结晶学与矿物学实验指导书

《结晶学及矿物学》实验指导书

昆明理工大学

《结晶学及矿物学》实验指导书 编者：周梅 刘星

国土资源工程学院 二00四年一月 目 录

实验一 晶体的对称??????????????????1 实验二 单形、聚形??????????????????3

实验三 晶体定向、符号????????????????7 实验四 晶体化学???????????????????10 实验五 矿物的实际形态????????????????12 实验六 矿物的光学性质????????????????14 实验七 矿物的力学性质及其它性质???????????15 实验八 矿物各论???????????????????17 附录一 可用矿物的工业分类??????????????19 附录二 相似矿物对比表????????????????21 附录三 稀有和分散元素在常见矿物中的半生含量表????30

实验一 晶 体 的 对 称

一、 要求：

1．通过对晶体模型的实际操作，练习找对称要素的方法。 2．学会根据晶体对称的特点，划分晶体所属的晶族和晶系。 二、内容和方法 1． 找对称要素：

（1） 在晶体模型上找对称面、对称轴、对称中心。 （2） 晶体模型上的对称要素可以在下列位置去找：

● 对称面（P）─可能是垂直平分晶面或垂直平分晶棱的平面；可能是包含晶棱的平面。 ● 对称轴（Ln）—可能是通过晶棱中点的连线；可能是通过两平行晶面中心的连线；可能是通过隅角两端的连线。（注意：当某一对称轴可以是几种轴次时，应取最高轴次；如同时为L2、L3、L6，则应取L6为该轴的轴次。）

● 对称中心（C）─将晶体置于桌子上，观察晶体上面的晶面与接触桌面的晶面是否相等平行，如果晶体中每一对晶面都是这样两两平行，同形等大，方向相反，则晶体具有对称中心。 （注意 ：对称中心在晶体中最多只有一个或不存在。只要有一个晶面无对应 晶面与之平行时该晶体无对称中心。）

● 旋转反伸轴（L ）─在实际中常用的有L 和L ，因L 首先必须是L2，L 首 先必须是L3，故在没有对称中心的晶体中，L2有可能是Li4、L3有可能是Li6， 须注意观察检验。

2． 利用组合定理推导晶体的对称要素： （1） 先找主要对称轴：将之置于直立位置。 （2） 再观察下列各项：

有无包含直立轴的对称面，若有，根据定理Ln+P//→LnnP推导。 有无垂直直立轴的对称面，若有，根据定理Ln+P┴→LnPC推导。

有无垂直直立轴的二次轴，若有，根据定理Ln+L2┴→Lnn L2推导。 3． 划分晶族、晶系：

找出晶体的全部对称要素，确定对称型，确定它们所属的晶族和晶系（参看附“对称型划分晶系表”） 4． 查表核对

自然界的所有晶体都属于该表中的某一对称型，所以，当你在一个晶体上找出了全部对称要素去查表，但没有适当的对称型，说明工作有遗漏或重复，需要分析原因，重新确定。 三、 本次实验内容及记录格式见实验报告。

对 称 型 划 分 晶 系 表 对 称 型 种 类 晶 体 名 称 代 表 矿 物 或 人工化合物举例 对 称 特 点 晶 系

名 称 晶 族名 称 1． 2． 单面晶类

平行双面晶类 硫代硫酸钙*CaS2O6?6H2O 钠长石Na[AlSi3O8 无 无

三斜晶系 低级晶族（无高次轴）

3． 4． 5． 轴双面晶类 反映双面晶类

斜方柱晶类 酒石酸C3H6O6 片沸石CaAl2Si7O186H2O

正长石K[AlSi3O8] 或 不多于1个 单斜晶系 6． 3 7． 2 8． 3 3

正交四面体晶类 正交单锥晶类

正交双锥晶类 泻利盐MgSO4?7H2O 异极矿Zn2Ca2[Si2O7](OH)H2O

重晶石BaSO4 或 多于1个 正交晶系 9． 10． 4 11． 12． 4 13． 4 5 14． 15． 2 2 四方单锥晶类 四方偏方面体晶类 四方双锥晶类 复四方单锥晶类 复四方双锥晶类 四方四面体晶类

复四方偏三角面体晶类 彩钼铅矿PbMoO4 三氯乙酸钾Cl3(C02K)Cl3?(CO2H) 白钨矿CaWO4

羟铜铅矿PbCuCl2(OH)4 锡石SnO2

铝硅酸钙Ca2Al2SiO7

黄铜矿CuFeS2 有一个 或

四方晶系 中级晶族（只有一个高次轴） 16． 17． 3 18． 3 19． 20． 3 3 三方单锥晶类 三方偏方面体晶类

复三方单锥晶类 菱面体晶类

复三方偏三角面体晶类 碘酸钠NaI2O8?6H2O α—石英SiO2 电气石

硅铍石Be2[SiO4] 方解石CaCO3 有一个 三方晶系 21． 22． 3 3 23． 24． 6 25． 26． 6 27． 6 7 三方双锥晶类 复三方双锥晶类 六方单锥晶类 六方偏方面体晶类 六方双锥晶类 复六方单锥晶类

复六方双锥晶类 磷酸氢二银AgHPO4 硅酸钼钛矿MoTiSi3O3 霞石Na[AlSiO4] β—石英SiO2

磷灰石Ca5[PO4]3Cl 红锌矿ZnO

绿柱石Be3Al2[Si6O18] 有一个 或 六方晶系 28．3 4 29．3 4 3 30．3 4 6 31．3 4 6 32． 3 4 6 9 五角三四面体晶类 偏方复十二面体晶类 六四面体晶类 五角三八面体晶类

六八面体晶类 香花石Ca3Li2[BeSiO4]3F2 黄铁矿FeS2 闪锌矿ZnS 赤铜矿CuO2

石榴子石Mg3Al2[SiO4]3 有四个 等轴晶系 高级晶族（有数个高次轴）

实 验 二 认 识 单 形、分 析 聚 形

一、 要求

1． 认识24种常见的矿物单形，主要是认识它们的特点及名称。 2． 掌握分析聚形的方法、步骤。 二、 内容

（1） 单形：常见的有24种。

平行双面、菱方柱、菱方双锥、四方柱、四方双锥、四方四面体、三方双锥、三方柱、复三方柱、三方单锥、菱面体、复三方偏三角面体、三方偏方面体、六方柱、六方双锥、四面体、八面体、立方体、菱形十二面体、五角十二面体、四角三八面体、三角三八面体、四六面体、偏方复十二面体。

