内容简介
《iCourse·教材:结晶学及矿物学(第3版)/“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材》含结晶学和矿物学两部分内容。结晶学部分,以晶体对称-晶体定向-单形与聚形为线索,直观地介绍了晶体宏观对称、群沦基础、晶体结构微观对称理论;同时还介绍了晶体生长、晶体规则连生及晶体化学的基础知识。矿物学部分,先介绍了矿物的成分、形态、物理性质及矿物成因等基础知识,然后对各大类、类、族、种等不同晶体化学分类级别的矿物进行了归纳、对比,重点阐述各大类、类、族矿物的共同的晶体化学原理基础知识。
《iCourse·教材:结晶学及矿物学(第3版)/“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材》的特点是既注重形象直观又兼顾理性推导,既注重基础理论又兼顾实用性,既注重体系的完整性又兼顾内容的精简性。
《iCourse·教材:结晶学及矿物学(第3版)/“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材》适于高等学校地质学类、珠宝类、材料类专业的学生及科研人员使用,也可作为凝聚态物理、地理、生命科学专业科研人员的参考书。
内页插图
目录
上篇 结晶学
第一章 晶体及结晶学
一、晶体的概念
二、空间格子
三、晶体的基本性质
四、结晶学及其发展历史
本章拓展、延伸知识:
习题与思考题
第二章 晶体的测量与投影
一、面角守恒定律
二、晶体测量
三、晶体的投影
本章拓展、延伸知识
习题与思考题
第三章 晶体的宏观对称
一、对称的概念
二、晶体对称的特点
三、晶体的宏观对称要素和对称操作
四、对称要素的组合
五、32种对称型(点群)及其推导
六、晶体的对称分类
本章拓展、延伸知识
习题与思考题
第四章 晶体定向与结晶符号
一、晶体定向方法
二、各对称型中对称要素的空间分布
三、对称型的国际符号及圣弗利斯符号
四、晶面符号、晶棱符号
五、整数定律、晶带定律
习题与思考题
第五章 单形和聚形
一、单形
二、结晶单形与几何单形
三、47种几何单形的形态特点
四、单形的分类
五、聚形
六、各晶系晶体定向、单形及聚形分析举例
本章拓展、延伸知识
习题与思考题
第六章 群论基础及其在晶体对称理论中的应用
一、群论基础
二、群论在晶体对称理论中的应用
三、对称型(点群)中有关群论的一些总结
习题与思考题
第七章 晶体内部结构的微观对称
一、14种空间格子(14种布拉维格子)
二、晶体内部结构的对称要素
三、空间群
四、等效点系
本章拓展、延伸知识
习题与思考题
第八章 晶体生长简介
一、成核
二、晶体生长模型
三、晶体生长实验方法
四、晶面的发育
五、影响晶体生长形态的外因
六、晶体的溶解和再生长
习题与思考题
第九章 晶体的规则连生
一、平行连晶
二、双晶
三、浮生与交生
本章拓展、延伸知识
习题与思考题
第十章 晶体化学简介
一、最紧密堆积原理
二、配位数和配位多面体
三、化学键和晶格类型
四、典型结构分析
五、类质同象
六、同质多象
七、型变(晶变)现象
八、多型
九、晶体结构的有序一无序
习题与思考题
下篇 矿物学
第十一章 矿物及矿物学
一、矿物的概念
二、矿物学及其发展历史
三、矿物学与其他学科的关系
习题与思考题
第十二章 矿物的化学成分
一、地壳中化学元素的丰度及矿物学意义
二、元素的离子类型与矿物种类的关系
三、矿物化学成分的变化
四、矿物中的水
五、矿物的化学式及其计算
习题与思考题
第十三章 矿物的形态
一、矿物单体的形态
二、矿物显晶集合体的形态
三、矿物隐晶及胶态
主要参考文献
附录I 矿物种名录
附录II 相似晶体结构对比表
附录III 汉英对照结晶学与矿物学名词索引
前言/序言
《结晶学及矿物学》第一版、第二版分别是普通高等教育“十五”“十一五”国家级规划教材,分别于2004年、2011年由高等教育出版社出版。第三版于2014年被教育部列入“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。
