《矿石学》实验指导书Word文档格式.docx
《《矿石学》实验指导书Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《矿石学》实验指导书Word文档格式.docx（27页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
四、实验内容及方法
1．定义：
单形是由所有对称要素联系起来的一组晶面的总和。
同一单形的所有晶面同形等大。
2．对照图标按晶族逐一认识四十七种单形。
对一个单形的描述要注意它的几何外形，晶面形状、数目、相互关系，晶面与对称要素间的相对位置以及单形的横切面形状等。
3．对比下列相似单形之异同
（1）斜方柱、四方柱、立方体；
（2）复三方柱与六方柱；
（3）三方双锥、菱面体、三方偏方面体；
（4）复三方双锥、三方偏方面体、六方双锥；
（5）斜方双锥、四方双锥、八面体；
（6）斜方四面体、四方四面体、四面体；
（7）菱形十二面体、五角十二面体；
（8）三角三八面体、四角三八面体、五角三八面体、偏方复十二面体；
（9）四六面体与六四面体。
五、实验报告要求
将实验结果填入《实验报告》表中，要求完成十二个模型。
六、举例
见《实验报告》。
七、注意事项
爱护模型，不在模型上涂写。
实验三聚形分析
学会聚形分析的基本方法
单形聚合规律
木制聚形模型，其编号为：
201（202）、161（162）、122（121）、051（054）、034、094（093）、001（018）。
两个或两个以上的单形按一定规律的聚合称为聚形。
只有对称型相同的单形才能相聚。
2．分析步骤
（1）找出各聚形的全部对称要素，确定其对称型，进而确定它所属的晶族、晶系；
（2）将模型中同形等大的晶面归为一种单形，据此确定组成该聚形的单形数目；
（3）确定单形名称
同一单形的晶面若不直接相交，先想象将其延展后相交（想象其它单形的晶面不存在），然后根据相交后的形态特点确定单形名称。
在名称后面用括号标明该单形的晶面数目；
根据每个单形的晶面数目，晶面间的相对位置以及晶面与对称要素间的关系，确定单形的名称；
注意单形在各晶系中的分布，以防定错。
将实验结果填入《实验报告》的表中，要求完成八个模型。
见《实验报告》。
爱护模型，不得在模型上涂写。
晶体分类简表
序号
对称型种类
对称特点
晶族
晶系
1
2
L1
C
无L2，无P
低
级
晶
族
无
高
次
轴
三斜
3
4
5
L2
P
L2PC
L2或P不多于一个
单斜
6
7
8
3L2
L22P
3L23PC
L2或P多于一个，但无高次轴
斜方
9
10
11
12
13
14
15
L4
L44L2
L4PC
L44P
L44L25PC
Li4
Li42L22P
有一个L4或Li4
中
只
有
一
个
四方
16
17
18
19
20
L3
L33L2
L33P
L3C
L33L23PC
有一个L3
三方
21
22
23
24
25
26
27
Li6
Li63L23P
L6
L66L2
L6PC
L66P
L66L27PC
有一个L6或Li6
六方
28
29
30
31
32
3L24L3
3L24L33PC
3Li44L36P
3L44L36L2
3L44L36L29PC
有四个L3
高数
级个
晶高
轴次
有轴
等轴
实验四晶体定向和晶面符号
1．掌握各晶系晶体定向的原则和方法；
2．学会确定米氏符号和单形符号。
整数定律、晶体常数和晶体定向原则。
木制晶体形态模型。
编号为：
001、162（161）、034、121（122）、094（093）、019、202（201）、051（053）。