(2)聚形：对6─7种聚形进行分析并写出实验报告。 三、 方法 1． 认识单形:

（1） 首先观察每一个单形的晶面数目、晶面形状、横切面形状。

（2） 然后分析晶面在空间的分布，即晶面间的相互关系（如是相交还是平行）。 （3） 最后给每一个单形定以名称。

〈注意〉

（1） 属于同一单形的各晶面在模型上应同形等大。

（2） 一方面要注意一个单形不分家，即晶体上所有的相同晶面应统筹考虑为一个单形，同时也要注意不要将晶体上不同的晶面合为一个单形。

（3） 低级和中级晶族的单形，其断面形状是单形的重要特征，因此，在观察中出来要观察晶面数目、形状、晶面之间关系外，对单形的形状还是必须十分注意。

（4） 在反复认识和熟悉单形特征的基础上，要做到由单形的名称就可以想起单形的形状；相反，看见单形的形状就能叫出单形的名称。 2． 分析聚形:

（1） 首先确定聚形的对称和晶系。

（2） 观察聚形中各晶面的形状，确定有几个单形，有几种不同形状的晶面就有几个单形。 （3） 定单形名称:

●观察每一种相同的晶面的数目及它们在聚形中的位置分布，与对称轴的关系以及晶面间的相互关系，此时，往往需要把相同的晶面做假象地延长相交，才能表现出来。 ●根据单形的专属性定名。如四方双锥属四方晶系，八面体属等轴晶系。 （4） 根据“各晶系的单形表”进行核对，检查分析结果是否正确。 〈注意〉

●只有属于同一对称型的单形才可能聚合在一起成为聚形。

●在任何情况下，都不能依靠聚形中单形的晶面形状来定单形的名称。 ●同样要注意一个单形不分家，也不归并（即合二为一）

●如在聚形中发现有两个以上相同的名称的单形时，在记录时仍应一个一个地分别写出来。

四、本次实验内容及记录格式见实验报告。

各 晶 系 的 单 形 表

晶 系 单 形

等级 名 称 及 对 称 型 名 称 特 点 典型矿物 低级 三斜 L1 C 单面

平行双面 1． 开形多 2． 晶面数目多 钠长石 单斜 L2 P

L2 P C 单面、双面 平行双面

菱方柱 正长石 石 膏 正交3L2 L2 2P

3L23P C 单面、双面 平行双面、菱方柱

菱方四面体、菱方单锥、菱方双锥 重晶石 中级 四方 L4 L44 L2 L4PC L44P

L44 L2 5PC L

L 2 L2 2P 单面、平行双面

四方单锥、复四方单锥

四方双锥、复四方双锥四方柱、 复四方柱 四方四面体 四方偏方面体

四方偏三角面体 1． 闭形多

2． 晶面数目多，形状复杂 锡 石 黄铜矿 三方 L3 L33 L2 L33P L3C

L33 L23 PC 单面、平行双面 三方单锥、复三方单锥

三方双锥、六方单锥六方双锥 三方柱、复三方柱 六方柱、复六方柱 菱面体

三方偏方面体

复三方偏三角面体 方解石 石 英 六方L6 L66 L2 L6 PC L66P

L6 6 L2 7PC L

L 3 L2 3P 单面、平行双面 六方柱、复六方柱 三方柱、复三方柱 六方单锥、复六方单锥 六方双锥、复六方双锥 三方双锥、复三方双锥 六方偏方面体 磷灰石 绿柱石

高级 等轴3 L24 L3 3 L24 L33PC 3L 4L36P

3 L44 L36 L2 3 L44 L36 L29PC

四面体 三角三四面体 四角三四面体 五角三四面体 六四面体 八面体 三角三八面体 四角三八面体

五角三八面体、六八面体 立方体 四六面体、五角十二面体 偏方复十二面体

菱形十二面体 1． 都是闭形 2． 晶面数目多，形状复杂 方铅矿 闪锌矿 磁铁矿 石榴石 黄铁矿

实 验 三 晶体定向、晶面符号

一、 要求

1． 掌握各晶系的晶体定向原则。

2． 学会肉眼估计晶面符号的方法和单形符号的确定。 二、 内容和方法

1． 晶体定向：结晶轴的选择和轴率的确定称为晶体定向。方法如下： （1） 首先定出模型的对称型、晶系和单形名称。 （2） 参考“各晶系的晶体定向表”选出晶轴。

（3） 使各晶轴之间的交角α、β、γ尽可能近于90°或等于90°。 选择单位面：

当晶体上仅有一组晶面与三晶轴相交，并符合于该晶系的晶体常数时，常以它作为单位面。

如晶体有几组晶面与晶轴相交，则选择与三晶轴的截距接近相等的晶面做单位面。 2． 定晶面符号:

用坐标轴表示晶面在空间的位置符号叫做晶面符号。方法如下；

（1） 晶体定向后，视晶面和坐标轴（晶轴）的相互关系确定其晶面符号，具体地说，取晶面在各晶轴上截距系数的倒数，以（）括之，即为该晶面的晶面符号。

（2） 晶面符号的指数是截距系数的倒数，所以晶面的截距越长，则在该轴上的指数越小，当平行某晶轴时，则对应轴的指数为零。 （3） 在晶面符号中，指数按一定顺序排列：

（h k l） （h k I l） ┆ ┆ ┆ ┆ ┆ ┆ ┆ X Y Z X Y U Z 轴 轴 轴 轴 轴 轴 轴

指 指 指 指 指 指 指 数 数 数 数 数 数 数

（4）指数能确切估计时，则用阿拉伯数字表示，如（110）、（210）、（111）等，如不能确切估计时，则用字母表示，如（h k l）或（h k I l）。 3． 定单形符号: 一般在每个单形中，以一个和三个晶轴都交于正端的晶面符号为代表并以{}括之，即为此单形符号。如{111}、{110}等。 三、 举例：

以下用锆英石（ZrSiO4）的晶体为例说明怎样进行晶体定向和确定晶面符号。 1． 首先确定锆英石的对称型和晶系为：四方晶系；L4L25PC对称型。 2． 锆英石晶体为四方双锥和四方柱的聚形