自第二版教材出版以来,经过5年多的教学实践,我们对教材中的一些基本概念、基本内容又有了新的认识。结合矿物学在地球科学研究中的新成果,对教材中的内容进行了全面修订,具体做法如下:
第一章:补充了结晶学知识特点介绍。
第二章:添加了“本章拓展、延伸知识”,介绍了吴氏网在空间测量、空间变换中的应用;介绍了心射极平投影在测定晶面符号的应用;介绍了吴氏网(等角度网格)与施密特网(等面积网格)的不同特点与功能及施密特网在矿物晶体择优取向研究中的应用。
第三章:对晶体对称定律的证明做了补充,修订了部分图件。
第四章:更新了部分图件;补充了晶带定律的数学定义;调整了部分内容:将“一般形”的内容移至第五章介绍。
第五章:更新了部分图件;修订了关于“一般形”的内容。
第十章:修订了等大球最紧密堆积与非等大球最紧密堆积关系的内容;修订了多型的部分内容。
第十一章:修订了矿物概念的解释、矿物学发展历史等内容;补充了矿物学知识特点介绍。
第十二章:修订并重新归纳了矿物化学成分变化的内容;简化了晶体化学式计算的“阳离子”法。
第十三章:修订了矿物隐晶及胶态集合体形态的内容。
第十四章:修订了透明矿物的颜色与不透明矿物颜色区别、矿物自色与他色的概念、压电性与热释电性等方面的内容。
第十五章:重新归纳了矿物成因信息的内容,删除了“朗道理论”等内容;补充了矿物包裹体的地质应用介绍;添加了“本章拓展、延伸知识”,简要介绍了成因矿物学研究的基本思路、工作步骤和主要研究进展。
第十六章:进行了全面改编,突出了矿物学研究中常用的现代先进测试技术介绍,如:观察矿物内部微形貌的阴极发光技术、测试结晶学取向的背散射电子衍射技术、分析矿物微区的痕量元素含量和同位素比值的激光探针、离子探针等测试技术。
第十八章:修订了合金、类质同象混晶、金属互化物三个概念的关系。
第十九章:更新了部分矿物资料,补充了硫盐类矿物介绍。
第二十章:更新了部分矿物资料,补充了Si0:矿物各同质多象转变的相图等内容,补充了金绿宝石、假蓝宝石矿物介绍。
第二十一章:更新和添加了部分矿物资料,如橄榄石、锆石、石榴子石、绿帘石、辉石、角闪石在地学研究中的应用等资料,锆石、石榴子石、榍石、绿帘石等矿物的成因及产状部分的内容;修订了各矿物的颜色、条痕、解理等描述不太确切的资料;添加了“本章拓展、延伸知识”,介绍了辉石族矿物的同质多象变体及其转变关系、名义上无水硅酸盐矿物的“含水性”、辉石族和角闪石族矿物分类命名等。
第二十四章:更新了至2014年底在我国发现的新矿物种数等数据,添加了在我国发现的新矿物总目录表。
第二十五章:该章为新添加的内容,介绍了目前收集的宇宙矿物样品类型,重点介绍陨石特有的矿物种类、特点。
书后添加了附录Ⅱ(原第二版的附录Ⅱ改为附录Ⅲ):相似晶体结构对比表。在此表中,将书中矿物晶体的结构特点以“堆积形式”和“配位多面体及其联结形式”列出其主要结构特点,便于不同矿物晶体结构之间的对比。
此外,对全书各章后的习题与思考题进行了全面的修订,有些章节将习题与思考题分为基础题与综合分析题两类。基础题只涉及书中的基本概念与基本内容,以帮助学生复习与巩固所学内容为目的;综合分析题则涉及更广泛的内容,要求学生综合运用所学基本概念与基本内容对某些知识进行综合分析,以使他们对知识的理解更深入。
教材修订工作分工如下:
赵珊茸:第一章~第十章(结晶学部分)(其中第二章的“本章拓展、延伸知识”的第三节由徐海军编写);第十一章-第十四章(矿物成分、形态、物理性质);第十七章(矿物分类命名);第十八章(自然元素及其类似化合物);第二十一章(硅酸盐晶体化学概述;习题与思考题);附录Ⅱ(相似晶体结构对比);附录Ⅲ(汉英对照结晶学与矿物学名词索引)。
王勤燕:第十九章(硫化物及其类似化合物);第二十章(氧化物与氢氧化物);第二十五章(宇宙矿物)。
钟玉芳:第十五章(矿物的成因);第十六章(矿物现代测试技术);第二十一章(岛状与链状硅酸盐;“本章拓展、延伸知识”的第三节);第二十四章(我国发现的新矿物)。
余淳梅:第二十一章(层状与架状硅酸盐;“本章拓展、延伸知识”的第一、二节);第二十二章(其他含氧盐)。
全书最后由赵珊茸统一整理并定稿。
在教材的编写过程中,我们得到了中国地质大学(武汉)地球科学学院、岩矿系各位领导与老师的关心与支持,编者在此表示衷心的感谢!
