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第 2 5 卷第 2期 2 0 0 5年6 月 矿 物 学 报 A C T A MD 承A 1 0Gl C A S I N I CA Vd ． 2 s ． No ． 2 J u n． ， 2 0 0 5 文章编号 1 0 0 0 - 4 7 3 4 2 0 0 5 0 2 ． 0 1 9 1 0 6 九龙绿柱石 晶体形貌研 究 张良钜， 饶灿， 雷威 桂林 工学院 资源与环境 工程 系， 广西 桂林 5 4 1 0 0 4 摘要 四川九龙绿柱石晶体形态有短柱状 、 板柱状 、 扁平板 状 以及板锥 状晶体 ， 晶体上 出现的单形有 平行双面 c { 0 0 0 1 } 、 六方双锥 P { 1 0 1 1 } 、 5 { 1 1 2 1 } 、 六方柱 m{ 1 0 1 0 } 、 a { 1 1 2 0 } 以及复六方双锥 { 2 1 3 1 } 、 n { 3 1 4 1 } 。利用 微 分干涉显微镜等手段 ， 对九龙绿柱石晶体进行了形貌研究 ， 发现 { 0 0 0 1 } 、 { 1 1 21 } 和 { 1 01 0 } 面上具有丰富 的表 面微形貌 。晶面上的六边形溶蚀 丘、 六边形 生长丘 、 拉 长六边形 螺旋生长 纹和 三角生 长丘体现 了相 应面网结 构的对称性， 螺旋生长纹发生束合、 三角形圆化等现象均反映了环境条件的变化。 关键词 绿柱石 ； 晶体形貌 ； 表面微形貌 ； 晶体结 构 ； 环境条件 ； 九龙 中图分类号 P 5 7 2 ； P 5 7 8 ． 9 5 3 文献标 识码 A 作者简介 张良钜， 男， 1 9 4 9年生， 教授， 矿物学专业， 联系电话 1 3 7 6 8 3 3 7 3 9 3 ． 矿物晶体的形貌 ， 包括晶体的宏观形态和表 面微形貌 ， 是晶体成分和内部结构 的反映 。但 由 于晶体生成环境不同， 其形貌可相应地表现出不 同的特征。因此， 研究矿物晶体形貌有助于人 们 了解矿物的成因和形成条件 ， 对人工晶体生长的 研究有重要 的理论和实践意义。四川九龙绿柱石 矿床是近年发现的矿床 ， 作者等【 卜 J 曾对该矿床绿 柱石及其成因作过初步研究 ， 本文在此基础上对 绿柱石晶体形貌作了进 一步深入的研究 ， 获得 了 一 些新的认识和研究成果。 1 概 况 九龙绿柱石 矿床 属于热液型 钨锡 绿柱石 矿 床 ， 目前 已发现数 十条矿脉可手选绿 柱石。大部 分绿柱石形成于热液后期， 尤 以钾长石化 、 白云母 化强烈地段绿柱石矿化较明显。与绿柱石共生的 矿物 主要 见有长 石、 电气石、 白云母、 锡 石、 绿 柱 石、 白钨矿以及石英等 图 1 。 2 宏观形态 绿柱石以晶洞状产 出为主， 呈无 色、 浅绿色、 淡蓝色， 透明至半透明。晶体多呈板状 ， 少数为六 收稿 日期 ．2 0 0 4 -． 1 8 - 2 0 基金项 目 广西 自然科学基 金资助项 目 桂科 自0 2 2 9 0 5 4 方短柱状 ， 柱状晶体极 为少见。晶洞脉壁 附近绿 柱石晶体、 水晶晶体的 c轴多数与晶洞脉壁呈 近 于平行关系 图 l a ⋯。 利用双圈接触测角仪 精确度为 0 ． 5 。 对九龙 绿柱石晶体进行测量 表 1 ， 出现 的单形有 平行 双面 c { 0 0 0 1 } 、 六方双锥 p { 1 0 1 1 } 、 s { 1 1 2 1 } 、 六方 柱 m{ 1 0 1 0} 、 Ⅱ{ 1 1 2 0} 以及复六方双锥 { 2 1 3 1 } 、 n{ 3 1 4 1 } 图 2 ， 显示 四川九龙绿柱石晶体 中 出现了 6 ／ m m m 对称型中的全部单形晶面 这种现 象属少见 。总体上以 c { 0 0 0 1 } 最发育 ， Ⅱ{ 1 1 2 0 } 发育最差 ， 其它单形晶面随生长环境条件 的变化 有不同的发育 程度， 当柱 面 m{ 1 0 1 0} 不太 发育 时 ， 锥面的发育程度变好。 