2.4　非金属矿物的形态

矿物的形态是指矿物单体、矿物规则连生体及同种矿物集合体的形态。它是矿物化学成分和内部结构的外在反映，故可作为矿物的重要鉴定特征。同时，矿物的形态还受到其形成时的外界环境的制约，是研究矿物成因的重要标志，并且可指导找矿。

本节主要介绍与实际矿物晶体形态有关的内容，包括晶体习性、晶面花纹和矿物集合体的形态。

2.4.1　矿物单体的形态

矿物单体的形态是指矿物单晶体的形态，它包括整个晶体的外貌及晶面花纹特征。

2.4.1.1　晶体形态与习性

晶体形态（crystal morphology）是具体某个晶体生长形成的单形及其聚形。由于形成条件、环境等因素，实际晶体形态往往偏离理想形态而发育成“歪晶”。因为“歪晶”偏离理想形态，所以同一单形的晶面不一定同形等大，这就给我们判断晶体形态上的单形名称与对称性造成困难。研究实际晶体形态的对称性、单形名称及单形符号最有效和最常用的方法就是晶体测量与投影，通过测角及投影，将晶面大小、形状等因素除去，只保留在投影图中各晶面的投影点及其在空间的分布规律，以此可以分析实际晶体形态上的单形名称与对称性等。

但是，在矿物学中，用来描述矿物单晶体形态的一个更常用的名词是“晶体习性”。所谓晶体习性（crystal habit，也称为结晶习性，简称晶习），是指某种矿物晶体常见的、习惯性的形态特征，它主要描述的是矿物晶体总体外貌的形态特征，即晶体在三维空间的相对发育情况与形态；有时也描述某晶体常见的单形名称。

根据晶体在三维空间的发育程度，晶体习性大致分成3种基本类型：①三向等长，单体在三维空间的发育程度基本相同，呈粒状或等轴状，如磁铁矿、黄铁矿、石榴子石等；②二向延展，单体在三维空间中有两个方向特别发育，另一方向发育较差，呈板状或片状、叶片状等，如云母、石墨、重晶石和绿泥石等；③一向延伸，单体在三维空间中只有一个方向特别发育，呈柱状、针状或纤维状、毛发状等，如电气石、角闪石等。

此外，还存在短柱状、板柱状、板条状和厚板状等过渡类型。

晶体的习性主要取决于晶体内部构造，如层状构造的晶体多是两向延展型，链状构造的晶体常是一向延伸型，架状构造的晶体常是三向等长型。

晶体习性明显地受到晶体对称性的制约。等轴晶系的晶体通常属于三向等长型，中级晶族晶体通常是沿c轴延伸或垂直c轴延展，在少数情况下也可能是近于三向等长；低级晶族晶体通常是沿某一结晶轴延伸或平行某两结晶轴延展，或者两者的过渡类型。

晶体习性这个概念主要强调晶体本身固有的形态特征，所以，它可以作为鉴定矿物的一种形态特征。例如，石榴子石总是粒状的，如果看到片状或柱状矿物，就可以基本否定它是石榴子石了；石榴子石总是发育四角三八面体或菱形十二面体，如果看到一个矿物的形态为四角三八面体或菱形十二面体，再结合颜色、光泽等，就基本上可以判断它是石榴子石了。

晶体习性与晶体形态这两个概念是有区别的。晶体习性主要与内部的成分、结构有关，是某种矿物晶体固有的、常见的形态特征，它往往与形成条件关系不大。例如，石榴子石基本上在任何条件下都是粒状的，都是四角三八面体或（和）菱形十二面体，这就是它的晶体习性，与外部条件关系不大。但是，晶体形态主要描述的是这个晶体上发育的那些单形细节等，它也与内部的成分、结构有关，但它受外部条件影响较大，这种单形细节的形态特点是随外部条件而敏感地变化的。这也就是通常说的形态标型，即形态细节是随外部温压条件变化而变化，从形态细节可以反映出矿物的形成条件。例如，随着形成温度由低变高，等轴晶系的一些矿物，如金刚石、萤石的晶体形态上的优势单形由{100}→{110}→{111}逐渐变化；热液体系的黄铁矿晶体形态随温度由低到高的演化趋势为：{100}→{hk0}+{100}→{hk0}+{111}→{111}+{hk0}→{111}。

2.4.1.2　晶面花纹

自然界矿物晶体的实际晶面上，常具有某些规则的花纹，如晶面条纹、蚀象、生长丘等。由于这些晶面花纹都是在晶体的生长和溶解过程中产生的，其形态及分布受晶体本身固有对称性所制约，因此，晶面花纹的特征，不仅可以作为鉴定矿物的标志，而且还有助于识别单形及确定晶体的真实对称。

