(2025年)结晶学及矿物学试卷及答案

(2025年)结晶学及矿物学试卷及答案一、选择题（每题2分，共20分）1.晶体与非晶体的本质区别在于（）A.外观是否规则B.内部质点是否呈周期性重复排列C.能否被X射线衍射D.是否具有固定熔点2.下列对称要素中，不属于宏观对称要素的是（）A.对称面（P）B.对称轴（Ln）C.平移轴（T）D.对称中心（C）3.等轴晶系晶体的三个晶轴满足（）A.a=b≠c，α=β=γ=90°B.a=b=c，α=β=γ=90°C.a≠b≠c，α=β=γ=90°D.a=b=c，α=β=γ≠90°4.下列矿物中，硬度大于小刀（约5.5）的是（）A.方解石（3）B.磷灰石（5）C.正长石（6）D.石膏（2）5.类质同象替代中，Ca²⁺替代Na⁺时，通常需要（）以保持电荷平衡A.空位补偿B.高价离子替代C.附加阴离子D.电价平衡6.下列矿物中，具有极完全解理的是（）A.云母（{001}）B.方解石（{1011}）C.方铅矿（{100}）D.石英（无解理）7.布拉维法则认为，晶体生长过程中，面网密度越大的晶面（）A.生长速度越快，最终保留面积越小B.生长速度越慢，最终保留面积越大C.生长速度与面网密度无关D.仅影响晶面形态，不影响保留面积8.下列矿物中，属于含氧盐大类的是（）A.黄铁矿（FeS₂）B.磁铁矿（Fe₃O₄）C.绿柱石（Be₃Al₂[Si₆O₁₈]）D.自然金（Au）9.石英（SiO₂）的晶体结构中，Si的配位数是（）A.2B.4C.6D.810.矿物的标型特征是指（）A.所有矿物共有的物理性质B.特定成因或成矿条件下矿物的专属特征C.矿物的晶体形态D.矿物的化学成分二、填空题（每空1分，共20分）1.晶体的基本性质包括自限性、均一性、异向性、对称性、（）和（）。2.对称型L⁴PC属于（）晶系，其晶体常数特征为（）。3.矿物的颜色按成因可分为自色、（）和（）。4.方解石的化学式为（），其解理方向为（）组完全解理。5.硅酸盐矿物的基本结构单元是（），根据其连接方式可分为岛状、（）、链状、（）和架状5种类型。6.同质多象是指（）相同但（）不同的现象，如金刚石与（）是碳的同质多象变体。7.晶体定向时，等轴晶系通常选择（）作为晶轴，三方晶系常选择（）个晶轴。8.矿物的光泽按强度可分为金属光泽、半金属光泽、（）和（）。9.黄铁矿的晶体常呈（）晶形，其条痕颜色为（）。10.矿物的成因类型主要包括内生作用、（）和（）。三、名词解释（每题4分，共20分）1.布拉维法则2.类质同象3.标型矿物4.裂开5.同质多象四、简答题（每题8分，共40分）1.简述晶体生长的层生长理论（科塞尔理论）的核心内容。2.说明对称要素组合的基本规律（至少列出3条）。3.简述矿物的分类依据及大类划分（需列举5个大类）。4.比较解理与裂开的异同点。5.以橄榄石（Mg,Fe）₂[SiO₄]为例，说明岛状硅酸盐矿物的结构特征及物理性质。五、论述题（任选2题，每题15分，共30分）1.论述晶体对称分类的依据及各晶系的主要特征（需列出7个晶系）。2.结合实例说明矿物的成因与物理性质、化学组成的关系。3.分析硅酸盐矿物的结构类型对其硬度、解理等物理性质的影响。答案一、选择题1.B2.C3.B4.C5.D6.A7.B8.C9.B10.B二、填空题1.最小内能性；稳定性2.四方；a=b≠c，α=β=γ=90°3.他色；假色4.CaCO₃；三5.[SiO₄]四面体；环状；层状6.化学成分；晶体结构；石墨7.三个互相垂直的L²或L⁴；四8.金刚光泽；玻璃光泽9.立方体；绿黑色10.外生作用；变质作用三、名词解释1.布拉维法则：晶体生长过程中，晶面的生长速度与其面网密度成反比，面网密度大的晶面生长速度慢，最终保留面积大；面网密度小的晶面生长速度快，易被其他晶面覆盖而消失。2.