《矿石学》实验指导书

《矿石学》实验指导书院系：资源与环境工程学院专业：矿物加工工程实验一晶体的宏观对称一、 目的要求1、 学会在晶体模型上找对称要素的方法，建立晶体宏观对称的概念。2、 把握各晶体的对称特点二、 原理晶体对称性原理三、 实验用具或模型木制晶体模型：001、201〔202〕、161〔162〕、121〔122〕、051〔053〕、034、093〔094〕、8、28、38、45四、 实验内容找出各晶体模型上的全部对称要素〔C、P、Ln、L.4,Lf〕，组合成对称型，然后依照对称型确定该模型所属的晶系，晶族。五、实验方法及步骤找晶体模型的对称要素时，第一应找对称轴，其次找对称面，最后是对称心。〔一〕找对称轴〔L〕以先找高次轴，再找低次轴的次序进行。晶体上能够显现一个或数个相同或不同轴次的对称轴，但不可能存在五次或高于六次的对称轴；两对应角顶两对应面心对称轴可能是两对应晶棱中点的连线角顶与面心棱中点与面心操作方法：绕上述连线旋转360°，观看晶体上相同部分重复显现的次数，即为对称轴的轴次；旋转反伸轴：一样只考虑L.4和L.6oL.4是一个独立的复合对称要素，不能用其它对称要素的组合来代替。L.4包含一个L2，且垂直L2方向无对称面P那么此L2即为孔4。有L.4时它包含的L2不再写入对称型中。 1 1L.6等效于L3+P(P±L3〕的组合，但因它在对称分类中具有专门意义，故需用L.6而不用L3+P。操作：晶体绕旋转反伸轴旋转一定角度后，再对轴上一点进行反伸，可使相等部分重复。〔二〕找对称面〔P〕晶体可有也可没有对称面，最多可有9个对称面。垂直并平分晶面对称面能够是垂直晶棱并通过它的中点的平面包含晶棱 操作：假设某平面将晶体平分为了互为镜像的两个相等部分，那么此平面即为一个对称面。〔三〕找对称中心C晶体只有一个C或没有C；假设晶体上有两两相互平行、同形等大、方向相反的对应晶面那么该晶体有C，反之那么无C；操作：用反伸对称操作。将模型放在桌面上，假设观看到上面的晶面与接触桌面的晶面反向平行、同形等大，那么晶体上的所有对应晶面必定两两反向平行、同形等大，此晶体就有对称中心，否那么无。〔四〕确定晶体的对称型依照上述方法将所有对称要素找到后，依次写出对称轴〔轴次由高到低〕f对称面f对称中心，即为该晶体的对称型。将结果与《晶体分类简表》中32种对称型对比，假设由不符那么需检查对称要素有无遗漏或重复，直至与其中的一种吻合。〔五〕确定晶体所属晶族和晶系依照晶体对称型中高次轴的有无和多少，确定晶体所属晶族；再依照对称轴的轴次及数量确定它所属的晶系〔各晶系对称特点见《晶体分类简表》〕。实验二 四十七种单形一、 目的要求认识晶体的47种单形，把握各晶族要紧单形的特点。二、 原理晶体的形状理论。三、 实验用具及模型四十七种单形的木制模型。四、 实验内容及方法定义：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。对比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。对比以下相似单形之异同斜方柱、四方柱、立方体；复三方柱与六方柱；三方双锥、菱面体、三方偏方面体；复三方双锥、三方偏方面体、六方双锥；斜方双锥、四方双锥、八面体；斜方四面体、四方四面体、四面体；菱形十二面体、五角十二面体；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、 本卷须知爱护模型，不在模型上涂写。实验三聚形分析一、 目的要求学会聚形分析的差不多方法二、 原理单形聚合规律三、 实验用具及模型木制聚形模型，其编号为：201〔202〕、161〔162〕、122〔121〕、051〔054〕、034、094〔093〕、001〔018〕。四、 实验内容及方法定义：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。分析步骤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；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；确定单形名称同一单形的晶面假设不直截了当相交，先想象将其延展后相交〔想象其它单形的晶面不存在〕，然后依照相交后的形状特点确定单形名称。在名称后面用括号标明该单形的晶面数目；依照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。五、 实验报告要求将实验结果填入《实验报告》的表中，要求完成八个模型。六、 举例见《实验报告》。七、 本卷须知爱护模型，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12L1C无L2,无P低级晶族无三斜345L2PL2PCL2或P不多于一个单斜

