九龙绿柱石晶体形貌研究

四川九龙绿柱石晶体形态有短柱状、板柱状、扁平板状以及板锥状晶体,晶体上出现的单形有平行双面c｜0001｜、六方双锥p｜10^-11｜、s｜11^-21｜、六方柱m｜10^-10｜、a｜11^-20｜以及复六方双锥v｜21^-31｜、n｜31^-41｜。利用微分干涉显微镜等手段,对九龙绿柱石晶体进行了形貌研究,发现｜0001｜、｜11^-21｜和｜10^-10｜面上具有丰富的表面微形貌。晶面上的六边形溶蚀丘、六边形生长丘、拉长六边形螺旋生长纹和三角生长丘体现了相应面网结构的对称性,螺旋生长纹发生束合、三角形圆化等现象均反映了环境条件的变化。     

天然金刚石平行{100}的正常生长

利用同步辐射对天然金刚石晶体进行了形貌学研究，在的完整晶体内观察到晶体以平行{100}生长为主的正常生长，而不是前人所常见的平行{111}生长。生长带方向平行于(100)、（100）和（010）、（010）。生长带分布在偏离晶体中心的曲面内。由生长带的分布与形态可以观察到晶体不同晶面生长速度具有明显差异。     

四川平武富碱型绿柱石晶体的晶格缺陷与生长机制

在低饱和度，碱性，气成一热液条件下形成的四川平武绿柱石宝石晶体，具有特征的扁平板状几何外形，在绿柱石晶体的{0001},{1010},{1121}面上，普遍发育螺旋位错，束合螺旋位错，层错及接触双晶，它们共同构成了绿柱石晶体生长的主要台阶源，微分干涉显微镜，扫描电镜和透射电镜研究结果证实，由填隙变形，位错滑移和水解弱化等综合作用，直接导致绿柱石硅氧四面体六方环结构和铍氧四面体 结构的局部畸变，并相应引起多面体体积，化学键力，键合能及晶面的法向生长速率发生变化，从而决定了该区绿柱石晶体生长的形 态，由绿柱石晶体中的线缺陷（螺旋位错），而缺陷（层错，双晶）及点缺陷（空位，包裹体）的协同作用，是导致四川平武扁平板状绿柱石晶体形成的主要原因。     

α-石英晶体与刚玉晶体(0001)面腐蚀像的结晶学对称

晶体的腐蚀像是指晶面(或切面)在酸、碱溶液中被腐蚀后形成的具有一定形状的蚀坑。腐蚀像不仅可以揭示晶面及晶体的对称性,还可以揭示晶面的结晶学意义。本文对同属三方晶系,但对称型不同的α-石英晶体(点群32)和刚玉晶体(点群3m)的(0001)切面和晶面进行了腐蚀像的微分干涉显微镜(DIC)观察与研究。经研究发现,α-石英晶体(0001)切面的腐蚀像为等边三角形,与该面上出露三次对称轴的对称关系一致,等边三角形的三边分别平行于[0110]、[1010]、[1100]方向,即垂直于X、垂直于Y、垂直于U轴方向。该等边三角形腐蚀像与该切面边棱的方位关系表明在包含三次轴的方向上无对称面存在,与α-石英晶体的对称型是相符的。刚玉晶体(0001)晶面的腐蚀像亦为等边三角形,与该面上出露3次对称轴的对称关系一致,等边三角形的三边分别平行于[2110]、[1210]、[1120]方向,即X、Y、U轴方向。刚玉晶体(0001)面的腐蚀像与该晶面边棱的方位关系表明在包含3次轴的方向上有3个对称面存在,这3个对称面分别垂直于[2110]、[1210]、[1120]方向,即X、Y、U轴方向,与刚玉晶体的对称型相符。因此,同属于三方晶系同一单形平行双面{0001}的α-石英晶体与刚玉晶体(0001)晶面的蚀坑形态是一致的,均为等边三角形,但等边三角形腐蚀坑的方位不同,等边三角形腐蚀坑与边棱的方位关系反映该晶体的对称型特点。这一研究对认清三方晶系不同对称型矿物晶体(0001)面腐蚀像的对称关系,丰富同一晶系不同对称型矿物各面腐蚀像之间的关系研究具有理论与实际意义。     