类质同象：晶体结构中，某种质点（原子、离子或分子）被性质相似的其他质点替代，仅引起晶格常数和物理性质的微小变化，而晶体结构类型保持不变的现象。3.标型矿物：在特定地质作用或成矿条件下形成，能指示成因或环境的矿物，如高温条件下的蓝晶石（三斜晶系，硬度随方向变化）可指示区域变质作用。4.裂开：矿物受外力作用时，沿晶体结构中一定结晶方向裂开成光滑平面的性质，与解理不同，裂开仅发生在含定向包裹体或双晶结合面的矿物中，不具普遍性。5.同质多象：同一化学成分的物质，在不同的物理化学条件（温度、压力、介质等）下，形成不同晶体结构的现象，如石墨（层状结构，低硬度）与金刚石（立方面心结构，高硬度）。四、简答题1.层生长理论核心：晶体生长时，质点优先堆积在晶面的凹角（如晶棱、晶角）或台阶处；当晶面长满一层后，需在晶面某处形成二维核（新的生长起点）才能继续生长，二维核的形成需要克服表面能势垒，因此晶体生长常表现为层状结构（如石英的晶面条纹）。2.对称要素组合规律：①若有一个Lⁿ垂直于P，则必有n个P垂直于Lⁿ（LⁿnP）；②若有一个Lⁿ与C共存，则Lⁿ必垂直于P（LⁿPC）；③若有一个L²垂直于Lⁿ（n为偶数），则必有n个L²垂直于Lⁿ（LⁿnL²）；④对称中心C的存在要求所有对称要素成对反向分布。3.矿物分类依据：以晶体化学为基础，结合化学成分和晶体结构。大类划分：自然元素大类（如自然金）、硫化物及其类似化合物大类（如黄铁矿）、氧化物和氢氧化物大类（如赤铁矿）、含氧盐大类（如方解石）、卤化物大类（如石盐）。4.异同点：相同点：均为矿物受外力后沿一定方向破裂成平面的性质，破裂面较光滑。不同点：①解理是晶体结构中质点间结合力薄弱面的固有属性，具普遍性；裂开是因晶体中存在定向包裹体或双晶结合面等外因引起的，仅局部出现。②解理等级（极完全、完全等）反映结构薄弱程度，裂开无等级划分。5.橄榄石结构特征：属岛状硅酸盐，[SiO₄]四面体孤立存在，通过Mg²⁺、Fe²⁺等阳离子连接；结构紧密，无层状或链状空隙。物理性质：硬度高（6.5-7），因质点间键力强；无解理（或不完全解理），因各方向键力差异小；颜色随Fe含量增加由浅绿变深绿；玻璃光泽。五、论述题（示例）1.晶体对称分类依据：以对称型（点群）为基础，按对称要素的种类和组合划分为32个点群，再根据对称要素的轴次和数目归为7个晶系。各晶系特征：-等轴晶系：有4个L³（如立方体），a=b=c，α=β=γ=90°；-六方晶系：有1个L⁶或L⁶⁻（如六方柱），a=b≠c，α=β=90°，γ=120°；-四方晶系：有1个L⁴或L⁴⁻（如四方柱），a=b≠c，α=β=γ=90°；-三方晶系：有1个L³或L³⁻（如菱面体），a=b=c，α=β=γ≠90°（或取四轴定向）；-正交晶系：有3个互相垂直的L²或P（如斜方柱），a≠b≠c，α=β=γ=90°；-单斜晶系：有1个L²或P（如斜方柱），a≠b≠c，α=γ=90°，β≠90°；-三斜晶系：无L²和P（如平行双面），a≠b≠c，α≠β≠γ≠90°。2.矿物成因与性质关系示例：-内生作用（岩浆结晶）：如橄榄石（基性岩浆早期结晶），因形成于高温高压环境，结构紧密，硬度高（6.5-7），Fe²⁺易氧化，地表易蚀变为蛇纹石。-外生作用（沉积）：如方解石（化学沉积），形成于常温常压，Ca²⁺与CO₃²⁻结合，具三组完全解理（结构中[CO₃]层间键力弱），遇稀盐酸剧烈起泡（化学性质活泼）。-变质作用（区域变质）：如蓝晶石（Al₂SiO₅），高压低温条件下形成，具明显异向性（硬度随方向变化：平行C轴4.5，垂直C轴6.5），可指示变质相。3.硅酸盐结构类型对物理性质的影响：-岛状（如橄榄石）：[SiO₄]孤立，质点间以离子键为主，键力强且均匀，硬度高（6-7），无解理或解理差。-环状（如绿柱石）：[SiO₄]连成六元环，环间以电价低的Be²⁺、Al³⁺连接，键力较弱，硬度中等（7.5-8），解理不完全。-链状（如角闪石）：