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矿物，这个词给您的第一印象是什么？是浑身黢黑的矿工身旁矿车里黑色的煤矿，还是晶亮透明；受人喜爱的水晶？是提炼钢铁的原料，还是烧制瓷器的胚泥和釉彩？没错，人类的生活中离不开这些天然形成的各种物质。今天就带大家了解认识一下这些美丽与实用并重，形态各异、五彩缤纷，与生活息息相关的矿物。

什么是晶体？

晶体是内部质点（原子、离子或分子）在三维空间周期性地重复排列构成的固体物质。矿物晶体能表现为天然的，非人工磨削的，规则几何多面体形态。日常生活中吃的食盐、味精、白砂糖、冰糖都是一颗颗晶体聚集在一起的。

冰糖晶体

粗盐晶体

实际上因为晶体比非晶体稳定，自然界的固体物质中，绝大多数是晶体。如雪花、石头、沙子、金属、水泥制品等。这些物质中有的晶体颗粒可达几米，但有的则只有微米级别，比头发还细。

晶体的生长需要形成晶核，溶质在晶核上一层一层或者螺旋式一点点结晶，形成晶体。而晶体的几何多面体外形是由所出现晶面的种类和相对大小决定的。因为晶面自身的化学特征，不同的晶面生长速度不同，生长速度快的容易消失。因此生长时间长（多数情况下就是指较大）的晶体留下来的面往往都会形成简单而规则的集合多面体形状。譬如食盐晶体呈立方体，冰呈六棱柱体，味精颗粒则往往都是短柱状的。

(Mn,Fe)S单晶生长中形成的阶梯状结构

单晶表面的生长螺旋

晶体生长过程中，因为环境变化、杂质等的影响，会打乱原有的生长过程，形成连生的晶体。而晶体的连生也有其内部结构上的影响，并在外形上也有一定的几何关系。

一颗不规则连生的多晶冰糖，红线示意其中的两个单晶

显微镜下的雪花，显示出了不同形态晶体的连生

什么是矿物？

矿物是由地质作用或宇宙作用所形成的、具有一定化学成分和内部结构、在一定物理化学条件下相对稳定的天然结晶态的单质或者化合物，它们是岩石和矿石的基本组成单位。简而言之，矿物是天然形成并保存的晶体。 常见的矿物一般被分为以下大类：自然元素矿物（如自然金、自然银），硫化物及类似化合物矿物（如黄铁矿、黄铜矿），氧化物和氢氧化物矿物（如赤铁矿、石英），含氧盐矿物（如辉石、方解石、重晶石），卤化物矿物（如萤石、石盐），以及其它类矿物。

矿物晶体长啥样？

在人们的印象中，晶体都是晶莹剔透、表面光洁的，有着千变万化的几何多面体形态。我们一般把这些形态分为三类： 一向延长型：晶体沿一个方向特别发育，呈柱状、针状、纤维状等。如水晶、绿柱石、电气石、角闪石等。

紫水晶的名字amethyst来源于古希腊语amethustos，意思是“不醉”，迷信的古希腊人相信用紫水晶杯饮酒可以千杯不醉。而纯净且没有晶格缺陷的水晶具有压电效应，是制造石英钟表的良好材料。

绿柱石。祖母绿是绿柱石家族中最著名的成员

二向延展型：晶体沿两个方向相对更加发育，呈现板状、片状、鳞片状和叶片状等。如重晶石、云母、石墨、绿泥石等。

片状的云母很容易撕开。还记得大二上实习课的之前老师反复强调不要去撕云母标本。

三向等长型：晶体沿三个方向发育大致相等，呈粒状或等轴状。如黄铁矿、石榴子石和橄榄石等。

DidierDescouens 拍摄的一颗黄铁矿单晶，4x4x4cm。黄铁矿并不是用来炼铁，黄铁矿（FeS2）含有大量的硫，是生产硫磺和硫酸的主要原料。提取了硫的黄铁矿渣也还有较多量的硫，也不能拿来炼铁，因为硫在钢铁中是非常有害的。

一颗石榴石单晶

品相好的石榴石可以加工成戒面、手链等作为宝石佩戴收藏

1669年丹麦学者斯丹诺(N．Steno)发现，成分和结构均相同的所有晶体，不论它们的形状和大小如何，一个晶体上的晶面夹角与另—些晶体上相对应的晶面夹角恒等。这个规律被称为面角恒等定律。

同种矿物的多个单体聚集在一起，叫做矿物集合体。晶簇是矿物集合体中很漂亮的一种，是在岩石和空洞或裂隙中形成的。含有矿物的溶液从这些空洞和裂隙中经过，以洞或者裂隙壁为共同的基底，逐渐向中间自由空间生长，从而形成具有完好晶形的簇状单晶体群。整个洞壁内部被晶簇覆盖的被称为晶洞。

晶簇中，一向延长的单晶体往往最终发育成与基底近于垂直的、大致平行排列的梳状晶簇，那些与基底不垂直的则在晶体生长过程中逐渐被淘汰。这个规律被称为几何淘汰律

紫晶洞

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下面介绍一些常见的矿物

方解石

方解石（Calcite）是碳酸钙（CaCO3）的一种结晶形态，多为白色或无色透明，呈现菱面体或偏三角面体。无色透明的方解石也称为冰洲石。方解石是是灰岩和大理岩的主要矿物。方解石在自然界分布极广，浅海和湖泊常常沉积大量的方解石沉积物，在地质作用下形成灰岩。地下水溶蚀灰岩形成溶洞、落水洞等，将碳酸钙携带到别的地方重新结晶形成方解石质的石钟乳、石笋、泉华等。