对所给模型进行晶体定向，确定各晶面的米氏符号和各单形的单形符号。
（一）晶体定向步骤
1．写出各晶体模型的对称型，并确定它所属的晶族、晶系（方法见实验一）；
2．按各晶系晶体定向的原则确定坐标轴方向。
三方晶系、六方晶系一般用四轴定向，其余各晶系则用三轴定向。
3．各晶系的定向原则如下表所示（见下一页）
（1）三轴定向为：
（hkl）
（2）四轴定向为：
（hkil）
h－X轴指数k－Y轴指数
l－Z轴指数i－U轴指数
（二）确定晶面符号
1．米氏符号的含义是：
晶面在结晶轴上的截距系数的倒数比；
2．米氏符号的表示方法：
将晶面截距系数的倒数比化简为简单整数后用（）括起来即为该晶面的米氏符号；
3．确定米氏符号须遵循的规律
（1）晶面与三晶轴相交，若截距系数相等，则晶面符号为（111）。
如果三晶轴的轴单位相等（a=b=c），则晶面截三轴的截距相等；
如果轴单位不等，晶面截三轴的截距也不等。
但只要截距系数相等，晶面符号就是（111）；
晶系
晶系常数
结晶轴的选择
结晶轴的安置
等轴
a=b=c
α＝β＝γ＝900
以相互垂直的三个L4、Li4、L2为X、Y、Z轴。
Z轴直立
X轴前后水平
Y轴左右水平
四方
a=b≠c
以L4、Li4为Z轴，两个相互垂直的L2或P的法线为X、Y轴。
斜方
a≠b≠c
以相互垂直的三个L2为X、Y、Z轴，在L22PC对称型中以L2为Z轴，两个P的法线为X、Y轴。
单斜
β>
900
以L2或P的法线为Y轴，垂直Y轴的两主要晶棱方向为X、Z轴。
Z轴直立；
X轴前后，正端前倾；
三斜
α≠β≠γ≠900
以不在同一平面内的三个主要晶棱方向为X、Y、Z轴。
Y轴左右，向右倾；
X轴大致前后，向前倾
六方
和
三方
α＝β＝900
γ＝1200
以唯一的L6、Li6、L3为Z轴，以互为600交角的三个L2或P的法线（或晶棱）方向为X、Y、U轴。
Y轴左右水平；
X轴水平前偏左30°
；
U轴水平前偏右30°
（2）晶面平行晶轴时，对应晶轴的晶面指数为0，如（001）、（010）、（100）；
（3）晶面与轴相交于负端时，其对应轴指数上方要加负号，如（111）、（hkl）；
（4）晶面指数相等，而符号相反的两晶面必定相互平行，如（321）和（321）；
（5）晶面与轴不能相交时，可想象延长相交；
（6）晶面指数不能用数字表示时，可用字母表示，如（hkl）、（hkil）；
由下列情况：
a．若两个指数相等，可用相同字母表示，如（hhl）、（hkk）；
b．若三个指数相等，则写成（111）；
c．若一指数为零，另两指数相等，则写成（110）等；
d．若两指数为零，则另一指数不为零可写为1，如（010）、（100）、（001）；
（7）．一个晶面符合中，不能字母和阿拉伯数字混用（零除外）；
例如不能写（h02），而应写为（h01）；
（8）晶体上各个晶面的符号一般按前后、左右、上下的顺序书写，以便查对；
（9）晶体若为聚形，则按单形分别一一列出它们的晶面符号；
（10）聚形中同名称单形若有几个时，应加绘晶面的形状以示区别。
（三）确定单形符号
1．单形符号：
在单行中选择一个代表晶面，把该晶面的符号用{}括起来，代表一种单形，则该符号即为单形符号。
2．单形符号的形式为{hkl}、{hkil}.
3．确定单形符号的原则
（1）总原则：
选择正指数最多的晶面，至少1要为正；
（2）具体规则：
高级晶族按先前、次右、后上的原则选择代表晶面；
中低级晶族遵循先上、次前、后右的原则；
三轴定向中，以X、Y、Z轴正端所指方向为前、右、上；
四周定向中以X轴正端与U轴负端的角平分线方向为前，Y、Z轴正端方向为右、上。
六、实验报告要求
