2.4　非金屬礦物的形態(tài)

礦物的形態(tài)是指礦物單體、礦物規(guī)則連生體及同種礦物集合體的形態(tài)。它是礦物化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的外在反映，故可作為礦物的重要鑒定特征。同時(shí)，礦物的形態(tài)還受到其形成時(shí)的外界環(huán)境的制約，是研究礦物成因的重要標(biāo)志，并且可指導(dǎo)找礦。

本節(jié)主要介紹與實(shí)際礦物晶體形態(tài)有關(guān)的內(nèi)容，包括晶體習(xí)性、晶面花紋和礦物集合體的形態(tài)。

2.4.1　礦物單體的形態(tài)

礦物單體的形態(tài)是指礦物單晶體的形態(tài)，它包括整個(gè)晶體的外貌及晶面花紋特征。

2.4.1.1　晶體形態(tài)與習(xí)性

晶體形態(tài)（crystal morphology）是具體某個(gè)晶體生長(zhǎng)形成的單形及其聚形。由于形成條件、環(huán)境等因素，實(shí)際晶體形態(tài)往往偏離理想形態(tài)而發(fā)育成“歪晶”。因?yàn)椤巴峋А逼x理想形態(tài)，所以同一單形的晶面不一定同形等大，這就給我們判斷晶體形態(tài)上的單形名稱與對(duì)稱性造成困難。研究實(shí)際晶體形態(tài)的對(duì)稱性、單形名稱及單形符號(hào)最有效和最常用的方法就是晶體測(cè)量與投影，通過(guò)測(cè)角及投影，將晶面大小、形狀等因素除去，只保留在投影圖中各晶面的投影點(diǎn)及其在空間的分布規(guī)律，以此可以分析實(shí)際晶體形態(tài)上的單形名稱與對(duì)稱性等。

但是，在礦物學(xué)中，用來(lái)描述礦物單晶體形態(tài)的一個(gè)更常用的名詞是“晶體習(xí)性”。所謂晶體習(xí)性（crystal habit，也稱為結(jié)晶習(xí)性，簡(jiǎn)稱晶習(xí)），是指某種礦物晶體常見(jiàn)的、習(xí)慣性的形態(tài)特征，它主要描述的是礦物晶體總體外貌的形態(tài)特征，即晶體在三維空間的相對(duì)發(fā)育情況與形態(tài)；有時(shí)也描述某晶體常見(jiàn)的單形名稱。

根據(jù)晶體在三維空間的發(fā)育程度，晶體習(xí)性大致分成3種基本類型：①三向等長(zhǎng)，單體在三維空間的發(fā)育程度基本相同，呈粒狀或等軸狀，如磁鐵礦、黃鐵礦、石榴子石等；②二向延展，單體在三維空間中有兩個(gè)方向特別發(fā)育，另一方向發(fā)育較差，呈板狀或片狀、葉片狀等，如云母、石墨、重晶石和綠泥石等；③一向延伸，單體在三維空間中只有一個(gè)方向特別發(fā)育，呈柱狀、針狀或纖維狀、毛發(fā)狀等，如電氣石、角閃石等。

此外，還存在短柱狀、板柱狀、板條狀和厚板狀等過(guò)渡類型。

晶體的習(xí)性主要取決于晶體內(nèi)部構(gòu)造，如層狀構(gòu)造的晶體多是兩向延展型，鏈狀構(gòu)造的晶體常是一向延伸型，架狀構(gòu)造的晶體常是三向等長(zhǎng)型。

晶體習(xí)性明顯地受到晶體對(duì)稱性的制約。等軸晶系的晶體通常屬于三向等長(zhǎng)型，中級(jí)晶族晶體通常是沿c軸延伸或垂直c軸延展，在少數(shù)情況下也可能是近于三向等長(zhǎng)；低級(jí)晶族晶體通常是沿某一結(jié)晶軸延伸或平行某兩結(jié)晶軸延展，或者兩者的過(guò)渡類型。

晶體習(xí)性這個(gè)概念主要強(qiáng)調(diào)晶體本身固有的形態(tài)特征，所以，它可以作為鑒定礦物的一種形態(tài)特征。例如，石榴子石總是粒狀的，如果看到片狀或柱狀礦物，就可以基本否定它是石榴子石了；石榴子石總是發(fā)育四角三八面體或菱形十二面體，如果看到一個(gè)礦物的形態(tài)為四角三八面體或菱形十二面體，再結(jié)合顏色、光澤等，就基本上可以判斷它是石榴子石了。