冰洲石是各向异性的晶体，不同方向的折射率不同，形成特有的双折射现象。

石英

结晶较好的石英（Quartz）常常被称为水晶，主要成分是二氧化硅（SiO2），无色透明，掺有杂质后带有颜色或变为半透明或不透明。石英是主要造岩矿物之一，质地坚硬，物理化学性质稳定。硅藻土、普通砂子、水晶、玛瑙、玉髓、蛋白石、燧石主要矿物成分都是石英。 石英砂是重要的工业矿物原料，广泛用于玻璃、铸造、陶瓷及耐火材料、冶金、建筑、化工、塑料、橡胶，磨料等工业。电子工业上也通过石英砂提取高纯硅，来制造芯片。 石英中的杂质或者晶格缺陷使其带有颜色，紫色透明或半透明的称为紫水晶，浅玫瑰色的称为蔷薇水晶，金黄色或柠檬色的称为黄水晶，褐色的称为烟晶或茶晶，深褐色或黑色的称为墨晶。

水晶晶簇

长石

长石是一类常见的含钙、钠、钾的硅酸盐类矿物的总称，有很多种类如钠长石、钙长石、钡长石、钡冰长石、微斜长石、正长石，透长石等。颜色也根据其种类有所不同，有无色、白色、黄色、粉红色、绿色、灰色等，有些透明，有些半透明。其形状有些成块状、有些成板状、有些成柱状或针状。 长石是地表岩石最重要的造岩矿物，在地壳中比例高达60%，在岩浆岩、变质岩、沉积岩中都可出现，甚至在月球上和陨石中也可以到它们。长石是几乎所有火成岩的主要矿物成分，对于岩石的分类具有重要意义。长石是陶瓷和玻璃工业的原料，有的长石具有美丽的变彩或晕色，可被用作宝石。

具有这种条纹构造的碱性长石称为条纹长石

萤石

萤石（Fluorite）又称氟石，主要成分是氟化钙（CaF2）。萤石晶体常见立方体和八面体，颜色多样，有绿色、紫色、蓝色、无色透明等，其中绿色较为常见。萤石在紫外线照射下会发出萤火虫一样的荧光，因此而得名。而含有稀土元素的萤石则有磷光效应，即紫外线照射后在室内仍能够发光一段时间，因此萤石也成为夜明珠的代名词。 萤石是工业中氟元素的主要来源，世界萤石产量的一半用以制造氢氟酸。冰箱、空调的冷却剂氟利昂的制备也需要萤石，不粘锅涂层的制造也需要氟元素。

天蓝色的萤石晶体

橄榄石

橄榄石的主要化学成分是镁铁的硅酸盐（(Mg,Fe)2SiO4）,晶体为粒状，多为深黄绿色，透明至半透明，因其颜色像橄榄而得名。橄榄石的组成物质也是地幔岩的主要组成矿物之一，来自地幔的岩浆上升到地壳后形成的基性、超基性岩石中都含有大量的橄榄石。在熔融状态下橄榄石会发生反应生成辉石，因此橄榄石与石英不共生。 橄榄石也是一种宝石，透明无暇的橄榄石因其独特的黄绿色很受人喜爱。橄榄石并不稀有，产量较大，价格也相对便宜。

一条不到百元橄榄石手串

方铅矿

方铅矿是一种比较常见的矿物，主要化学成分是硫化铅（PbS）。方铅矿晶体为铅灰色有金属光泽，呈立方体状。 方铅矿分布广、储量大，是提炼铅的主要矿物。人们自古就从方铅矿中提取铅，或直接利用方铅矿。但因为铅有一定的毒性，现代人正尽量减少铅的使用。方铅矿中常含有少量的银，因此也是常见的提炼银的来源，中国自商代就从含银的方铅矿中提炼银。

晶形完好的方铅矿

金刚石

金刚石是由碳单质组成的矿物，与石墨、富勒烯等都为碳的同素异形体。金刚石的颜色从无色到黑色都有，大多数都因含有杂质呈现不同深浅的黄色。纯净透明，达到宝石级别的金刚石被称为钻石。金刚石常见的晶形有八面体、菱形十二面体和立方体等。 金刚石产出在两种来自地幔的超基性岩：金伯利岩与钾镁煌斑岩中，因此产量极少。也有报道榴辉岩中有金刚石产出。金刚石是目前地球上发现的最坚硬的天然物质，因此常常被用在工艺品制造和工业中的切割、削磨及钻具上。为了满足工业上的需求，也常用石墨在高温高压下制备人造金刚石。

金刚石的八面体晶形

刚玉

刚玉的化学成分是铝的氧化物三氧化二铝（Al2O3），晶形常呈六方柱状或桶状。纯净的刚玉是无色透明的，根据其中掺入离子的不同显示出不同的颜色，如金黄色、蓝色、绿色、棕色、黑色等。其中掺有铬离子的刚玉显示出鲜红的颜色，达到宝石级别的称为红宝石，其它的颜色一律称为蓝宝石。 刚玉的硬度也很大，仅次于金刚石，因此也经常用做研磨材料和精密机械的轴承，如机械手表的轴承用的就是红宝石。

蓝宝石

红宝石