宝石晶体的形态

一、晶形

与晶体结构对称性有关、发育相同的一组或几组晶面，统称为晶形。晶形可分为单形和聚形、开形和闭形。

1.单形和聚形

单形是由对称要素联系起来的一组晶面的总和，即单形是借助对称型中全部对称要素的作用可以相互重复的一组晶面，因此，同一单形的晶面同形等大。从几何形态上看，晶体共有47种单形(图1-2-10)。

图1-2-10晶体的47种几何单形

聚形是由两个或两个以上的单形聚合而成的。只有属于同一对称型的单形才能聚合。如图1-2-11a所示，该晶体是由立方体和菱形十二面体聚合而成的，而图1-2-11b则是四方柱和四方双锥的聚合。

2.开形和闭形

开形:凡是单形的晶面不能封闭一定的空间者，如平行双面(底轴面、侧轴面)和各种柱。

闭形:凡是其晶面可以封闭一定空间者，如各种双锥、等轴晶系的全部单形等(图1-2-12)。

图1-2-11 单形和聚形的关系示意

图1-2-12 开形(下)和闭形(上)

图1-2-13 石英晶簇(不规则连生)

二、晶体的连生

自然界生长的晶体并非都是单晶体，常常相互连生在一起。晶体的连生可分为不规则连生和规则连生两类。

1.不规则连生(任意连生)

指两个或两个以上的晶体随机地相互连生在一起，如图1-2-13为石英晶体的不规则连生，参差不齐，错落有致。不规则连生如果有一个共同的基底，也叫晶簇。

图1-2-14 石英晶体的平行连生

2.规则连生

指两个或两个以上的晶体按照一定的规律生长在一起，包括平行连生和双晶两类。

(1)平行连生

指两个或两个以上的同种晶体，彼此相互平行地连生在一起，相应的晶轴、晶面和晶棱都相互平行。图1-2-14

表示石英晶体的平行连生。

(2)双晶

是两个或两个以上的同种晶体按一定的对称规律形成的规则连生，相邻两个个体相应的面、棱、角并非平行，但可借助对称操作使两个个体彼此重合或平行。根据双晶个体连生的方式，可将双晶分为如下类型:

1)接触双晶:双晶个体以简单的平面相接触而连生者称接触双晶。它又可分为:

●简单接触双晶:由两个个体组成，如图1-2-15a为尖晶石的双晶，1-2-15c为金绿宝石的接触双晶。

●聚片双晶:多个片状个体以同一双晶律连生，接合面相互平行。聚片双晶常可在某些晶面或解理面上显示聚片双晶纹，如钠长石聚片双晶(图1-2-15d)，它的结合面平行(010)。

●环状双晶:多个双晶个体彼此以同样的双晶律连生，但结合面互不平行，而是依次以等角相交。根据双晶连生个体的数目有三连晶、四连晶等，如图1-2-15b为金绿宝石的环状双晶。

图1-2-15 各种类型的双晶

图1-2-16 穿插双晶

2)穿插双晶(贯穿双晶):是由个体相互穿插而形成的双晶。如图1-2-16a为萤石的穿插双晶，图1-2-16b为长石的卡式双晶。

三、结晶习性

结晶习性是指宝石矿物晶体在一定的外界条件下总是趋向于形成某一种形态的特性，主要由晶体的化学成分和晶体结构决定，同时与晶体形成时的外界条件(温度、压力、浓度、黏度及杂质等)密切相关。它包括两方面的含义:一是同种晶体所习见的单形，二是晶体在三维空间延伸的比例。例如萤石常呈八面体、立方体、菱形十二面体，但不同成因的萤石，其单形不同:在岩浆和伟晶作用中，萤石常呈八面体在高温热液作用中常呈菱形十二面体在低温热液作用中立方体最常见。晶体习性在三维空间延伸的情况有以下3种:

