结构光性矿物学的进展

二十年代初期,著名的结晶学家尼格里(Niggli)就指出:“不久将来,人们可以从晶体结构及化学结构计算出晶体的光性常数来,于是就能发现一些规律,这些规律对于矿物学家和结晶学家来说是有着基础意义的”。半个世纪过去了,由于有了大量的晶体结构资料和对化学键不断深入的认识,使得人们有可能来逐步地实现尼格里的这个科学预见。不少物理学家、化学家、结晶学家和矿物学家进行了这方面的研究,已建立起矿物学的一个新分枝--结构光性矿物学。     

略论矿物晶体形貌的研究

矿物结晶学是在晶体形态研究的基础上发展起来的。近三个多世纪以来,只是在人们对各种各样的矿物晶体从好奇、测量、推理探索它们的变化规律及其与内部结构关系之后,矿物学才奠定了它牢固的现代科学基础,并孕育出结晶学分枝。可以说晶体形态学的研究是推动     

测定无机结构的0．1nm分辨率电子结晶学──对X光结晶学的挑战

测定无机结构的０．１ｎｍ分辨率电子结晶学──对Ｘ光结晶学的挑战ＺｏｕＸＤＨｏｖｍｏｌｌｅｒＳ电子结晶学是用高分辨率电子显微图象和电子衍射图测定晶体结构的一门技术。应用此技术的优势在于：①结构因子的振幅和相位已存在于图象之中；②能应用很小的晶体（＜０．...     

晶面腐蚀像与晶面对称及晶面结构的关系

综合分析了石英、石榴子石、橄榄石、锆石、红柱石的各不同结晶学意义的晶面腐蚀像特点,总结了晶面腐蚀像与晶面对称性及晶面结构特点之间的关系.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,即同一晶体上的不同结晶学意义的晶面,尽管对称性相同,也具有不同的腐蚀像;不同晶体之间的具有相同对称性的晶面可能会有相同的腐蚀像;腐蚀像类似于一种宏观晶体形态,主要与晶面的对称性有关,与晶面上原子、离子排列的结构细节关系不大;同一晶体的同一晶面在不同的腐蚀剂中所得的腐蚀像也可能完全不同;有些晶面的腐蚀像可以用晶体生长形态的常见晶面与被腐蚀面的交棱来解释.该研究在揭示晶体溶解形态机理、将溶解形态与晶体生长形态对比、用溶解形态来反映晶体曾经经历的酸-碱环境等方面具有理论与实际意义.      

红柱石腐蚀像立体模型及与对称的关系

采用摩尔比为1∶1的NaOH-KOH混合熔融物对红柱石晶体各不同结晶学方向的自然晶面和切面进行了腐蚀实验,建立了红柱石晶体腐蚀坑形态在三维空间分布的立体模型。相同腐蚀条件下,红柱石晶体同种单形的晶面(切面)腐蚀坑形态相同,不同单形的晶面(切面)腐蚀坑形态不同,故根据腐蚀坑形态可进行晶体定向。腐蚀坑形态能体现了晶体的对称性。红柱石晶体各晶面(切面)的腐蚀坑形态在三维空间分布的立体模型和投影图可用来进行红柱石晶体的定向及缺陷研究。     

准晶格的推导与准晶体的微粒分数维结构模型

五次对称和准晶态的发现(Shechtmen,1984)不仅是结晶学的新阶段,对包括地质学在内的整个自然科学将产生深远影响(彭志忠,1985)。在准晶体结构中,配位二十面体作长程定向有序,但无平移有序。作者(1985)探讨了准晶体的构筑原理,认为,在准晶体的结构中两个原理在起作用,即二十面体原理和黄金中值原理。     

红柱石腐蚀像立体模型及与对称的关系北大核心CSCD

采用摩尔比为1∶1的NaOH-KOH混合熔融物对红柱石晶体各不同结晶学方向的自然晶面和切面进行了腐蚀实验,建立了红柱石晶体腐蚀坑形态在三维空间分布的立体模型。相同腐蚀条件下,红柱石晶体同种单形的晶面(切面)腐蚀坑形态相同,不同单形的晶面(切面)腐蚀坑形态不同,故根据腐蚀坑形态可进行晶体定向。腐蚀坑形态能体现了晶体的对称性。红柱石晶体各晶面(切面)的腐蚀坑形态在三维空间分布的立体模型和投影图可用来进行红柱石晶体的定向及缺陷研究。     

几种矿物的晶体结构分析成果和对矿物晶体化学的若干新认识

自从1912年劳埃发现X-射线通过晶体发生衍射现象以后,晶体结构分析就成为结晶学研究的主流。结构分析的成果,使许多门科学的面貌改观;矿物学就是其中之一。欲深入地理解矿物的成分(特别是对成分复杂的矿物)和物理性质、对矿物进行合理的分类——晶体化学分类、从事矿物的成因的研究以及合理的利用矿物等等都需要有矿物晶体     

