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第三章 晶体的理想形状—单形和聚形 [内容介绍]　本章介绍晶体在理想条件下，形成的两种形态——单形和聚形。包括单形的种类和它们在各晶簇晶系中的分布，各单形的形状特征，聚形的概念及聚形分析。 [学习目的]　认识47种几何单形，了解它们的分布；掌握聚形的特点和分析方法。 在上一章中，根据晶体的32种对称型，将晶体进行了合理的分类。但是，这种分类只反映了晶体上晶面、晶棱和晶顶作有规律性重复的对称特点，尚未涉及到晶体的具体外形特征。因为对称型相同的晶体、外部形状可能完全不同。例如，同属于3L44L36L29PC对称型的晶体，外形上就有图3-1A、B、C等三种以上不同的形状。由于晶体的形状特征对鉴定矿物和研究矿物的形成环境都具有重要的意义，因此，很有必要对晶体的外形特征进行研究。 　　 A B C A B 　　　图3-1　同一种对称型的不同形态晶体　　　 　　　　图3-2　单形(A)与聚形(B) A.立方体；B.八面体；C.菱形十二面体 所谓晶体的理想形状，是指由面网性质相同、同等发育、同形等大的晶面组成的几何多面体。可分为两种类型——单形与聚形。由同种晶面所组成的晶形称为单形，如图3-2A；由两种以上的晶面所组成的晶形称为聚形，如图3-2B。聚形是由两个以上的单形聚合而成的。 第一节　单　　形 图3-3　单形——四方双锥及其对称要素图解 一、单形的概念 单形，是由对称要素所联系起来的一组晶面的总和。就是说，在具有几何多面体的晶体上，各同形等大的晶面都能够由对称要素的操作而有规律地重复出现。如图3-3中的单形——四方双锥，它是由八个同形等大的等腰三角形晶面组成，每个晶面皆可由其对称要素——L4PC与原始晶面(A)的操作而推导出来。 单形不但在外形上表现出各晶面同形等大，而且在物理性质与化学性质上也都是相同的。但是这些特点只在理想晶体上能充分体现出来，在实际晶体上，由于生长时环境的影响，虽然物理与化学性质上的相同性仍保留下来，但几何多面体外形往往被歪曲，形成非理想形状的所谓歪晶。 二、单形的种类 从单形的概念出发，一切可能存在的单形都可由32种对称型推导出来。在推导中，主要根据各种对称型的具体特征，分析晶面与对称要素之间的相对位置。这种位置最多可达七种，因而每一对称型最多也只能推导七种单形。按几何形态及对称性的不同，32种对称型总共可以推导出146种单形。如果仅考虑单形的几何外形，而不考虑它所代表的对称意义，则几何外形不同的单形只有47种。 图3-4　开形 在47种单形中，根据晶面是否能自相封闭，可分为开形和闭形两类。所谓开形，是单形上所有的晶面不能自相封闭一定空间者，如图3-4。显然，开形不能单独存在，须与其他单形相聚才能存在于晶体中。因此，开形的晶体而没有固定的形状。所谓闭形，是单形上所有的晶面能够自相封闭一定空间者，如图3-3的四方双锥。显然，闭形在晶体中可以单独存在。因此，闭形的晶面具有一定的形状。 单形的形状和种类，受对称规律所控制。因此，47种单形分属于三大晶族，七大晶系。现将47种单形在各晶族中的分布及其特点，叙述如下： (一)低级晶族的单形 共有7种。单形种类少，各单形的晶面数目不多。单形的名称、形状、横切面形状、晶面形状、晶系等详见表3—1。 (二)中级晶族的单形 共有27种，其中有两种单形一单面和板面（又称平行双面）与低级晶族相同，其它25种为中级晶族所特有。这25种单形的外形特征与高次轴有密切的关系。可分为柱体类、单锥体类、双锥体类、偏方面体类、偏三角面体类及其它类。 柱体、单锥体及双锥体等单形，其横切面形状分别为等边三角形、正方形、正六边形和复三角形、复正方形及复六边形等。而复三角形、复正方形及复六边形分别为等边三角形、正方形及正六边形的每条边变为等长的两条边所构成的形状，其特点是内角间隔相等。 1.柱体类：这类单形的晶面均与高次轴平行。共有6种单形：三方柱、复三方柱、四方柱、复四方柱、六方柱、复六方柱。 2.单锥体类：这类单形的晶面与高次轴相交于一点，共有6种单形：三方单锥、复三方单锥、四方单锥、复四方单锥，六方单锥、复六方单锥。 3.双锥体类：这类单形的晶面呈等腰三角形或不等边三角形，均相交于高次轴的上下两点，犹如两个单锥扣合而成，亦有六种单形：三方双锥、复三方双锥、四方双锥、复四方双锥、六方双银、复六方双锥。 4.偏方面体类：晶面为两条邻边相等，另两条邻边不等的四边形(图 3—5)，交于高次轴的上下两点。据对称性的不同，有3种单形：三方偏方面体、四方偏方面体、六方偏方面体。 在偏方面体中，凡两