晶體的性質(zhì)與形成

1、1,結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué),2,√學(xué)時/學(xué)分：76學(xué)時/5學(xué)分（其中理論課 54學(xué)時，實驗課22學(xué)時）√任課教師：王安東/郭國林/夏菲√E-Mail： adwang2013@ecit.cn√辦公電話：15180188772√辦公室:國防科技樓316室√QQ:281625179,3,課程安排及特點,□結(jié)晶學(xué):以晶體為研究對象，主要研究晶體的對稱規(guī)律。研究的是晶體的共同規(guī)律，不涉及到具體的晶體種類。 特點：空間性、抽象性、邏輯性

2、、共性（28學(xué)時：其中理論課20學(xué)時，實驗課8學(xué)時）□礦物學(xué): 以具體礦物晶體為研究對象，主要研究各具體礦物晶體的成分、物理性質(zhì)、成因特點等（與結(jié)晶學(xué)形成明顯的對比） 特點：經(jīng)驗性、感性、具體性、歸納分類性、個性 （ 48學(xué)時：其中理論課34學(xué)時, 實驗課14學(xué)時）,4,◇結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)課程特點：○實驗多,約占總學(xué)時的30%；○是地學(xué)及材料科學(xué)的基礎(chǔ)課，應(yīng)用面廣；○本課程具有抽象性，需要較強的空間思維能力，有一定的難度

3、。,5,√平時成績(包括考勤等) 10%√實習(xí)成績30%√期末筆試成績60%注: 1.五次或五次以上無故缺席理論課或?qū)嵙?xí), 不能參加期末考試； 2.無實習(xí)成績,不能參加成績總評； 3.實驗課安排在地學(xué)樓基礎(chǔ)地質(zhì)實驗室三樓C302。,考核方式與成績,6,,上課地點：地學(xué)樓C302,7,實驗課準(zhǔn)備：（1）實驗課教材復(fù)??；（2）自行購置實驗用紙（實驗課11次）,8,◇請不要無故缺課，

4、生病或有事請?zhí)崆罢埣伲〞婕贄l，有輔導(dǎo)員/班主任簽字）；◇請準(zhǔn)時參加理論課和實習(xí)課；◇請不要抄襲作業(yè)；◇上課時間請保持安靜，不要打電話、發(fā)信息和吃東西，手機關(guān)機或靜音；◇學(xué)會自我管理，能及時溫習(xí)和復(fù)習(xí)功課為最佳。,小要求和小提示,9,√教材 《結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)(第二版）》 趙珊茸主編 √實習(xí)課教材 《結(jié)晶學(xué)及礦物學(xué)實習(xí)教程》；√推薦興趣讀物：費爾斯曼《趣味礦物學(xué)》一篇博文《雪花史》 “世界上可能沒有完全相同的兩片雪花”,

5、教材及參考資料,10,科普之爭：水知道答案 VS.水什么都不知道,11,第一章 晶體及結(jié)晶學(xué),第一節(jié) 晶體的概念 自然界的礦物一般都是天然晶體。研究礦物將涉及晶體許多固有的特性和結(jié)晶學(xué)法則與定律。因此，學(xué)習(xí)礦物學(xué)必須具備結(jié)晶學(xué)的基礎(chǔ)。本章將首先對晶體及結(jié)晶學(xué)作概略介紹。,12,一、晶體、非晶質(zhì)體與準(zhǔn)晶體,□晶體(crystal)：晶體是內(nèi)部質(zhì)點（原子、離子或分子）在三維空間周期性的重復(fù)排列構(gòu)成的固體物質(zhì)。質(zhì)點在

6、三維空間周期性的重復(fù)排列也叫格子構(gòu)造。由此，我們可以對晶體作出如下定義：晶體是具有格子構(gòu)造的固體。,一些常見的自然界礦物晶體,13,炫耀奪目的金剛石晶體,14,□非晶體：與上述情況相反，有些狀似固體的物質(zhì)如玻璃、琥珀、松香等，它們的內(nèi)部質(zhì)點不作規(guī)則排列，不具格子構(gòu)造特征，稱為非晶質(zhì)或非晶質(zhì)體。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)的角度來看，非晶質(zhì)體中質(zhì)點的分布頗類似于液體。,15,晶體和非晶體之間的關(guān)系,√晶體在整個結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的有序稱為遠程規(guī)律；√非晶體在局部