由于编者水平有限,不当之处敬请批评指正!
iCourse·教材:结晶学及矿物学(第3版) 本书是一部全面、深入、严谨的结晶学与矿物学教材,旨在为高等院校相关专业的本科生提供扎实的理论基础和系统的知识体系。 第一部分 结晶学 第一章 绪论 1.1 结晶学的研究对象与内容 介绍结晶学作为一门研究晶体形态、结构、性质及其形成与演化规律的学科,强调其在自然科学和社会科学中的重要地位。 阐述结晶学的核心内容:晶体宏观形态、晶体微观结构、晶体物理化学性质、晶体生长理论、晶体光学等。 梳理结晶学在矿物学、材料科学、物理学、化学、地质学、生物学等领域的研究前沿和应用前景。 1.2 结晶学的发展简史 回顾结晶学从古代朴素认识到现代科学体系的演变历程。 重点介绍历史上里程碑式的发现和理论突破,如斯碦诺的晶体学说、海物的晶面角守恒定律、布拉维的晶格理论、劳厄的X射线衍射等。 展示不同历史时期科学家们在结晶学领域做出的杰出贡献。 1.3 结晶学的基本概念与术语 系统介绍结晶学入门所需的基本概念,包括晶体、非晶体、多晶体、单晶体、晶体生长、晶面、晶棱、晶顶、晶角、晶向、晶带、晶系、晶族、空间群、点群、晶格、晶胞、点阵、基元等。 对核心术语进行清晰的定义和解释,为后续章节的学习打下坚实基础。 1.4 结晶学研究的常用方法 介绍宏观和微观层面研究晶体的主要方法。 宏观方法:测角仪法、形态观察法、重影法等。 微观方法:X射线衍射(单晶和粉末衍射)、电子衍射、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等。 简述各种方法的原理、适用范围及信息获取。 第二章 晶体的宏观形态 2.1 晶体形态的基本要素 深入阐述晶体形态由晶面、晶棱、晶顶组成的几何特征。 介绍晶面指数、晶棱指数、晶带指数等描述晶体形态的关键概念。 重点讲解晶面的法向、晶面夹角、晶带夹角等测量和计算方法。 2.2 晶体对称性 2.2.1 对称元素与对称操作 详细讲解对称中心、对称轴(包括回转轴和反转轴)、对称面等对称元素。 介绍恒等操作、回转操作、反射操作、反演操作、复合操作等对称操作。 通过大量实例,演示对称元素和对称操作在晶体中的应用。 2.2.2 点群与晶系 引入点群的概念,说明其由对称元素组合而成,描述晶体宏观形态的全部对称性。 详细介绍32种点群,并将其归纳为七大晶系(三斜、单斜、斜方、三方、六方、四方、立方)。 阐述每个晶系的基本晶轴、轴角、以及典型点群及其对应的晶体形态特征。 讲解如何根据晶体的宏观形态初步判断其所属的晶系和可能的点群。 2.3 晶体习性与形态 定义晶体习性,解释其受晶体生长条件影响而产生的多样性。 介绍常见的晶体习性,如粒状、柱状、针状、片状、放射状、块状等。 讲解晶体形态是宏观形态的总体表现,包括单晶形态、聚集体形态。 介绍常见晶体单形,如立方体、八面体、菱面体、棱柱体、锥体等,并结合图示说明。 介绍常见的晶体聚集体形态,如双晶、连晶、聚片晶、星散状等。 第三章 晶体结构 3.1 晶体的宏观与微观统一性 强调晶体的宏观形态是其内部微观结构在一定对称性和生长规律下的外在表现。 介绍早期关于晶体内部结构的猜想和推测。 3.2 晶格与晶胞 3.2.1 点阵(晶格) 引入点阵作为重复排列的点的集合,是描述晶体内部周期性结构的基本模型。 介绍三种二维点阵(斜交、矩形、六角)和五种三维欧氏点阵(布拉维点阵)。 