《晶体与矿物认知》课件 1.3晶体的形成

晶体的形成—晶体形成的方式晶体形成的方式形成晶体的作用，称为结晶作用。晶体形成是指晶体是在物相转变的情况下形成的。物相有三种，即气相、液相和固相。只有晶体才是真正的固体。由气相、液相转变成固相时形成晶体，固相之间也可以直接产生转变。晶体有下列四种主要形成方式：晶体形成的方式1、晶体的形成过程就是由任一种物相转变为结晶固相的过程。可分为①由溶液(过饱和)→开始结晶。例如盐湖因蒸发作用达到过饱和而结晶出石盐、钾盐、石膏等晶体。

②由熔体(过冷却)→开始结晶。例如铁水冷凝成铁晶体。晶体形成的方式2、由气相→结晶固相。

例如：火山喷出硫蒸气，在火山口附近因温度降低而结晶出自然硫晶体；水蒸汽遇冷凝结雪花。晶体形成的方式3、由非晶质固相→结晶固相。

自然界的非晶质固相物质

火山玻璃

→石英、长石的微晶（晶化或脱玻化）；

非晶质胶体矿物蛋白石→隐晶质玉燧→石英晶体。火山喷发出的熔岩流迅速冷却，固结为非晶质的火山玻璃。胶体溶液脱水，形成非晶质固相物质。如蛋白石等。晶体形成的方式4、由一种结晶固相→另一种结晶固相。

①同质多象转变。如石墨(C)→金刚石(C).②再结晶。如石灰岩(细粒方解石)

→

大理岩(粗粒方解石).

在地质作用过程中,绝大多数矿物晶体都是从液相中结晶形成的。晶体形成的方式晶体的形成—晶体的生长1、晶核的形成(晶体的发生)晶核(亦称晶芽):是晶体生长最原始的胚胎(生长点),是极微小的微晶粒，是晶体成长的中心。晶体形成全过程包括两个阶段①形成晶核。②晶体的成长。

形成晶核的条件

自发晶核(质点聚合)①溶液过饱和②熔体过冷却1、晶核的形成(晶体的发生)

外来晶核，非自成的。例如人工合成水晶，就是在溶液中放入一个石英晶粒(籽晶)作为晶核。

当过冷却或过饱和度很高时,产生的晶核数目多;反之则少。

1、晶核的形成(晶体的发生)

晶体生长的一般过程：

先生成晶核而后再逐渐长大晶体的生长阶段：

介质达到过饱和，过冷却阶段成核阶段生长阶段2、晶面的发育在晶体生长过程中，不同晶面的相对生长速度不同。晶体的形态取决于晶面的相对生长速度。

所谓晶面生长速度：是指晶面在单位时间内沿其法线方向所增长的速度。

生长速度慢，晶面扩大，最后包围整个晶体。生长速度快，晶面缩小，最终消失。若2、晶面的发育

晶体是被生长速度慢的晶面所包围。

布拉维法则指出：晶体上的实际晶面平行于面网密度大的面网；且面网密度越大，相应晶面的重要性也越大。3、晶体生长理论

层生长理论（Kossel-Stranski模型）由科塞尔在1927年提出，后经斯特兰斯基(Stranski)加以发展。晶体生长时，以单个质点方式往晶芽上堆积，首先是完成一个行列,再长相邻行列；长完一层面网再长第二层面网，即晶面是平行向外推移而生长的。3、晶体生长理论

层生长理论（Kossel-Stranski模型）

--W.Kossel—I.N.Stranski二维成核理论

三面凹角二面凹角一般位置

质点优先进入顺序：（1）1＞2＞3（2）质点行列面网（3）层层向外3、晶体生长理论

层生长理论（Kossel-Stranski模型）

--W.Kossel—I.N.Stranski二维成核理论

石英的环带结构把晶体的生长过程简单化，所描述的晶体生长过程只有在理想情况下才能出现。层生长理论的缺陷：3、晶体生长理论

位错理论（螺旋生长理论）

spiralgrowth由于晶核中螺旋位错的出现，晶核表面呈现出了永不消失的阶梯，在邻近位错线处，永远存在三面凹角。晶体生长时，质点首先将在位错线附近的三面凹角处填补，从而使新的质点棉网一层接续一层地作螺旋式地生长。3、晶体生长理论