3． 查表，知四方晶系的晶体定向为以L4为Z轴，以两个L2为X 、Y轴，并使三轴正交。 4． 晶体上仅有一组晶面（四方双锥）与三轴均相交，并在X 、Y轴上的截距相等，按“上、前、右”准则选定该组晶面的代表面，其晶面符号为（111），如晶面交晶轴为负端，则在晶面指数上标以负号，例如上、左侧晶面交Y轴于负端，晶面符号为（ ），

同法，四方双锥的所有晶面都得到其晶面符号

5． 四方柱的晶面符号，因和Z轴平行，故指数为零。如其中前右侧晶面符号为（110）。 6． 四方双锥和四方柱单形的符号均按“上前、右”的原则，分别选取其中之一的晶面符号该以{}括之为单形符号，则得：四方双锥{111}和四方柱{110}。 四、 本次实验内容及记录格式见实验报告。

各 晶 系 的 晶 体 定 向 表

晶系

选 轴 标 准 晶轴的方向 晶体常数的特点 举 例 等轴晶系

以三个互相垂直的L4(在 3L44L36L29PC和3L44L36L2晶类中)或三个相互垂直的L2(在其他晶类中)为X、Y、Z轴 Z 直立 Y 左右

X 前后 a=b=c α=β=γ=90° 四方晶系

以L4或L 为Z轴(主轴)两个L2分别为X、Y轴，若没有L2就选对称面的法线或晶棱的方向为X、Y、Z轴 Z 直立 Y 左右

X 前后 a=b c α=β=γ=90° 三方晶系

六方晶系

以L3、L6或L 为Z轴（主轴），L2为X、Y、U 轴，若没有L2，则选对称面的法线方向为X、Y、U 轴 Z 直立 Y 左右

X与U对着 观察者 a=b c

α=β= 90° γ=120°

正交晶系 以三个L2为X、Y、Z轴，在L22P晶类中，以L2为Z轴，两对称面的法线分别为X、Y轴 Z 直立 Y 左右

X 前后 a b c

α=β=γ=90°

单斜晶系 以L2或P的法线为Y轴，任何两个垂直于Y轴的棱的方向为X、Z轴 Z 直立 Y 左右

X斜对着观察者 a b c α=γ=90° β＞90°

三斜晶系 以不在一平面内的三个适当晶棱的方向为X、Y、Z轴 Z 直立 Y 左右 X对着观察者 a b c

α≠β≠γ≠90°

六方与三方晶系的定向方法相同，其共同特点为需要选择四个晶轴（三个水平轴），只有这样才

可以使同一单形的各晶面指数的数字相同，任一个晶面在三个水平周上的指数总和等于零。

实 验 四 晶 体 化 学

一、 要求

1．观察等大球体的两种基本的最紧密堆积方式及孔隙种类、数量。

2．学会在格子模型中确定空间格子类型、配位数、晶体化学式、“分子数”的计算方法。 3．结合矿物的化学组成，内部构造分析其形态及物性特点。 二、 内容方法：

1．观察等大球体的两种基本的最紧密堆积方式及孔隙种类、数量。 （1）自己动手堆球，观察两种堆积中质点的分布规律，重复方式。 （2）观察孔隙的种类及数量，假如各种堆积都是n个球组成时，则 八面体孔隙：6 1/6×n= n 四面体孔隙：8 1/4×n=2 n

2．学习在晶体格子模型上确定空间格子类型的方法。 （1）找相当点（即找性质相同、环境一样的等同点）。

（2）把单位晶胞中所有的相当点联系起来，便可定出空间格子类型。 以NaCl为例——立方面心格子（Fm3m）。

（3）认识几种典型晶体结构格子的空间群表示。 （注意：在一个结晶构造中只能有一种格子类型。）

3．在晶体格子模型上观察离子或原子的配位数。 以NaCl为例 配位数：Na ┄6 Cl ┄6

4．学习在晶体格子模型上计算单位晶胞中的“分子”数目Z及晶体化学式的方法。 计算原则：

（1）位于顶角上的离子为相邻的八个晶胞所共有，故只有1/8属于此晶胞 （2）位于棱上的离子为相邻的四个晶胞所共有，故只有1/4属于此晶胞。 （3）位于面心的离子为相邻的两个晶胞所共有，故只有1/2属于此晶胞。 （4）位于体内的离子则全部属于此晶胞。

以NaCl为例：

Na 面中心：1/2 6=3 Cl 棱上：1/4 12=3 顶角上：1/8 8=1 体内：1 1=1 所以4 Na +4 Cl =Na4Cl4=4 NaCl

所以晶体化学式：NaCl 单位晶胞内理想分子数：Z=4

5．结合矿物的化学组成和内部构造说明其形态和物理性质特征。

（1）由于NaCl为立方面心格子，为等轴晶系，常见结晶形态为立方体。

（2）Cl 和 Na 分别位于周期表的左右两端，因此呈离子键性晶体。其物理性质表现为无色透明、玻璃光泽，硬度较低，具有∥{100}完全解理，比重较小，不导电。 三、记录格式见实验报告。

实 验 五 矿 物 的 实 际 形 态

一、 要求：通过实验，熟悉了解矿物的各种实际形态、特征，能用正确的术语来描述矿物的形态，并了解形态，在矿物鉴定及成因上的意义。 二、 内容： （一）观察： 1．单体形态

（1） 单体习性：三向等长型——石榴子石、黄铁矿。 二向延展型——云母、石墨、黑钨矿。 一向延伸型——辉锑矿、电气石。

（2） 晶面条纹：又称生长条纹或聚形纹。如：石英、电气石、黄铁矿。

（3） 双晶条纹——如：方解石、斜长石。 2．双晶：

接触双晶——石膏（燕尾双晶） 聚片双晶——斜长石 穿插双晶——十字石 3．集合体形态： （1） 显晶集合体：

粒状集合体——粗粒、中粒、细粒大理岩。 片状、鳞片状集合体——云母、绿泥石

针状、纤维状、放射状集合体——辉锑矿、石棉、阳起石、红柱石 晶簇状集合体——石英、辉锑矿 致密块状——黄铜矿 （2） 隐晶质及胶态集合体：

土状集合体——高岭土 结 核 状——黄铁矿、白铁矿 鲕状集合体——鲕状赤铁矿 肾状集合体——肾状赤铁矿 豆状集合体——豆状铝土矿 晶 腺——玛 瑙 葡萄状集合体——葡萄状硬锰矿、褐铁矿 （二）描述：石榴子石（单体）、红柱石（集合体）