根据晶体习性 、 共生组合 以及单形发育程度 ， 四川九龙绿柱石晶体的宏观形态可划分为四种类 型 表 2 。 1 短柱状 晶体 除 c{ 0 0 0 1 } 发育外， m{ 1 0 1 0 } 也较发育 ， 锥面发育较差 ， 晶体呈短柱状 ， 偶 尔 见 到 { 2 l 3 1 } 。 2 板柱状晶体 m{ 1 0 1 0 } 和 s { 1 1 2 1 } 几乎同 等发育 ， 复锥面 几乎不发 育， 少数 晶体上可见 { 2 1 3 1 } 、 n{ 3 1 4 1 } 等单形晶面。 维普资讯 。 一 1 木 l t 泵t f t 厦HL 卜 时 杜 皂 L 1 包襄 体 I J’ 出 ∞ J _ -j 篾 1 d绿} E 与 ＆冉 白 母 共 同 】 九龙绿硅万晶体凰 共生甥 合 I J i u l t r y l 。 r v 【 d a n d il s I a g e n e t i e i a n 0 n 表 j 九龙绿柱石晶体测量数据 r “ ■ _ - l 【 1 l 而厂 } 9 g q O 3 c ] ，∞ 日， ￡ 一 ’ ， l 2 4 ．4 5 2 21 3 64 2 4 5 4 ]】 4 l 70 48 刮 毕f 中b H , ,b 5凡学 f 挝 l J l_ ； 札 空 3 扁平扳状品 件 。 “ J f 研发 育程度 岍显 降低， 呈菱形或札 【乇 f『勺 六边 彩， I J 2 1 j 得到很 好 的发育 ． 同时 { 2 l 3 I 、 n； 3 I 4 1也发育， { 】 c 1 } 在晶体上仅为小的 侑形 ． 4 板锥状 品体 板 能状 晶 体主要 形有 { g O 01 I 和 I 】 l 2 l ； ， 岂单形 晶I 面不发育 甚至消 失 ， 偶 尔可见到 P{ 1 0】I ， 纲小的三角形 一 产于晶 洞脉 壁附近的蛙作 r 晶体主要呈 平 板状、 扳 锥状 ， 品 体习性 『 板状发展 ； 产于近 晶嗣 中 ￡ ’ { ； {； 位的绿柱石 晶体主要 发育为短柱状 、扳 往 状 ， 向柱状习性 垃展 罔 2 九龙绿柱石晶傩测量投影图 g 2． 1 】 】 g 1 c r y s t a l f o a m a n d mi n e r a ／ p a r a e n e t i c a c i a 6 o n 维普资讯 第 2期 帐 良 等 J 【 坨绿 ． 车形貌 岍究 1 93 表 2 九龙绿柱石的晶体形态以及矿物共铬生组台 T a b 1．2 t m r l刊 研 m m i n e ra l Im I a s 咖 1 ln o f 州 ‘’ 山l m n J iu I- n g 3表 面 微 形 貌 ． 嚣 凳 l_ 将 各种形态 绿柱 石晶体 样 r 用丙酮 清挑 r 而 } 。 的微形靛具有明显不同的特 征 图 3 。 净 ， 然 后进行 镀银 F I N K C O A l I O N s P u 1 T r E R,w e 一 1 r i o 0 [ 面 c 1 0 0 0 1 是九诧绿柱石晶体中 a ． b m ∞ l训上 ， i 『 J 形 蚀『 和 台 缸 长 i c ， d I J 0 - L的拉 K 迎 _B蟒 提。 J 最垃 】 阶梯 状生 长J r f I I 2 I I 上的 一m形 K臣硐i 闭凹彤 甥 ； 旋皱 川 化 t { 园地 疆人 学 武 议 l 悼僦 l [ ； 粒 骑 书 目 3 九龙绿柱石 晶体的做分干涉照 片 F i g 3 Di ff c n w, fi a l i n t e r f e r e n c e p h o t o g r a p ] s 0 f b e r v l c r y s t a l s f r o m J Mo n g 最为发育 的一 个单 形 ， 其表面微 形貔 以六边 形溶 蚀丘 图 3 a 和 束合螺 旋生 长纹 1珂 3 b 为特 征 其中六边形溶蚀丘主要在 扁平板状和板锥状绿拄 石品体上 出现 ． 