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什么是金刚石等轴晶系,是什么样的?

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-02-21 12:25   点击:269  编辑:admin   手机版

什么是金刚石等轴晶系,是什么样的?

等轴晶系( isometric system)又称“立方晶系”。七个晶系之一,属高级晶族。其对称特点是,必定有四个三次对称轴,同时,不是还有三个相互垂直的四次轴,就是还有3个相互垂直的2次对称轴。此3个4次轴或2次对称轴即选择作为晶体的3个结晶轴,并必定有:轴角α=β=γ=90°,轴单位a=b=c。

等轴晶系特点

等轴晶系的三个轴长度一样,且相互垂直,对称性最强。这个晶系的晶体通俗地说就是方块状、几何球状,从不同的角度看高低宽窄差不多。如立方体、八面体、四面体、菱形十二面体等,它们的相对晶面和相邻晶面都相似,这种晶体的横截面和竖截面一样。

等轴晶系举例

此晶系的矿物有黄铁矿、萤石、闪锌矿、石榴石,方铅矿等。请看这种晶系的几种常见晶体的理论形态:等轴晶系的晶体大多数为立方体,类似色子,有六个面,具有相同的长度和宽度(或高度),如黄铁矿,食盐等。偶见8或12个面的例子如明矾等

黄铁矿族

本族矿物FeS2具有两个同质多像变体。等轴晶系变体的结构属黄铁矿型;正交晶系者属白铁矿型。因而相应地分为黄铁矿亚族和白铁矿亚族。本族中黄铁矿和白铁矿为常见矿物。

黄铁矿Pyrite―FeS2

晶体参数 等轴晶系;对称型m3。空间群Pa3;a0=0.5417nm;Z=4。

成分与结构 Fe 46.55%,S 53.45%。含有Co、Ni类质同像混入物和As、Sb、Cu、Au、Ag等机械混入物。晶体结构相似于方铅矿,即哑铃状对硫离子代替了方铅矿结构中简单硫离子的位置,铁离子代替了铅离子的位置(图8-19)。但由于哑铃状对硫离子的伸长方向在结构中交错配置,使各方向键力相近,因而黄铁矿解理极不完全,而且硬度显著增大。

图8-19 黄铁矿的晶体结构

(据罗谷风,1993)

形态 晶形常呈立方体、五角十二面体,较少呈八面体(图8-20A~E,图8-21)。在立方体晶面上常能见到晶面条纹,这种条纹的方向在两相邻晶面上相互垂直,和所属对称型相吻合(图8-20A~C)。双晶主要是依(110)和(111)为双晶面的贯穿双晶,分别为铁十字律双晶(图8-20F)和尖晶石律双晶。集合体常呈致密块状、散染粒状以及结核状(图8-21C)等。

物理性质 浅黄铜色,表面带有黄褐的锖色;条痕绿黑色;金属光泽。硬度6~6.5;断口参差状。密度5g/cm3。

鉴定特征 以其晶形、晶面条纹、颜色、硬度等特征与相似的黄铜矿、磁黄铁矿相区别。

次生变化 氧化带中,黄铁矿易于分解而形成黄钾铁矾、针铁矿。针铁矿是构成褐铁矿的主要矿物成分。褐铁矿有时具有黄铁矿晶形的假象。

成因与产状 是地壳中分布最广的硫化物,形成于多种不同地质条件下。见于铜镍硫化物岩浆矿床、接触交代矿床、多金属热液矿床中。黄铁矿含量最高的矿床是产于火山岩系中的含铜黄铁矿层,由火山沉积和火山热液作用所形成。外生成因的黄铁矿见于沉积岩、沉积矿床和煤层中,往往成结核状和团块状。黄铁矿中常含有以显微杂质存在的微量Au和Cu。

主要用途 制取硫酸的主要原料,也用于提炼硫黄。含Au、Co、Ni的黄铁矿可综合利用。

图8-20 黄铁矿的晶形(A~E)和铁十字律双晶(F)

a{100},e{210},o{111},n{112},s{321}

(据Berry等,1983,修改)

图8-21 黄铁矿晶体

A―立方体(中国湖北);B―八面体(秘鲁);C一结核状(横断面)(A:据Klein等,2007;B、C:据Johnsen,2002)

白铁矿Marcasite―FeS2

晶体参数 正交晶系;对称群mmm。空间群Pmnn;a0=0.338nm,b0=0.444nm,c0=0.539nm;Z=2。

成分与结构 成分同黄铁矿。含微量As、Sb、Tl等混入物。其晶体结构为铁离子位于正交晶胞的角顶和中心,哑铃状对硫离子之轴线平行于(100)面而与c轴斜交,通过由铁离子围成的两个三角形的中点。虽然白铁矿和黄铁矿具有十分相似的八面体的配位关系,但晶体结构的对称程度完全不同(图8-22)。

形态 晶形呈板状(图8-23A),常以矛头状反复双晶(图8-23B)和依(101)呈鸡冠状反复双晶(图8-23C、8-24)出现。通常多以结核状、皮壳状产出。

图8-22 白铁矿的晶体结构

A―结构图,同时示出中心铁离子的配位八面体;B―哑铃状对硫离子之长轴方向的取向

(据Berry等,1983,修改)

图8-23 白铁矿的晶形(A)、白铁矿矛头状(B)和鸡冠状反复双晶(B)

b{010},m{110},r{140},e{101}

(据Berry等,1983,修改)

图8-24 鸡冠状白铁矿

(哈佛大学矿物博物馆)

(据Klein等,2007)

物理性质 淡黄铜色而稍带浅灰或浅绿的色调;条痕暗灰绿色;金属光泽。硬度5~6;解理平行{101}不完全。密度4.9g/cm3。

鉴定特征 以其晶形和在显微镜下光性呈非均质性与黄铁矿相区别。

次生变化 氧化带中,白铁矿很易分解,其所形成的次生产物相似于黄铁矿分解所形成的产物。

成因与产状 在自然界的分布远较黄铁矿为少,并且不形成大量的聚积。它是FeS2的不稳定变体,高于350℃即转变为黄铁矿。外生成因的白铁矿主要见于含炭质砂页岩中,呈结核状出现。

主要用途 与黄铁矿相同。

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