7、范圍內(nèi)的某種有序（如一個紅圈周圍三個黑圈），這種局部有序稱為近程規(guī)律；√晶體既有遠程規(guī)律又有近程規(guī)律；液體和非晶體只有近程規(guī)律，無遠程規(guī)律；氣體既無近程規(guī)律，也無遠程規(guī)律（無序性），做布朗運動；√晶體比非晶體穩(wěn)定，因此自然界的非晶體可以自發(fā)轉(zhuǎn)化為晶體（晶化/脫?；?；而非晶體轉(zhuǎn)化為晶體需要外能（非晶化）。,16,□準(zhǔn)晶體：l982年在電子顯微鏡研究中，發(fā)現(xiàn)了一種新的物態(tài)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的具體形式雖然仍在探索之中，但從其對稱性(見第四章)

8、可知，其質(zhì)點的排列應(yīng)是長程有序，但不體現(xiàn)周期重復(fù)，即不存在格子構(gòu)造，人們把它稱為準(zhǔn)晶體。,17,第二節(jié) 空 間 格 子,□晶體的本質(zhì)在于內(nèi)部質(zhì)點在三維空間作平移周期性重復(fù)?？臻g格子是表示這種重復(fù)規(guī)律的幾何圖形。,18,導(dǎo)出空間格子的方法：,首先在晶體結(jié)構(gòu)中找出相當(dāng)點，再將相當(dāng)點按照一定的規(guī)律連接起來就形成了空間格子。相當(dāng)點（兩個條件：1、性質(zhì)相同，2、周圍環(huán)境相同（要考慮空間取向））,19,□思考題：教材P6圖1-6(a)中的

9、Ti離子是否為同一套空間格子？如果不是，有幾套空間格子？O離子又有幾套空間格子？,20,空間格子有如下幾種要素：,□ 1.結(jié)點結(jié)點是空間格子中的點，它們代表晶體結(jié)構(gòu)中的相當(dāng)點。它們只有幾何意義，為幾何點。□2.行列 結(jié)點在直線上的排列即構(gòu)成行列。空間格于中任意兩個相當(dāng)點聯(lián)結(jié)起來就是一條行列的方向。行列中相鄰結(jié)點間的距離稱為該行列的結(jié)點間距。,21,□3.面網(wǎng) 結(jié)點在平面上的分布即構(gòu)成面網(wǎng)。空間格子中不在同一行列

10、上的任意三個結(jié)點就可以決定一個面網(wǎng)的方向，換句話說，也就是任意兩個相交的行列就可決定一個面網(wǎng)。面網(wǎng)上單位面積內(nèi)結(jié)點的密度稱為網(wǎng)面密度。,面網(wǎng)AA’間距d1面網(wǎng)BB’間距d2面網(wǎng)CC’間距d3面網(wǎng)DD’間距d4,面網(wǎng)間距依次減小,面網(wǎng)密度也是依次減小的.所以: 面網(wǎng)密度與面網(wǎng)間距成正比.,,22,□4.平行六面體 從三維空間來看，空問格子可以劃出一個最小重復(fù)單位，那就是平行六面體。它由六個兩兩平行而且相等的面組成。實際晶體結(jié)構(gòu)中

11、所劃分出的這樣的相應(yīng)的單位，稱為晶胞(a, b, c; α,β,γ ,也稱為軸長與軸角） 。晶胞的形狀與大小，則取決于它的三個彼此相交的棱的長度。,,,,,,,,,,,,,,?,,?,?,a,b,c,23,第三節(jié) 晶體的基本性質(zhì),由于晶體是具有格子構(gòu)造的固體。因此．也就具備著為晶體所共有的、由格子構(gòu)造所決定的基本性質(zhì)。現(xiàn)簡述如下。√自限性 自限性是指晶體在適當(dāng)條件下可以自發(fā)地形成幾何多面體的性質(zhì)?！叹恍?因為晶體是具