讲解原胞和晶胞的概念,以及它们之间的关系。 3.2.2 晶体结构 定义晶体结构为在点阵上按一定规律附加原子、离子或分子形成的周期性结构。 介绍晶体结构模型,如球棒模型、空间填充模型等。 讲解如何利用晶体结构参数(晶格常数、原子坐标)来描述一个晶体。 3.3 晶体衍射 3.3.1 衍射现象及其产生条件 介绍衍射现象,即波在遇到障碍物或通过狭缝时发生的弯曲、扩散的现象。 说明晶体结构中原子排列的周期性是产生衍射的根本原因。 3.3.2 X射线衍射 详细介绍X射线衍射的基本原理,包括X射线与晶体中电子的相互作用、相干散射。 布拉格方程:深入讲解布拉格方程 (2dsinθ = nλ) 的推导及其物理意义,这是定量分析晶体结构的关键。 劳厄方程:介绍劳厄方程,用于确定入射X射线的方向和晶体取向。 粉末衍射法:介绍粉末衍射法的基本原理、设备和数据处理方法,及其在物相鉴定中的应用。 单晶衍射法:介绍单晶衍射法的基本原理、设备和数据处理方法,及其在精确测定晶体结构中的应用。 3.3.3 其他衍射方法 简要介绍电子衍射和中子衍射,说明它们在研究特定材料(如轻元素、磁性材料)方面的优势。 3.4 晶体结构分类 介绍基于晶格类型、空间群、化学键类型等多种分类方法。 重点讲解原子晶体、离子晶体、分子晶体、金属晶体等基本晶体结构类型,并给出典型实例。 介绍常见的晶体结构模型,如NaCl型、CsCl型、闪锌矿型、金红石型、方沸石型等,并分析其结构特点。 3.5 晶体结构与性质的关系 探讨晶体结构如何决定其宏观性质,如硬度、熔点、导电性、光学性质、磁性等。 以金属、陶瓷、半导体等材料为例,说明结构-性质-性能之间的紧密联系。 第四章 晶体生长与形貌 4.1 晶体生长的基本原理 介绍晶体生长的基本过程:成核与长大。 详细阐述均匀成核与非均匀成核。 讲解晶体长大机制,包括表面扩散、步进生长、切变生长等。 4.2 影响晶体生长的因素 4.2.1 过饱和度(或过冷度) 解释过饱和度(或过冷度)是晶体生长的驱动力,过饱和度越高,生长速率越快。 介绍晶体生长速率与过饱和度之间的关系。 4.2.2 温度 分析温度对晶体生长速率、晶体质量(如缺陷密度)的影响。 4.2.3 溶液/熔体成分与杂质 探讨溶液/熔体成分的粘度、扩散系数等对生长速率的影响。 讲解杂质在晶体表面的吸附和阻碍作用,以及它们如何影响晶体形态。 4.2.4 压力 简要介绍压力对晶体生长(尤其是在高温高压条件下)的影响。 4.3 晶体生长动力学 介绍表面能、界面能等概念在晶体生长中的作用。 分析晶体生长过程中的能量平衡。 4.4 晶体生长方法 介绍几种常见的晶体生长方法: 溶液法:包括缓慢蒸发法、降温法、反溶剂法等,适用于低熔点物质。 熔融法:包括区熔法、提拉法(Czochralski法)、坩埚法等,适用于高熔点物质。 气相法:包括化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)等。 4.5 晶体缺陷 4.5.1 晶体缺陷的分类 介绍零维缺陷(点缺陷):空位、填隙原子、取代原子。 介绍一维缺陷(线缺陷):位错(刃位错、螺位错)。 介绍二维缺陷(面缺陷):晶界、孪晶界、堆积层错。 介绍三维缺陷(体缺陷):空洞、夹杂物。 4.5.2 晶体缺陷的形成与影响 分析晶体缺陷的产生原因,如生长过程中的不完善、相变、外力作用等。 深入探讨晶体缺陷对晶体物理化学性质的影响,如力学性能、电学性能、光学性能等。 