赣南淘锡坑锡矿床中锡石晶体形态学和地球化学研究

本文对淘锡坑锡矿床的含矿石英脉中的锡石晶体开展了晶体形态学和地球化学的系统研究。按晶面组合特征,淘锡坑锡矿床中的锡石可分为三种类型:由{111}锥面+{110}柱面共2个单形构成的A型锡石、由{111}锥面+{110}柱面+{100}柱面共3个单形构成的B型锡石和由{111}锥面+{101}锥面+{110}柱面+{100}柱面共4个单形构成的C型锡石。综合各种锡石晶型与结晶条件的资料分析,本文推测A型、B型锡石的结晶温度高于C型锡石的。本文首次利用电子探针分析仪对锡石进行阴极发光（CL）成像观测,发现淘锡坑锡矿床中的锡石经历了两期结晶作用:早期锡石以CL荧光亮度较小（黑色——暗灰色）为特征,边缘有明显的溶蚀痕迹,常见典型的韵律振荡构造和砂钟构造,其晶面组合特征显示了早期锡石属于A型或B型锡石;晚期锡石以CL荧光亮度较大（白色——浅灰色）为特征,往往沿着早期锡石的溶蚀边界面充填生长,一般不显示韵律振荡构造和砂钟构造,其晶面组合特征显示了晚期锡石属于C型锡石。电子探针分析显示,淘锡坑锡矿床中锡石的FeO、Ta₂O₅含量较高,指示其形成于高温热液环境;HfO₂含量较高,Zr/Hf比值较低,说明成矿热液来源于高度分异的花岗质岩浆。两期锡石的FeO含量和In₂O₃含量的对比结果显示,早期锡石相对富FeO而贫In₂O₃,反映了早期锡石的结晶温度和压力均高于晚期锡石的,故两期锡石的结晶作用分别与淘锡坑矿床的两期岩浆热液成矿作用相关。     

锆石柱面中Hf、Y的配位差异性及其对晶型的控制效应

天然锆石的形态并不简单地依照PBC理论发育,它同时受到生长温度 、熔体扩散系数等物理参数的影响,以及置换Zr的杂质离子的种类和浓度等化学因素的制约 ,即杂质离子选择性地置换Zr而降低晶面的生长速度。通过对{100}和{110}柱面的半定量分 析发现,Hf4+、Y3+离子同O2-离子的成键数目在{100}与{110}生长层 上是不同的,且Hf-O的键强比Zr-O的大,而Y-O的键强比Zr-O的小。如果假定晶体与岩浆熔体并未达到真正的平衡,而是各晶面与岩浆熔体分别达到平衡,按热力学中浓度与能量变化的指数律去处理Hf和Y在{100}与{110}晶面上的配分可以得到,{100}晶面上趋于富Hf贫 Y,{110}晶面上趋于富Y贫Hf,从而导致富Hf的锆石上{100}优先发育,富Y的锆石上{110}优 先发育。     

锡石的晶体结构和形态的关系

本文对不同成因类型的锡石晶体形态进行了研究,并从PBC(周期性键链)理论出发,讨论了锡石晶体形态与晶体结构的关系。笔者认为,锡石晶体具有三种F面,即s{111}、e{101}、m{110},与Hartman对同样结构类型的金红石晶面性质划分有所差异。据锡石晶面结构性质所推导的理想晶体形态图,与晶体测量所得到的天然晶体形态图总体上相吻合。     

小秦岭金矿含金石英脉中黄铁矿晶体的表面微形貌研究

利用微分干涉显微镜、扫描电镜、透射电镜等对小秦岭金矿含金石英脉中黄铁矿晶体的表面微形貌进行了研究。黄铁矿晶体的{210}面上发育自由生长层，表明{210}面是F面，其生长机理受二维成核层生长所制约。除简单的五角十二面体外，其他形态黄铁矿晶体的{210}面上也发育有自由生长层。{210}面上的正条纹有些是由{100}面上生长层的边缘台阶在{210}面上叠堆形成，另一些正条纹则是{210}面上生长层边缘台阶堆叠的产物。透射电镜和电子衍射花样研究表明，负条纹黄铁矿晶体是由30～50nm大小的核团经自动定向附生作用形成，每个核团不是单晶体，而是由许多早先在溶液中形成的小微晶聚合而成。这些特征表明负条纹黄铁矿晶体是在溶液过饱和度极高和温度梯度小的理想环境中形成，它的形成与杂质无关。PBC理论和唐纳-哈克定律能较好地解释自然界中黄铁矿晶体{100}面上普遍发育自由生长层、而{210}面上自由生长层极为罕见的原因。除日本释迦内矿区黑矿之上的浮岩凝灰岩中产生出负条纹黄铁矿晶体外，在石英脉型金矿床中也有负条纹黄铁矿晶体产出。     

α-石英晶体腐蚀形貌三维空间变化规律与晶体对称研究

通过对α-石英自然晶面六方柱面(100)和(010)、菱面体正形面(101)与菱面体负形面(011)、以及介于上述自然晶面之间的切面进行腐蚀形貌的观察研究发现,石英晶体同种单形的晶面(切面)腐蚀坑形态相同,但方位可以有变化,不同单形的晶面(切面)腐蚀坑形态不同;同一单形的正形与负形腐蚀坑形状不同;蚀坑形态能够反映晶体的对称性。α-石英晶体各晶面(切面)的蚀坑形态在三维空间分布的投影图可用于岩石中α-石英晶体的定向及缺陷研究。这一观察研究对厘清α-石英晶体腐蚀形貌立体全方位的对称关系、指导岩石中α-石英晶体的定向研究具有理论与实际意义。     