1． 对照矿物标本及标签上的形态术语，反复观察认识并熟悉上述各种常见的形态特征。 2． 用适当的形态术语来描述其特征。

描述时，首先要弄清该矿物是单体还是集合体，如果为单体应描述晶体习性、形态、颗粒大小、横切面形状、晶面上的条纹、所属晶系等。若为集合体则要描述其属哪一种集合体。应该注意，如果集合体中单体的颗粒大而清晰时，则应先描述其中之单体，然后再描述矿物集合体。

实 验 六 矿 物 的 光 学 性 质

一、 要求：

熟悉矿物的颜色、条痕、光泽、透明度等光学性质，学会如何辨认各种色调的颜色与条痕，各种亮度的光泽与透明度，并能运用专门的术语来描述矿物的这些性质。 二、 内容及方法 （一） 颜色：

1． 自色：黄铜矿、辰砂、孔雀石、蓝铜矿、磁铁矿、辉锑矿等。 2． 他色：烟水晶、紫水晶。

3． 假色：锖色——斑铜矿、黄铜矿

晕色——云母、重晶石

变彩——钙钠长石、贵蛋白石

矿物颜色的命名一般采用二名法，如绿黑色、黄褐色。另一种方法是比拟法，如金黄色、铜黄色、柠檬色等。

下列矿物的颜色可作为矿物颜色命名时的比较标准，必须熟记：

1．紫色——紫水晶 7. 蓝色——蓝铜矿 2．绿色——孔雀石 8 . 黄色——雌黄

3．红色——辰砂 9. 褐色——多孔褐铁矿

4．锡白色——毒砂 10. 铅灰色——方铅矿 5．钢灰色——辉锑矿 11. 铁黑色——磁铁矿 6．铜黄色——黄铜矿 12. 金黄色——自然金 请注意：在观察矿物颜色时，应看新鲜面的颜色。 （二） 条痕：

实验矿物：红褐色赤铁矿、钢灰色赤铁矿 实验方法：

1． 看准需测试矿物然后在瓷板上小心刻划，不要随手乱划，否则试出的条痕并非实验的某一矿物条痕，而是与其共生的另一矿物的条痕。

2． 在瓷板上刻划的条痕长度为一公分左右即可，不要一次就划三、四条，而且很长。 3． 硬度大于6以上的矿物，因其硬度比瓷板硬，一般来说，不显条痕，不必做条痕实验。 4． 无色、白色等矿物，其条痕色均为白色，无意义，不做条痕测试。

（三） 光泽：

1． 金属光泽——如新鲜的金属制品光滑平面上所反射的光亮。例如：方铅矿、 黄铁矿。

2． 半金属光泽——如像使用已久的金属制品光滑平面上所反射出来的光亮。例 如：黑钨矿。

3． 金刚光泽——如金刚石表面反射出来的光亮。例如：锡石、闪锌矿。 4． 玻璃光泽——如玻璃表面反射出来的光亮。例如：水晶、方解石。 5． 树脂光泽——如：自然硫、块状石英。 6． 蜡状光泽——如：蛇纹石 7． 土状光泽——如：高岭土

8． 珍珠光泽——如：白云母、片状石膏。 9． 丝绢光泽——如：石棉、纤维石膏。 注意：

1． 观察上述各种光泽时，应观察矿物的新鲜面。

2． 一般两极交界附近的光泽教难确定、需要反复观察与体验。 3． 矿物名称带有“辉”字的通常具有金属光泽，且多为硫化物。 （四） 透明度： 1． 透明——水晶

2． 半透明——浅色闪锌矿薄片。 3． 不透明——磁铁矿、石墨。

三、 系统描述下列几种矿物的光学性质（见另附表） 思考题：

（一） 以实例说明矿物的颜色、条痕色、光泽、透明度之间的相互制约的关系与变化规律。 （二） 比较几种颜色不同的闪锌矿的条痕，说明它们是如何随成分变化而发生变化的。 （三） 矿物的形态和表面的光滑程度是怎样影响它的光泽的？

实 验 七 矿物的力学性质及其它性质

一、 要求：

1． 熟悉矿物的解理、硬度、比重、磁性、韧性等物理性质，学会观察、估计和 区别解理、

硬度、比重等级，用以正确地鉴定矿物。

2． 结合矿物的内部构造，了解某些性质的产生原因及影响因素。

二、内容与方法 1． 解理：

（1） 解理的等级

极完全解理——解理面大、滑亮，能分解成极薄的薄层片。如云母、辉钼矿。 完全解理——解理面平，易沿解理面分裂成小块。如方解石、方铅矿。 中等解理——在碎块中可见到解理。如长石、角闪石。

不完全解理——解理面很小，碎块中亦很难见到解理。如磷灰石。 极不完全解理——即无解理。如石英。 （2） 解理方向：

一向解理——云母 、石墨 二向解理——长石

三向解理——方解石、石盐、方铅矿 四向解理——萤石

多向解理——闪锌矿 （3） 解理观察：

● 如果矿物标本是集合体，而该矿物又有新鲜面时，则表现在每一矿物颗粒上都有解理面。因此在标本上就显出许多反光平面，看起来闪闪发光，千万不要以为该矿物集合体的表面不平就认为没有解理。

● 在晶体上有一对平行的解理面就称为一向解理，有二对平行的解理就称为二向解理??。

● 要确定解理的方向有多少，首先要根据该矿物的对称型来分析它。 2．硬度：

（1） 测试时的比较标准：

摩氏硬度计：1 滑石 2 石膏 3方解石 4萤石 5 磷灰石 6 正长石 7石英 8 黄玉 9 刚玉 10金刚石 （2） 硬度测定方法：

1 将要测定的矿物与标准矿物进行相互刻划，以比较硬度。

2 测定硬度一定要在矿物的新鲜面上进行，否则不能得到正确的硬度。

3多孔状粉末集合体的硬度是虚假的，要测定它的硬度，应将粉末放在标准硬度的矿物上或物品上摩擦，看其有否留下伤痕来决定。在测定鳞片状以及纤维状矿物的硬度时，也须注意类似的情况出现。