晶體習(xí)性與晶體形態(tài)這兩個(gè)概念是有區(qū)別的。晶體習(xí)性主要與內(nèi)部的成分、結(jié)構(gòu)有關(guān)，是某種礦物晶體固有的、常見(jiàn)的形態(tài)特征，它往往與形成條件關(guān)系不大。例如，石榴子石基本上在任何條件下都是粒狀的，都是四角三八面體或（和）菱形十二面體，這就是它的晶體習(xí)性，與外部條件關(guān)系不大。但是，晶體形態(tài)主要描述的是這個(gè)晶體上發(fā)育的那些單形細(xì)節(jié)等，它也與內(nèi)部的成分、結(jié)構(gòu)有關(guān)，但它受外部條件影響較大，這種單形細(xì)節(jié)的形態(tài)特點(diǎn)是隨外部條件而敏感地變化的。這也就是通常說(shuō)的形態(tài)標(biāo)型，即形態(tài)細(xì)節(jié)是隨外部溫壓條件變化而變化，從形態(tài)細(xì)節(jié)可以反映出礦物的形成條件。例如，隨著形成溫度由低變高，等軸晶系的一些礦物，如金剛石、螢石的晶體形態(tài)上的優(yōu)勢(shì)單形由{100}→{110}→{111}逐漸變化；熱液體系的黃鐵礦晶體形態(tài)隨溫度由低到高的演化趨勢(shì)為：{100}→{hk0}+{100}→{hk0}+{111}→{111}+{hk0}→{111}。

2.4.1.2　晶面花紋

自然界礦物晶體的實(shí)際晶面上，常具有某些規(guī)則的花紋，如晶面條紋、蝕象、生長(zhǎng)丘等。由于這些晶面花紋都是在晶體的生長(zhǎng)和溶解過(guò)程中產(chǎn)生的，其形態(tài)及分布受晶體本身固有對(duì)稱性所制約，因此，晶面花紋的特征，不僅可以作為鑒定礦物的標(biāo)志，而且還有助于識(shí)別單形及確定晶體的真實(shí)對(duì)稱。

（1）晶面條紋（striations）　是指晶面上呈平行直線狀的條紋。有的礦物晶面條紋平行晶體延長(zhǎng)方向，稱為縱紋，如電氣石、綠柱石、輝銻礦等；有的礦物晶面條紋則垂直晶體延長(zhǎng)方向，稱為橫紋，如石英晶體柱面上的條紋；有的晶體條紋則互相交錯(cuò)，如剛玉；有的礦物在相鄰的晶面上的條紋互相垂直，如黃鐵礦。各種礦物的晶面條紋如圖2-5～圖2-7所示。

晶面條紋的形成原因是：在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，由相互鄰接的兩個(gè)單形的狹長(zhǎng)晶面反復(fù)相間生長(zhǎng)形成的一系列平行條紋，稱為生長(zhǎng)條紋或聚形條紋，如石英晶體上的橫紋就是由菱面體和六方柱兩個(gè)單形的狹長(zhǎng)晶面相互交替出現(xiàn)而成的。還有聚片雙晶形成的雙晶紋。

（2）晶面臺(tái)階（steps）　晶面是由層生長(zhǎng)或螺旋生長(zhǎng)機(jī)制形成的，這些生長(zhǎng)機(jī)制必定要在晶面上留下層狀臺(tái)階或螺旋狀臺(tái)階。晶面臺(tái)階是最常見(jiàn)的晶面花紋，肉眼較難看到，但借助顯微鏡，就能看到很漂亮的花紋。圖2-8為符山石{001}晶面上的層狀生長(zhǎng)臺(tái)階；圖2-9為黑鎢礦晶面上的螺旋狀臺(tái)階。

（3）生長(zhǎng)丘（growthhillock）　晶體生長(zhǎng)過(guò)程中形成的、略凸于晶面之上的丘狀體叫做生長(zhǎng)丘。α-石英的菱面體晶面上的生長(zhǎng)丘最發(fā)育（圖2-10）。生長(zhǎng)丘的坡面實(shí)際上也是由晶面臺(tái)階組成的。

（4）蝕象（etch figure）　是指晶面在自然界中遭受各種酸、堿或其他具有腐蝕能力的介質(zhì)侵蝕后所遺留下來(lái)的一種凹斑痕。蝕象的形狀受面網(wǎng)性質(zhì)的控制，因而不同晶體其蝕象形狀和方位一般不同，同一晶體不同單形晶面上的蝕象也不相同。