12、有格子構(gòu)造的固體，在同一晶體的各個不同部分，質(zhì)點的分布是一樣的，所以晶體的各個部分的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)也是相同的，這就是晶體的均一性。,24,√異向性(各向異性)同一格子構(gòu)造中，在不同方向上質(zhì)點排列一般是不一樣的。因此，晶體的性質(zhì)也隨方向的不同而有所差異，這就是晶體的異向性。如礦物藍晶石(又名二硬石)的硬度，隨方向的不同而有顯著的差別，平行晶體延長的方向可用小刀刻動，硬度為4，而垂直于晶體延長的方向則小刀不能刻動，硬度為6。,思考：

13、均一性與異向性有矛盾嗎？,不矛盾，（異向性）晶體結(jié)構(gòu)中不同方向上的質(zhì)點種類和排列方式不同引起的 （宏觀性質(zhì)）；（均一性）同一晶體的不同部分具有相同的格子構(gòu)造（微觀性質(zhì)）,25,√異向性(各向異性),26,√對稱性 晶體具異向性．但這并不排斥在某些特定的方向上具有相同的性質(zhì)。在晶體的外形上，也常有相等的晶面、晶棱和角頂重復(fù)出現(xiàn)。這種相同的性質(zhì)在不同的方向或位置上作有規(guī)律地重復(fù)，就是對稱性。晶體的格子構(gòu)造本身就是質(zhì)點重復(fù)規(guī)律的體現(xiàn)。對稱

14、性是晶體極重要的性質(zhì)，是晶體分類的基礎(chǔ)，我們將以專門的章節(jié)加以討論。,27,√最小內(nèi)能性 在相同的熱力學(xué)條件下晶體與同種物質(zhì)的非晶質(zhì)體、液體、氣體相比較，其內(nèi)能最小。√穩(wěn)定性 晶體由于有最小內(nèi)能，因而結(jié)晶狀態(tài)是一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。這就是晶體的穩(wěn)定性。這一點可以由晶體與氣體、液體中質(zhì)點的運動狀態(tài)的不同來說明。,﹡要學(xué)會用格子構(gòu)造規(guī)律 解釋這些基本性質(zhì)！

15、（請同學(xué)們自己解釋。課堂討論）,28,第八章 晶體生長簡介,□晶體是具有格子構(gòu)造的固體。它的發(fā)生和成長，實質(zhì)上是在一定的條件下組成物質(zhì)的質(zhì)點按照格子構(gòu)造規(guī)律排列的過程。,29,晶體形成的方式,□晶體是在物相轉(zhuǎn)變的情況下形成的。物相有三種，即氣相、液相和固相。只有晶體才是真正的固體。由氣相、液相轉(zhuǎn)變成固相時形成晶體，固相之間也可以直接產(chǎn)生轉(zhuǎn)變。其中液相包括溶液和熔體。,30,1．由液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?1)從熔體中結(jié)晶 當(dāng)溫度低于熔點時，

16、晶體開始析出。也就是說，只有當(dāng)熔體過冷卻時晶體才能產(chǎn)生。如水在溫度低于零攝氏度時結(jié)晶成冰；金屬熔體冷卻到熔點以下時結(jié)晶成金屬晶體。(2)從溶液中結(jié)晶 當(dāng)溶液達到過飽和時，才能析出晶體。其方式有：1)溫度降低，如巖漿期后的熱液越遠離巖漿源則溫度將漸次降低，各種礦物晶體陸續(xù)析出；2)水分蒸發(fā)，如天然鹽湖鹵水蒸發(fā)，析出食鹽；3)通過化學(xué)反應(yīng)，生成難溶物質(zhì)。,31,2．由氣相轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶固相 從氣相直接轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶固相的

17、條件是要有足夠低的蒸氣壓或過冷卻度。 在火山口附近常由火山噴氣直接生成硫、碘或氯化鈉的晶體。,32,3．由固相再結(jié)晶為固相 (1)同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變 所謂同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變是指某種晶體，在熱力學(xué)條件改變時轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N在新條件下穩(wěn)定的晶體。它們在轉(zhuǎn)變前后的成分相同，但晶體結(jié)構(gòu)不同。如在573℃以上可形成高溫石英，而當(dāng)溫度降低到573℃以下時則轉(zhuǎn)變?yōu)榫w結(jié)構(gòu)不同的低溫石英。所以自然界有α，β-石英等；(2)原礦物晶粒逐漸變大 如