（1）晶面条纹（striations）　是指晶面上呈平行直线状的条纹。有的矿物晶面条纹平行晶体延长方向，称为纵纹，如电气石、绿柱石、辉锑矿等；有的矿物晶面条纹则垂直晶体延长方向，称为横纹，如石英晶体柱面上的条纹；有的晶体条纹则互相交错，如刚玉；有的矿物在相邻的晶面上的条纹互相垂直，如黄铁矿。各种矿物的晶面条纹如图2-5～图2-7所示。

晶面条纹的形成原因是：在晶体生长过程中，由相互邻接的两个单形的狭长晶面反复相间生长形成的一系列平行条纹，称为生长条纹或聚形条纹，如石英晶体上的横纹就是由菱面体和六方柱两个单形的狭长晶面相互交替出现而成的。还有聚片双晶形成的双晶纹。

（2）晶面台阶（steps）　晶面是由层生长或螺旋生长机制形成的，这些生长机制必定要在晶面上留下层状台阶或螺旋状台阶。晶面台阶是最常见的晶面花纹，肉眼较难看到，但借助显微镜，就能看到很漂亮的花纹。图2-8为符山石{001}晶面上的层状生长台阶；图2-9为黑钨矿晶面上的螺旋状台阶。

（3）生长丘（growthhillock）　晶体生长过程中形成的、略凸于晶面之上的丘状体叫做生长丘。α-石英的菱面体晶面上的生长丘最发育（图2-10）。生长丘的坡面实际上也是由晶面台阶组成的。

（4）蚀象（etch figure）　是指晶面在自然界中遭受各种酸、碱或其他具有腐蚀能力的介质侵蚀后所遗留下来的一种凹斑痕。蚀象的形状受面网性质的控制，因而不同晶体其蚀象形状和方位一般不同，同一晶体不同单形晶面上的蚀象也不相同。

蚀象在研究晶体对称性方面非常有用。图2-11为α-石英晶体（点群32）各单形晶面蚀象的原子力显微镜图像，图2-12是将各晶面蚀象画在石英晶体模型上的示意图，并且根据镜面关系给出了α-石英的左形和右形的蚀象。可以看出，柱面的蚀坑形状相同，说明6个柱面属于同一六方柱单形的，但是，相邻柱面上的蚀坑方向不同，相间柱面上的蚀坑方向才相同，这就反映了该六方柱的对称是三方对称而不是六方对称；大菱面体与小菱面体是正形与负形的关系，它们的对称性是不同的，所以它们的晶面上蚀坑形状也不同。此外，蚀象在鉴别左形与右形方面也很有用，α-石英晶体的左形与右形用各种测试方法都很难鉴别出来，但通过蚀象却可以很容易鉴别其左形与右形，如图2-12所示，左形与右形的蚀坑取向是镜面关系，根据蚀坑的取向就可以鉴别α-石英晶体的左形与右形了。

2.4.2　矿物集合体的形态

同种矿物的多个单体聚集在一起的整体称为矿物集合体（mineral aggregate）。自然界中矿物大多以集合体的形式产出。其集合体形态千姿百态，丰富多彩。研究矿物集合体不仅在矿物鉴定及矿物成因研究上有很大意义，而且矿物集合体中的颗粒大小和它们的相互关系等的研究对选矿、技术加工方面也有一定的参考价值。

矿物集合体的形态取决于其单体形态和它们的集合方式。根据集合体中矿物颗粒的大小（或可辨度）可分为以下三种形态：肉眼可以辨认单体的为显晶集合体，显微镜下才能辨认单体的为隐晶集合体，在显微镜下也不能辨认单体的为胶态集合体。

2.4.2.1　显晶集合体

肉眼或借助于放大镜即能分辨出矿物各单体的集合体称为显晶集合体（phanerocrystalline aggregate）。

根据单体的晶体习性及集合方式，显晶集合体的形态常见的有柱状（columnar）、针状（acicular）、板状（tabular）、片状（schistic）、鳞片状（scaly）、叶片状（foliated）和粒状（granular）等集合体形态。粒状集合体是由许多粒状单体集合而成的，按其颗粒大小，一般可分为粗粒状、中粒状、细粒状等。柱状集合体是由许多柱状矿物单体集合而成的，按照长径比的不同又可分为短柱状、长柱状、针状和纤维状集合体。树枝状集合体是单晶按双晶或平行连生的规律在某些方向迅速生长所成的树枝状集合体，如自然铜、软锰矿、可溶性盐类、矾类矿物均可形成树枝状（或泉华状）集合体。