是平行 双面上薄弱 部分经过 溶蚀 后， 形成 的六边 形图形 ， 有较为明显 的生长层， 平 行于； m 面， 并且伴 有一些阶梯 状溶蚀 ， 它实 维普资讯 1 9 4 矿物学报 2 0 o 5 正 质上是六边形生长丘的反向引伸。束合螺旋生长 纹是晶体在生长过程中， 由于杂质的干扰 ， 产生晶 体缺陷， 两个相邻的阶梯扭合而成 ， 它主要出现在 板 锥状 和扁平 板状 绿柱石 上 。 2 m{ 1 O 1 O } 面 九龙绿柱石 晶体柱面相对 锥面发育较差 ， 其表面微形貌主要有拉长六边形 螺旋生长纹 图 3 c 和阶梯状生长层 图 3 a 。其 中拉长六边形螺旋生长纹呈压扁状 ， 压扁方向平 行于 o 0 O 1 面 ， 显示 对称性 ， 主要受晶面上结 晶方向的影响， 螺旋纹阶梯的扭 曲密度较小 ， 常出 现 在短柱 状和板 柱状 绿柱石 晶 体上 。阶梯 状生 长 层的厚度不均匀， 呈规则菱形或不规则锯齿状 、 梯 田状等 ， 在板柱状习性 的绿柱石柱面上较易出现； 这种生长层与生长时溶液过饱和度较高有关外， 还与溶液的补给方向有密切关系。 3 s { l l 2 1 } 面 s { 1 1 2 1 } 是 九龙绿柱石 中另 一 重要 单形 ， 晶 面 发 育 程度 变 化 较 大 ， 随 着 柱 面 { 1 O 1 O } 发育程度变差 ， { l l 2 1 } 锥面的发育程度 变好 ， 其典型的微形貌有 三角形生长丘 图 3 e 、 圆化三角形生长丘、 三棱锥 、 阶梯状生长层和闭合 圆形螺旋纹 图 3 f 。三角形生长丘常在短柱状和 板柱状绿柱石晶体上出现 ， 它是 由{ 1 O 1 O } 面法线 方向和 { 1 O 1 O } 面网的两对角线方 向组成 ， 呈等腰 三 角形 ， 显示 对称性 。 圆化 三角 形 生长 丘 是 由 于温度升高， 溶液的过饱和度增大 ， 生长界 面粗 糙 ， 晶面上的三角形生长丘逐渐向圆形转变 ， 这种 现象在扁平板状绿柱石晶体上较易出现。闭合圆 形螺旋纹是由杂质 如白云母 的干扰所引起的螺 旋纹 ， 这说明晶体在生长过程中， 杂质也可以改变 生 长机 制。 4 P { 1 0 l1 } 面 P{ 1 O 1 1 } 相对于 s { 1 l 2 1 } 发 育较稳定， 晶面呈梯形或三角形 ， 其典型表面微形 貌有 平直条纹、 细梭状生长螺纹和阶梯状生长 层。平直条纹是 { 0 0 0 1 } 面上的生长层 在 { 1 O 1 l } 面上的显现 ， 主要见于扁平板状绿柱石 ， 条纹的宽 窄不均匀 ， 受生长界面的物理化学条件的影响。 5 口 { l l 2 O } 面 在九龙绿柱石 中， 柱面 { l l 2 0 } 极少显露 ， 在板柱状绿柱石晶体 中出现一个细 小的晶面， 其发育程度差 ， 其晶面花纹以螺旋生长 纹 为特征 。 6 { 2 1 3 1 } 面 在 晶体生长过 程中， 由于溶 液过饱和度较低 ， 致使高指数晶面 { 2 1 3 1 } 面显 露 ， 其表面微形貌以叠三角状生长丘为特征， 在扁 平板状绿柱石晶体上出现。 7 凡{ 3 1 4 1 } 面 锥面 凡{ 3 1 4 1 } 相对于 { 2 1 3 1 } 发育 ， 并常一起在扁平板状绿柱石上显露 ， 晶面 以椭 圆螺旋生长丘为特征， 生长丘上有明显 的螺 旋生长纹， 表面有较多的杂质。 4 讨论 根据九龙绿柱石各种晶面的出现频率及发育 程度 ， 各种单形形态的重要性序列为 平行 双面 { 0 0 0 1 } 最发育 ， 柱面{ 1 0 1 0 } { 1 1 2 0 } ， 锥 面 { 1 1 2 1 } { 1 0 1 1 } { 3 1 4 1 } { 2 1 3 1 } ， 其 中锥面 { 1 1 2 1 } 通常 比柱面 { 1 0 1 0 } 更发育， 使得九龙绿柱石整 体多呈扁平板状。