介绍如何通过控制晶体生长条件来减少或利用晶体缺陷。 第五章 晶体光学 5.1 光的传播与晶体 介绍光在各向同性介质中的传播规律。 讲解晶体(除立方晶系外)的各向异性,以及光在晶体中传播的特殊性。 5.2 单轴晶体与双轴晶体 5.2.1 单轴晶体 介绍单轴晶体的光学性质,包括光轴、寻常光、非常光、单折射与双折射。 阐述光在单轴晶体中传播时的速度和折射率。 介绍单轴晶体的光学干涉现象,如干涉圆、干涉锥。 5.2.2 双轴晶体 介绍双轴晶体的光学性质,包括两个光轴、两个快轴、两个慢轴、折射率椭球。 讲解光在双轴晶体中的传播规律,以及其特殊的光学干涉现象,如十字形消光、二次成 the 象。 5.3 偏振光 介绍线偏振光、圆偏振光、椭圆偏振光。 讲解偏振片的工作原理。 介绍如何利用偏振光研究晶体光学性质。 5.4 晶体显微镜与偏光显微镜 介绍偏光显微镜的结构与工作原理。 讲解如何在偏光显微镜下观察晶体的颜色、光泽、透明度、集合体构造、干涉色、消光方式等光学特征。 阐述偏光显微镜在矿物鉴定、岩石薄片分析、材料科学研究中的重要应用。 第二部分 矿物学 第六章 矿物的基本概念与分类 6.1 矿物的定义与特征 系统阐述矿物作为具有一定化学成分、晶体结构、均匀的物理性质的天然固态物质的定义。 强调矿物的成因、形成环境和存在的意义。 列举矿物的基本属性:化学成分、晶体结构、物理性质、光学性质、化学性质、赋存状态等。 6.2 矿物的化学成分 介绍矿物的化学式表示方法,包括简单化学式和复杂化学式。 讲解矿物中可能存在的类质同像、贫化、类质同延等现象。 介绍常见氧化物、硅酸盐、碳酸盐、硫化物等矿物的化学组成特点。 6.3 矿物的物理性质 6.3.1 宏观物理性质 颜色:分析矿物颜色形成的内在原因(致色元素)和外在原因(机械混入、光栅效应等)。 光泽:介绍金刚光泽、金属光泽、半金属光泽、玻璃光泽、油脂光泽、土状光泽等。 透明度:区分透明、半透明、不透明。 条痕:介绍条痕的意义及其在矿物鉴定中的作用。 解理:定义解理,讲解其与晶体结构的关系,以及不同方向的解理(完全、良好、差)。 断口:介绍贝壳状断口、参差状断口、钩状断口、不规则断口等。 硬度:介绍摩氏硬度计,以及常见矿物的硬度值。 密度(相对密度):介绍相对密度及其与矿物化学成分和密度的关系。 晶体形态与习性:回顾结晶学中关于形态的描述。 其他物理性质:如磁性、导电性、发光性、弹性、塑性、性脆性等。 6.3.2 微观物理性质 晶体结构:强调晶体结构是矿物一切性质的基础。 光学性质:如折射率、双折射率、二色性、多色性、相对光性、光性符号等,已在结晶学部分详述。 6.4 矿物的系统分类 介绍主要的矿物分类体系,如Dana分类法、Strunz分类法等。 以硫化物、氧化物、卤化物、碳酸盐、硝酸盐、硼酸盐、硫酸盐、磷酸盐、砷酸盐、钒酸盐、钼酸盐、钨酸盐、有机酸盐、氢氧化物、硅酸盐、复杂矿物等类别的形成和主要成员为核心。 讲解不同矿物类别的基本结构单元和化学特征。 第七章 常见矿物的系统介绍 7.1 元素矿物 介绍自然元素矿物,如自然金、自然银、自然铜、自然硫、金刚石、石墨等。 阐述其化学成分、晶体结构、主要物理性质、赋存环境及重要用途。 7.2 硫化物及类似矿物 介绍重要的硫化物,如黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、辉铜矿、方黄铜矿、黄铜矿、辰砂、黝帘石等。 