18、由細粒方解石組成的石灰?guī)r與巖漿巖接觸時，受熱再結(jié)晶成為由粗粒方解石晶體組成的大理巖；,33,(3)固溶體分解 在一定溫度下固熔體可以分離成為幾種獨立礦物。例如閃鋅礦和黃銅礦在高溫時組成為均一相的固熔體，分離成為兩種獨立礦物。如現(xiàn)在研究很熱的出溶體；(4)變晶 礦物在定向壓力方向上溶解，而在垂直于壓力方向上再結(jié)晶，因而形成一向延展或二向延展的變質(zhì)礦物，如角閃石、云母晶體等。這樣的變質(zhì)礦物稱為“變晶”。有時在變質(zhì)巖中發(fā)育成斑狀晶體稱為

19、“變斑晶”；(5)由固態(tài)非晶質(zhì)結(jié)晶 火山噴發(fā)出的熔巖流迅速冷卻，固結(jié)為非晶質(zhì)的火山玻璃。這種火山玻璃經(jīng)過千百年以上的長時間以后，可逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶質(zhì)。,34,Ye et al., 2000 Nature,35,第一節(jié) 成核,晶體生成的一般過程是先生成晶核，而后再逐漸長大。因此，成核是晶體生長的第一步。 一般認為晶體從液相或氣相中的生長有三個階段：（1）介質(zhì)達到過飽和、過冷卻階段；（2）成核階段；（3）生長階段。,36,□所

20、謂成核是一個相轉(zhuǎn)變的過程，即從母液相中形成固相的小晶芽?！踹@一相變過程伴隨體系自由能的變化。在晶核生長的過程中，體系的自由能不斷變化（見教材P141圖8-1），只有當(dāng)晶核的半徑大于臨界半徑時，體系自由能才逐漸降低，晶核才可以穩(wěn)定存在，否則不能成核?！醭珊诵枰欢ǖ倪^冷卻度和過飽和度。當(dāng)溫度剛打到相變點或飽和度時，并不立即成核。,37,□成核可分為均勻成核和非均勻成核： 均勻成核：體系內(nèi)部任何部位成核的概率相等； 非均勻成核：體系

21、內(nèi)部每個部位成核的概率有差別；自然界中大部分都為非均勻成核?！踉颍弘s質(zhì)的存在，熱流不均，容器壁不平不均衡等。,38,第二節(jié) 晶體生長模型,□晶核形成后，將進一步成長。下面介紹關(guān)于晶體生長的兩種主要的理論。1．層生長理論模型 由科賽爾首先提出，經(jīng)斯特蘭斯基加以發(fā)展，又稱為科賽爾-斯特蘭斯基理論。模型的關(guān)鍵是：在一個面生長尚未完全前，在這一界面上找出最佳的生長位置。教材P143圖8-2示意了一個簡單的立方體模型中一界面上的各種

22、位置，由于各位置上成鍵數(shù)目不等，新點就位后的穩(wěn)定程度不同。最有可能結(jié)合的位置是能量上最有利的位置（晶體的最小內(nèi)能性和穩(wěn)定性決定的），即：成鍵數(shù)目最多，釋放能量最大的位置。,39,□對圖8-2而言： K為曲折面，具有三面凹角，是最有利的生長位置； S為階梯面，具有二面凹角；A是最不利的生長位置。因此，在晶體生長過程中，優(yōu)先生長K位，成為一個行列；當(dāng)K位長滿后，生長S位；當(dāng)一層面網(wǎng)鋪滿后，只能在光滑表面繼續(xù)生長。因此晶面是平行向外

23、推移生長的。,40,□層理論生長模型可以解釋以下一些晶體生長現(xiàn)象：1)晶體常生長成為面平、棱直的多面體形態(tài)。2)在晶體生長的過程中，環(huán)境可能有所變化，不同時刻生成的晶體的物性(如顏色)和成分等方面可能有細微的變化，因而在晶體的斷面上常?？梢钥吹綆顦?gòu)造(圖8—3)。它表明晶面是平行向外推移太長的。3)由于晶面是向外平行推移生長的，所以同種礦物不同晶體上對應(yīng)晶面間的夾角不變。4)晶體由小長大，許多晶面向外平行移動的軌跡形成以晶體中