云南白显矿床钡镁锰矿的矿物学研究

云南白显锰矿产于中三叠统法郎组地层中,其主要矿石矿物是钡镁锰矿。矿物属沉积成因,结晶细微,局部呈沿c轴延长的细小柱状和纤维状。矿物点群2/m,常见单形:斜方柱{110}、平行双面{100}和{001}。晶胞参数:a_0=0.9758nm,b_0=0.2848nm,c_0=0.9640nm,β=88.98°,V=0.26786nm~3,Z=1。矿物反射率为18.60～25.65,相对密度3.67,文中还列出了红外光谱和差热分析新资料。     

锆石形态标型特征及标型生长机制探讨

本文在系统总结归纳不同研究者对锆石形态标型特征的研究成果基础上，重点从晶体生长、晶体化学和地球化学理论为重点探讨了锆石形态标型特征的生长机制。研究表明：锆石晶体结构中不同的面网方向，其平面内的原子组成、比例、化学键联结和键力以及面网间距和密度都是有差别的，由此决定了锆石晶体在不同的结晶介质条件下，不同面网的生长速度发生改变，生成相应的晶形。例如，尽管碱性元素并不进入锆石晶格，但它们可以影响Ｚｒ、Ｓｉ、Ｏ离子的扩散速度，但是富钾和富钠的介质对锆石晶形发育的影响是有差别的，表现为：在富钾的介质中，将导致柱面的法向生长速度较锥面快得多，而锥面中，｛１１１｝的法向生长又较｛３１１｝快，由此决定了形成以｛３１１｝锥为主的双锥状晶体；在富钠的介质中，柱面和锥面都有一定程度的发育，但前者弱于后者，而柱面中，｛１００｝的法向生长较｛１１０｝慢，由此决定了形成以｛１００｝柱和｛１１１｝锥为主的短柱锥状晶体。根据类似方法，论证了其它形态标型特征的客观性，从而揭示了标型之间的内在联系和本质，展示了花岗岩研究中锆石形态标型特征应用推广的前景，也可为单颗粒锆石定年研究提供更多的分析应用价值     

云南祖母绿的矿床地质及宝石学特征

云南祖母绿矿床产于寒武系变质岩中,矿体分别产于片麻岩的伟晶岩及云英岩脉中。属于典型的伟晶岩型或气成高温热液矿床。祖母绿的铬、钒来源于变质岩,而铍来源于伟晶岩。     

Partitioning of species-forming and impurity cations among growth pyramids of pinacoid and prism faces in crystals of beryl,cordierite, and beryllian indialite

The face effect was observed in all individual compounds with beryl structure having grown at a rate of 1–8 unit cells a second, with spontaneous crystallization in the system beryl (or cordierite)–Mg,Ca/Cl,F–impurity, where impurities are Ti, V, Cr and/or Fe oxides. By “face effect” is meant a difference in chemical compositions and symmetry of growth pyramids of crystallographically nonequivalent crystal faces. In the studied compounds of beryl structural type the simple crystal forms, prism and pinacoid, are characterized by hexagonal (pseudohexagonal in cordierite) and rhombic symmetry of face patterns. Degrees and characters of distinction of growth pyramids of prism and pinacoid faces of beryls, beryllian indialites, cordierites and their varieties vary in a wide range depending on the accumulation of species-forming and impurity elements. Most likely, this effect appears when crystallographically nonequivalent faces entrap chemically different “building units” (clusters spontaneously formed in a feeding medium and composed of fragments of beryl-type structure). It is supposed that the final isomorphous substitution of an impurity for the species-forming element occurs immediately on the face and/or attached unit. The character, direction, and degree of isomorphism depend on the initial composition of the medium, type of the main compound to be formed, and the presence of synchronous impurity phases. The same ratio of Si and Al concentrations in building units of the prism-pinacoid couple of cordierite with and without Ti and V suggests the persistent action of the patterns of these faces on the medium in the range of sampled concentrations of impurities and rates of growth. The contrasting face effect with respect to Si and Al in an indialite-cordierite individual is due to a drastic dissymmetry of the latter. The Ti- or V-related effects of cordierite faces are negligible. The study of beryllian indialite and its varieties showed that in some cases changes in Si-Al-Mg composition of units feeding faces with different crystallographic patterns are quite the same, with the considerable evolution of the total composition of the crystal-forming medium. As to the face effects of beryllian indialites (chiefly, with respect to Ti, V, Cr, and Fe impurities), they are owing to a considerable difference in degree of isomorphism with the participation of these elements in the building units that feed pinacoid and prism faces. Beryls demonstrate drastically contrasting face effects with respect to Ti (up to 0.20 f.u.) and in the presence of impurities, to Al (up to 0.21 f.u.); distinct effects were related to Cr (0.06 f.u.), in all varieties to Mg (up to 0.10 f.u.), and quite rarely, to Fe (0.01 f.u.), which is seen from comparison of the schemes of isomorphism implemented in prism and pinacoid. The effects under consideration and their evolution in the process of development of individuals are also clearly recognized from crystallochemical formulas of the building units feeding faces with different crystallographical patterns. By the example of beryl, it has been shown that the face effect inversion with respect to a component during the crystal growth indicates the inversion of the degree of isomorphous substitution of this element in the process of evolution of the individual (because of a drastic change in phase formation in the system) rather than the absence of relationship between face pattern and effect. Thus, in the system beryl–Mg,Ca/F,Cl–TiO₂ the inversion of Mg-related effect (resulting from inversion of degrees of substitution Al³⁺ → Mg²⁺) is linked to a drastic increase in rutile amount (TiO₂) crystallized together with beryl at a certain stage of solution cooling.     