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。     

湖南锡矿山锑矿床氧化带的自然硫

本文研究的自然硫产于锡矿山锑矿床氧化带底部。它的特点是晶体细小且晶面众多,其外貌颇似小的球状体。有关它的研究结果将为矿物学形态学以及晶体形态与成因的联系(成因形态学)提供新的资料,     

安徽石马柯石英→石英相变及相间界面的TEM观察

柯石英 (coesite)是SiO2 的一种高压相 ,柯石英人造晶体是在 35 0 0 0atm (1atm =10 132 5Pa)压力和 5 0 0～ 80 0℃温度下 ,熔融氧化硅结晶在实验室人工合成的 (Coes ,195 3) ,柯石英天然晶体是在美国Arizona ,Meteor陨石坑首次发现的(Chao等 ,196 0 )。对其较系统的结晶学与矿物学研究是在2 0世纪 5 0年代末和 6 0年代初 ,其形态参量、物理性质、光学性质的数据均测自人工晶体 ,晶体结构参数和原子坐标也仅见人工晶体的X射线衍射资料 ,至今尚缺少化学成分的定量全分析资料。 70年代在RobertsVictor金伯利岩矿井的超高压变质岩中发现了…     

矿物数字博物馆的建设构想与实现

在基于互联网的应用、信息数字化、多种技术发展较为成熟及适应公众需求的基础上,对矿物数字博物馆的建设做了简要的分析,将矿物按矿物一结晶学分类方案将馆藏矿物进行合理的分类,设计了七大功能结构和相应的子结构,并对矿物所要展示的内容设定了标准.建设矿物数字博物馆旨在利用三维技术、多媒体技术、文字信息等,将矿物从宏观的外形到抽象的晶体形态和微观的晶体结构及其最小单位结构通过网络的形式具体展现给观众.矿物数字博物馆的建设可以为人们认知整个矿物世界搭建一个良好的平台,在科研教学、推动国民科学普及教育、培养创新人才方面发挥重要作用.     

彭志忠(1932～1986)

彭志忠教授是著名的结晶矿物学家,原籍湖北省天门县,1952年毕业于清华大学地质系,并留校任教,同年转到北京地质学院当助教。彭志忠20岁时就参加翻译了《结晶学原理》等5本教材,23岁与潘兆橹合作编出我国第一本《结晶学教程》。1957年,在唐有祺教授指导下,在世界上首次测出了葡萄石结构,突破了国际研究晶体结构的权威     

岩石显微构造分析现代技术——EBSD技术及应用

EBSD技术的发展,为岩石显微构造分析开辟了一个全新的领域。它与现代扫描电子显微镜和能谱分析等设备配合,可以同时对块状样品进行晶体结构与成分分析,从而使显微构造、微区成分与结晶学数据分析有机结合起来。 EBSD技术可以精确、快速定量标定包括各种晶系晶体颗粒的晶格方位和描述晶体颗粒的边界、形态等特征,对于具有低角度边界的晶体颗粒提供精确数据,为阐述岩石变形机制提供重要约束,并为高级晶族和不透明矿物结晶学组构与变形机制研究提供了有效的手段。EBSD尤其使获取微米级甚至纳米级尺度上颗粒（亚颗粒）或相之间的定向差别（达到20 nm的空间分辨率和0.3度角度分辨率）成为可能。EBSD技术在矿物相鉴定、亚微域内的应变分析、矿物出溶作用等方面的应用,进一步证明了这一新技术在显微构造分析及相关领域的应用前景。其广泛应用必将带来岩石显微构造研究的新突破,也将成为未来岩石变形机制与岩石圈流变学研究取得飞速发展不可或缺的技术手段。     

岩浆岩中石英晶体的对称性连生

矿物晶体连生是岩浆岩中晶体生长及岩石结构形成过程中的一个重要现象，可以提供岩浆演化过程信息.用电子背散射衍射技术(EBSD)分析了天堂寨花岗岩和梅川花岗闪长岩中石英晶体的结晶学取向关系.这2种岩石中石英的道芬双晶和交生(两晶体以某个相同的面重合连生)出现概率非常高.除了道芬双晶和交生外，还发现了一种特殊的石英晶体对称性连生现象.在这种特殊的对称性连生体中，考虑石英的劳埃群3 2/m(而不是石英的点群32)，两晶体形成的道芬双晶的双晶面(0001)或(1010)与第3个晶体的对称面(1120)重合.这样的重合使得这3个晶体的连生体保留了道芬双晶的某些对称性.这种双晶面与第3个晶体的对称面重合的现象在我们以前报道的NH₄Cl晶体聚集体和透辉石枝晶聚集体中也出现过.这种现象说明晶体的连生受控于对称性，即:晶体连生会选择对称性高的形式.由于劳埃群是与晶体空间格子的对称性相关而并不是与晶体结构的对称性相关的，所以，空间格子的对称性可能是控制晶体对称性连生的主要因素.      