4 刻划时，不宜用力过猛，否则不能得到正确的结果。 （3） 测定下列矿物的硬度：方铅矿、黄铁矿。 3．磁性：

实验下列矿物的磁性：强磁性——磁铁矿、磁黄铁矿（其粉末具强磁性）。 思考题：

（一） 在矿物标本上你会区别晶体与解理面吗？

（二） 根据自己在实验中测定矿物硬度时的亲自体会，说明要想测定正确的硬度，应注意哪些问题。

（三） 举出五种在比重上具有鉴定意义的矿物。

实 验 八 矿 物 各 论

一、 目的要求

1． 学会肉眼鉴定矿物的方法。

2． 熟练掌握近百种矿物的主要鉴定特征，能区别相似矿物。

3． 了解矿物的外表特征（形态、物性等）与其化学组成，内部构造；晶体化学特征之间的相互关系，并分析12种矿物形态物性特征。 4． 掌握24种矿物格子构造 二、方法和步骤

简言之，概括为“一看二比三记”

“看”——对照教材中该矿物有关的描述，观察矿物的形态、物性特征。 “比”——对相似的矿物进行比较，掌握相异点（鉴定特征）。 “记”——边看边比边记。即掌握每一大类矿物的“共性”。又要掌握常见矿物的主要鉴定特征。

三、记录格式

按矿物鉴定记录表简要记录，通过每次实验的积累，到本课程结束时，每位同学能有一份简明扼要的矿物鉴定表，为今后参加野外工作查阅提供方便。 四、实验内容

下面所列矿物分8—10次进行观察。 （一） 自然元素

自然金 Au 金刚石 C 自然铋 Bi 自然铜 Cu 石 墨* C 自然硫* S （二） 硫化物

辉铜矿* CuS 红砷镍矿* NiAs 方铅矿* PbS

辉锑矿* Sb2S3 闪锌矿 ZnS 辉铋矿* Bi2S3 辰 砂* HgS 雌 黄* As2S3 黄铜矿* CuFeS2 雄 黄* As4S4 斑铜矿* Cu5FeS4 辉钼矿* MoS2 磁黄铁矿* Fe1-xS 黄铁矿* FeS2 镍黄铁矿 (FeNi)9S8 白铁矿 FeS2 硫镉矿 CdS 毒 砂 FeAsS 黝锡矿（黄锡矿）Cu2FeSnS4 （三） 氧化物

赤铜矿 CuO 刚 玉* Al2O3 软锰矿* MnO

赤铁矿* Fe2O3 锡 石* SnO2 石 英* SiO2 磁铁矿* Fe3O4 钛铁矿* FeTiO3 铬铁矿* (Mg，Fe)Cr2O4 黑钨矿* (Mn，Fe) WO4

（四） 氢氧化物

铝土矿* 硬锰矿* 针铁矿* 褐铁矿 （五） 岛状硅酸盐

锆 石* 石榴石* 红柱石* 橄榄石* 兰晶石* 十字石 黄 玉 符山石 绿帘石 褐帘石 榍 石

（六）环状硅酸盐

绿柱石* 电气石*（碧玺） （七）链状硅酸盐

透辉石 普通辉石* 透闪石* 阳起石 普通角闪石*

硅灰石 （八）层状硅酸盐

滑 石* 白云母* 黑云母* 金云母* 绿泥石* 铁锂云母 高岭土* 蛇纹石* 石 棉 叶腊石* 硅孔雀石

（九）架状硅酸盐

斜长石* 正长石 * 霞 石 钾微斜长石（天河石） 白榴石 沸 石 （十）其他氧盐

碳酸盐：方解石*CaCO3 冰洲石CaCO3 文 石CaCO3 白云石*CaMgCO3 菱镁矿MgCO3 白铅矿PbCO3

菱铁矿*FeCO3 孔雀石*Cu[CO3 ][OH ]*

菱锌矿*ZnCO3 蓝铜矿* Cu2[CO3 ]2[OH ]* 菱锰矿*MnCO3 碳酸锶矿（菱锶矿）SrCO3 磷酸盐：磷灰石* CaS(PO4)5(Fe,Cl) 独居石* (Ce,La??)PO4

硫酸盐：重晶石* Ba[SO4] 硬石膏Ca[SO4] 石 膏* Ca[SO4]?2H2O 胆 矾Cu[SO4]?5H2O

铅 矾 Pb[SO4] 黄钾铁矾KFe3[SO4]2 (OH) 水绿矾 Fe[SO4]?7H2O 明矾石KAl3[SO4](OH)6

钨酸盐：白钨矿* Ca[WO4] （十）卤化物

萤石* CaF2 钾盐 KCl 石盐 NaCl 注：带*号者要熟记。

附录一 可用矿物的工业分类

一、 钢铁的基本原料——金属矿产 铁：磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿 锰：软锰矿、硬锰矿、水锰矿、菱锰矿 钛：钛铁矿、金红石 铬：铬铁矿 钒：钒酸铀矿、钒酸钙铀矿 二、有色金属矿产

铜：黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿、铜兰、黝铜矿、 孔雀石、蓝铜矿、自然铜

铅：方铅矿、白铅矿、铅钒 锌：闪锌矿、菱锌矿 铝：铝土矿

镁：菱镁矿、白云石

镍：镍黄铁矿、红砷镍矿、镍蛇纹石 钴：辉砷钴矿、钴土矿、含砷黄铁矿 钨：黑钨矿、白钨矿

锡：锡石 钼：辉钼矿

铋：辉铋矿、自然秘、铋华 汞：辰砂

锑：辉锑矿、锑华、锑赭石 铂：砷铂矿、自然铂 金：自然金

银：自然银、辉银矿

三、稀有稀土金属矿产

铌：铌铁矿、钽铁矿、褐铁矿、褐钇铌矿、 烧绿石、钛铁金红石

铍：绿柱石、白光榴石、香花石 锂：锂辉石、锂云母、铁锂云母 锆、铪：锆石

铷、铯：天河石、铯榴石

铈、镧：独居石、烧绿石、褐帘石 钇：磷钇矿、铪钇铌矿 锶：天青石、菱锶矿 四、非金属矿产

1． 冶金辅助原料：菱镁矿、白云石、萤石。

2． 化工原料：自然硫、黄铁矿、磁黄铁矿、雄黄、雌黄、 钾盐、食盐、 重晶石、 明矾石、磷灰石、

硼砂、硼镁铁矿、硼镁石、橄榄石、蛇纹石、长石。

3． 特种非金属矿产：金刚石、水晶、冰洲石、光学萤石、蓝石棉、 硼矿物（硼砂、硼镁铁矿、硼镁石）、红宝石。

4． 建筑材料及其它非金属矿产： 石棉、石墨、石膏、白云母、 蛭石、高岭土、石英、硅藻土、方解石（石灰石）、 白垩、长石、刚玉、黄玉、石榴石、软玉、硬玉、 玛瑙、蔷薇 、辉石。

