结晶学与矿物学教案 Crystallography Mineralogy 福州大学紫金矿业学院 刘羽
1 结晶学与矿物学教案 Crystallography & Mineralogy 福 州 大 学 紫 金 矿 业 学 院 刘羽
绪论(Introduction) 课程目的；学习内容；学习方法；学时按排；参考文献。 1课程目的与学习内容 结晶学：研究晶体形态与结构的对称规律和组成特点的科学。 特点：空间抽象性、逻辑性； 矿物学：研究矿物晶体的化学成分、物理性质、成因产状的科学 在此基础上，掌握辨认矿物的技能，了解矿物的用途。 特点：经验性、感性、归纳分类性。 二者是地球科学、材料科学、环境科学等学科的基础，与化学 物理学、岩石学、矿床学、地球化学等学科关系密切。 发展阶段： 17~18世纪：以研究晶体形态为主，也初步推测研究晶体内部结 构的几何规律；几何结晶学(geometrical crystallography) 19世纪末~20世纪初：X-射线的发现及其对晶体结构的测量， 进入晶体内部结构研究阶段；晶体结构学(crystalogy) 20世纪70年代以来：透射电镜研究晶体内部超微结构细节； 分支学科： 几何结晶学Geometrical Crystallography-研究晶体宏观形态 几何规律（对称规律， 晶体结构学Crystallology-研究晶体内部结构几何规律及缺 2
2 绪论(Introduction) 课程目的；学习内容；学习方法；学时安排；参考文献。 1 课程目的与学习内容 结晶学：研究晶体形态与结构的对称规律和组成特点的科学。 特点：空间抽象性、逻辑性； 矿物学: 研究矿物晶体的化学成分、物理性质、成因产状的科学， 在此基础上， 掌握辨认矿物的技能， 了解矿物的用途。 特点：经验性、感性、归纳分类性。 二者是地球科学、材料科学、环境科学等学科的基础， 与化学、 物理学、岩石学、矿床学、地球化学等学科关系密切。 发展阶段： 17～18 世纪：以研究晶体形态为主，也初步推测研究晶体内部结 构的几何规律；几何结晶学(geometrical crystallography) 19 世纪末～20 世纪初：X－射线的发现及其对晶体结构的测量， 进入晶体内部结构研究阶段；晶体结构学(crystalogy) 20 世纪 70 年代以来：透射电镜研究晶体内部超微结构细节； 分支学科： 几何结晶学 Geometrical Crystallography －研究晶体宏观形态 几何规律（对称规律）。 晶体结构学 Crystallology －研究晶体内部结构几何规律及缺
陷。 晶体化学Crystal Chemistry-研究晶体成分与结构的关系。 晶体生长学(Crystal grow)-研究晶体生长机理和控制、影响因素。 晶体物理学Crystal Physics-研究晶体物理性质及其产生机理 课程含两大相互联系并相对独立的内容： 1结晶学主要以晶体的对称、晶体定向与结晶学符号、单形和聚形 双晶为主要内容，简要介绍晶体内部结构对称和晶体化学的基本知识 和基本理论： 2矿物学主要讲授矿物的化学成分、结构、形态、物理性质和成因产 状的基本概念和基本理论，以及按矿物的晶体化学分类体系介绍八十 种左右常见矿物。 通过课程的学习，掌握结晶学中有关晶体对称理论、晶体化学基本知识 和矿物学中有关矿物成分、结构、形态、物理性质、成因等的基本概 念、基本知识，初步掌握鉴定和研究矿物的基本技能和方法；了解一 些矿物的主要用途。为后续课程学习和实际工作奠定基础。 学习方法与学时安排 ·强调实验；认真讲；注意归纳 ·思考、观察、归纳、记忆。 ·本课程82学时，其中理论教学41学时、实验课40学时
3 陷。 晶体化学 Crystal Chemistry－研究晶体成分与结构的关系。 晶体生长学(Crystal grow)-研究晶体生长机理和控制、影响因素。 晶体物理学 Crystal Physics－研究晶体物理性质及其产生机理。 课程含两大相互联系并相对独立的内容： 1 结晶学主要以晶体的对称、晶体定向与结晶学符号、单形和聚形、 双晶为主要内容，简要介绍晶体内部结构对称和晶体化学的基本知识 和基本理论； 2 矿物学主要讲授矿物的化学成分、结构、形态、物理性质和成因产 状的基本概念和基本理论,以及按矿物的晶体化学分类体系介绍八十 种左右常见矿物。 通过课程的学习, 掌握结晶学中有关晶体对称理论、晶体化学基本知识 和矿物学中有关矿物成分、结构、形态、物理性质、成因等的基本概 念、基本知识，初步掌握鉴定和研究矿物的基本技能和方法；了解一 些矿物的主要用途。为后续课程学习和实际工作奠定基础。 学习方法与学时安排 • 强调实验；认真听讲；注意归纳； • 思考、观察、归纳、记忆。 • 本课程 82 学时，其中理论教学 41 学时、实验课 40 学时
