实验六 认识常见矿物双晶
一、预备知识
1.晶体的连生方式及其特点;
2.学习双晶的意义;
3.双晶的概念,双晶要素及类型;
4.双晶的识别方法。
二、目的与要求
1.了解双晶在矿物鉴定、研究及开发应用方面的意义;
2.学会分析双晶要素;
3.熟悉常见矿物晶体的双晶类型和识别方法。
三、平行连生
观察石英、明矾、自然铜、萤石等平行连生晶体,注意其特点。平行连生的各个单体的结晶方向完全一致,对应晶面、晶棱都相互平行;各单体的内部格子构造都是平行而连续的,从这点上看它与单晶体没什么差别。
四、双晶
1.认识双晶
(1)双晶是两个或两个以上同种晶体按一定对称规律形成的规则连生,往往有显著的凹入角(少数例外),但要注意的是平行连生也有凹入角,应予以区别。
(2)双晶的接合面在晶体表面(包括晶面、解理面、断口)上显示“缝合线”。缝合线可以是直线、折线或曲线。因为缝合线两侧属于两个单体,所以晶面条纹、明暗程度等晶面性质有差异;如果是聚片双晶,则在晶体表面显现聚片双晶纹。
(3)晶体表面的蚀像也可以显示双晶的存在。
(4)同一矿物的单晶与双晶的对称不同,所以双晶常显假对称。如文石的单晶为斜方晶系,而它的三连晶显示假六方对称。
另外,双晶还可以借助仪器观测晶体的光学性质等方面来识别双晶。
2.双晶的分类
根据双晶单体连生的方式,可将双晶分为两种类型。
(1)接触双晶:双晶单体以简单的平面相接触而连生,包括简单接触双晶(由两个单体组成,如石膏的双晶、尖晶石的双晶)、聚片双晶(多个片状单体以同一双晶律连生,接合面相互平行)、环状双晶(多个双晶单体彼此以同样的双晶律连生,但接合面互不平行,而是依次以等角度相交,根据双晶连生单体的数目有三连晶、四连晶等)。
结晶学与矿物学实验指导书
(2)穿插双晶(贯穿双晶):是由单体相互穿插而形成的双晶。穿插双晶也可以由多个单体组成,如文石的三连晶,它们的双晶面平行。
结晶学与矿物学实验指导书
以上双晶的单体间都是以相同的双晶律结合的,还有一些复杂的双晶,它们由两个以上的单体组成,彼此间以不同的双晶律相连生。
3.双晶要素
主要包括双晶轴、双晶面及接合面。其观察步骤如下:
(1)认清构成双晶的各单体间的界线,找出双晶接合面,确定单体的个数;
(2)根据接合面是否明显规则,以及接合面的形状、数目和相互间的方位关系,定出双晶类型;
(3)确定单晶体的形态:只考虑双晶的一个单体,或者将双晶的一个单体转动180°,使两个单体变成一个单晶体;
(4)只看一个单体,并想象恢复其完整晶形,确定其对称型和晶系,并进行晶体定向;
(5)以上述单晶为准,定出接合面、双晶面或双晶轴的符号(贯穿双晶的接合面不规则,不予考虑)。
五、注意
1.晶面条纹与聚片双晶所产生的双晶条纹很相似,且都很常见。两者的根本不同点是:晶面条纹只存在于晶面上,双晶纹则不仅在晶面上,而且在解理面上也可以见到(为什么?)。此外,晶面条纹可以同时有几组出现,而双晶纹通常以只有一组的情况较为常见;比较而言,双晶纹比晶面条纹平直整齐,分布也较均匀。
2.双晶面是使构成双晶的两个单体互成镜像反映的假想平面,而不是同一个单体的这一部分与那一部分互成镜像的反映,即不要把单晶体本身中的对称面当作双晶面。类似地,也不要把单晶体本身的L2当作双晶轴(为什么?)。
3.一个双晶可能有不止一个的双晶面或双晶轴,但在表示双晶律时只采用其中惯用的某一个。
六、思考题
1.晶面条纹的形状是否都符合晶体所固有的对称?为什么?
2.双晶面或接合面,对于构成双晶的两个单体来说,是否有可能在两个单体中分属于不同性质的面网?为什么?