板状绿柱石晶体的结构测定

自然界中绿柱石晶体多为柱状,具板状晶形的绿柱石非常少见。本文对产于四川雪宝顶云英岩晶洞中的无色透明板状绿柱石进行了精确的结构分析,并与产于阿尔泰山号伟晶岩脉中的柱状绿柱石进行了比较。与阿尔泰柱状绿柱石相比,雪面板状绿石富Ｌi、Ｎａ,ｃ／ａ值较高,为１．００１,属钠－锂绿柱石或“四面体”绿柱石。本文还对这种特殊形貌柱石的形成机制进行了初步讨论,成矿流体中Ｌi的浓度以及Ｓi的化学形态可能是影响柱石忻驳闹     

内蒙赤峰鱼眼石矿物学特征及其水的赋存状态研究

采用显微镜和XRD,EMPA,FTIR,RAMAN,TGA等现代测试方法对内蒙赤峰鱼眼石的晶体形态、矿物组合、化学成分、谱学特征、热力学性质等进行了测试分析,初步探讨了鱼眼石晶体形态的成因以及水的赋存状态。赤峰鱼眼石晶体呈粒状—假立方状,由四方柱{100}、四方双锥{111}和平行双面{001}聚合而成,无色-浅粉红色,玻璃光泽,透明到半透明,与钙铁辉石、雪硅钙石和毒砂等矿物共生。赤峰鱼眼石的主要化学成分为w(SiO_2)50.22%~52.73%,w(CaO)24.16%~25.28%,w(K_2O)3.57%~5.80%和w(F)2.62%~3.48%,含有少量的Na_2O,Al_2O_3和Cr_2O_3,平均成分的晶体化学式为:(K_0.964Na_0.109)_1.073Ca_4.036[(Si_7.727Al_0.091Cr_0.073)_7.891O₂₀](F_0.828OH_0.172)_1.000·7.775H_2O。硅的含量不足导致硅氧四面体层活性氧与层间阳离子的键强增大,促使鱼眼石晶体沿c轴方向的生长,形成粒状—假立方状晶体形态。红外光谱中3 556 cm^-1和1 691 cm^-1吸收峰以及96.7℃,255.9℃,418.9℃,437.7℃的主要失水温度均表明赤峰鱼眼石中的水属于结晶水,而600℃以后仍有少量的失重,以及红外光谱中3 418 cm^-1和3 242 cm^-1吸收峰的出现,又反映出赤峰鱼眼石中部分水具有结构水的特点。     

黄铁矿成因形态学

在1981—1986年野外工作的基础上,作者对胶东三县四个金矿床黄铁矿晶体形态进行了系统研究,对其中2495粒晶体进行了统计,对300粒晶体进行了测角,对60粒晶体进行了微形貌观察。根据以上实际工作及国内外有关资料提出了黄铁矿晶休常见单形出现频率的定量资料与晶体微形貌的特点,特别是{210}面上负条纹的特征与成因探讨。并讨论了黄铁矿晶体形态与分带性,与形成温度,与主、微量成分,与共生组合及与矿化等的关系。查明黄铁矿形态及其晶面微形貌的发育与硫逸度、温度、冷却速度等密切相关。在以上基础上提出了胶东四个金矿床中蚀变岩型金矿及石英脉型金矿两种成因类型黄铁矿形态特征上的五点差异。最后对黄铁矿研究方法要点进行了总结。