24、心為頂點的錐狀體稱為生長錐或砂鐘狀構(gòu)造。在薄片中常常能看到。,41,□層生長理論的不足：事實上，晶體生長的實際情況要比層生長理論模型復(fù)雜得多。往往一次沉淀在一個晶面上的物質(zhì)層的厚度可達幾萬或幾十萬個分子層。同時亦不一定是一層一層地順序堆積，而是一層尚未長完，又有一個新層開始生長。這樣繼續(xù)生長下去的結(jié)果，使晶體表面不平坦，成為階梯狀稱為晶面階梯。,42,□此外，層生長理論模型還存在以下一些缺陷：1)只考慮的表面自由能的變化，沒有考慮到晶

25、體內(nèi)部質(zhì)點自身的特征。如，晶體內(nèi)部質(zhì)點自身也占據(jù)一定空間；2)要求氣相的過飽和度達到25-50%，而實際上當(dāng)過飽和度<1%時，晶體也可以生長；3)無法解釋晶體存在的一些內(nèi)部缺陷和空位。,43,2．螺旋生長理論模型,為了解釋過飽和度小于1％的氣相中晶體亦能生長的特征，弗朗克等人提出了螺旋生長模，即BCF模型。這一理論模型能解釋層生長理論模型不能解釋的現(xiàn)象。,44,□他們根據(jù)實際晶體結(jié)構(gòu)的各種缺陷中最常見的位錯現(xiàn)象，提出了晶體的螺

26、旋生長理論．即在晶體生長界面上螺旋位錯露頭點所出現(xiàn)的凹角及其延伸所形成的二面凹角(圖8一6)可作為晶體生長的臺階源，促進光滑界面上的生長。這樣成功地解釋了晶體在很低的過飽和度下能夠生長的實際現(xiàn)象。,45,□ 位錯的出現(xiàn)，在晶體的界面上提供了一個永不消失的臺階源。晶面圍繞螺旋位錯露頭點旋轉(zhuǎn)生長。螺旋式的臺階并不隨著原子面網(wǎng)一層層生長而消失，從而使螺旋式生長持續(xù)下去。螺旋狀生長與層狀生長不同的是臺階并不直線式地等速前進掃過晶面，而是圍繞著螺

27、旋位錯的軸線螺旋狀前進。隨著晶體的不斷長大．最終表現(xiàn)在晶面上形成能提供生長條件信息的各種樣式的螺旋紋。,46,3．其他晶體生長模型,□層生長理論模型和螺旋生長理論模型都有一個最大的缺點，就是沒有考慮生長點自身的性質(zhì)。 生長點與生長點之間也存在鍵合作用，等?；诖?，杰克遜提出了雙原子層界面結(jié)構(gòu)模型。提出了杰克遜因子。 雙原子層：一個是液相層，一個是晶體層，認為兩者之間的界線是絕對的，突變的?！跏聦嵣?，他們之間的界線是過渡的，彌散的。

28、,47,□還有其它晶體生長理論，晶體生長理論是一門不斷發(fā)展的學(xué)科。□目前為止，沒有一種理論模型能夠完全解釋晶體結(jié)構(gòu)所具有的全部特征。,48,第三節(jié) 晶體生長實驗方法,晶體生長的實驗方法有很多，主要有：1.水熱法2.提拉法3.低溫溶液生長法4.高溫溶液生長法,49,1.水熱法,□水熱法是一種在高溫高壓下從過飽和熱水溶液中培養(yǎng)晶體的方法?！蹩梢耘囵B(yǎng)水晶、剛玉、綠柱石和石榴子石等?！跹b置圖見教材P146圖8-9。□上部結(jié)晶區(qū)，

29、懸掛籽晶，溫度較低；下部溶解區(qū)，放置培養(yǎng)晶體的原料，溫度較高。兩者之間有溫差，兩者之間產(chǎn)生對流，高溫的飽和溶液帶至低溫結(jié)晶區(qū)形成過飽和溶液而析出晶體。,50,2．提拉法,□提拉法直接從熔體中拉出單晶。裝置見圖8-10.□熔體置于坩堝中，籽晶固定于可以旋轉(zhuǎn)和升降的提拉桿上。降低提拉桿，將籽晶插入熔體，調(diào)節(jié)溫度使熔體-晶體界面處溫度等于相變點，上面晶體的溫度低于相變點，下面熔體溫度高于相變點，晶體生長在熔體-晶體界面進行。提升提拉桿，晶體