以下按晶系择要介绍矿物晶体中常见的双晶。其中六方晶系因双晶很少见,故从略。
(1)等轴晶系:在m3m晶类中最常见的是尖晶石律(spinel law)双晶,包括以(111)为双晶面和接合面的接触双晶(见图6.5和彩版Ⅲ-3)和以[111]为双晶轴的贯穿双晶(见图6.6和彩版Ⅲ-2)。常见于萤石和尖晶石族矿物中。其中的接触双晶通常呈八面体晶形以平行于接合面的板状习性产出,形成于较高的过饱和度下;贯穿双晶则是在过饱和度下降后,因立方体晶面的生长速度相对变慢,从而超覆了八面体致使晶形通常呈立方体,其实它们的双晶律和双晶要素完全一致。在m3晶类中较常见的是黄铁矿以(110)为双晶面的贯穿双晶(图6.15),称为铁十字律(iron cross law)。在43m晶类的黝铜矿、方钠石中,可见以(100)为双晶面的贯穿双晶(图6.16);在闪锌矿中则较常出现以[111]为双晶轴、以(111)为接合面的聚片双晶(图6.17)。
(2)四方晶系:最常见的是4/mmm晶类中以四方双锥晶面(101)为双晶面和接合面的膝状双晶(knee twin;亦称肘状双晶elbow twin。见图6.3和彩版Ⅲ-4),它们还常组成轮式六连晶(见图6.9)或八连晶(彩版Ⅲ-5)。经常见于金红石族矿物中;锆石亦呈相似的双晶。
图6.15 黄铁矿的铁十字律贯穿双晶a{100},e{210}(罗谷风,2008)
图6.16 黝铜矿中以(100)为双晶面的贯穿双晶o{111}(据Dana等,1949)
图6.17 闪锌矿中以[111]为双晶轴、(111)为接合面的聚片双晶o{111}, (据Dana,1892,补充)
(3)三方晶系:在 晶类中,方解石的双晶相当常见,除以底面(0001)为双晶面和接合面的方解石律(calcitelaw)双晶(图6.18和彩版Ⅲ-6)外,还有以菱面体面为双晶面和接合面的双晶,包括 的蝴蝶双晶(butterflytwin)和 的负菱面双晶(negative rhombohedral twin)等接触双晶(图6.19和彩版Ⅲ-7、Ⅲ-8和Ⅲ-9)。但最常见还是依 的负菱面聚片双晶(图6.20A),基本上都属于滑移双晶。后者中相互取向不同的两组单体的厚薄相差往往很悬殊,一组单体厚而另一组单体页片很薄,两者交替嵌生,致使整个聚片双晶看起来好像是取向一致的一个完整单体,但从双晶条纹可证明其双晶的存在并据以确定接合面的取向方位。与方解石的晶形和结构都十分相似的白云石(但属于 晶类)也常具有类似的滑移双晶,不过其双晶面和接合面乃是 的负菱面(图6.20B和彩版Ⅲ-11)。此外,在刚玉和赤铁矿中则常出现以(0001)或 为双晶面和接合面的聚片双晶(图6.21)。
图6.18 方解石的方解石律接触双晶v (据Lévy,1837)
图6.19 方解石的蝴蝶双晶(A)和负菱面接触双晶(B)二者中两个单体c轴间的交角分别为90°46'和 (A:据Haidinger,1825;B:据Penfield,1900)
图6.20 方解石和白云石中两种滑移成因之聚片双晶在 解理面上之双晶条纹的示意图
图6.21 刚玉依 菱面体面的聚片双晶
三方晶系中另一双晶极其普遍的晶体是属于32晶类的α-石英。其中最最常见的是由两个全左或全右的晶体以c轴为双晶轴的道芬律(Dauphine law)贯穿双晶。从外形上看它完全就像是一个单晶体(图6.22A),但仔细观察可见其晶面上有不规则弯曲的双晶缝,使六方柱面(m)上的晶面条纹被其截断而不连贯,而在菱面体面(r和z)上可见双晶缝两侧晶面的光泽也不相同;若晶体上存在有三方双锥(s)或三方偏方体(x)晶面时,则绕c轴旋转60°即重复出现,表现为622晶类的假对称(pseudosymmetry)。α-石英的另一种常见双晶为巴西双晶(Braziltwin)。它由一对左形晶和右形晶以 为双晶面贯穿而成,接合面‖ ,局部可成聚片双晶。因两个单体之c轴相互重合,故其外形也犹似一个单晶体(图6.22B),与道芬双晶不同的是其双晶缝呈平直的折线;出现s或x晶面时呈左右反映对称分布。此外,在垂直c轴切面上用HF浸蚀产生的人工蚀像(图6.23)可以有效区分此二双晶,但实际上在大多数α-石英晶体中,巴西双晶往往与道芬双晶并存,仅所占主次有所不同。两者此时还构成了复合双晶的关系。此外,在α-石英中还有一种较为常见的接触双晶,称为日本双晶(Japan twin)。其两个单体之c轴交角为84°34',且彼此有一对柱面共面(图6.24)。其双晶要素通常只笼统地表示为以 为双晶面,其实有时它仅是假双晶面。接合面基本上‖ 。双晶整体往往平行于两个c轴共面的平面呈板状。此外,与α-石英同属32晶类的辰砂,其以(0001)为双晶面而呈矛头状的贯穿双晶亦较常见(彩版Ⅲ-10)。