附录二 相 似 矿 物 对 比 表

区 别

相似矿物 颜 色 条 痕 解 理 其 它

自然硫 淡黄色 浅黄的白色 无解理 性极脆，具硫磺臭，易燃烧，产生兰色火焰。 雌 黄 柠檬黄色 鲜黄 {010}解理完全 薄片具挠性，锤击之有蒜臭味。

区 别

相似矿物 晶 形 条 痕 比 重 解 理

方 铅 矿 立方体 灰 黑 很 大 三组{100}解理完全

辉 锑 矿 柱 状 铅 灰 中 等 平行{110}的一组解理完全，解理面上有裂纹。 注：辉锑矿滴KOH溶液有黄褐色反应物。

区 别

相似矿物 形 态 颜 色 硬 度 其 它

黄 铜 矿 常为致密块状 铜黄色、表面常有兰紫色 3—4

黄 铁 矿 立 方 体 浅黄铜色 6—6.5 相邻晶面有互相垂直的条纹

区 别

相似矿物 颜 色 光 泽 比 重 成 因 产状 其 它

辉 锑 矿 铅灰、有暗兰锖色 金属光泽 4.6 低温热液矿床 解理面上有横纹，滴KOH有黄褐色反应物

辉 铋 矿 锡白、带黄褐色 强金属光泽 6.4—6.8 高温热液矿床 晶面上具纵纹，与KOH无反应。

区 别

相似矿物 形 态 颜 色 条 痕 光 泽 解 理 比 重 化学性质

闪 锌 矿 粒状 浅黄褐至棕褐色 浅黄 金属—半金属 多组完全 中 与磷酸不反应 黑 钨 矿 板状 黑至褐黑 褐色 半金属 一组解理 大 用磷酸煮沸呈兰色 区 别

相似矿物 颜 色 条 痕 光 泽 比 重

辉 钼 矿 铅 灰 灰色，在纸划条痕为天兰色，在上釉瓷板上划条痕为黄绿色。 强 金 属 大

石 墨 铁 黑 灰黑 金 属 小

区 别

相似矿物 颜 色 条 痕 光 泽 硬 度 比 重 其 他 辰 砂 朱 红 红 金 刚 2—2.5 大

雄 黄 橙 红 橘红 断口油脂 1.5—2 中 刺鼻之臭味 区 别

相似矿物 化 学 反 应 白 铅 矿 加稀HCl起泡 铅 钒 与HCl不起反应 区 别

相似矿物 化 学 反 应

菱 锌 矿 粉末加HCl起泡 异 极 矿 粉末加HCl不起反应 区 别

相似矿物 颜 色 条 痕 其 它

硅 孔 雀 石 绿——兰绿 带浅绿的白色 滴HCl不起泡 孔 雀 石 绿——兰绿 浅绿 滴HCl起泡

区 别

相似矿物 硬 度 比 重 解 理 其 它

锡 石 6—7 6.8—7 {100}解理不完全 矿粒置锌片上加HCl一滴，稍许，见锡白色锡镜反应

金 红 石 6 4.2---4.3 {110}解理完全 锆 英 石 7—8 4.7 {110}解理不完全

区 别

相似矿物 形 态 颜 色 条 痕 其 它

磁 铁 矿 八面体、粒状、致密块状 铁 黑 黑 色 强磁性

赤 铁 矿 肾状、鲕状、豆状、鳞片状、块状、土状 钢灰、土红 樱红色 无磁性 褐 铁 矿 土状、蜂窝状、块状、皮壳状、葡萄状 浅褐—黑褐 黄褐色 无磁性

区 别

相似矿物 条 痕 磁 性 磁 铁 矿 黑 色 强 磁 性 铬 铁 矿 褐 色 弱 磁 性

区 别

相似矿物 形 态 颜 色 其 它

黄 铁 矿 立方体或五角十二面体 淡黄铜色 立方体晶面上有互相垂直的三组条纹 白 铁 矿 多呈结核状、矛状 浅铜黄色微带绿色 结核的内部常呈放射状 毒 砂 柱状或致密块状 锡白 柱面有纵纹，锤击之有蒜臭味

区 别

相似矿物 颜 色 解 理 磁 性

磁 黄 铁 矿 暗青铜黄色 解理不显 具磁性

镍 黄 铁 矿 淡青铜黄色 {111}解理完全 磁性不显

区 别

相似矿物 形 态 颜 色 其 他

磁 性▁▁▁▁▁ 发光性▁▁▁▁▁

三、 系统描述下列矿物的形态及物性特征：

矿物 颜色 条痕 光泽 透明度 解理 硬度 比重 形态 其他 黑钨矿 方铅矿 萤 石

实验八 矿 物 鉴 定 记 录 表 矿 物

名 称 晶 体

化学式 空间群 形 态 光 学 性 质 力 学 性 质 及 其 它 性 质 单体 集合体 例：石英 SiO2 P3121 柱状 块状 无色或乳白色，玻璃光泽，断口油脂光泽，透明-半透明。 无解理。断口贝壳状，硬度大于小刀。

毒 砂 柱 状 锡白至钢灰色 常带浅黄锖色 辉 砷 钴 矿 八面体、五角十二面体、立方体或其聚形 微带玫瑰红之锡白色 风化面上常有玫瑰色 之钴华

区 别

相似矿物 颜 色 条 痕 硬 度

软 锰 矿 黑、钢灰 黑 色 呈晶体者硬度大（5—6） 呈粉末者硬度小（2）

硬 锰 矿 褐 黑 褐 黑 近于小刀

区 别

相似矿物 形 态 解 理 磁 性 榍 石 晶形呈信封状，断面呈楔形 {110}解理中等 作为各种岩浆岩的副矿物出现，接触变质岩中产出，砂矿中亦见。

褐 帘 石 压板状、短柱状 无解理 主要见于花岗岩中正长岩和伟晶岩中，具放射性。

区 别

相似矿物 颜 色 形 态 成 因 产 状

橄 榄 石 黄绿—暗绿，表面氧化为红色 粒状多见 只在超基性、基性岩中出现 符 山 石 黄、灰、绿、褐 短柱状多见 为矽卡岩的造岩矿物 绿 帘 石 特征的黄绿色 柱状、粒状 其生成与热水作用有关