位错理论（螺旋生长理论）

spiralgrowth

F.C.Frank,W.K.Burton等人提出。位错—凹角—行列—螺旋生长螺旋位错凹角3、晶体生长理论

布拉维法则在1855年，法国结晶学家布拉维(A．Bravis)从晶体具有空间格子构造的几何概念出发，论述了实际晶面与空间格子构造中面网之间的关系（布拉维法则）：即实际晶体的晶面常常平行面网中结点密度最大的面网。该法则比较粗略，忽视了晶体生长环境对晶面生长速度的影响。布拉维法则理论的缺陷：晶体的形成—面角守恒定律1、歪晶（distortedcrystal）在理想生长条件下，任何一个晶体都应长成与本身内部格子构造相对应的一定理想晶形。偏离其理想晶形而出现假对称的晶体称为歪晶。歪晶特点：理想的条件很难满足，实际晶体的晶面并非理想的平面，同一单形的晶面也不一定同形等大，而且，有时还不一定全部都出现。晶体形成之后，还常被溶蚀和破坏。实际晶体形态（歪晶）：偏离理想晶体形态。α-石英晶体的理想形态(A)和歪晶(B)均由六方柱m{1010}及菱面体r{1011}和菱面体z{0111}组成。1、歪晶（distortedcrystal）石榴子石1、歪晶（distortedcrystal）菱形十二面体{100}歪晶实际矿物晶体的晶面，都不是理想的平面，常常出现这样或那样的花纹，即晶面花纹。晶面花纹对不同的矿物来说都有着各自的特色，因此，它可作为矿物的鉴定标志。2、晶面条纹黄铁矿

晶面条纹：是指晶面上由一系列所谓的邻接面构成的直线状条纹。它是在晶体生长过程中，由相互邻接的两个单形的狭长晶面交替发育而形成的。例如石英柱面上的横纹，就是六方柱与菱面体晶面交替发育的结果；黄铁矿的晶面条纹则是由立方体与五角十二面体两种单形的晶面交接发育形成的。所以晶面条纹也称生长条纹或聚形条纹。

注意与双晶条纹的区别。2、晶面条纹面角（interfacialangle）：

晶面法线间的夹角。其值等于相应晶面间夹角之补角。3、面角守恒定律（lawofconstancyofangle）：（斯丹诺定律，lawofSteno）

尽管形态各不相同,看似无规律,但对应的晶面面角相等,即“面角守恒定律”。同种矿物的晶体，其对应晶面间角度守恒。

面角守恒定律的意义：结晶学发展的奠基石。3、面角守恒定律（lawofconstancyofangle）：晶体的形成—晶体生长的影响因素

影响晶体生长的外部因素

决定晶体生长的形态，内因是基本的，而生成时所处的外界环境对晶体形态的影响也很大。同一种矿物在不同的热力学条件（包括各种地质条件）下，其晶体形态是可能有所差别的。几种影响晶体生长的主要因素如下：1、涡流在生长着的晶体周围，溶液中的溶质粘附于晶体上，其本身浓度降低以及晶体生长时放出的热量，使溶液比重减小。由于重力作用，则轻的溶液上升，而周围重的溶液补充进来，从而形成了涡流。在晶体生长时涡流向上，而溶解时则相反。涡流使溶液物质供给不均匀，有方向性，因而使处于不同位置上的形态特征不同。

2、温度

在不同的温度下，同种物质的晶体，其不同晶面的相对生长速度有所改变，影响晶体形态。

如方解石在较高温下生成时呈扁平状，而在地表水溶液中形成的则往往是细长的。石英和锡石矿物晶体亦有类似的情况。

3、杂质溶液中杂质的存在可以改变晶体上不同面网的表面能，所以其相对生长速度也随之变化而影响晶体形态。例如，在纯净水中结晶的石盐是立方体，而在溶液中有少量硼酸存在时则出现立方体与八面体的聚形。

4、粘度

溶液的粘度也影响晶体的生长。粘度的加大，将妨碍涡流的产生，溶质的供给只有以扩散的方式来进行，晶体在物质供给十分困难的条件下生成。由于晶体的棱角部分比较容易接受溶质，生长得比较快，晶体的中心生长得慢，甚至完全不长，从而形成骸晶（如雪花）。

5、结晶速度

结晶速度快，则结晶中心增多，晶体生长的细小，且往往长成针状、树枝状。反之，结晶速度慢，则