教材和参考资料： ·赵珊茸主编，结晶学及矿物学》，北京：高等教育出版社，2004 ·潘兆橹主编，《结晶学及矿物学》第3版)，北京：地质出版社 1993 ·王根元编，《矿物学》，武汉：中国地质大学出版社，1989 ·罗谷风编，《结晶学导论》北京地质出版社，1985 ·陈武，季寿元编，《矿物学导论》，北京地质出版社，1985 部分网上资源 美国矿物学会(Mineralogical Society of America): http://www.minsocam.org/ 美国大学矿物学教学资源(Mineralogy Courses at Universities): http://www.minsocam.org/MSA/Special/Teachingmin.html 矿物学数据库(Mineralogy Database):http:/webmineral.com/ 矿 物 收藏(Collectors Corner) http://www.minsocam.org/MSA/collectors_corner/index.htm 矿物学有关软件(Mineralogical Resources-Software): http://www.minsocam.org/MSA/Software/ 矿物学数据库：http:/webmineral.com/AtoZ/IndexB.shtml 中国地质大学晶星晶体结构网：htp:/www.crystalstar.org
4 教材和参考资料： • 赵珊茸主编，结晶学及矿物学》,北京:高等教育出版社,2004 • 潘兆橹主编,《结晶学及矿物学》(第 3 版)，北京：地质出版社, 1993 • 王根元编,《矿物学》,武汉:中国地质大学出版社,1989 • 罗谷风编,《结晶学导论》,北京:地质出版社,1985 • 陈武，季寿元编,《矿物学导论》,北京:地质出版社,1985 部分网上资源 美 国 矿 物 学 会 （ Mineralogical Society of America ） ： http://www.minsocam.org/ 美国大学矿物学教学资源 (Mineralogy Courses at Universities)： http://www.minsocam.org/MSA/Special/Teachingmin.html 矿物学数据库（Mineralogy Database）：http://webmineral.com/ 矿物收藏 (Collectors Corner) http://www.minsocam.org/MSA/collectors_corner/index.htm 矿 物 学 有 关 软 件 (Mineralogical Resources-Software) ： http://www.minsocam.org/MSA/Software/ 矿物学数据库： http://webmineral.com/AtoZ/IndexB.shtml 中国地质大学晶星晶体结构网：http://www.crystalstar.org
第一章晶体 晶体： 古典定义：自发形成规则形态的物体； 现代定义：内部结构具有周期重复性，即具有格子构造(lattice)的 固体。 格子构造：晶体结构的周期重复规律，这种规律可用格子状的图形~ 空间格子表示。 空间格子：表示晶体结构周期重复规律的几何图形，由相当点 (equivalent point)组成。 相当点：种类性质相同且周围环境相同的位置。 导出空间格子的方法：首先在晶体结构中找出相当点，再将相当点按 照一定的规律连接起来就形成了空间格子。 空间格子的要素： 结点(node:空间格子中的点，即相当点。 行列(row少：结点在直线上的排列。（结点间距) 面网(net,:结点在平面上的分布.（面网间距(inter-planar spacing、面网密度(reticular density),它们之间的关系是：面网 密度与面网间距为正相联关系，即：同一点阵中，面网密度大的面网
5 第一章 晶 体 晶体： 古典定义：自发形成规则形态的物体； 现代定义： 内部结构具有周期重复性，即具有格子构造 (lattice)的 固体。 格子构造：晶体结构的周期重复规律，这种规律可用格子状的图形－ 空间格子表示。 空间格子：表示晶体结构周期重复规律的几何图形，由相当点 (equivalent point)组成。 相当点： 种类性质相同且周围环境相同的位置。 导出空间格子的方法：首先在晶体结构中找出相当点，再将相当点按 照一定的规律连接起来就形成了空间格子。 空间格子的要素： 结点(node): 空间格子中的点,即相当点。 行列(row): 结点在直线上的排列。（结点间距 ） 面 网 (net): 结 点 在 平 面 上 的分 布 . （面网间距 (inter-planar spacing)、 面网密度(reticular density)，它们之间的关系是：面网 密度与面网间距为正相关关系，即：同一点阵中，面网密度大的面网