矿物材料学

1、本教材将作为材料科学与工程等相关专业教材，其特色在于强基础、重应用，将《材料科学与基础》、《结晶学》等课程的内容与矿物材料内容实现无缝对接，构建一个阐述矿物的材料属性、应用等的完整知识链。

2、本教材重点、难点突出，密切联系实际应用和科学研究，内容新颖、图文并茂、易读性强。

 

 

本书在矿物学通论部分，从矿物的微观结构出发，介绍了矿物的结构变化和结晶形态，从矿物的化学成分出发，介绍了离子类型、矿物中的水、矿物化学式以及化学成分的变化。围绕微观结构和化学成分引出矿物的命名和分类，并介绍了矿物的物理性质。在矿物学各论部分，基于矿物的晶体化学分类，分别从自然元素矿物、硫化物及其类似物矿物、氧化物和氢氧化物矿物、卤化物矿物和含氧盐矿物5个大类出发进行相关矿物种的介绍。本书还以矿物族中具代表性的矿物种为例，说明该族矿物的特点，并围绕矿物材料的结构和成分展开对形态、性质等的描述并揭示内在关系，同时基于其形态和性质等特点鉴定矿物种，并结合科学研究及生产生活，介绍矿物材料的主要应用。

本书针对无机非金属材料科学与工程等非地质、采矿类专业大学生的矿物材料学相关教学要求而编写，也可用于资源勘查工程、地质工程、勘查技术与工程、矿物加工工程等专业本、专科学生的基础教学教材和相关专业地质技术人员的学习参考书。

 