将实验结果填在《实验报告》的表中。
七、举例
八、注意事项
爱护模型，不得在其上乱涂画。
实验五矿物的形态及物理性质
1．学习矿物分类
2．学会肉眼鉴定矿物的基本方法
3．初步了解矿物的基本物理性质与晶体结构的关系。
二、实验用具及标本
1．小刀、放大镜、条痕板、磁铁、摩氏硬度计、盐酸；
2．矿物标本若干。
三、实验内容及方法
（一）参照矿物晶体化学分类表，掌握矿物有哪些基本类型：
矿物晶体化学分类：
第一大类：
自然元素类，如石墨、自然铜；
第二大类：
硫化物类含硫盐及类似化合物，如辉铜矿；
第三大类：
氧化物及氢氧化物类，如磁铁矿；
第四大类：
卤化物，如萤石；
第五大类：
含氧盐类：
第一类：
碳酸盐类，如方解石；
第二类：
硫酸盐类，如重晶石；
第三类：
钨酸盐类，如磷灰石；
第四类：
磷酸盐类，如磷灰石；
第五类：
硅酸盐类：
第一亚类：
岛状硅酸盐，如锆英石；
第二亚类：
环状硅酸盐，如绿柱石；
第三亚类：
链状硅酸盐，如辉石；
第四亚类：
层状硅酸盐，如云母；
第五亚类：
架状硅酸盐，如长石。
（二）观察并描述矿物以下几方面的物理特征，并据此对矿物作出初步鉴定：
1．矿物形态的描述。
单体形态
一向伸长——柱状、棒状、针状、例绿柱石、电气石、水晶。
两向延展——片状、板状、鳞片状、例云母、石膏。
三向等长——粒状。
例石榴子石、黄铁矿。
连生体形态
平行连生：
例明矾石
双晶：
接触双晶、穿插双晶
集合体形态
A．显晶质合体：
一向伸长：
放射状集合体，纤维状集合体；
例红柱石、石棉
两向延展：
板状集合体、鳞片状集合体；
例重晶石、绿泥氏
三向等长：
粒状集合体；
例石榴石。
其他形状：
树枝状集合体；
例软锰矿
晶族；
例石英晶族
B．隐晶质合胶态集合体：
分泌体：
结晶质或胶体自外向里生长而成。
例玛瑙
结核体：
结晶质或胶体自内向外生长而成。
例鳞灰石结核、鲫状赤铁矿、豆状赤铁矿。
钟乳状体：
具有同一生长基底，由胶体溶液凝聚而成。
例钟乳状方解石。
C．其它
致密块状：
叶腊石
土状：
高岭土
2．矿物的物理性质
颜色
自色：
例方铅矿为浅灰色、赤铁矿为红色。
他色：
例石英混入杂质后呈现黑、紫色等各种颜色。
假色：
斑铜矿表面氧化后呈现的兰色、紫色。
条痕
矿物在条痕板上刻划的矿物粉末的颜色。
例黄铜矿为绿黑色、条铁矿为樱红色。
光泽
金属光泽：
方铅矿、黄铜矿、黄铁矿等
半金属光泽：
赤铁矿等
非金属光泽：
金刚光泽：
金刚石、闪锌矿
玻璃光泽：
石英晶面
丝绢光泽：
石棉
油脂光泽：
石英断面
珍珠光泽：
云母
蜡状光泽：
蛇纹石
土状光泽：
透明度
透明矿物：
冰洲石、水晶、萤石、白云母
半透明矿物：
闪锌矿、黑云母
不透明矿物：
黄铁矿、磁铁矿、石墨
硬度
熟记摩氏硬度计中十种矿物的硬度次序：
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金刚石
解理
极完全解理：
云母、绿泥石；
完全解理：
方解石、方铅矿；
中等解理：
长石、角闪石；
不完全解理：
磷灰石、锡石。
断口
贝壳状断口：
石英
参差状断口：
黄铁矿
锯齿状断口：
自然铜
土状断口：
比重
小比重矿物：
石墨
中比重矿物：
石英、长石
大比重矿物：
方铅矿、重晶石
其它性质
磁性：
磁铁矿、磁黄铁矿、铬铁矿
导电性：
自然铜、辉铜矿
发光性：
萤石、磷灰石
（三）晶体结构与物性特征
矿物的晶体结构不同，其外观形态、物理性质也各不相同。
以下为主要晶格类型的矿物共性：
1．金属晶格的矿物：
质点以金属键相连，具有金属的性质，即呈金属色、金属光泽、不透明、解理不如发育、硬度低、具延展性、是热和电的良导体、比重大等。