图6.22 α-石英道芬双晶(A)和巴西双晶(B)的假对称和双晶缝合线现象示意图
图6.23 α-石英⊥c轴切面的人工蚀像
(4)正交晶系:最有代表性的双晶是mmm晶类中的文石律(aragonitelaw)双晶,即以菱方柱晶面(110)为双晶面和接合面的接触双晶(见图6.10A),并且还经常组成假六方的星形或柱状贯穿三连晶(见图6.9和6.10B及彩版Ⅲ-12、Ⅲ-13),这在文石族矿物中都很常见。在其他本晶系矿物中也较常见到相似的双晶或贯穿三连晶,如堇青石中以(110)和(130)、金绿宝石中以(130)、白铁矿中以(011)等为双晶面的双晶。白铁矿中以(101)为双晶面的双晶,则因其单体中(101)与 的夹角为74°55'而可形成接触五连晶。
图6.24 日本双晶(IL亚型)
(5)单斜晶系:最常见的是2/m晶类中以(100)为双晶面(等价于以c轴为双晶轴)的双晶。其中接触双晶可以石膏的燕尾双晶(swallow-tail twin)为代表(图6.25和彩版Ⅲ-14),其接合面亦为(100)。这样的双晶在单斜辉石(图6.26和彩版Ⅲ-16)和闪石中也常见。而典型的贯穿双晶则以正长石的卡尔斯巴律(Carlsbad law)双晶(简称卡式双晶)(图6.27A和扉页图及彩版Ⅲ-15)最为常见,其双晶轴为c轴,接合面以(010)为主,(100)偶见。也有以(010)为接合面的接触双晶(图6.27B和C),其中图C之两个单体的c{001}晶面与x{101}晶面基本平行相连,但两者的光泽强度不一,在接合处可见双晶缝。此外,正长石中较常见的接触双晶还有以底面(001)为双晶面和接合面的曼尼巴律(Manebach law)双晶(图6.28),以及以菱方柱面(021)为双晶面和接合面的巴温诺律(Baveno law)双晶(图6.29A)。后者因 ,故双晶呈假四方柱形,亦称方柱双晶(squareprism twin),并可成方柱状轮式四连晶(图6.29B)。与曼尼巴律同样的底面双晶也见于单斜辉石中,但一般成聚片双晶产出。此外,在因双晶而得名的十字石中贯穿双晶十分普遍。如图6.30所示,其一为十字双晶(cruciform twin),双晶面(031),两个单体c轴交角为91°22';更常见的是X形双晶(X-shaped twin),双晶面(231),c轴交角58°58',并可形成星形贯穿三连晶。
图6.25 石膏的燕尾双晶(A)及其在(010)面上的投影图(B)
图6.26 普通辉石以(100)为双晶面和接合面的接触双晶
图6.27 正长石卡尔斯巴律贯穿双晶(A)和接触双晶
图6.28 正长石的曼尼巴双晶c{001},b{010},m{110},x{101}灰色区指示双晶面和接合面(001)(据Bggild,1905,有修改)
图6.29 正长石的巴温诺双晶(A)和四连晶(B)
图6.30 十字石的十字双晶(A)、X形双晶(B)和星形贯穿三连晶(C)
(6)三斜晶系:重要的双晶基本上全都见之于 晶类的长石中,分布非常普遍。其中最常见的是钠长石律(albite law)聚片双晶(见图6.7和彩版Ⅲ-17)。它以(010)为双晶面(等价于⊥(010)的双晶轴)和接合面。在晶体的[010]晶带晶面上和{001}解理面上都可见有细密平直的双晶条纹(图6.31)。另一种常见的是肖钠长石律(pericline law)双晶(图6.32),其双晶轴为b轴,接合面则为‖b轴且与(001)成某个交角(此值随晶体成分的变化而异)的所谓菱切面(rhombic section)。在斜长石中,肖钠长石律通常与钠长石律一起以聚片双晶共同出现,两者的接合面近于正交;但在微斜长石和歪长石中,这两者总是以交织成格子花呢状(图6.33)的格子双晶(cross-hatched twin)存在。此外,在单斜晶系长石中出现的卡尔斯巴律、曼尼巴律、巴温诺律等双晶,在三斜晶系长石中也可存在。但此时因单体本身的对称性下降,故同一双晶律的双晶要素总数会相应减少,如卡尔斯巴律双晶便只剩下一个双晶轴‖c轴和一个双晶面⊥c轴。但在对于诸如巴温诺双晶而言,此时以(021)或是 为双晶面的双晶,两者将互不等价。