根据分析 ， 绿柱石晶体的平行 双面{ 0 0 0 1 } 、 锥 面 { 1 1 2 1 } 和柱面 { 1 0 1 0 } 有三条 P B C键链 ， 属于 F面⋯。在较高温条件下 ， 溶液 的过饱和度大， 晶体的生长速度较快， 又由于九龙 绿柱石晶体 c 轴方 向与晶洞的脉壁大致平行 图 l a ， { 0 0 0 1 } 面网 生长朝 向溶液 的补 给方 向， 在 { 0 0 0 1 } 面网上 发育 有规则 的六边 形生 长 层 图 3 a ， 致使 晶体的 { 0 0 0 1 } 晶面特别发育 ， 在 晶洞 脉 壁附近形成 少见的扁平板状、 板锥状晶体 习性。 由于温度较 高， 晶体生长速度较快 ， 容易产生缺 陷， 面网对杂质的排斥力弱 ， 使这些 扁平板状 、 板 锥状晶体含有较多杂质和包裹体 ， 透 明度较差。 随着结晶作用的不断进行 ， 温度逐渐下降 ， 溶液的 过饱和度减小 ， 晶体的生长速度也相应减慢， 如果 晶体的柱面生长方向朝 向溶液补给方 向时 ， 则形 成短柱状或板柱状晶体 ， 晶体习性向柱状发展 ， 这 种现象在晶洞脉壁往 晶洞中心部位最为明显。晶 洞近中心部位的晶体生长缓慢 ， 其结构缺陷少 ， 面 网对杂质的排斥力增强 ， 使晶体中的杂质减少 ， 晶 体的净度和透明度相应较好。由此可见， 九龙绿 柱石罕见的板状和板锥状 晶体习性 ， 除与晶体 内 部结构的 P B C强键的数 目和方 向有关外 ， 还与晶 体生长时的温度、 溶液过饱和度以及溶液的补给 方向有密切关 系， 其 中溶液的过饱和度大小和补 给方向是影响晶体各单形晶面相对发育程度的主 要因素， 晶体 中杂质包裹体的含量和透 明度又与 晶体生长速度密不可分。 从晶体微 形貌 看， 四川 九龙绿 柱石 晶体 的 { 0 0 0 1 } 、 { 1 0 1 0 } 和 { 1 1 2 1 } 单形晶面均显 F面性 质， 具有较丰富的表面花纹。按其形态可分为两 种类型 一种是与面网结构对称性有关 的多边形 的规则花纹 ， 主要有六边形生长层、 六边形溶蚀 丘、 拉长六边形螺旋生长纹和三角形生长丘 ； 另一 维普资讯 第 2期 张 良钜等 九龙绿柱石 晶体形貌研究 1 95 种是与面网结构对称性无关的不规则花纹， 主要 有束合螺旋生长纹、 圆化三角形生长丘和闭合圆 形螺旋纹。规则的生长花纹表 明晶体开始生长 时， 溶液过饱和度高， 表现 为层生长机制 ， 形成多 边形生长层 ； 随着结晶作用不断进行 ， 溶液的过饱 和度减小 ， 相应 由早先 的层生长逐渐被螺旋生长 所取代 ， 生长花纹的形态与面网结构对称性一致 ， 如 { 0 0 0 1 } 面 网上的六 边形生长层 及六边形溶蚀 丘 ， 柱面 { 1 0 1 0 } 上的阶梯状生长层和拉长的六边 形螺旋生长纹 图 3 c ， 锥面{ 1 1 2 1 } 上的三角形生 长丘 图 3 e 及 圆 化 三 角 形 生 长 丘 或 螺 旋 纹 。不 规则生长花纹主要是与溶液 中的杂质有关 ， 在温 度较高、 过饱和度大的条件下， 晶体开始生长时是 以层生长机制进行生长， 由于杂质的干扰 ， 生长机 制发生转变， 如自云母的干扰致使晶体 由早先的 层生长机制转为螺旋生长机制， 形成闭合圆形螺 旋纹 图 3 f 。在高温下 ， 生长溶液中杂质较多 、 生 长速度快， 在扁平板状、 板锥状晶体上常常发育束 合螺旋纹 图 3 b ， 这些束合螺旋纹是 由多个杂质 干扰生长的多个螺旋纹在不断发育长大过程中相 遇时形成的。它的特点具 有明显不规则 性， 一侧 宽 ， 一侧较窄 ， 两个螺旋纹相遇部位， 螺旋纹的阶 梯间距变窄 ， 高度 变大。圆化三角形生长丘或螺 旋纹是由于溶液得过饱和度增大 ， 生长界面粗糙 ， 导致螺旋纹发生圆化。