区 别

相似矿物 解 理 硬 度 化 学 反 应 块 状 石 英 无解理 7

块 状 长 石 两组解理完全 6

块 状 绿 柱 石 {0001}解理不完全 7.5—8

块 状 刚 玉 无解理 9 极其细粉末滴以硝酸钴溶液强灼之 ，显兰色反应

区 别 相似矿物 化 学 反 应 高 岭 石 加HCl不起泡 白 垩 加HCl起泡

区 别

相似矿物 硬 度 解 理 化 学 反 应 绿柱石 8 {0001}不完全

天河石 6 两组解理完全，交角90°

磷灰石 5 {0001}不完全 滴钼酸铵的硝酸溶液有黄色反应

区 别

相似矿物 颜 色 形 状 断 面 形 状 （以镜下观察最明显 ） 成 因 产 状

透 辉 石 绿、灰绿 长柱状 呈正方形或正八边形 矽卡岩的重要造岩矿物，基性、超基性岩也常见

普 通 辉 石 黑、黑绿 短柱状、粒状 呈正八边形 以基性火成岩中最常见

区 别

相似矿物 形 态 解 理 断 面 形 状 成 因 产 状 其 他 普通辉石 柱状、

粒状 两组解理近于正交，解理完全—中等 正八边形 以基性岩浆岩为主

普通角闪石 长柱状 两组解理夹角124°，解理完全—中等 菱 形 以中酸性岩浆岩为主，其次为区域变质岩中常见

黑电气石 长柱状 无 解 理 球面三角形 常见于伟晶岩和高温热液作用中 柱面有纵纹，硬度较高

区 别

相似矿物 形 态 解 理 硬 度 成 因 其 他

硅 灰 石 针状、棒状、放射状 两组解理交角74°，解理中等 4.5—5 产于中酸性火成岩和石灰岩接触带 细粉末完全溶于HCl中

透 闪 石 长柱状、针状、放射状 两组解理交角124°，解理完全—中等 5.5—6 同上 难溶于HCl

区 别

相似矿物 简 易 化 学 实 验 成 因

滑 石 以硝酸钴溶液浸湿强灼之变成浅玫瑰红色（Mg反应） 由富含Mg的基性火成岩热液蚀变的产物

叶 蜡 石 以硝酸钴溶液浸湿强灼之变成兰色（Al反应） 低温矿物，由火山岩经热液蚀变的产物

区 别

相似矿物 颜 色 解 理 双 晶

正 长 石 肉红色、浅黄褐色 {001}完全，{010}中等，两组解理交角90° 卡斯伯双晶 斜 长 石 白色、灰白色 {001}完全，{010}中等，两组解理交角86°。 钠长石聚片双晶

区 别 相似矿物 解 理 硬 度 成 因 其 他 长 石 两组解理完全 6

霞 石 有不完全解理 5—6 只产于碱性火成岩中，不与石英共生。 易于风化，表面常留有许多洞穴

石 英 无解理 7

区 别

相似矿物 颜 色 硬 度 产 状

石 榴 石 深浅各色均有 6.5—7.5 主要分布在矽卡岩及区域变质岩中

白 榴 石 炉灰色 5—6 产于富碱贫硅的碱性喷出岩中，与碱性辉石、霞石共生。

区别 相似矿物 形 态 解 理 硬 度 比 重 其 他 重 晶 石 板状晶形多见 {001}完全、{201}中等 3—3.5 4.3—4.7 方 解 石 粒状集合体多见 三组解理完全 3 2.71 遇HCl起泡 石 膏 板状、纤维状多见 {010}极完全 1.5—2 2.3

萤 石 粒状集合体多见 四组解理完全 4 3.18

区别 相似矿物 与 HCl 作 用 染 色 方 解 石 加冷HCl强烈起泡 加茜素红的HCl溶液*3—5滴显玫瑰红色 白 云 石 粉末加HCl强烈起泡 无反应 菱 镁 矿 粉末加热HCl方能起泡 无反应

*溶液配制：将5%的HCl加在0.1%的茜红素溶液100毫升即可。

区 别

相似矿物 染色 天 青 石 吹管火焰下熔成白色小球，染火焰为深紫红色（盐酸浸润后颜色更明显）。

重 晶 石 由盐酸浸润后，染火焰成黄绿色（钡的焰色）。

区 别 相似矿物 颜 色 条 痕 形 态 解 理 硬 度 其 他 锡 石 褐色或沥青黑色 浅棕色 双锥柱状、粒状 不完全 解理 6—7 有锡镜 反应

黑钨矿 褐黑或褐红色 黄褐—黑褐 厚板状 {010}完全解理 4.5—5.5 含铁高者有弱磁性

区 别

相似矿物 形 态 解 理 硬 度 比 重 发 光 性 白钨矿 粒状、致密块状多见，晶形为假八面体 {111}中等解理 4.5—5 5.8—6.2 紫外光下显浅兰荧光

石英 柱状、块状 无解理 7 2.5—2.8 不发光

区 别 相似矿物 形态 其 他

铝土矿 豆状或土状块体 有粗糙感，用口哈气后有强烈土臭味，颜色变化较大。 石灰岩 鲕状或致密块状 硬度小于小刀，加盐酸起泡

附录三

稀有和分散元素在常见矿物中的伴生含量表

（根据矿产原料综合利用研究所南京实验室 73年） 元素 矿物 元素含量% 元素 矿物 元素含量%

Ga 闪锌矿 0.0005---0.05 Ge 闪锌矿 0.0001---0.1 长石 0.001---0.03 硫砷铜矿 0.01---0.1 白云母 0.05 赤铁矿 0.01---0.1

锂云母 0.003---0.05 磁铁矿 0.01---0.1---0.01 电气石 0.04 锂辉石 0.001---0.003 铝土矿 0.001---0.01 黄玉 0.01—0.03 赭石 0.7 煤灰 0.1