详细描述其化学成分、晶体结构、晶体形态、物理性质、光学性质、解理、硬度、颜色、条痕、产状、分布及工业价值。 简要介绍砷化物、锑化物、碲化物等类似矿物。 7.3 氧化物及氢氧化物 介绍重要的氧化物,如赤铁矿、磁铁矿、钛铁矿、金红石、刚玉、石英(SiO2的变体,如 α-石英、β-石英)等。 介绍重要的氢氧化物,如水铝石、三水铝石、软锰矿等。 详细描述其化学成分、晶体结构、晶体形态、物理性质、光学性质、产状、分布及工业价值。 7.4 卤化物 介绍重要的卤化物,如岩盐、钾盐、氟石、氟氯钙石等。 详细描述其化学成分、晶体结构、晶体形态、物理性质、光学性质、解理、硬度、颜色、条痕、产状、分布及工业价值。 7.5 碳酸盐、硝酸盐、硼酸盐 7.5.1 碳酸盐 介绍方解石、白云石、菱镁矿、菱铁矿、孔雀石、孔雀石等。 重点分析其CO3²⁻基团的结构特点,及其对解理、硬度等性质的影响。 介绍其化学成分、晶体结构、晶体形态、物理性质、光学性质、产状、分布及工业价值。 7.5.2 硝酸盐 介绍硝石等。 7.5.3 硼酸盐 介绍硼砂、透硼石等。 7.6 硫酸盐、磷酸盐、砷酸盐、钒酸盐、钼酸盐、钨酸盐 7.6.1 硫酸盐 介绍石膏、重晶石、芒硝等。 分析SO4²⁻基团的影响。 7.6.2 磷酸盐 介绍磷灰石、孔雀石等。 分析PO4³⁻基团的影响。 7.6.3 砷酸盐、钒酸盐、钼酸盐、钨酸盐 介绍代表性矿物及其特征。 7.7 硅酸盐 7.7.1 硅酸盐的基本结构单元 详细讲解[SiO4]⁴⁻四面体,以及其聚合形式:岛状硅酸盐、链状硅酸盐、层状硅酸盐、架状硅酸盐。 分析不同聚合形式如何影响矿物的结构、物理性质(如解理、硬度、延展性)和化学性质。 7.7.2 主要硅酸盐矿物族 岛状硅酸盐:如橄榄石、柘榴石、蓝宝石、红宝石等。 链状硅酸盐:包括单链(如辉石族:透辉石、普通辉石、紫苏辉石)和双链(如角闪石族:普通角闪石、阳起石、透闪石)。 层状硅酸盐:如云母族(白云母、黑云母)、叶蜡石、滑石、高岭石等。 架状硅酸盐:包括三维架状(石英族、长石族:钾长石、斜长石)和二维架状(如沸石族)。 环状硅酸盐:如电气石、绿柱石。 7.7.3 硅酸盐矿物的鉴定要点 总结常见硅酸盐矿物的典型形态、颜色、光泽、硬度、解理、光学特征等鉴定指标。 强调根据硅酸盐结构单元对其性质的推断。 第八章 矿物的生成环境与产状 8.1 岩浆作用(内生作用) 介绍岩浆形成、演化和岩浆岩的形成过程。 分析在岩浆结晶过程中,不同温度和成分条件下矿物的生成顺序(成矿序列)。 介绍常见的岩浆矿物,如橄榄石、辉石、角闪石、云母、长石、石英等。 介绍伟晶岩、喷出岩等特殊岩石中矿物的赋存。 8.2 热液作用 讲解热液成矿作用的特点(高温、高压、富含挥发分、化学活性强)。 介绍热液蚀变与热液脉体中矿物的生成。 列举常见的热液矿物,如黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、石英、方解石、萤石、石榴子石等。 介绍与不同温度和压力相关的成矿阶段。 8.3 沉积作用 介绍地表环境下的沉积过程,包括风化、搬运、沉积、成岩。 分析不同沉积环境(陆相、海相、湖泊)中形成的典型沉积矿物。 介绍碎屑矿物(如石英、长石、云母)、化学沉积矿物(如岩盐、石膏、方解石、白云石)和生物沉积矿物。 介绍沉积岩的形成与矿物组成。 