，其X射線衍射圖譜（衍射峰的d值和相對強度I/I?）可作為“指紋”特征。通過比對未知礦物的衍射數(shù)據(jù)與標準數(shù)據(jù)庫（如JCPDS卡片），可確定礦物種類。主要步驟：①制樣（將礦物研磨至200目以下，壓入玻璃樣品槽）；②衍射實驗（用X射線衍射儀掃描，記錄衍射角2θ和衍射強度I）；③數(shù)據(jù)處理（計算各衍射峰的d值，提取d-I數(shù)據(jù)）；④檢索比對（利用計算機檢索軟件或人工查表，匹配標準圖譜）；⑤驗證（結合其他方法如顯微鏡觀察、化學分析確認結果）。三、論述題（每題12分，共24分）1.論述晶體生長的層生長理論與螺旋生長理論的核心內(nèi)容及異同點。答：層生長理論（科塞爾-斯特蘭斯基理論）認為，晶體生長界面上存在臺階、扭折等缺陷，質(zhì)點優(yōu)先在扭折位置附著，使扭折沿臺階移動，最終臺階掃過整個晶面完成一層生長。該理論強調(diào)晶面生長需通過二維成核（形成單分子層晶核）或利用晶體表面的臺階（如位錯）來降低表面能，解釋了晶面的層狀生長現(xiàn)象（如石英晶面的階梯狀生長紋）。螺旋生長理論（弗蘭克理論）指出，晶體內(nèi)部的位錯（尤其是刃位錯）會在表面形成永久的臺階源。位錯線與晶面的交點（螺旋中心）處，質(zhì)點附著后使臺階圍繞中心螺旋式推進，無需二維成核即可持續(xù)生長。該理論解釋了晶體在低過飽和度條件下仍能快速生長的現(xiàn)象（如水晶的“金字塔”形生長錐）。二者的異同點：①相同點：均認為晶面生長依賴臺階的推進，質(zhì)點優(yōu)先在臺階處附著；均能解釋晶面的規(guī)則生長紋（層生長的階梯紋、螺旋生長的螺旋紋）。②不同點：層生長需二維成核（高過飽和度條件）或外來臺階，而螺旋生長依賴位錯提供的永久臺階（低過飽和度即可）；層生長的臺階為平面推進，螺旋生長的臺階呈螺旋上升；螺旋生長理論更符合實際晶體生長的低能環(huán)境（如自然礦物形成多為低過飽和度）。2.論述礦物顏色的成因類型及各類型的實例分析。答：礦物顏色按成因分為自色、他色和假色三類：（1）自色：由礦物本身固有成分（主要是過渡金屬離子或色心）引起的顏色，與成分和結構直接相關。例如，孔雀石（Cu?[CO?](OH)?）因含Cu2?呈翠綠色；剛玉（Al?O?）含Cr3?呈紅色（紅寶石），含F(xiàn)e2?、Ti??呈藍色（藍寶石）；螢石（CaF?）因F?空位形成的色心（電子被捕獲）可呈紫色或藍色。（2）他色：由礦物中微量機械混入物（如雜質(zhì)、氣液包裹體）引起的顏色，與礦物本身成分無關。例如，純凈石英（SiO?）為無色透明，含微量Fe3?呈紫色（紫水晶），含MnO?呈黑色（煙水晶）；方解石（CaCO?）因含F(xiàn)e2?呈黃色，含碳質(zhì)包裹體呈灰色。（3）假色：由光的物理效應（如干涉、衍射、散射）引起的顏色，與礦物成分無直接關系。常見類型包括：①暈色（光在礦物內(nèi)部解理面或裂隙間干涉形成，如方解石解理面的虹彩）；②錆色（礦物表面氧化膜引起的干涉色，如斑銅礦表面的藍紫色錆色）；③變彩（光在礦物內(nèi)部規(guī)則排列的細微包裹體或結構層中衍射形成，如歐泊的紅、藍、綠變彩）。四、綜合分析題（12分）某未知礦物樣品，野外觀察呈粒狀集合體，淺銅黃色，條痕綠黑色，金屬光澤，硬度6.5，無解理，斷口參差狀，密度4.9-5.2g/cm3，弱磁性，滴稀鹽酸無反應。請結合礦物學知識，推斷其可能的種屬，并說明鑒定依據(jù)及驗證方法。答：推斷該礦物可能為磁黃鐵礦（Fe??xS，x=0-0.2）。鑒定依據(jù)：（1）顏色與條痕：淺銅黃色（區(qū)別于黃銅礦的深銅黃色），條痕綠黑色（黃銅礦條痕為綠黑色但顏色更深，黃鐵礦條痕為綠黑色但顏色更淺）。（2）硬度：6.5（黃鐵礦硬度6-6.5，黃銅礦硬度3-4，磁黃鐵礦硬度3.5-4.5？需修正：實際磁黃鐵礦硬度約3.5-4.5，可能此處數(shù)據(jù)矛盾，需調(diào)整假設。若硬度6.5，可能為黃鐵礦。重新分析：黃鐵礦（FeS?）顏色為淺銅黃色（表面常具黃褐錆色），條痕綠黑色，硬度6-6.5，無解理，斷口參差狀，密度4.9-5.2g/cm3（黃鐵礦密度約5.0g/cm3），無磁性（純黃鐵礦無磁性，含磁黃鐵礦包裹體時可能弱磁性）。因此更可能為黃鐵礦。修正推斷：該礦物可能為黃鐵礦（FeS?）。鑒定依據(jù)：（1）顏色與條痕：黃鐵礦新鮮面為淺銅黃色，表面氧化后可能呈褐黃色；條痕綠黑色（區(qū)別于磁黃鐵礦的灰黑色條痕）。（2）硬度：6-6.5（符合黃鐵礦硬度，高于磁黃鐵礦的3.5-4.5）。（3）無解理、斷口參差狀：黃鐵礦通常無解理，斷口呈參差狀或貝殼狀。（4）密度：4.9-5.2g/cm3（黃鐵礦理論密度約5.0g/cm3，與實測一致）。（5）弱磁性：純黃鐵礦無磁性，但若含微量磁黃鐵礦（Fe??xS）包裹體或晶格缺陷，可能表現(xiàn)弱磁性。（6）化學性質(zhì)：滴稀鹽酸無反應（黃鐵礦不溶于稀鹽酸，區(qū)別于硫化亞鐵（FeS）遇酸釋放H?S氣體）。驗證方法：（