结构光性矿物学研究——论无水碳酸盐的折射度

研究矿物的晶体结构与其光学性质之间的关系,这是结构光性矿物学重要的研究内容。如何把矿物晶体结构中原子的性质及相互之间的关系应用到晶体光学中,有效地定量地解释矿物的光学参数,从而又推动晶体光学进一步发展,这是矿物学家所共同关心的问题。早在1924年布拉格就注意到方解石与文石光性的差异,并用晶体内部电场的理论进行解释。帕伯斯特(A.Pabst,1973,1974)在研究两个碳酸盐矿物的折射率时,根据布拉格的方法,计算了它们的折射度,得到了满意的结果。叶大年(1974)在论述具有氖型结构离子的化合物的折射率时,指出矿物的折射率取决于电子层结构和核电荷,而不是取决于原子量。     

袖珍矿物晶体结构模型的制作

所谓晶体结构,即晶体内部原子的排列形式}o晶体结构的表示方法有两种,即图示和模型。虽然所有的物理学、化学、矿物学和材料科学的教科书中都有晶体结构图,但是要使学生乃至专家建立结构的空间概念却绝非易事。因此,许多著名的晶体学家和矿物学家都十分强调制作模型的重要性。     

黄铁矿与石英含金机理探讨

从晶体结构化学角度出发，分析了金的电子结构及性质、黄铁矿晶体结构特点、二氧化硅的电子结构特点和石英晶体表面特征；探讨了Au^＋和Au^－离子形式分别替代Fe^2 离子和S^2-离子的形成机理以及以可见金方式在黄铁矿中的赋存机制；认为金在黄铁矿中的富集主要与其晶体结构有关，特别是与黄铁矿中Fe-S，S-S，Au-S和Fe-Au键的电子结构特点有关；应用稳定配合物的18电子规则和晶体生长的界面相模型探讨了石英含金机理；研究表明，石英含金不仅与石英表面的结构、内部缺陷和表面特征有关，还与石英生长的环境有关，尤其是与石英表面键的电子结构特点有关，并主要受石英晶体生长过程中的界面相的控制。     

X射线衍射法在天然气水合物研究中的应用

天然气水合物是一种由气体分子(包括烃类和CO2、H2S等非烃类气体)和水分子在高压低温环境中形成的笼型水合物,主要有Ⅰ型(立方晶体结构)、Ⅱ型(菱形晶体结构)和H型(六方晶体结构)三种晶体结构。研究水合物的结构特征及变化规律,对于认识水合物形成机理、微观动力学、相态转化及水合物样品鉴定等具有重要意义。X射线衍射(XRD)是一种利用X射线照射晶体(或某些非晶态物质)时产生的衍射来研究晶体内部结构(即内部原子排布)的分析技术。该技术应用于天然气水合物研究,不仅能准确获取水合物的结构类型及晶格参数等重要信息,还能观测水合物生成分解的微观动力学过程。本文阐述了XRD技术应用于水合物结构特征研究、水合物生成/分解动力学过程原位观测以及野外水合物样品鉴定等方面的研究进展。已知结构Ⅰ型和Ⅱ型水合物立方晶体的边长分别约为12.0×10-10m和17.3×10-10m,而结构H型水合物六方晶体a轴和c轴的边长分别约为12.2×10-10m和10.0×10-10m,因此,通过XRD技术准确测量水合物晶体的晶格参数,即可判定水合物晶体的结构类型,该技术在国外已应用于海洋和冻土区钻获的天然气水合物样品鉴定并获得结构信息。此外,通过测定不同条件下生成的水合物晶体参数的变化,可研究水合物的结构转换及其影响规律,研究表明混合气体的组成、客体分子体积及直径大小、温度等都对水合物晶体参数及结构产生影响。通过在高压环境下的XRD原位技术,可测定水合物的生成与分解过程中衍射峰的变化,研究水合物生成/分解动力学过程,研究表明水合物生成/分解主要分两个阶段,即在气液(固)表面的快速生成/分解过程及气体分子在液(固)体内部的扩散过程,后一个阶段控制着反应速度。目前,国外在水合物研究中应用XRD技术已相对成熟,而我国才刚刚起步。本文认为,将XRD技术应用到天然气水合物的研究中,可解决水合物的结构类型鉴别及晶格参数测量等基本的科学问题,而且XRD技术与核磁共振、红外光谱、X-CT等分析技术的联用,尚有很大的发展空间,将为天然气水合物相关的理论研究提供强有力的技术支撑。     

石英结晶学优选与应用

石英集合体的结晶学优选可由位错滑移、双晶滑移、定向成核与生长等形成,其中位错滑移是塑性变形岩石中石英结晶学优选产生的最重要的机制。影响变形石英结晶学优选的因素有温度、应变速率、应变、差应力、水、复矿物岩石中各种矿物间的相互作用、初始结晶学方向等。系统总结了石英晶体变形与滑移系,结晶学优选的测量与表达,多种条件下石英的结晶学优选,以及在判断剪切方向、计算运动学涡度、判定变形温度、分析变形历史等方面的应用,并认为应用石英组构作运动学和动力学解析时需与其它微观、宏观现象相结合。