6783L2L22P3L23PCL2或P多于一个，但无高次轴高次轴斜方9L410L44L211L4PC12L44P有一个L4或Li4四方13L44L25PC中14L4i级15L42L22P ] 晶16L3族17L33L2只18L33P有一个L3有三方19L3C一20L33L23PC个21L6i高22L63L23Pi次23L6轴24L66L2有一个L6或Li6六方25L6PC26L66P27L66L27PC283L24L3高数293L24L33PC级个303L44L36Pi有四个L3晶高等轴313L44L36L2轴次323L44L36L29PC有轴实验四 晶体定向和晶面符号一、 目的要求把握各晶系晶体定向的原那么和方法；学会确定米氏符号和单形符号。二、 原理整数定律、晶体常数和晶体定向原那么。三、 实验用具及模型木制晶体形状模型。编号为：001、162(161)、034、121〔122〕、094〔093〕、019、202〔201〕、051〔053〕。四、 实验内容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。五、 实验方法及步骤〔一〕晶体定向步骤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〕;按各晶系晶体定向的原那么确定坐标轴方向。三方晶系、六方晶系一样用四轴定向，其余各晶系那么用三轴定向。/■4)(a)/■4)(a)三轴定向(b)四轴定向各晶系的定向原那么如下表所示〔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；确定米氏符号须遵循的规律

晶面与三晶轴相交，假设截距系数相等，那么晶面符号为〔111〕。假如三晶轴的轴单位相等(a=b=c)，那么晶面截三轴的截距相等；假如轴单位不等，晶面截三轴的截距也不等。但只要截距系数相等，晶面符号确实是〔111〕；晶系晶系常数结晶轴的选择结晶轴的安置等轴a=b=ca=P=y=900以相互垂直的三个L4、L.4、/L2为X、Y、Z轴。/Ya=b/c以L4、L.4为Z轴，两个相互四方a=P=y=900垂直的L2或P的法线为X、Y轴。X斜方a/b/ca=P=y=900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。Z轴直立X轴前后Y轴左右号水平1水平单斜a/b/ca=P=y=900P>900以L2或P的法线为Y轴，垂直Y轴的两要紧晶棱方向为X、Z轴。Z轴直立；X轴前后，正端前倾；Y轴左右水平三斜a/b/ca/p/y/900以不在同一平面内的一个要紧晶棱方向为X、Y、Z轴。4Z轴直立;Y轴左右，向右倾；X轴大致前后，向前倾六方和三方a=b/ca=p=900Y=1200以唯独的L6、L.6、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。4Z轴直立；Y轴左右水平；X轴水平前偏左30°；U轴水平前偏右30°晶面平行晶轴时，对应晶轴的晶面指数为0，如〔001〕、〔010〕、〔100〕；晶面与轴相交于负端时，其对应轴指数上方要加负号，如〔旦1〕、〔hkl〕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〕；晶面与轴不能相交时，可想象延长相交；晶面指数不能用数字表示时，可用字母表示，如〔hkl〕、〔hkil〕；由以下情形：假设两个指数相等，可用相同字母表示，如〔hhl〕、〔hkk〕；假设三个指数相等，那么写成〔111〕；假设一指数为零，另两指数相等，那么写成〔110〕等；假设两指数为零，那么另一指数不为零可写为1，如〔010〕、〔100〕、〔001〕；.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〕；晶体上各个晶面的符号一样按前后、左右、上下的顺序书写，以便查对;晶体假设为聚形，那么按单形分别一一列出它们的晶面符号；聚形中同名称单形假设有几个时，应加绘晶面的形状以示区别。(三)确定单形符号单形符号：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，那么该符号即为单形符号。单形符号的形式为｛hkl｝、｛hkil｝.确定单形符号的原那么总原那么：选择正指数最多的晶面，至少1要为正；具体规那么：高级晶族按先前、次右、后上的原那么选择代表晶面；中低级晶族遵循先上、次前、后右的原那么；前、右、上的标准：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、 举例见《实验报告》。八、 本卷须知爱护模型，不得在其上乱涂画。