30、一面生長，一面被拉出來。,51,3．低溫溶液生長法,□從低溫溶液中（室溫到75℃）中生長晶體的一種古老方法。將結(jié)晶物質(zhì)溶于水中形成飽和溶液，通過降溫或者蒸發(fā)水分析出晶體。□海鹽、食糖和多種固體化學(xué)試劑都采用該技術(shù)。,52,4.高溫溶液生長法,□高溫溶液生長法是將晶體的原成分在高溫下溶解于某一助熔劑中，以形成均勻的飽和溶液，晶體在過飽和溶液中生長。因此也叫助熔法或鹽熔法?！蹶P(guān)鍵是要找到能溶解晶體原成分的助熔劑。,53,第四節(jié)、晶面的發(fā)

31、育,□在晶體生長過程中，不同晶面的相對生長速度如何，在晶體上哪些晶面發(fā)育，受一定規(guī)律支配。下面介紹有關(guān)這方面的幾種主要理論。1．布拉維法則 1855年，法國結(jié)晶學(xué)家布拉維從晶體具有空間格子構(gòu)造的幾何概念出發(fā)，論述了實際晶面與空間格子構(gòu)造中面網(wǎng)之間的關(guān)系，即實際晶體的晶面常常平行網(wǎng)面結(jié)點密度大的面網(wǎng)，這就是布拉維法則。（教材P148),54,□面網(wǎng)密度AB>CD>BC，面網(wǎng)密度大的面網(wǎng)，面網(wǎng)間距也大，對外質(zhì)點的吸引力比較小

32、，質(zhì)點不容易生長上去?！跻虼?，面網(wǎng)密度小的位置1優(yōu)先生長，2其次，3最后。即：晶面BC優(yōu)先生長，CD次之，AB最后。□優(yōu)先生長的晶面BC由于速度過快，往往被殲滅掉，保留有面網(wǎng)密度大的晶面AB和CD。,55,□優(yōu)點：布拉維法則總體來說是符合實際的，基本有效，但是也觀察到偏離布拉維法則的實例?！跞秉c：沒有考慮到晶體生長環(huán)境的因素；沒有考慮到真實晶體中真實的原子結(jié)構(gòu)特征，如螺旋軸和滑移面的存在。,56,2．居里—吳里夫原理,□1885年

33、埃爾·居里指出，在晶體與其母液平衡條件下，對于給定的體積而言，晶體所發(fā)育的形狀（平衡形）應(yīng)使晶體本身具有最小的總表面自由能。1901年，吳里弗進一步擴展了這一模型，稱為居里-吳里弗模型。□優(yōu)點：這一模型考慮到晶體表面自由能的因素。□缺點：實際晶體通常都未達到平衡狀態(tài)。,57,3．周期鍵鏈(PBC)理論,□哈特曼和珀多克等(1955)從晶體結(jié)構(gòu)的幾何特點和質(zhì)點能量兩方面來探討晶面的生長發(fā)育。他們認為在晶體結(jié)構(gòu)中存在一系列周期

34、性重復(fù)的強鍵鏈，其重復(fù)特征與晶體中質(zhì)點的周期性重復(fù)相一致，這樣的強鍵鏈稱為周期鍵鏈（簡寫為PBC)。晶體平行鍵鏈生長，鍵力最強的方向生長最快。(教材P149 圖8-12）,58,PBC理論示意圖,59,□F面/平坦面，有兩個以上的PBC與之平行，面網(wǎng)密度大，晶體生長速度慢，易形成晶體的主要晶面；□S面/階梯面，只有一個PBC與之平行，面網(wǎng)密度中等，晶體生長速度中等，質(zhì)點易與不平行該晶面的PBC成鍵；□K面/扭折面，不平行任何PBC，