因此 ， 九龙绿柱石 晶体的 闭合圆形螺旋纹以及束合螺旋纹的形成与生长过 程中的杂质干扰有关， 圆化三角形生长丘或螺旋 纹与生长过程中的过饱和度变化有关。 5 结论 1 九龙绿柱石晶体习性除受 晶体 内部结构 的 P B C强健数量和方向的制约外 ， 还与溶液补给 方向有密切关系。当溶液的补给方向与晶体 c 轴 近一致时， { 0 0 0 1 } 发育， 形成扁平板状、 板锥状晶 体 ； 当溶液补给方 向与晶体 c轴有较大的夹角时 ， { 1 0 0 } 发育 ， 形成短柱状或板 柱状 晶体 ， 晶体 习 性 向柱 状发 展 。 2 九龙绿柱石晶体中， 不同单形显示出不同 的表面微形貌 ； 在 { 0 0 0 1 } 、 { 1 0 1 0 } 和 { 1 1 2 1 } 面上 分别显示六边形溶蚀丘 、 拉长六边形螺旋生长纹 和三角生长丘等 ， 其生长花纹的形态与面网结构 对称 性相 一致 。 3 九龙绿柱石 晶体的闭合圆形螺旋纹 以及 束合螺旋纹的形成与生长过程中的杂质干扰有密 切关系， 圆化螺旋纹与晶体生长过程中的过饱和 度增大有关 。 4 根据矿物共生组合 ， 绿柱石晶体的生长具 有多世代性， 在每一次热液的后阶段 ， 溶液 的过饱 和度减小， 晶体的生长由层状向螺旋生长过渡， 在 发育的柱 面和锥 面上都能见到规则 的螺旋生长 纹 ， 其生长机制为层一螺混合生长机制， { 0 0 0 1 } 面 网以层状生长为主， 这种生长机制表 明{ 0 0 0 1 } 在 晶体形态中起着主要控制作用 ， 制约晶体的习性。 5 { 1 1 2 1 } 面是九龙绿柱石晶体最重要 的单 形之一 ， 它的发育程度不但影响绿柱石 的形态特 征， 而且可根据 { 1 1 2 1 } 面上的生长花纹的形态特 征获得晶体生长时的温度 、 溶液过饱和度、 杂质、 热动力条件与生长机制等生长环境条件的信息。 6 在高温条件下 ， 溶液过饱和度大 ， 生长速 度较快 ， 使晶体产生较多的缺陷 ， 且面网生长时对 杂质的排斥力减弱， 造成晶体内部含有较多杂质 ， 透明度降低 ， 特别是晶洞脉壁附近的绿柱石晶体 表现得较 明显 ； 温度降低时 ， 溶液 的过饱 和度减 小， 晶体的生长速度也相应减慢 ， 晶体结构中的缺 陷相应减少 ， 同时排斥生长界面前方杂质的能力 增强 ， 因而晶体中的杂质减少， 晶体的净度和透明 度增加， 这种现象主要发生在晶洞中心 附近 的绿 柱石晶体 中。 参考文献 [ 1 ] 饶灿． 四川九龙绿柱石的形貌特征与研究[ D ] ． 桂林 桂林工学院， 2 o 0 4 ． [ 2 ] 张良钜． 饶灿． 雷威． 四川九龙绿柱石晶体形貌与成因[ J ] ． 桂林工学院学报， 2 o 0 4 ， 2 4 4 5 2 9 ． 5 3 0 维普资讯 1 9 6 矿物学报 2 0 0 5纯 R CH oN CRY S TAL M0R PHoI loGY oF BE RY L R oM 肛I 丁 1 0NG COUN TY Z H A N G L i a n g - j u ， D e p o r tme n t of尺 。 u r c e a n d E n v tr o n m e n t le e ， R AO C a n，L E I We i C , u ／ ／ ／n U n ／ v e r s ／ y o fT e c h n o ／o g y ，C , u i ／ ／ n1 0 0 4 ，C h ／ n a A b s t r a c t A c c o i n g t o t h e h a b i t o f b e r y l c ry s t a l a n d t h e r e l a t i o n o f i n t e r g r o w t h ，the beryl s w h i c h w e r e f o u n d i n J i u l o n g c