矿物的物理性质 I：晶体与解理

1. 建立一组矿物样品

1. 尽可能包含以下矿物：石英、石盐、方解石、石榴子石、黑云母和/或白云母。其中一些矿物因其晶体生长特征被选中，另一些则因其晶体解理特征被选中。

2. 观察并分析晶体形态

1. 将样品放置在观察面上。
2. 旋转样品以观察所有侧面。寻找晶面、晶棱（晶面相交形成的线）和晶顶点（晶棱相交形成的点）。
3. 在可能的情况下，使用量角器测量晶面之间的夹角。操作方法是将量角器的一边置于某一晶面上，另一边置于相邻的晶面上，然后读取角度值。
4. 与一系列特征性的晶体多面体形态进行比对。
5. 对石英（注意六方双锥形态（图 1））、方解石（注意偏方复十二面体形态（图 2））、石盐（注意立方晶体形态（图 3））、石榴子石（注意十二面体形态（图 4））和黑云母（注意假六方形态（图 5））重复步骤 2.1 – 2.4。

图1. 石英晶体呈现六方双锥形态。

图 2. 方解石呈现菱面体形态。 注意多个晶面相交形成晶棱，而晶棱的组合又形成称为“顶点”的尖角。对称的晶体生长形态是由晶体晶格内基本原子结构（晶胞）的重复排列所形成的。在此情况下，方解石的晶体生长形成了特定的多面体，称为菱面体。

图 3. 呈现立方晶体形态的石盐（Halite）。

图4. 显示十二面体形态的石榴子石。

图 5. 黑云母呈现假六方形态。

3. 观察并分析卵裂

1. 戴上护目镜。
2. 将一块石英放置在破碎面上。
3. 使用锤子将石英样品敲成两半。
4. 使用手持放大镜观察石英断口处的解理面。注意石英没有解理面。石英表现出贝壳状断口，但无明确的解理面（图6）。这是由于石英晶体结构中的晶胞（SiO₄ 基团，称为硅氧四面体）在各个方向上的化学键强度大致相等。这种键强度的均匀性导致晶体没有优先破裂的平面。
5. 对方解石（应显示菱面体解理（图7））、石盐（应显示立方体解理（图8））、黑云母和/或白云母（均应显示平面解理（图9））重复步骤3.2–3.4。
6. 使用手持放大镜评估不同类型的解理质量。解理可在不同程度上发生。当某一特定取向上化学键强度存在显著差异时，例如云母中SiO₄基团层之间的键合情况，就会在这些层之间形成近乎完美的解理。如上所述，石英几乎完全缺乏解理。在这两种极端情况（完美解理与无解理）之间，还存在具有良好解理的矿物（例如长石）和较差解理的矿物（角闪石晶体上的某些晶面）。

图6. 石英表现出贝壳状断口，无解理面。

图7. 方解石显示菱面体解理。 对称性的破裂和断裂面是由晶体晶格内原子键合相对薄弱区域所形成的。方解石的解理产生一种特定的多面体，称为菱面体。

图8. 石盐显示立方体解理。

图9. 云母显示平面解理。