1)三向等长:单体在三维空间的发育程度基本相同，呈粒状或等轴状，如钻石、尖晶石、石榴石等。

2)二向延长:单体在三维空间中有两个方向特别发育，另一方向发育较差，呈板状、片状、叶片状等，如石墨、云母、重晶石等，其内部结构常为层状。

3)一向伸长:单体在三维空间只有一个方向特别发育，呈柱状、针状或毛发状等，如电气石、角闪石、辉石等。这些矿物常具有链状结构。

四、晶体表面微形貌

晶体实际生长时由于多种原因如溶蚀等，会在表面形成各种花纹的微形貌，包括晶面条纹、生长层、螺旋纹、生长丘和蚀像等。

1.晶面条纹

又称生长纹或聚形纹，是晶面上一系列邻接面构成的直线条纹，是晶体生长过程中两种单形相互交替生长留下的痕迹，如石英的晶面上常具有横纹。

2.生长层

指晶面上一系列平行的堆叠层。这是晶体按层生长理论在生长过程中晶面平行向外推移，形成像地形等高线一样的花纹。

3.螺旋纹和生长丘

螺旋纹是指晶面上由于螺旋生长留下的螺旋状线纹。生长丘是指在晶面上稍微凸起的丘状体。

图1-2-17 绿柱石晶体的结晶习性及蚀像

4.蚀像

蚀像是指晶体形成后，晶面因受溶蚀而形成的凹坑(溶蚀坑)。它受晶面内质点的排列方式控制，有一定的形状和方向。蚀像不但可以用来鉴定宝石矿物，还有助于识别单形、对称性和左、右形。图1-2-17是绿柱石的晶体柱状习性，由图可知，绿柱石晶体的主要单形有六方柱、六方双锥及平行双面(也叫轴面单形)，不同单形上的蚀像不同。

什么叫做晶体：

晶体（crystal）是有明确衍射图案的固体，其原子或分子在空间按一定规律周期重复地排列。晶体中原子或分子的排列具有三维空间的周期性，隔一定的距离重复出现，这种周期性规律是晶体结构中最基本的特征。

晶体的形状：

晶体通常呈现规则的几何形状，就像有人特意加工出来的一样。其内部原子的排列十分规整严格，比士兵的方阵还要整齐得多。如果把晶体中任意一个原子沿某一方向平移一定距离，必能找到一个同样的原子。而玻璃、珍珠、沥青、塑料等非晶体，内部原子的排列则是杂乱无章的。准晶体是发现的一类新物质，其内部排列既不同于晶体，也不同于非晶体。

究竟什么样的物质才能算作晶体呢?首先，除液晶外，晶体一般是固体形态。其次，组成物质的原子、分子或离子具有规律、周期性的排列，这样的物质就是晶体。

但仅从外观上，用肉眼很难区分晶体、非晶体与准晶体。那么，如何才能快速鉴定出它们呢？一种最常用的技术是X光技术。用X光对固体进行结构分析，你很快就会发现，晶体和非晶体、准晶体是截然不同的三类固体。

为了描述晶体的结构，我们把构成晶体的原子当成一个点，再用假想的线段将这些代表原子的各点连接起来，就绘成了像图中所表示的格架式空间结构。这种用来描述原子在晶体中排列的几何空间格架，称为晶格。由于晶体中原子的排列是有规律的，可以从晶格中拿出一个完全能够表达晶格结构的最小单元，这个最小单元就叫作晶胞。许多取向相同的晶胞组成晶粒，由取向不同的晶粒组成的物体，叫做多晶体，而单晶体内所有的晶胞取向完全一致，常见的单晶如单晶硅、单晶石英。大家最常见到的一般是多晶体。

由于物质内部原子排列的明显差异，导致了晶体与非晶体物理化学性质的巨大差异。例如，晶体有固定的熔点，当温度高到某一温度便立即熔化；而玻璃及其它非晶体则没有固定的熔点，从软化到熔化是一个较大的温度范围。

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