2．原子晶格的矿物：
分子内以共价键相连，分子间以很弱的分子键相连。
一般硬度低、比重小、熔点低。
3．分子晶格的矿物：
4．离子晶格的矿物：
质点以离子键相连。
一般为透明、无色、比重小、玻璃光泽（光泽弱）、解理发育、能溶于水等。
5．许多矿物兼有几种化学键或呈过渡键性，其性质也兼有共性与个性，或呈过渡类型。
（四）鉴定以下硫化物类矿物
方铅矿（PbS）：
以颜色、光泽、硬度、比重、解理为特征。
闪锌矿（ZnS）：
以颜色、条痕、光泽、硬度为鉴定特征。
黄铁矿（FeS2）:
以颜色、晶形、晶面纹、硬度为特征。
黄铜矿（CuFeS2）：
以颜色、条痕、硬度为特征。
磁黄铁矿（Fe1-xS）：
以暗青铜黄色、硬度小、弱磁性为鉴定特征。
实验指导：
本类矿物属于离子化合物，但因极化现象其化学键具有过渡性。
多数硫化物向金属键过渡，如方铅矿、黄铜矿等。
也有部分向共价键过渡，如闪锌矿、辰砂等。
所有键性为过渡类型的硫化物其性质也呈过渡性。
将实验结果填在《实验报告》的表中
七、思考题
如何区分下列相似矿物组：
黄铁矿和黄铜矿；
方铅矿和闪锌矿。
实验六、实验七矿物的肉眼鉴定
1．掌握一些常见矿物的肉眼鉴定特征；
2．了解矿物的物理性质与晶体结构的关系。
（一）实验六—鉴定下列矿物：
1．自然元素：
金刚石：
以硬度，光泽、晶形，具发光性为特征。
石墨：
以硬度，光泽、晶形，易污手为特征。
实验指导：
组成成分：
自然元素在元素周期表中包括了惰性气体型元素、铂族元素、部分铜族元素及金属元素；
晶体构造和物理性质：
本大类矿物的晶体结构分属三种晶格：
金属晶格、原子晶格和分子晶格，由于晶格类型不同，矿物形态，物理性质也各不同。
2．氧化物和氢氧化物：
刚玉：
以晶形，晶石条纹，裂开，硬度大为特征。
赤铁矿：
以形态、颜色、条痕为特征。
磁铁矿：
以形态、强磁性、条痕为特征。
褐铁矿：
以颜色、条痕、光泽、硬度为特征。
石英：
以晶形、双晶、颜色、断口、硬度及无解理为特征。
氧化物晶体的化学键以离子键为主。
但也有向共价键过渡而接近共价键的，如三价和四价金属氧化物：
刚玉、金红石等；
还有向金属键过渡的，如磁铁矿。
氧化物物理性质：
a.常呈完好的晶形，也有呈致密粒状、块状，疏松状或粉末状集合体，有时呈隐晶质或胶体集体。
b.多数矿物由于含铁、锰、铬等过渡型离子所以颜色较深；
半透明至不透明；
玻璃光泽至半金属光泽。
而惰性气体型离子（AL3+、Si4+等）的氧化物则常为浅色或无色；
半透明至透明；
玻璃光泽。
c.氧化物硬度交大，一般在5.5以上；
无解理或解理不完全；
熔点高；
溶解度低；
化学性质稳定。
d.含铁的矿物具不同程度的磁性，多数氧化物为半导体。
e.氢氧化物晶体大多属层状，层内为离子键，层与层之间为分子键。
晶体呈板状、片状，具完全解理，硬度较氧化物低。
3．卤化物：
萤石：
以晶形、光泽、硬度、解理为特征。
石盐：
以晶形、硬度、咸味、易溶为特征。
卤化物大多数为离子晶格，所以在物性上无色透明，比重小玻璃光泽，多数氯化物溶于水。
4．碳酸盐：
方解石：
晶形、解理、硬度、遇冷HCL剧烈起泡为鉴定特征。
菱镁矿：
晶形、解理、颜色、粉末与冷盐酸不起反应，与热稀盐酸反应起泡为鉴定特征。
白云石：
以颜色、粉末遇冷盐酸反应微弱为特征。
本类矿物硬度不大，多数为白色或无色，具有玻璃光泽，完全解理
5．硫酸盐
硬石膏：
石膏：
以晶形、光泽、硬度、解理为鉴定特征。
重晶石：
以晶形、光泽、硬度、解理，比重为鉴定特征。
本类矿物颜色浅，无色或白色，含铜，铁元素的硫酸盐往往呈兰色或绿色。
具玻璃光泽，透明到半透明，有完好解理。
6．磷酸盐
磷灰石：