o un t y，S i e h u an p r o v i n c e w e r e c l a s s i f i e d as s h o r t p r i s ma t i c ，t a bu l a r p r i s ma t i c ，f l a t t a b ular an d t ab ular p y r a mi d al c rys t a l s ． T h e r e a re s o m e s i m p l e c ry s t al fo r m s p i n a k o i d C ，h e x a g o n a l p ri s m m ＆ 口 ，h e x a g o n al b i p y r a m i d s Pand d i h e x a g o n al b i p y r a mi d n ． B y m e a n s o f d iff e re n t i al i n t e rf e ren c e mi c r o s c o p y ，and so o n ，the a u t h o r s s t u d i e d the m o r p h o l o g y o f ber y l c rys t a l s f r o m j i ul o n g c o unt y ．P i n a k o i d ，h e x a g o n a l p ri s m and h e x ago n a l b i p y r a m i d p o s s e s s a b und ant s u rf a c e mi e t o t o p o g r a p h y a mo n g t h e s u rf a c e s o f be r y l c r y s t a l s ．He x ago n a l c o r r o s i o n h i l l o c k，e l o n g ate d h e x ago n a l s p i r a l g r o w t h l a y e r s an d t r i an g u l a r g r o w t h h i l l o c k refl e c t t h e s y mme t ri c a l c h a r a c t e ri s t i c s o f s urf a c e n e t s t r u c t u re ．B un c h i ng o f s p i r a l g r o wt h l a me l l a e．the r o l l n d l l e o f t ria n g l e an d s o o n all r e fle c t c o n d i t i o n al v a r i a t i o n s i n the e n v i r o n me n t ．T r d s p a p e r a l s o d i s c u s s e d g r o w t h me c h a n i s m o f be ryl a n d t h e i n f l u e n c e o f g r o wi ng con d i t i o n s o n be r y l c r y s t a l mo r p h o l o g y ． Ke y wo r d s beryl ； c rys t a l m o r p h o l o g y ； s u rf a c e m i c r o t o p o g r a p h y ； c rys t a l s t ruc t u re； g r o w t h c o n d i t i o n ； J i u l o ng c o unt y ；S i c h u a n 维普资讯