除上述以外，还常见有一些特殊形态的集合体。

①纤维状集合体（fibrous aggregate）　由一系列细长针状或纤维状的矿物单体平行密集排列而成，如石棉、纤维石膏常呈此种形态产出。

②放射状集合体（radiated aggregate）　由长柱状、针状、片状或板状的许多单体围绕某一中心呈放射状排列而成（图2-13）。

③晶簇（druse）　指在岩石的空洞或裂隙中，丛生于同一基底，另一端朝向自由空间发育而具完好晶形的簇状单晶体群。如常见的石英晶簇（图2-14）、方解石晶簇、辉锑矿晶簇等。由于受几何淘汰律的制约，晶簇中，晶体习性具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（comb）。工业上利用的压电水晶、冰洲石等矿物原料多是晶簇中各单晶体顶端的纯净部分。

此外，还有束状集合体（packet aggregate）、毛发状集合体（capillary aggregate）和囊状集合体（dendritic aggregate）等。

2.4.2.2　隐晶及胶态集合体

只有在显微镜的高倍镜下才可分辨矿物单体的集合体称为隐晶集合体（cryptocrystalline aggregate），而胶态集合体（colloidal aggregate）则即使在显微镜下也不能辨别出单体的界线，其实际上并不存在单体。

隐晶及胶态集合体可以由溶液直接结晶或胶体作用形成。由于胶体的表面张力作用，常使集合体表面趋向于球状外貌。胶体老化后，常变成隐晶质或显晶质，使球体内部形成放射纤维状构造（radial fibrous structure）。按其形成方式及外貌特征，常见的隐晶及胶态集合体主要有以下几种。

（1）分泌体（secretion）　是在不规则或球状空洞中，由胶体或隐晶质矿物自洞壁逐渐向中心沉积而成的矿物集合体。多数分泌体具有由外向内的向心层状构造，各层在成分和颜色上往往有差别，构成条带状色环，如玛瑙。

分泌体平均直径大于1cm者称为晶腺（geode）。平均直径小于1cm、充填于火山熔岩气孔中的次生矿物（如方解石、沸石、玉髓等）所构成的白色扁球形集合体称为杏仁体（amyg-daloid）。

（2）结核（concretion）　与分泌体相反，结核是由隐品质或胶凝物质围绕某一中心（如砂粒、生物碎片或气泡等）自内向外逐渐生长而成的，组成结核体的物质可以是细晶质或胶体非晶质的。结核一般多见于沉积岩中，常形成于海洋、湖沼中。

结核形状多样，有球状、瘤状、透镜状和不规则状等，大小极不一致，其直径一般在1cm以上。内部常具同心层状、放射纤维状或致密状构造，如黄铁矿结核，其表面还可见因胶体老化所致的立方体晶面（图2-15）。有的结核中心部分是空的，可为其他物质所充填。此外，也常见磷灰石、方解石、白铁矿、赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿等结核。

（3）鲕状及豆状集合体（oolitic and pisolitic aggregates）　是指由胶体物质围绕悬浮状态的细砂粒、矿物碎片、有机质碎屑或气泡等层层凝聚而成，并且沉积于水底呈圆球形、卵圆形的矿物集合体。若半数以上球粒的直径小于2mm，其形状、大小如鱼卵者称为鲕状集合体，如鲕状赤铁矿（图2-16）、鲕状铝土矿；如果球粒大小似豌豆，其直径一般为数毫米，则称为豆状集合体，如豆状赤铁矿等。鲕状及豆状集合体均具明显的同心层状内部构造。

（4）钟乳状集合体（stalactitic aggregate）　是在岩石的洞穴或裂隙中，由溶液蒸发或胶体凝聚，在同一基底上向外逐层堆积而形成的集合体的统称。这类集合体内部具同心层状、放射状、致密状或结晶粒状构造，其外部往往呈圆锥形、圆柱形、圆丘形、半球形和半椭球形等形状。通常以具体形状与常见物体类比而给予不同的名称，如钟乳状（stalactitic）（图2-17）、葡萄状（botryoidal）（图2-18）和肾状（reniform）（图2-19）等。例如石灰岩溶洞钟乳状集合体：附着于洞穴顶部而下垂者称为石钟乳（stalactite）；溶液下滴至洞底而自下向上生长的称为石笋（stalagmite）；石钟乳与石笋上下相连即称石柱（sialaclo-stalagmite）。

（5）粉末状集合体　矿物呈粉末状分散附在其他矿物或岩石的表面。

（6）土状集合体　矿物呈细粉末状较疏松地聚集成块。

（7）被膜状集合体　矿物呈薄层覆盖于其他矿物或岩石的表面。

（8）树枝状集合体　在某些方向迅速生长所成的树枝状集合体。

（9）盐华状集合体　由可溶性盐类所组成的被膜，如干旱地区在地面上形成的硝石。

（10）皮壳状集合体　矿物呈较厚的层覆盖于其他矿物或岩石表面上。

（11）块状集合体　为肉眼看不到单体界线的致密块状体，如块状黄铜矿等。