矿物晶体的基本知识

各种矿物晶、晶族及其组合体，它们各自具备各自的几何造型之美、色彩之美和光泽之美等，都是大自然的鬼斧神工之作，是赏石文化的一个重要领域。其中，矿物晶体的神奇自然美，更具有高雅、富贵。因此，掌握矿物晶体的一些基本知识，对于欣赏其自然美和了解其科学内涵来说是很有必要的。

一、矿物

矿物是地壳中由各种地质作用所形成的天然单质或化合物，在一定的地持和物理化学条件下处 相对稳定，它们是岩石和矿物的组成单元，其于成分、结构比较均衡，因此具有一定的形态、物理性质和化学性质，并呈各种物态出现的自然物体。

（一）矿物的形态

矿物的形态是指矿物的单晶体、规则连生晶体和集体的外形特征。单晶体和集体形态包括水晶形状、结晶习性、晶体的大小和晶面的花纹；规则连生晶体形态是指双晶、平行连晶和不同矿物晶体间浮生的外形特征；集合晶体的形态通常是指和同种矿物集合在一起构成的形态，它集合于矿物晶体的形状及排列方式。在自然界的矿物单体较少，多数呈集合体出现，有不少是发育较好的几何多面体形状的晶体。因此，矿物形态在一定程度上取决于晶体形态。

（二）矿物的物理性质

矿物的物理性质主要取决于矿物本身的化学成分与内部结构，同时还受形成时外界环境的影响。主要包括色彩、条痕、透明度、光泽、发生性、硬度、比重等。

矿物的色彩

在欣赏矿物晶体时，首先吸引人们眼球的是那美妙的色彩，许多矿物因为它的特殊颜色而作为鉴定其特征，如蓝色的蓝铜矿、绿色的孔雀石。矿物的颜色，是对矿物可见光中不同波长发生选择性吸收与反射后在人眼中引起的感觉表现为颜色。透明矿物透过光波的颜色即是该矿物的颜色，不透明矿物的要取决于其表面反射的颜色。

矿物的条痕

是矿物在白色无釉瓷板上摩擦呈现的矿物粉末的痕迹。一般金属矿物的条痕是从红色到黑色的条痕，而大多数非金属矿物为白色条痕。

矿物的透明度

指矿物透过可见光波的程度。透明度的大小决定于矿物的化学成份于内部结构，可分为透明、半透明和不透明。透明是指通过矿物碎片边缘（一般以1厘米厚为准）能清晰看到对方物体的轮廓；半透明 是指通过矿物薄片不能清晰看见对方物体的轮廓，只能模糊看到对物体的存在。从矿物的条痕也可识别矿物是否透明，条痕黑色的矿物不透明，条痕无色或白色的矿物为透明，条痕呈各种颜色，如红、褐色等为半透明。

矿物的光泽

指矿物表面对可见光反射能力。矿物光泽的强弱决定于矿物的折射率、吸收系数与反射率。其强度是由内部成份、结构所决定，是成分、结构同可见光相互作用的一种反映。矿物光泽的强弱应以晶面、解理面等平滑表面的反射为准，其 他反射表面及某些集合形态则可引起特殊光泽，如珍珠光泽、油脂光泽、丝绢光泽、沥青光泽、土状光泽等。

矿物的发光性

矿物在外加能量如紫光、紫外光和X射线等的照射下能发射可见光的性质称为发光性。矿物的发光性不要是同矿物中含有过渡的元素，特别是稀土元素的种类与数量有关。

矿物的硬度

指矿物抵抗某种外来机械作用力的能力，是矿物成分与结构牢固性的一种表现。

矿物的比重

指纯净、均匀的单矿物在空气中的重量与同体积水在摄氏4度时的重量之比。矿物的比重是抽象的数值，在数值是等于矿物的密度。

（三）矿物的形成

矿物是在地壳的演化历史过程中形成的，它与其成分、结构、形态、物理性质以形成条件等方面都是紧密联系的，它的形成绝大多数又是以固态出现。固态矿物的形成方式主要是以结晶作用和胶体凝固作用。矿物形成的地质作用与外生作用。内生作用是与岩浆作用和地热在压有关的变质作用；外生作用即表生作用，是太阳能、水、大气与生物产生的作用。

（四）矿物的分类

矿物的分类是指按照晶体化学原则进行分类，它是以矿物的成分，结构作用分类的依据，因成分和结构决定矿物的本质，并与一定的生成条件有关，在一定的规律是也反映民自然界化学元素结合的规律，具体按以下情况分类为：