实验五 矿物的形状及物理性质一、 目的要求学习矿物分类学会肉眼鉴定矿物的差不多方法初步了解矿物的差不多物理性质与晶体结构的关系。二、 实验用具及标本小刀、放大镜、条痕板、磁铁、摩氏硬度计、盐酸；矿物标本假设干。三、 实验内容及方法（一） 参照矿物晶体化学分类表，把握矿物有哪些差不多类型：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） 观看并描述矿物以下几方面的物理特点，并据此对矿物作出初步鉴定:矿物形状的描述。单体形状一向伸长一一柱状、棒状、针状、例绿柱石、电气石、水晶。两向延展一一片状、板状、鳞片状、例云母、石膏。三向等长一一粒状。例石榴子石、黄铁矿。连生体形状平行连生：例明矶石双晶：接触双晶、穿插双晶集合体形状显晶质合体：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。其它致密块状：叶腊石土状：高岭土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：例石英混入杂质后出现黑、紫色等各种颜色。假色：斑铜矿表面氧化后出现的兰色、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：石英断面珍宝光泽：云母蜡状光泽：蛇纹石土状光泽：高岭土透亮度透亮矿物：冰洲石、水晶、萤石、白云母半透亮矿物：闪锌矿、黑云母不透亮矿物：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：高岭土比重小比重矿物：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、铭铁矿导电性：自然铜、辉铜矿发光性：萤石、磷灰石（三） 晶体结构与物性特点矿物的晶体结构不同，其外观形状、物理性质也各不相同。以下为要紧晶格类型的矿物共性：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、不透亮、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。原子晶格的矿物：分子内以共价键相连，分子间以专门弱的分子键相连。一样硬度低、比重小、熔点低。分子晶格的矿物：分子内以共价键相连，分子间以专门弱的分子键相连。一样硬度低、比重小、熔点低。离子晶格的矿物：质点以离子键相连。一样为透亮、无色、比重小、玻璃光泽〔光泽弱〕、解理发育、能溶于水等。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、解理为特点。闪锌矿〔ZnS〕：以颜色、条痕、光泽、硬度为鉴定特点。黄铁矿〔FeS2〕：以颜色、晶形、晶面纹、硬度为特点。黄铜矿〔CuFeS2〕：以颜色、条痕、硬度为特点。磁黄铁矿〔Fe1xS〕：以暗青铜黄色、硬度小、弱磁性为鉴定特点。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。五、 实验报告要求将实验结果填在《实验报告》的表中六、 举例见《实验报告》。七、 摸索题如何区分以下相似矿物组：黄铁矿和黄铜矿；方铅矿和闪锌矿。实验六、实验七 矿物的肉眼鉴定一、 目的要求把握一些常见矿物的肉眼鉴定特点；了解矿物的物理性质与晶体结构的关系。二、 实验用具及标本小刀、放大镜、条痕板、磁铁、摩氏硬度计、盐酸；矿物标本假设干。三、 实验内容及方法（一）实验六一鉴定以下矿物：自然元素：金刚石：以硬度，光泽、晶形，具发光性为特点。石墨：以硬度，光泽、晶形，易污手为特点。实验指导：①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；②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，矿物形状，物理性质也各不同。氧化物和氢氧化物：刚玉：以晶形，晶石条纹，裂开，硬度大为特点。赤铁矿：以形状、颜色、条痕为特点。磁铁矿：以形状、强磁性、条痕为特点。褐铁矿：以颜色、条痕、光泽、硬度为特点。石英：以晶形、双晶、颜色、断口、硬度及无解理为特点。实验指导：①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。②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、铭等过渡型离子因此颜色较深；半透亮至不透亮；玻璃光泽至半金属光泽。而惰性气体型离子〔AL3+、Si4+等〕的氧化物那么常为浅色或无色；半透亮至透亮；玻璃光泽。c.氧化物硬度交大，一样在5.5以上；无解理或解理不完全；熔点高；溶解度低；化学性质稳固。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。