结晶学与矿物学试卷(样卷)及答案

结晶学与矿物学试卷(样卷)及答案一、名词解释（每题4分，共24分）1.布拉维法则：晶体生长过程中，实际晶面由面网密度较大的晶面所组成，面网密度越大的晶面，其生长速度越慢，最终保留在晶体表面的概率越高；反之，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）被其他类似质点所替代，仅引起晶格常数和物理性质的微小变化，而晶体结构类型和化学键性基本保持不变的现象，如闪锌矿（ZnS）中Fe²⁺替代部分Zn²⁺形成铁闪锌矿。3.标型矿物：在特定的地质作用或物理化学条件下形成，能够指示成因环境的矿物，如低温热液成因的辰砂（HgS）、高压变质环境的蓝闪石（Na₂Mg₃Al₂Si₈O₂₂(OH)₂）。4.解理：矿物晶体在外力作用下，沿一定结晶学方向破裂成一系列光滑平面的性质，其发育程度与晶体结构中质点间结合力的方向性密切相关，如方解石（CaCO₃）的三组完全解理。5.配位数：晶体结构中，与某一质点（原子或离子）直接相邻且距离最近的其他质点的数目，例如NaCl结构中Na⁺和Cl⁻的配位数均为6。6.浮生：两种不同晶体沿一定结晶学方向（面、棱、轴）结合生长的现象，常因两种晶体的某些晶面或晶向的面网间距、结构相似而发生，如金红石（TiO₂）与石英（SiO₂）的浮生。二、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列对称要素组合中，符合晶体对称定律的是（）A.L⁵×L²B.L³×L²C.L⁷×PD.L⁴×L⁶2.下列矿物中，硬度大于小刀（约5.5）的是（）A.方解石（CaCO₃）B.磷灰石（Ca₅(PO₄)₃(F,Cl,OH)）C.正长石（K[AlSi₃O₈]）D.石膏（CaSO₄·2H₂O）3.白云母（KAl₂[AlSi₃O₁₀](OH)₂）的晶体结构类型属于（）A.岛状硅酸盐B.链状硅酸盐C.层状硅酸盐D.架状硅酸盐4.下列矿物中，具有金属光泽的是（）A.石英（SiO₂）B.方铅矿（PbS）C.白云石（CaMg[CO₃]₂）D.绿泥石（(Mg,Fe)₅Al[AlSi₃O₁₀](OH)₈）5.黄铁矿（FeS₂）的常见单形为（）A.立方体B.六方柱C.四方双锥D.菱形十二面体6.下列矿物中，属于硫化物大类的是（）A.磁铁矿（Fe₃O₄）B.赤铁矿（Fe₂O₃）C.闪锌矿（ZnS）D.重晶石（BaSO₄）7.晶体的最小重复单元是（）A.晶胞B.质点C.面网D.空间格子8.下列矿物中，解理等级为极完全解理的是（）A.黑云母（K(Mg,Fe)₃[AlSi₃O₁₀](OH,F)₂）B.普通辉石（(Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Si,Al)₂O₆）C.橄榄石（(Mg,Fe)₂[SiO₄]）D.刚玉（Al₂O₃）9.下列矿物中，成因与生物作用密切相关的是（）A.自然金（Au）B.磷灰石（海相沉积型）C.萤石（CaF₂）D.金刚石（C）10.下列对称型中，属于等轴晶系的是（）A.3L²4L³3PC（m3m）B.L⁶6L²7PC（6/mmm）C.3L²3PC（mmm）D.L³3L²（32）三、判断题（正确√，错误×；每题1分，共10分）1.非晶质体具有固定的熔点。（）2.矿物的条痕色一定与其颜色相同。（）3.晶体的对称要素必须通过晶体的几何中心。（）4.方解石（CaCO₃）与文石（CaCO₃）是同质多象变体。（）5.层状硅酸盐矿物的硬度通常较低，与其结构中层间弱键（如分子键、氢键）有关。（）6.石英（SiO₂）的双晶类型主要为穿插双晶（如道芬双晶、巴西双晶）。（）7.矿物的光泽仅与表面反射率有关，与内部结构无关。（）8.配位数相同的晶体，其结构类型一定相同。（）9.自然硫（S）属于硫化物大类。（）10.晶体的自限性是指晶体在理想生长条件下能自发形成规则几何多面体的性质。（）四、简答题（每题8分，共32分）1.简述晶体对称定律的内容及成因。2.对比方解石（CaCO₃）与白云石（CaMg[CO₃]₂）的鉴定特征（至少列出4项）。3.说明矿物颜色的成因类型并各举1例。4.简述鲍温反应系列的主要内容及其对岩浆岩矿物共生组合的意义。五、论述题（每题12分，共24分）1.以石英族矿物为例，论述同质多象与类质同象对矿物性质的影响。2.