颜色、形态、断口油脂光泽。
发磷光为鉴定特征。
本类矿物均属透明矿物，玻璃光泽，含色素离子者均具鲜艳的颜色，其它为浅色，硬度变化大，含水者硬度低大1，不含水者硬度高达6.5。
7．思考题
区分下列相似矿物：
石英、萤石、石盐；
赤铁矿、磁铁石、褐铁矿。
（二）实验七—鉴定下列矿物
1．岛状结构硅酸盐
橄榄石（Mg、Fe）2[SiO4]2：
晶形、颜色、光泽、断口为鉴定特征。
锆英石Zr[SiO4]2：
形态、硬度、解理、光泽为鉴定特征。
蓝晶石AL2[SiO4]O2：
颜色。
晶形、硬度为鉴定特征。
黄玉AL2[SiO4]（F,OH）2：
颜色、晶形、柱面纵纹、硬度、解理为鉴定特征。
岛状硅酸盐的络阴离子有两种形式，一为孤立硅四面体[SiO4]4-；
另一种是孤立硅氧双四面体[Si2O7]4-。
这两种络阴离子与金属阳离子组成的硅酸盐，形态多为三向等长，有较大的硬度（6－8）。
较大的比重和较高的熔点。
2．环状结构硅酸盐
绿柱石：
以颜色、晶形、硬度、无解理为鉴定特征。
电气石：
颜色、晶形、柱面纵纹，横断面形态、硬度，无解理为鉴定特征。
本亚类包括[Si3O9]6-,[Si4O12]8-,[Si6O18]12-等硅氧四面体环与金属阳离子所组成的硅酸盐。
绝大多数本亚类矿物晶形呈柱状。
由于硅氧四面体环的中心有较大的空隙，空隙中常填充有半径大的K+、Na+等阳离子。
因此，矿物比重较小。
不具完全解理。
3．链状结构硅酸盐
普通辉石：
以晶形、横切面形态、颜色为鉴定特征。
普通角闪石：
以晶形、横切面形态、解理、颜色为鉴定特征。
硅辉石：
以晶形、颜色为特征。
本亚类的矿物都是由硅氧四面体连成的链与阳离子结合形成的硅酸盐。
按硅氧四面体的组合方式，主要有单链[Si2O6]4-和双链[Si4O11]6-两种。
它们的共同点是：
晶体呈一向延伸的柱状，针状或纤维状，并有平行链方向分布的解理，本亚类矿物可以划分为辉石族，角闪石族，硅辉石族。
4．层状结构硅酸盐
白云母：
以形态、颜色、极完全解理、有弹性为特征。
滑石：
以硬度、解理、滑感为特征。
叶腊石：
以硬度、颜色、光泽为特征。
蛭石：
灼烧时体积膨胀、变成蚂蟥（蛭）形的弯曲长柱状为特征。
高岭土：
以形态、颜色、干燥时有吸水性（粘舌）与水掺和有可塑性为特征。
蛇纹石：
颜色、硬度、光泽、具滑感为鉴定特征。
（晶体构造特点实验课由教师讲解）晶形大多呈单斜晶系的假六方片状。
有一组平行（001）的完全解理，解理片具挠性、弹性、硬度低、比重低。
5．架状结构硅酸盐
正长石：
以晶形、双晶、解理夹角、硬度为特征。
斜长石：
以晶形、双晶、解理、硬度为特征。
由于色素离子不参加晶格，所以矿物为浅色，比重较小，具有解理。
（三）鉴定方法
1．凭肉眼和所给的简单工具，按实验五所讲的方法对矿物进行鉴定。
2．对照实验指导书、教科书等会矿物特征的描述，找出各矿物的主要鉴定特征，从而达到鉴别各矿物的目的。
四、实验报告要求
五、举例
见《实验报告》
六、注意事项
教科书中对矿物特征的描述具有典型性，而实验标本上不一定都能观察到，所以不能照抄，要抓住其主要的鉴定特征。
实验八岩浆岩主要类型的肉眼鉴定
1．学习岩浆岩的分类知识；
2．学会肉眼鉴定岩浆岩的步骤和基本方法；
3．认识岩浆岩的结构，构造和矿物成分，掌握常见岩浆岩类型的基本特征。
1．小刀、放大镜、盐酸；
2．岩石标本若干。
1．岩浆岩分类表
岩石分类
SiO2含量（％）
主要矿物成分
代表岩石
超基性岩
<
45
无石英，橄榄石为主、长石少
橄榄石
深
浅
基性岩
45－52
石英<
10％、辉石、长石
辉长岩
中性岩
53－65
石英少量、角闪石、斜长石
升级会员 