Hf 锆英石 0.2—06.0 In 闪锌矿 0.01---0.1 铌钇矿 2.0 黝锡矿 0.01---0.03 Nb 黑钨矿 2.0 锡石 0.001---0.01

锡石 2.4 Cd 闪锌矿 0.04---1.0 榍石 2.3 方铅矿 0.01---0.05 金红石 0.2 煤灰 0.005

钛铁矿 0.3---0.9 Rb 长石 0.00---0.3 锆英石 0.02 黑云母 0.01---0.5 黑云母 0.13 白云母 0.005---1.5 白云母 0.025 锂云母 0.1---2.5 钙钛矿 2.0 铯榴石 0.2---1.5

Pe 辉钼矿 0.0001---0.1 绿柱石 0.001---0.1 某些金属硫化物 0.00001---0.01 Hg 闪锌矿 0.001---0.02

Rb 钾盐 0.04 方铅矿 0.01

光卤石 0.04 黄铁矿 0.001---0.002

Te 闪锌矿 0.0001---0.005 斑铜矿 0.0003

白铁矿 0.0001---0.003 辉铜矿 0.0001---0.002 长石 0.00003---0.03 辉锑矿 0.0001---0.01 黑云母 0.001---0.006 Se 方铅矿 <0.0001—0.03 白云母 0.0002---0.05 黄铁矿 0.0002---0.01 锂云母 0.001---0.05 闪锌矿 0.01

铯榴石 0.001---0.05 黄铜矿 0.0001---0.01 硬锰矿 0.001---0.005 毒砂 0.01 辉铜矿 0.06 黄钾铁矾 0.3

昆明理工大学

《结晶学及矿物学》实验报告

地球科学系地质专业使用

周梅 刘星（编）

昆明理工大学地球科学系 二00四年一月

目 录

实验一 晶体的对称（一）??????????????????????????1 实验一 晶体的对称（二）??????????????????????????2 实验二 认识单形（一）???????????????????????????3 实验二 分析聚形（二）???????????????????????????4 实验三 晶体定向、符号（一）????????????????????????5 实验三 晶体定向、符号（一）????????????????????????6 实验四 晶体化学??????????????????????????????7 实验五 矿物的实际形态???????????????????????????8 实验六 矿物的光学性质???????????????????????????9 实验七 矿物的力学性质及其它性质?????????????????????10 实验八 矿物各论?????????????????????????????11

实验一 晶体的对称（一）

模型号 对 称 要 素 对 称 型 晶族及晶系 L6 L4 L3 L2 P C L L

例 3 4 6 9 1 3 L44 L36L29PC 高级晶族 等轴晶系

实验一 晶体的对称（二）

模 型 号 所 用 定 理 对 称 型 晶 族 晶 系 例 1，2，3 L6L27PC 中级 六方

实验二 认识单形（一） 模 型

号 单 形

名 称 面 数 晶 面 形 状 断 面

形 状 模型号 单 形 名 称 面 数 晶 面 形 状

平行双面 四面体 菱方柱 八面体 菱方双锥 立方体 四方柱 菱形十二面体 四方双锥 五角十二面体 四方四面体 四角三八面体 六方柱 三角三四面体 六方双锥 四六面体 三方锥 复三方柱 三方单锥 三方双锥 菱面体

复三方偏三角面体 三方偏方面体 三方偏方面体

实验二 分 析 聚 形（二）

模型号 对 称 型 晶 系 单形数目 单形名称及晶面数目 例 L44L25PC 四 方 4 四方柱（4）四方柱（4） 四方双锥（8）四方双锥（8）

实验三 晶 体 定 向、符 号（一）

模 型 号 对 称 型 晶 系 晶体定向 单形及其形号 例 L44L25PC 四方 使L4=Z轴 两个L2=X、Y轴 并使α=β=90。 a=b c

四方双锥{111} 四方柱{110}

实验三 晶 体 定 向、符 号（二）

模 型 号 对 称 型 晶 系 晶 体 定 向 单 形及其形号

实验四 晶 体 化 学 （一）

堆 积 类 型 重 复 方 式 空 隙 种 类 空 隙 数 目 六方最紧密堆积 立方最紧密堆积

（二）

典 型 构 造 空 间 格 子 类 型 （空间群） 配 位 数 晶体化学 Z 阳 阴 石 盐 萤 石 赤 铜 矿 红 镍 矿 闪 锌 矿

（三）结合萤石的化学成分、内部构造说明其形态和物性特征。

实验五 矿 物 的 实 际 形 态 一、 描述石榴子石形态

二、 描述红柱石形态

素描图

素描图

实验六 矿物的光学性质

一、 写出下列几种矿物的条痕色

赤铁矿▁▁▁▁▁ 磁铁矿▁▁▁▁▁ 褐铁矿▁▁▁▁▁ 黄铁矿▁▁▁▁▁ 二、 写出下列几种矿物的光泽

石英▁▁▁▁▁ 方铅矿▁▁▁▁▁ 云母▁▁▁▁▁ 高岭土▁▁▁▁▁ 石棉▁▁▁▁▁ 三、 观察萤石发光性

四、 系统描述下列几种矿物的光学性质

矿 物 颜 色 条 痕 光 泽 透 明 度 备 注 黄铜矿 闪锌矿 方解石

实验七 矿物的力学性质 一、 写出下列几种矿物的解理：

方解石▁▁▁▁▁ 云 母▁▁▁▁▁ 方铅矿▁▁▁▁▁ 绿泥石▁▁▁▁▁ 萤 石▁▁▁▁▁ 长 石▁▁▁▁▁ 二、 指出以下物理性质是哪种矿物所具有的特性： 挠 性▁▁▁▁▁ 弹 性▁▁▁▁▁ 导电性▁▁▁▁▁ 延展性▁▁▁▁▁

磁 性▁▁▁▁▁ 发光性▁▁▁▁▁

三、 系统描述下列矿物的形态及物性特征：

矿物 颜色 条痕 光泽 透明度 解理 硬度 比重 形态 其他 黑钨矿 方铅矿 萤 石

实验八 矿 物 鉴 定 记 录 表 矿 物

名 称 晶 体

化学式 空间群 形 态 光 学 性 质 力 学 性 质 及 其 它 性 质 单体 集合体 例：石英 SiO2 P3121 柱状 块状 无色或乳白色，玻璃光泽，断口油脂光泽，透明-半透明。 无解理。断口贝壳状，硬度大于小刀。

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