图6.31 斜长石晶面上的钠长石律聚片双晶条纹(内蒙古大青山;罗谷风,1974)
图6.32 钠长石的肖钠长石律双晶
图6.33 微斜长石中具格子花呢状之格子双晶的正交偏光显微像(据Nesse,2000)
一、预备知识
1.晶体的连生方式及其特点;
2.学习双晶的意义;
3.双晶的概念,双晶要素及类型;
4.双晶的识别方法。
二、目的与要求
1.了解双晶在矿物鉴定、研究及开发应用方面的意义;
2.学会分析双晶要素;
3.熟悉常见矿物晶体的双晶类型和识别方法。
三、平行连生
观察石英、明矾、自然铜、萤石等平行连生晶体,注意其特点。平行连生的各个单体的结晶方向完全一致,对应晶面、晶棱都相互平行;各单体的内部格子构造都是平行而连续的,从这点上看它与单晶体没什么差别。
四、双晶
1.认识双晶
(1)双晶是两个或两个以上同种晶体按一定对称规律形成的规则连生,往往有显著的凹入角(少数例外),但要注意的是平行连生也有凹入角,应予以区别。
(2)双晶的接合面在晶体表面(包括晶面、解理面、断口)上显示“缝合线”。缝合线可以是直线、折线或曲线。因为缝合线两侧属于两个单体,所以晶面条纹、明暗程度等晶面性质有差异;如果是聚片双晶,则在晶体表面显现聚片双晶纹。
(3)晶体表面的蚀像也可以显示双晶的存在。
(4)同一矿物的单晶与双晶的对称不同,所以双晶常显假对称。如文石的单晶为斜方晶系,而它的三连晶显示假六方对称。
另外,双晶还可以借助仪器观测晶体的光学性质等方面来识别双晶。
2.双晶的分类
根据双晶单体连生的方式,可将双晶分为两种类型。
(1)接触双晶:双晶单体以简单的平面相接触而连生,包括简单接触双晶(由两个单体组成,如石膏的双晶、尖晶石的双晶)、聚片双晶(多个片状单体以同一双晶律连生,接合面相互平行)、环状双晶(多个双晶单体彼此以同样的双晶律连生,但接合面互不平行,而是依次以等角度相交,根据双晶连生单体的数目有三连晶、四连晶等)。
结晶学与矿物学实验指导书
(2)穿插双晶(贯穿双晶):是由单体相互穿插而形成的双晶。穿插双晶也可以由多个单体组成,如文石的三连晶,它们的双晶面平行。
结晶学与矿物学实验指导书
以上双晶的单体间都是以相同的双晶律结合的,还有一些复杂的双晶,它们由两个以上的单体组成,彼此间以不同的双晶律相连生。
3.双晶要素
主要包括双晶轴、双晶面及接合面。其观察步骤如下:
(1)认清构成双晶的各单体间的界线,找出双晶接合面,确定单体的个数;
(2)根据接合面是否明显规则,以及接合面的形状、数目和相互间的方位关系,定出双晶类型;
(3)确定单晶体的形态:只考虑双晶的一个单体,或者将双晶的一个单体转动180°,使两个单体变成一个单晶体;
(4)只看一个单体,并想象恢复其完整晶形,确定其对称型和晶系,并进行晶体定向;
(5)以上述单晶为准,定出接合面、双晶面或双晶轴的符号(贯穿双晶的接合面不规则,不予考虑)。
五、注意
1.晶面条纹与聚片双晶所产生的双晶条纹很相似,且都很常见。两者的根本不同点是:晶面条纹只存在于晶面上,双晶纹则不仅在晶面上,而且在解理面上也可以见到(为什么?)。此外,晶面条纹可以同时有几组出现,而双晶纹通常以只有一组的情况较为常见;比较而言,双晶纹比晶面条纹平直整齐,分布也较均匀。
2.双晶面是使构成双晶的两个单体互成镜像反映的假想平面,而不是同一个单体的这一部分与那一部分互成镜像的反映,即不要把单晶体本身中的对称面当作双晶面。类似地,也不要把单晶体本身的L2当作双晶轴(为什么?)。
3.一个双晶可能有不止一个的双晶面或双晶轴,但在表示双晶律时只采用其中惯用的某一个。
六.作业与思考题
1.晶面条纹的形状是否都符合晶体所固有的对称?为什么?