卤化物：萤石：以晶形、光泽、硬度、解理为特点。石盐：以晶形、硬度、咸味、易溶为特点。实验指导：卤化物大多数为离子晶格，因此在物性上无色透亮，比重小玻璃光泽，多数氯化物溶于水。碳酸盐：方解石：晶形、解理、硬度、遇冷HCL剧烈起泡为鉴定特点。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点。白云石：以颜色、粉末遇冷盐酸反应柔弱为特点。实验指导：本类矿物硬度不大，多数为白色或无色，具有玻璃光泽，完全解理硫酸盐硬石膏：石膏：以晶形、光泽、硬度、解理为鉴定特点。重晶石：以晶形、光泽、硬度、解理，比重为鉴定特点。实验指导：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，透亮到半透亮，有完好解理。磷酸盐磷灰石：颜色、形状、断口油脂光泽。发磷光为鉴定特点。实验指导：本类矿物均属透亮矿物，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。摸索题区分以下相似矿物：石英、萤石、石盐；赤铁矿、磁铁石、褐铁矿。实验七一鉴定以下矿物岛状结构硅酸盐橄榄石〔Mg、Fe〕2[SiO4]2：晶形、颜色、光泽、断口为鉴定特点。锆英石Zr[SiO4]2:形状、硬度、解理、光泽为鉴定特点。蓝晶石AL2[SiO4]O2:颜色。晶形、硬度为鉴定特点。黄玉AL2[SiO4](F,OH)2:颜色、晶形、柱面纵纹、硬度、解理为鉴定特点。实验指导：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，形状多为三向等长，有较大的硬度〔6—8〕。较大的比重和较高的熔点。环状结构硅酸盐绿柱石：以颜色、晶形、硬度、无解理为鉴定特点。电气石：颜色、晶形、柱面纵纹，横断面形状、硬度，无解理为鉴定特点。实验指导：本亚类包括[Si3O9]6-,[Si4O12]8-,[Si6O18〕12-等硅氧四面体环与金属阳Jy IJ.匕 UJ.O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间隙，间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。链状结构硅酸盐一般辉石：以晶形、横切面形状、颜色为鉴定特点。一般角闪石：以晶形、横切面形状、解理、颜色为鉴定特点。硅辉石：以晶形、颜色为特点。实验指导：本亚类的矿物差不多上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，要紧有单链[SLO]4-和双链[SiQ/-两种。26 411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，本亚类矿物能够划分为辉石族，角闪石族，硅辉石族。层状结构硅酸盐白云母：以形状、颜色、极完全解理、有弹性为特点。滑石：以硬度、解理、滑感为特点。叶腊石：以硬度、颜色、光泽为特点。蛭石：灼烧时体积膨胀、变成蚂蟥〔蛭〕形的弯曲长柱状为特点。高岭土：以形状、颜色、干燥时有吸水性〔粘舌〕与水掺和有可塑性为特点。蛇纹石：颜色、硬度、光泽、具滑感为鉴定特点。实验指导：〔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。架状结构硅酸盐正长石：以晶形、双晶、解理夹角、硬度为特点。斜长石：以晶形、双晶、解理、硬度为特点。实验指导：由于色素离子不参加晶格，因此矿物为浅色，比重较小，具有解理。（三）鉴定方法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。对比实验指导书、教科书等会矿物特点的描述，找出各矿物的要紧鉴定特点，从而达到鉴别各矿物的目的。四、 实验报告要求将实验结果填在《实验报告》的表中。五、 举例见《实验报告》六、 本卷须知教科书中对矿物特点的描述具有典型性，而实验标本上不一定都能观看到，因此不能照抄，要抓住其要紧的鉴定特点。实验八岩浆岩要紧类型的肉眼鉴定一、 目的要求学习岩浆岩的分类知识；学会肉眼鉴定岩浆岩的步骤和差不多方法；认识岩浆岩的结构，构造和矿物成分，把握常见岩浆岩类型的差不多特点。二、 实验用具及标本小刀、放大镜、盐酸；岩石标本假设干。三、 实验内容及方法1.岩浆岩分类表序号岩石分类SiO2含量〔％〕要紧矿物成分代表岩石颜色1超基性岩<45无石央，橄榄石为主、长石少橄榄石深2基性岩45—52石英＜10%、辉石、长石辉长岩3中性岩53—65石央少量、角闪石、斜长石闪长岩4酸性岩>65石央较多、长石、少里石母花岗岩5碱性岩<65无石英、长石、霞石、白榴石霞石正长岩6脉岩石英、长石、暗色矿物伟晶岩、煌斑岩浅2.岩浆岩的结构：等粒结构：斑状结构、伟晶结构、隐晶质结构、玻