第一大类 自然元素

第一类 自然金属元素： 自然金、自然铜、自然铂

第二类 自然半金属元素：自然铋

第三类 自然非金属元素：自然硫、金刚石、石墨

第二大类 硫化物及类似化合物

第一类 简单硫化物：辉铜矿、辉铜矿、方铅矿、闪锌矿、辰砂、黄铜矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、辉铋矿、辉锑矿、铜蓝、雌黄、雄黄、辉钼矿等。

第二类 复硫化物：黄铁矿、白铁矿、毒砂

第三类 硫盐、黝洞矿、硫砷银矿、斜硫锑铅矿

第三大类 氧化物和氢氧化物

第一类 氧化物：赤铜矿、刚玉、钛铁矿、金红石、锡石、板钛矿、晶持铀矿、石英、蛋白石、尖晶石、铬铁石、镃铁矿、锑华、铅黄、钼华、细晶石、易解石。

第二类 氢氧化物：水镁石、硬水铝石、针铁矿、硬锰矿等。

第四大类 含氧盐

第一类 硅酸盐：锆石、橄榄石、石榴子石、硅镁石、红柱石、蓝晶石、黄玉、十字石、榍石、异极石、符山石、绿帘石、绿柱石、电气石、辉石、角闪石、夕线石、滑石、叶蜡石、白云母、黑云母、海绿石、绿泥石、高领石、蛇纹石、长石、霞石、白榴石、方纳石、香花石、方柱石、沸石。

第二类 硼酸盐：硼砂、硼镁石。

第三类 磷酸盐、砷酸盐、钒酸盐：独居石、磷灰石、磷氯酸矿、砷铅矿、磷铝石、绿松石、蓝铁矿、铅铀云母。

第四类 钨酸盐、钼酸盐：黑钨矿、白钨矿、钼铅石。

第五类 铬酸盐：铅铅矿。

第六类 硫酸盐：重晶石、天青石、铅钒、石膏、硬石膏、芒硝、明矾石、胆矾。

第七类 碳酸盐：方解石、菱镁矿、菱铁矿、菱锌矿、白云石、文石、白铅矿、孔雀石、蓝铜矿。

第八类 硝酸盐：钠硝石等。

第五大类 卤化物：莹石、石盐、光卤石

二、晶体

在自然界已知有三千多种矿物，其中大部份是固体矿物，特别是晶质体。晶体是指物质中凡是质点作规律排列，即具有格子构造者称为结晶质，由结晶质构成的物体，即内部的原子或离子有规律地在三维空间呈周期性重复排列的，因而是具有格子构造的固体。

（一）晶形

晶形是晶体的几何外形，主要有单和取形两种。每种矿物的晶体常有一定的习见晶形，这是由晶体内部的化学组成和晶体结构决定的。同一种矿物的晶体在不同物理化学条件下形成时，其晶形会有一定的差异，所以晶形可以作为鉴定矿物的依据之一。

（二）晶体的基本性质

晶体是具有格子构造的固体，所以也就是具备为晶体所共有的，由格子构造所决定的基本性质。

自限性：即晶体在适当条件下可以自发地形成几何多面体外形的固有特征。

均一性：在同一晶体的各个不同部分，质点的分布是不一样的，所以晶体各个部分的物理性质和化学性质是相同的。

异向性：同一格子中，砂同方向上的质点排列的性质不同，因而反映晶体的性质也随方向的不同而不同。

对称性：在晶体格子中，不同方向上的质点排列性质不同，但并不排斥在某些特定方向上具有相同的性质，而晶体结构中这种相同性的有规律重复，以及由此导致在晶体形态和各项性质上相等部分的规律重复，构成晶体的对称性。

最小内能：在相同热力学条件下晶体与同种物质的非晶体、液体、气体相比较，其内能最小。

稳定性：由于晶体中质点都是作有规律排列而处于平衡位置，内能最小，因此，相对于同种物质的不同物态，它是最稳定的。

（三）晶体生长的一般规律

结晶作用是指形成晶体的作用，即原来不结晶的物质在一定的物理化学条件下（温度、压力、组合浓度）下转变为结晶质的作用。晶体的产生，是从气体，液体和固体中晶出三种方式。当气体或液体的矿物质充满岩石的裂缝中，这些物质逐渐积聚在裂隙周围岩石的表面，而饱和的溶液蒸发或溶化的岩石冷却后，晶体便按其生长规律随之形成。