从晶体结构角度分析层状硅酸盐矿物（如云母、滑石）的解理、弹性及硬度特征。答案一、名词解释1.布拉维法则：强调晶面发育与面网密度的关系，面网密度大的晶面生长慢、易保留，反之易消失，是晶体形态研究的重要理论。2.类质同象：质点替代不改变结构类型，仅引起晶格参数和物理性质（如颜色、硬度）的微小变化，是矿物成分复杂化的主要原因。3.标型矿物：特定成因环境的指示矿物，如辰砂指示低温热液，蓝闪石指示高压低温变质。4.解理：沿结晶学方向破裂成光滑平面的性质，受结构中键力方向性控制，解理等级反映键力差异（如极完全、完全、中等、不完全）。5.配位数：直接相邻最近质点的数目，由质点半径比、电价及键性决定，是晶体结构的重要参数。6.浮生：不同晶体因面网或晶向相似而结合生长，如金红石与石英沿{100}面浮生，反映结构相似性。二、单项选择题1.B2.C3.C4.B5.A6.C7.A8.A9.B10.A三、判断题1.×2.×3.√4.√5.√6.√7.×8.×9.×10.√四、简答题1.晶体对称定律内容：晶体中可能存在的对称轴（Lⁿ）的轴次n仅为1、2、3、4、6，不存在5次及高于6次的对称轴。成因：晶体的格子构造决定了其内部质点排列的周期性，若存在5次或7次对称轴，质点无法无间隙地平移重复，导致格子构造破坏，因此不符合晶体的本质特征。2.方解石与白云石的鉴定特征对比：（1）滴稀盐酸反应：方解石遇稀盐酸剧烈起泡（常温）；白云石需加热或粉末状态下缓慢起泡。（2）硬度：方解石硬度3，白云石硬度3.5-4，略高于方解石。（3）晶体形态：方解石常见菱面体、复三方偏三角面体；白云石多为菱面体，但晶面常弯曲呈鞍状。（4）密度：方解石密度2.71g/cm³，白云石密度2.85g/cm³，略大。（5）成分：方解石为CaCO₃，白云石为CaMg[CO₃]₂，含Mg²⁺。3.矿物颜色的成因类型及举例：（1）自色：由矿物本身固有成分中的色素离子引起，如孔雀石（Cu₂[CO₃](OH)₂）因Cu²⁺呈绿色。（2）他色：由外来机械混入的带色杂质（如细分散的色素离子、矿物包裹体）引起，如纯净石英无色，含Fe³⁺呈紫色（紫水晶）。（3）假色：由物理光学效应（如反射、干涉、衍射）引起，如方解石解理面上的晕色（干涉色）、斑铜矿表面的锖色（氧化膜干涉）。4.鲍温反应系列内容：岩浆冷却过程中，矿物按一定顺序结晶，分为两个系列：（1）连续反应系列（浅色矿物）：基性斜长石（钙长石）→中性斜长石（中长石）→酸性斜长石（钠长石），成分连续变化，结构相似。（2）不连续反应系列（暗色矿物）：橄榄石→辉石→角闪石→黑云母，每一步新矿物与残余岩浆反应，成分突变，结构差异大。意义：解释岩浆岩中矿物共生组合规律（如基性岩中橄榄石与基性斜长石共生，酸性岩中黑云母与酸性斜长石共生）；指导岩浆岩分类命名（如橄榄岩、辉长岩、闪长岩、花岗岩对应不同阶段的矿物组合）；反映岩浆演化过程（从基性向酸性演化时，矿物组合由暗色、基性向浅色、酸性转变）。五、论述题1.石英族矿物包括α-石英（低温石英，<573℃）、β-石英（高温石英，573-870℃）、鳞石英、方石英等同质多象变体，以及因类质同象混入Al³⁺、Fe³⁺等形成的紫水晶、烟水晶等。（1）同质多象的影响：不同变体的晶体结构和物理性质差异显著。例如，α-石英为三方晶系（对称型32），c轴方向具压电性；β-石英为六方晶系（对称型622），无压电性。鳞石英和方石英为架状结构，密度（α-石英2.65g/cm³，鳞石英2.28g/cm³，方石英2.33g/cm³）随结构紧密程度降低而减小。相变时体积变化（如β-石英转α-石英体积膨胀）可导致岩石破裂。（2）类质同象的影响：Al³⁺替代Si⁴⁺时，为平衡电价，常伴随K⁺、Na⁺等进入结构（如天河石中的Rb⁺、Cs⁺），形成烟水晶（含Al³⁺+H⁺）、紫水晶（含Fe³⁺）等，颜色从无色变为烟褐、紫色。类质同象还可能影响硬度（如含杂质的石英硬度略低于纯石英）和光学性质（如紫水晶的二色性）。2.层状硅酸盐矿物（如云母、滑石）的晶体结构以[SiO₄]四面体层与[AlO₆]或[MgO₆]八面体层交替堆叠为特征，层间通过弱键（如离子键、分子键、氢键）连接，其物理性质与结构密切相关：（1）解理：层间键力远弱于层内共价键或离子键，因此矿物沿层间方向发育极完全解理（如云母的{001}解理），可剥离成薄片。（2）弹性：云母类矿物层间为K⁺离子键，键力较强且均匀，解理片受外力弯曲