35、面網(wǎng)密度小，晶體生長速度快，是易消失晶面；,60,□因此，晶體上F面通常最為發(fā)育，K面常缺失或罕見；□PBC理論與布拉維法則是一致的。,61,第五節(jié)、影響晶體生長的外部因素,◇決定晶體生長的形態(tài)，內(nèi)因是關(guān)鍵，而生成時所處的外界環(huán)境對晶體形態(tài)的影響也很大。同一種晶體在不同的條件生長時，晶體形態(tài)可能有所差別。現(xiàn)就影響晶體生長的幾種主要的外部因素分述如下。,62,(1)渦流 在生長著的晶體周圍，溶液中的溶質(zhì)向晶體粘附．其本身濃度降低以及晶

36、體生長放出熱量，使溶液密度減小。由于重力作用，輕溶液上升，遠處的重溶液補充進來，從而形成了渦流。渦流使溶液物質(zhì)供給不均勻，有方向性，同時晶體所處的位置也可能有所不同，如懸浮在溶液中的晶體下部易得溶質(zhì)的供應(yīng)，而貼著基底的晶體底部得不到溶質(zhì)等等，因而生長形態(tài)特征不同。為了消除因重力而產(chǎn)生的渦流，現(xiàn)已在人造地球衛(wèi)星的失重環(huán)境中試驗晶體的生長。,63,(2)溫度 在不同的溫度下，同種物質(zhì)的晶體，其不同晶面的相對生長速度有所改變，影響晶體形態(tài)，

37、如方解石(CaCO3)在較高溫度下生成的晶體呈扁平狀，而在地表水溶液中形成的晶體則往往是細長的。石英和銀石礦物晶體亦有類似的情況。(3)雜質(zhì) 溶液中雜質(zhì)的存在可以改變晶體上不同面網(wǎng)的表面能，所以其相對生長速度也隨之變化而影響晶體形態(tài)。例如，在純凈水中結(jié)晶的石鹽是立方體，而在溶液中有少量硼酸存在時則出現(xiàn)立方體與八面體的聚形。(4)粘度 溶液的粘度也影響晶體的生長。粘度的加大，將妨礙涌流的產(chǎn)生，溶質(zhì)的供給只有以擴散的方式來進行，晶體

38、在物質(zhì)供給十分困難的條件下生成。由于晶體的棱角部分比較容易接受溶質(zhì)，生長得較快，晶面的中心生長得慢，甚至完全不長，從而形成樹枝狀晶體和骸晶。,64,(5)結(jié)晶速度 結(jié)晶速度大，則結(jié)晶中心增多，晶體長的細小，且往往長成針狀、樹枝狀。反之，結(jié)晶速度小，則晶體長得極大。如巖漿在地下緩慢結(jié)晶，則生長成粗粒晶體組成的深成巖，如花崗巖；但在地表快速結(jié)晶則生成由紉粒晶體甚至于隱晶質(zhì)組成的噴出巖（火山巖），如流紋巖。結(jié)晶速度還影響晶體的純凈度。快速結(jié)

39、晶的晶體往往不純，包裹了很多雜質(zhì)。 影響晶體生長的外部因素還有很多．如晶體析出的先后次序也影響晶體形態(tài)．先析出者有較多自由空間，晶形完整，成自形晶，較后生長的則形成半自形晶或他形晶。同一種礦物的天然晶體于不同的地質(zhì)條件下形成時，在形態(tài)上、物理性質(zhì)上部可能顯示不同的特征，這些特征標(biāo)志著晶體的生長環(huán)境，稱為標(biāo)型特征。,65,第六節(jié)、晶體的溶解與再生,1．晶體的溶解 把晶體置于不飽和溶液中晶體就開始溶解。由于角頂和棱與溶

40、劑接觸的機會多，這些地方溶解得快些，因而晶體可溶成近似球狀。如明礬的八面體溶解后成近于球形的八面體。 晶面溶解時，將首先在一些薄弱地方溶解出小凹坑，稱為蝕像。經(jīng)在鏡下觀察，這些蝕象是由各種次生小晶面組成。不同網(wǎng)面密度的晶面溶解肘，網(wǎng)面密度大的晶面先溶解，因為網(wǎng)面密度大的晶面網(wǎng)面間距大，容易破壞。2．晶體的再生 破壞了的和溶解了的晶體處于合適的環(huán)境又可恢復(fù)多面體形態(tài)，稱為晶體的再生，如斑巖中石英顆粒的再生。,