第1章绪论/001

1.1矿物的概念001

1.2矿物的地质成因002

1.2.1内生作用002

1.2.2外生作用002

1.2.3变质作用003

1.3矿物学及其主要研究内容003

1.4矿物资源在国民经济建设中的作用004

1.5矿物学发展简史004

1.6矿物学与其他学科的关系005

思考题006

第2章矿物的结构与形态/007

2.1晶体的概念与基本性质007

2.1.1晶体的概念007

2.1.2晶体的基本性质010

2.1.2.1自限性010

2.1.2.2均一性010

2.1.2.3各向异性010

2.1.2.4对称性011

2.1.2.5最小内能性011

2.1.2.6稳定性012

2.2矿物晶体结构的形式及其描述方法012

2.2.1球体最紧密堆积形式012

2.2.1.1球体最紧密堆积原理012

2.2.1.2球体最紧密堆积形式012

2.2.1.3球体最紧密堆积描述013

2.2.2配位多面体及其连接形式014

2.3矿物晶体结构的变化016

2.3.1同质多象016

2.3.2副象与假象017

2.4矿物单体的形态017

2.4.1结晶习性018

2.4.1.1结晶习性的概念018

2.4.1.2结晶习性的类型018

(1)一向延长型018

(2)二向延展型018

(3)三向等长型019

2.4.1.3晶习的影响因素019

2.4.2矿物晶形的发育程度019

2.4.2.1自形晶019

2.4.2.2半自形晶019

2.4.2.3他形晶020

2.4.3晶面花纹020

2.4.3.1聚形条纹020

2.4.3.2生长台阶020

2.4.3.3生长丘020

2.4.3.4蚀象020

2.5矿物单体的规则连生体形态021

2.5.1平行连晶021

2.5.2双晶021

2.6矿物集合体的形态022

2.6.1矿物多晶(显晶) 集合体形态022

2.6.1.1粒状集合体022

2.6.1.2片状集合体022

2.6.1.3柱状集合体023

2.6.2隐晶集合体和胶体矿物形态023

思考题024

第3章矿物的化学成分/025

3.1元素丰度、离子类型025

3.1.1地壳的化学组成025

3.1.2元素的离子类型026

(1)惰性气体型离子及其形成的主要矿物026

(2)铜型离子及其形成的主要矿物026

(3)过渡型离子及其形成的主要矿物026

3.2矿物中的水027

3.2.1吸附水027

3.2.2层间水027

3.2.3沸石水028

3.2.4结晶水028

3.2.5结构水028

3.3矿物的化学式029

3.3.1矿物化学成分的相对确定性029

3.3.2矿物化学式029

(1)矿物化学式的概念029

(2)化学式的种类029

(3)晶体化学式的书写原则030

(4)矿物化学式的计算031

3.4矿物化学成分的变化031

3.4.1类质同象031

3.4.2交代作用033

思考题033

第4章矿物的命名和分类/034

4.1矿物种及其命名034

4.1.1矿物种034

4.1.1.1同质多象变体034

4.1.1.2多型034

4.1.1.3类质同象混晶035

4.1.2矿物的命名035

4.1.3某些矿物名称的字义036

4.2矿物的分类036

4.2.1矿物的分类体系036

4.2.2矿物的分类依据036

4.2.2.1单质矿物036

4.2.2.2化合物矿物037

4.2.3矿物的分类代表037

思考题038

第5章矿物的物理性质/039

5.1光学性质039

5.1.1颜色039

5.1.2条痕040

5.1.3透明度040

5.1.4光泽040

5.2力学性质041

5.2.1解理041

5.2.2裂开042

5.2.3断口042

5.2.4硬度042

5.2.5弹性与挠性043

5.2.6脆性与延展性043

5.3其他性质044

5.3.1密度和相对密度044

5.3.2磁性044

5.3.3导电性和介电性044

5.3.4压电性045

5.3.5热释电性045

思考题045

第6章自然元素矿物/046

6.1概述046

6.1.1化学成分046

6.1.2晶体化学特征047

6.1.3物理性质047

6.1.4成因产状048

6.1.5分类048

6.2自然金属元素矿物048

6.2.1自然金(Gold)048

6.2.2自然铂（Platinum）050

6.3自然非金属元素矿物050

6.3.1自然硫(Sulphur)051

6.3.2金刚石（Diamond）052

6.3.3石墨(Graphite)053

思考题054

第7章硫化物及其类似物矿物/055

7.1概述055

7.1.1化学成分055

7.1.2晶体化学特征056

7.1.3物理性质056

7.1.3.1光学性质056

7.1.3.2力学性质056

7.1.3.3其他物理性质057

7.1.4成因和形态057

7.1.5分类058

7.1.5.1单硫化物类058

7.1.5.2对硫化物类058

7.1.5.3硫盐类058

7.2单硫化物矿物058

7.2.1方铅矿(Galena)059

7.2.2闪锌矿（Sphalerite）060

7.2.3辰砂(Cinnabar)061

7.2.4黄铜矿(Chalcopyrite)062

7.2.5辉锑矿（Stibnite)063

7.2.6辉钼矿(Molybdenite)064

7.2.7雄黄（Realgar）065

7.2.8雌黄（Orpiment）066

7.2.9磁黄铁矿（Pyrrhotite）067

7.3对硫化物矿物068

7.3.1黄铁矿(Pyrite)068

7.3.2白铁矿(Marcasite)069

7.3.3毒砂（Arsenopyrite）070

7.4硫盐矿物071

思考题072

第8章氧化物和氢氧化物矿物/073

8.1概述073

8.1.1化学成分074

8.1.2晶体化学特征074

8.1.3物理性质074

8.1.3.1光学性质074

8.1.3.2力学性质075

8.1.3.3其他物理性质075

8.1.4成因075

8.1.5分类075

8.2简单氧化物矿物075

8.2.1赤铜矿（Cuprite）076

8.2.2刚玉（Corundum）077

8.2.3金红石（Rutile）078

8.2.4石英（Quartz）080

8.3复杂氧化物矿物083

8.3.1钛铁矿(Ilmenite)084

8.3.2钙钛矿(Perovskite)085

8.3.3尖晶石(Spinel)086

8.4氢氧化物和含水氧化物矿物086