蝕象在研究晶體對(duì)稱性方面非常有用。圖2-11為α-石英晶體（點(diǎn)群32）各單形晶面蝕象的原子力顯微鏡圖像，圖2-12是將各晶面蝕象畫(huà)在石英晶體模型上的示意圖，并且根據(jù)鏡面關(guān)系給出了α-石英的左形和右形的蝕象?？梢钥闯?，柱面的蝕坑形狀相同，說(shuō)明6個(gè)柱面屬于同一六方柱單形的，但是，相鄰柱面上的蝕坑方向不同，相間柱面上的蝕坑方向才相同，這就反映了該六方柱的對(duì)稱是三方對(duì)稱而不是六方對(duì)稱；大菱面體與小菱面體是正形與負(fù)形的關(guān)系，它們的對(duì)稱性是不同的，所以它們的晶面上蝕坑形狀也不同。此外，蝕象在鑒別左形與右形方面也很有用，α-石英晶體的左形與右形用各種測(cè)試方法都很難鑒別出來(lái)，但通過(guò)蝕象卻可以很容易鑒別其左形與右形，如圖2-12所示，左形與右形的蝕坑取向是鏡面關(guān)系，根據(jù)蝕坑的取向就可以鑒別α-石英晶體的左形與右形了。

2.4.2　礦物集合體的形態(tài)

同種礦物的多個(gè)單體聚集在一起的整體稱為礦物集合體（mineral aggregate）。自然界中礦物大多以集合體的形式產(chǎn)出。其集合體形態(tài)千姿百態(tài)，豐富多彩。研究礦物集合體不僅在礦物鑒定及礦物成因研究上有很大意義，而且礦物集合體中的顆粒大小和它們的相互關(guān)系等的研究對(duì)選礦、技術(shù)加工方面也有一定的參考價(jià)值。

礦物集合體的形態(tài)取決于其單體形態(tài)和它們的集合方式。根據(jù)集合體中礦物顆粒的大小（或可辨度）可分為以下三種形態(tài)：肉眼可以辨認(rèn)單體的為顯晶集合體，顯微鏡下才能辨認(rèn)單體的為隱晶集合體，在顯微鏡下也不能辨認(rèn)單體的為膠態(tài)集合體。

2.4.2.1　顯晶集合體

肉眼或借助于放大鏡即能分辨出礦物各單體的集合體稱為顯晶集合體（phanerocrystalline aggregate）。

根據(jù)單體的晶體習(xí)性及集合方式，顯晶集合體的形態(tài)常見(jiàn)的有柱狀（columnar）、針狀（acicular）、板狀（tabular）、片狀（schistic）、鱗片狀（scaly）、葉片狀（foliated）和粒狀（granular）等集合體形態(tài)。粒狀集合體是由許多粒狀單體集合而成的，按其顆粒大小，一般可分為粗粒狀、中粒狀、細(xì)粒狀等。柱狀集合體是由許多柱狀礦物單體集合而成的，按照長(zhǎng)徑比的不同又可分為短柱狀、長(zhǎng)柱狀、針狀和纖維狀集合體。樹(shù)枝狀集合體是單晶按雙晶或平行連生的規(guī)律在某些方向迅速生長(zhǎng)所成的樹(shù)枝狀集合體，如自然銅、軟錳礦、可溶性鹽類、礬類礦物均可形成樹(shù)枝狀（或泉華狀）集合體。

除上述以外，還常見(jiàn)有一些特殊形態(tài)的集合體。

①纖維狀集合體（fibrous aggregate）　由一系列細(xì)長(zhǎng)針狀或纖維狀的礦物單體平行密集排列而成，如石棉、纖維石膏常呈此種形態(tài)產(chǎn)出。

②放射狀集合體（radiated aggregate）　由長(zhǎng)柱狀、針狀、片狀或板狀的許多單體圍繞某一中心呈放射狀排列而成（圖2-13）。

③晶簇（druse）　指在巖石的空洞或裂隙中，叢生于同一基底，另一端朝向自由空間發(fā)育而具完好晶形的簇狀單晶體群。如常見(jiàn)的石英晶簇（圖2-14）、方解石晶簇、輝銻礦晶簇等。由于受幾何淘汰律的制約，晶簇中，晶體習(xí)性具一向延長(zhǎng)的單晶體往往最終發(fā)育成與基底近于垂直的、大致平行排列的梳狀晶簇（comb）。工業(yè)上利用的壓電水晶、冰洲石等礦物原料多是晶簇中各單晶體頂端的純凈部分。

此外，還有束狀集合體（packet aggregate）、毛發(fā)狀集合體（capillary aggregate）和囊狀集合體（dendritic aggregate）等。

2.4.2.2　隱晶及膠態(tài)集合體

只有在顯微鏡的高倍鏡下才可分辨礦物單體的集合體稱為隱晶集合體（cryptocrystalline aggregate），而膠態(tài)集合體（colloidal aggregate）則即使在顯微鏡下也不能辨別出單體的界線，其實(shí)際上并不存在單體。