8.4 变质作用 讲解变质作用的特点(在固态下,温度、压力、化学活动性变化引起岩石和矿物的重结晶和新矿物生成)。 介绍区域变质作用、接触变质作用、动力变质作用。 分析变质矿物(如石榴子石、角闪石、云母、绿帘石、蓝晶石、红柱石、夕线石、方解石、白云石)的生成与变质程度、岩石类型、化学成分的关系。 介绍变质岩的形成与矿物组成。 8.5 矿物的产状 详细描述矿物在自然界中的不同存在形式,如脉状、层状、团块状、浸染状、结核状、充填状、交代状等。 分析产状与成因之间的关系。 第九章 矿物鉴定方法 9.1 宏观鉴定方法 9.1.1 观察法 系统总结宏观物理性质(颜色、光泽、透明度、条痕、解理、断口、晶体形态、习性、硬度、密度)的观察和测试技巧。 强调通过综合运用多种宏观性质进行初步判断。 9.1.2 简单理化性质测试 化学反应:介绍酸试、加热、熔融等简单化学测试方法,以及其在鉴定中的意义。 物理性能测试:如磁性测试、导电性测试、荧光测试等。 9.2 显微鉴定方法 9.2.1 偏光显微镜观察 详细阐述在偏光显微镜下观察薄片或矿物颗粒的各种光学特征,包括颜色、多色性、干涉色、消光方式、双折射率、变色效应、刻面等。 介绍不同矿物在薄片和颗粒状态下的典型光学表现。 9.2.2 常用显微辅助鉴定工具 简要介绍其他辅助显微观察的技术。 9.3 仪器分析方法 9.3.1 X射线衍射(XRD) 介绍XRD在矿物相鉴定、晶体结构分析中的原理和应用。 讲解粉末衍射图谱的解析。 9.3.2 电子探针微区分析(EPMA) 介绍EPMA在测定矿物化学成分方面的应用。 9.3.3 扫描电子显微镜(SEM)与能量色散X射线谱(EDS) 介绍SEM观察矿物形貌、EDS测定元素组成的组合应用。 9.3.4 其他分析方法 如红外光谱、拉曼光谱、质量光谱等在特定矿物研究中的应用。 9.4 综合鉴定实践 强调理论与实践相结合,通过对大量矿物标本的观察和测试,熟练掌握鉴定技能。 介绍制定鉴定步骤和分析报告的方法。 第十章 矿物的综合应用 10.1 矿物在地质学中的意义 介绍矿物作为指示矿物,记录地质历史、环境演化、成矿过程。 讲解岩石的矿物组成是岩石分类和成因分析的基础。 10.2 矿物在经济发展中的作用 10.2.1 工业原料矿物 介绍能源矿物(如煤、石油、天然气——虽然不是严格意义上的矿物,但常与矿物学一起讨论)、金属矿物(如铁矿石、铜矿石、铝土矿)、非金属矿物(如石灰石、石英、长石、云母、石膏、磷灰石、硫磺等)。 分析其化学成分、性质与工业用途的对应关系。 10.2.2 建筑材料矿物 介绍水泥原料(石灰石、粘土)、骨料(石英砂、碎石)、装饰材料(大理石、花岗岩)。 10.2.3 稀有、贵重矿物 介绍宝石矿物(如钻石、红宝石、蓝宝石、翡翠)、稀土矿物、稀有金属矿物。 10.3 矿物在科学研究中的价值 介绍矿物在物理学、化学、材料科学、环境科学、生命科学等领域的应用。 如矿物在催化、吸附、传感、生物矿化等方面的研究。 10.4 矿物与环境 介绍某些矿物对环境的指示作用(如重金属污染)。 介绍矿物在环境治理中的应用(如吸附剂、固废利用)。 探讨矿产资源的合理开发与环境保护。 附录 常用晶体结构图例 常见矿物晶系及点群检索表 摩氏硬度计矿物列表 主要矿物的物理性质数据表 常用化学试剂与鉴定反应 参考文献 本书力求内容准确、条理清晰、图文并茂,并结合大量实例,帮助读者深刻理解结晶学与矿物学的基本原理和应用。