8.4.1水镁石(Brucite)087

8.4.2针铁矿(Goethite)088

思考题089

第9章卤化物矿物/090

9.1概述090

9.1.1化学成分090

9.1.2晶体化学特征091

9.1.3物理性质091

9.1.4成因产状091

9.1.5分类091

9.2常见卤化物矿物091

9.2.1萤石(Fluorite)092

9.2.2石盐(Halite)092

思考题093

第10章硅酸盐矿物/094

10.1概述094

10.1.1硅氧骨干和附加阴离子095

10.1.1.1硅氧骨干095

（1）岛状硅氧骨干095

（2）环状硅氧骨干096

（3）链状硅氧骨干096

（4）层状硅氧骨干097

（5）架状硅氧骨干097

10.1.1.2附加阴离子098

10.1.2组成硅酸盐的主要阳离子098

10.1.3硅酸盐中的水099

10.1.4晶格类型与矿物的形态和物理性质099

10.1.4.1硅氧骨干100

10.1.4.2阳离子的种类100

10.1.5铝在硅酸盐中的存在形式100

10.1.6硅酸盐矿物的成因100

10.1.7硅酸盐类矿物的分类101

10.2岛状硅酸盐矿物101

10.2.1锆石(Zircon)102

10.2.2橄榄石(Olivine)103

10.2.3石榴子石(Garnet)104

10.2.4Al2SiO5系列106

10.2.4.1蓝晶石(Kyanite)106

10.2.4.2红柱石(Andalusite)108

10.2.4.3矽线石(Sillimanite)108

10.2.5十字石(Staurolite)110

10.2.6绿帘石(Epidote)111

10.3环状硅酸盐矿物112

10.3.1绿柱石(Beryl)112

10.3.2堇青石(Cordierite)114

10.3.3电气石(Tourmaline)115

10.4链状硅酸盐矿物116

10.4.1辉石族116

10.4.1.1霓石(Aegirine)117

10.4.1.2硬玉(Jadeite)118

10.4.1.3锂辉石(Spodumene)118

10.4.2闪石族119

10.4.2.1透闪石(Tremolite)和阳起石(Actinolite)120

10.4.2.2蓝闪石(Glaucophane)和钠闪石(Riebeckite)121

10.4.3硅灰石(Wollastonite)122

10.5层状硅酸盐矿物123

10.5.1概述123

10.5.1.1四面体片、八面体片和结构单元层123

10.5.1.2结构单元层的类型123

10.5.1.3八面体片的结构和组成类型124

10.5.1.4层间域及其特征124

10.5.1.5多型和混层124

10.5.1.6主要物理性质和成因124

10.5.2滑石(Talc)124

10.5.3蒙脱石(Montmorillonite)126

10.5.4绿泥石(Chlorite)127

10.5.5高岭石(Kaolinite)128

10.6架状硅酸盐矿物129

10.6.1霞石(Nepheline)130

10.6.2白榴石(Leucite)131

10.6.3沸石(Zeolite)132

思考题133

第11章其他含氧盐矿物/135

11.1碳酸盐矿物135

11.1.1方解石族136

11.1.1.1方解石(Calcite)136

11.1.1.2白云石(Dolomite)137

11.1.2文石族138

11.1.2.1文石(Aragonite)138

11.1.2.2白铅矿(Cerussite)140

11.1.3孔雀石族140

11.1.3.1孔雀石(Malachite)140

11.1.3.2蓝铜矿(Azurite)141

11.2硫酸盐矿物142

11.2.1重晶石(Baryte)143

11.2.2硬石膏(Anhydrite)144

11.2.3石膏(Gypsum)144

11.2.4胆矾(Chalcanthite)145

11.2.5明矾(Alunite)146

思考题147

附录/148

Ⅰ矿物的形态148

晶面花纹148

规则连生149

集合体形态150

常见几何多面体150

Ⅱ矿物性质151

矿物条痕颜色151

矿物透明度151

矿物光泽152

矿物解理形式152

矿物裂开与断口152

矿物莫氏硬度计153

Ⅲ矿物图154

自然元素类矿物154

硫化物及其类似物矿物154

氧化物和氢氧化物矿物158

卤化物矿物161

硅酸盐矿物162

其他含氧盐矿物166

参考文献/169

 

本教材针对材料物理与化学、材料学、材料加工工程等非矿业工程、地质资源与地质工程等学科大学生的矿物材料学相关教学要求编写，适于32学时，也可用于采矿工程、矿物加工工程、地质工程、矿产普查与勘探等专业本、专科学生的基础教学参考和相关专业矿产及地质技术人员的学习参考书。此课程的教学，建议安排在大三，在学生已了解材料科学基础、结晶学等材料相关专业后开展。

本教材编写的指导思想是在重视基本理论、基本知识的基础上，注意吸纳矿物学与材料学领域的最新科学理论与科研成果，以保证教材既具有知识的系统性又体现科学的前沿性。在教材内容上，充分结合材料学与矿物学的专业知识，以保证教材对材料科学与工程学科专业的适用性。教材共分为11章：第1章绪论介绍矿物的概念、地质作用成因、学科发展史等知识;第2～5章为矿物学通论，涉及结晶学、晶体化学、固体物理性能等专业知识；第6～11章为矿物学各论，各论部分依据矿物的晶体化学分类进行详细矿物种的介绍。

本教材的特点是：

1.在有限的篇幅内对各矿物大类的特点详细介绍，并选择若干典型矿物种作为代表说明所属矿物族的矿物特点。

2.在对矿物介绍时，详细介绍其基本特征，包括化学组成、晶体结构、形态、成因产状、物理性质、鉴定特征、主要用途7个方面。这7个方面的知识相辅相成，从微观的化学组成、晶体结构到宏观的形态、成因产状、物理性质再到鉴定特征和主要用途，都与材料专业知识体系密切相关。

3.书后附有精选的矿物图片，图片在形象直观地展现矿物的精美外观的同时，也突显该矿物的特性。这些图片对学生认识矿物的形态、颜色、光泽、解理等专业知识非常有益。所附的矿物单晶形态、常见几何多面体图片，有助于学生理解矿物晶体形态。

4.尽可能采用图表使抽象的问题直观化。各章内容之后列有“思考题”，便于学生学习。

在本教材编写中，除吸纳了编者在教学和科研工作中积累的一些实际资料外，还参阅、引用了已出版的许多结晶学和矿物学教材及相关文献的内容。引用的图、表一般均注明了出处；未标注出处的图、表则多是被公认的基础知识，参阅和引用的教材和专著列于参考文献表中。在此，向有关论著的作者表示感谢。

编著者