隱晶及膠態(tài)集合體可以由溶液直接結(jié)晶或膠體作用形成。由于膠體的表面張力作用，常使集合體表面趨向于球狀外貌。膠體老化后，常變成隱晶質(zhì)或顯晶質(zhì)，使球體內(nèi)部形成放射纖維狀構(gòu)造（radial fibrous structure）。按其形成方式及外貌特征，常見(jiàn)的隱晶及膠態(tài)集合體主要有以下幾種。

（1）分泌體（secretion）　是在不規(guī)則或球狀空洞中，由膠體或隱晶質(zhì)礦物自洞壁逐漸向中心沉積而成的礦物集合體。多數(shù)分泌體具有由外向內(nèi)的向心層狀構(gòu)造，各層在成分和顏色上往往有差別，構(gòu)成條帶狀色環(huán)，如瑪瑙。

分泌體平均直徑大于1cm者稱為晶腺（geode）。平均直徑小于1cm、充填于火山熔巖氣孔中的次生礦物（如方解石、沸石、玉髓等）所構(gòu)成的白色扁球形集合體稱為杏仁體（amyg-daloid）。

（2）結(jié)核（concretion）　與分泌體相反，結(jié)核是由隱品質(zhì)或膠凝物質(zhì)圍繞某一中心（如砂粒、生物碎片或氣泡等）自內(nèi)向外逐漸生長(zhǎng)而成的，組成結(jié)核體的物質(zhì)可以是細(xì)晶質(zhì)或膠體非晶質(zhì)的。結(jié)核一般多見(jiàn)于沉積巖中，常形成于海洋、湖沼中。

結(jié)核形狀多樣，有球狀、瘤狀、透鏡狀和不規(guī)則狀等，大小極不一致，其直徑一般在1cm以上。內(nèi)部常具同心層狀、放射纖維狀或致密狀構(gòu)造，如黃鐵礦結(jié)核，其表面還可見(jiàn)因膠體老化所致的立方體晶面（圖2-15）。有的結(jié)核中心部分是空的，可為其他物質(zhì)所充填。此外，也常見(jiàn)磷灰石、方解石、白鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等結(jié)核。

（3）鮞狀及豆?fàn)罴象w（oolitic and pisolitic aggregates）　是指由膠體物質(zhì)圍繞懸浮狀態(tài)的細(xì)砂粒、礦物碎片、有機(jī)質(zhì)碎屑或氣泡等層層凝聚而成，并且沉積于水底呈圓球形、卵圓形的礦物集合體。若半數(shù)以上球粒的直徑小于2mm，其形狀、大小如魚(yú)卵者稱為鮞狀集合體，如鮞狀赤鐵礦（圖2-16）、鮞狀鋁土礦；如果球粒大小似豌豆，其直徑一般為數(shù)毫米，則稱為豆?fàn)罴象w，如豆?fàn)畛噼F礦等。鮞狀及豆?fàn)罴象w均具明顯的同心層狀內(nèi)部構(gòu)造。

（4）鐘乳狀集合體（stalactitic aggregate）　是在巖石的洞穴或裂隙中，由溶液蒸發(fā)或膠體凝聚，在同一基底上向外逐層堆積而形成的集合體的統(tǒng)稱。這類集合體內(nèi)部具同心層狀、放射狀、致密狀或結(jié)晶粒狀構(gòu)造，其外部往往呈圓錐形、圓柱形、圓丘形、半球形和半橢球形等形狀。通常以具體形狀與常見(jiàn)物體類比而給予不同的名稱，如鐘乳狀（stalactitic）（圖2-17）、葡萄狀（botryoidal）（圖2-18）和腎狀（reniform）（圖2-19）等。例如石灰?guī)r溶洞鐘乳狀集合體：附著于洞穴頂部而下垂者稱為石鐘乳（stalactite）；溶液下滴至洞底而自下向上生長(zhǎng)的稱為石筍（stalagmite）；石鐘乳與石筍上下相連即稱石柱（sialaclo-stalagmite）。

（5）粉末狀集合體　礦物呈粉末狀分散附在其他礦物或巖石的表面。

（6）土狀集合體　礦物呈細(xì)粉末狀較疏松地聚集成塊。

（7）被膜狀集合體　礦物呈薄層覆蓋于其他礦物或巖石的表面。

（8）樹(shù)枝狀集合體　在某些方向迅速生長(zhǎng)所成的樹(shù)枝狀集合體。

（9）鹽華狀集合體　由可溶性鹽類所組成的被膜，如干旱地區(qū)在地面上形成的硝石。

（10）皮殼狀集合體　礦物呈較厚的層覆蓋于其他礦物或巖石表面上。

（11）塊狀集合體　為肉眼看不到單體界線的致密塊狀體，如塊狀黃銅礦等。