2.双晶面或接合面,对于构成双晶的两个单体来说,是否有可能在两个单体中分属于不同性质的面网?为什么?
3.双晶的类型有哪些?列举常见矿物的双晶类型及双晶律。
利性如意: 两个或两个以上同种晶体构成的、非平行的规律连生体.又称孪晶.在构成双晶的两个单晶体间,必会有部分的对应晶面、对应晶棱相互平行,但不可能全部一一平行,然而它们必可通过某一反映、旋转180°或反伸(倒反)的对称操作而达到彼...
本溪市17648839434: 钠长石 Albite - ?
利性如意: Na[AlSi3O8] 三斜晶系 Ng=1.538~1.542 Nm=1.532~1.536 Np=1.528~1.533 Ng-Np=0.009~0.010 2V 指低、高温综合数值,以下同.=(-)50°~(+)78°r>v 图4-40 钠长石光性方位化学组成 含An分子从0到10%,即Ab100An0-Ab90An10.有时含少...
本溪市17648839434: 常见矿物及其鉴定特征 - ?
利性如意: 第一大类 自然元素 (1)自然金 Au 主要鉴定特征: 常见薄片状、粒状(图17-1)、树枝状; 颜色和条痕均为金黄色 (随着Ag含量的增加色变浅); 强金属光泽; 相对密度大; 延展性极好. 图17-1 粒状自然金(2)自然铜 Cu 主要鉴定特...
本溪市17648839434: 宝石鉴定、矿物鉴定及图片[1] - ?
利性如意: 硫化物类 方铅矿(PbS):完好晶体常呈立方体,集合体为粒状、致密块状.铅灰色,条痕 黑色,金属光泽.硬度2-3.比重7.4~7.6 .有三组立方体完全解理,性脆.鉴定特征:具三组正交的立方体完全解理,比重大,可以与其他铅灰色矿物...
本溪市17648839434: 1.什么是石英石? - ?
利性如意: 石英是一种物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源,广泛应用于光学、玻璃、电子、化学及耐火材料等工业. 硅的氧化物矿物成分为SiO2.主要指分布广泛的三方晶系的低温石英(α-石英).当温度在573℃以上时,则成为六方晶系的高温...
本溪市17648839434: 常见的那些矿石的化学成分是什么? - ?
利性如意: 石英的化学成分为SiO2,晶体属三方晶系的氧化物矿物,即低温石英(a-石英),是石英族矿物中分布最广的一个矿物种.广义的石英还包括高温石英(b-石英).低温石英常呈带尖顶的六方柱状晶体产出,柱面有横纹,类似于六方双锥状的...
本溪市17648839434: 方结石是什么??
利性如意:方解石 英文名称:Calcite 化学组成为CaCO3晶体属三方晶系的碳酸盐矿物.中文名称取自晶体的菱面体解理,宋代马志所著《开宝本草》中有关于方解石的记载:“……敲破块块方解,故以为名.”方解石的晶形多种多样,而且常见.最常出...
本溪市17648839434: 地理观察岩石矿物的实习报告怎么写 - ?
利性如意: 常见矿物、岩石识别实验报告 (1)实验目的: 1)通过在室内对手上的标本的观察,认识常见的矿物和岩石,掌 握其 各种物理特征; 2)区分相似矿物; 3)根据各种特征对岩石准 确命名; 4)对矿物和岩石进行分类; (2)实验仪器: 放大...
本溪市17648839434: 什么是矿物晶体? - ?
利性如意: 矿物晶簇是指由生长在岩石的裂隙或空洞中的许多矿物单警惕所组成的簇状集合体,它们一端固定于共同的基地岩石上,另一端自由发育而具有良好的晶行.晶簇可以有单一的同种矿物的晶体组成,也可以由几种不同的矿物的晶体组成.在自...
本溪市17648839434: 花岗岩密度是多少 - ?
利性如意: 花岗岩种类较多,不同品种平均密度不同,大致在2.79-3.07g/cm3之间.拓展资料:花岗岩属于酸性(SiO2>66%)岩浆岩中的侵入岩,这是此类中最常见的一种岩石,多为浅肉红色、浅灰色、灰白色等.中粗粒、细粒结构,块状构造.也有一...