相同的化学成分可以形成许多不同类型的矿物，如二氧化硅，它可以形成无定形蛋白石、玉髓和结晶石英。这是因为它们是在不同的条件下形成的。

如果外部条件发生变化，形成的矿物是否会转化为其他矿物？答案是肯定的。

这种变化是如何发生的，其意义是什么？

晶格，晶体与晶胞

要理解这些内容，首先要理解晶体、晶格和晶胞的概念。

众所周知大家都知道，通常呢物质会有三种主要形式：气态、固态和液态。根据其内部结构特征，固体可分为晶体、非晶和准晶。

晶体通常表现出规则的几何形状，就像有人对它们进行了特殊处理一样。它的内部原子排列非常规则和严格。如果晶体中的任何原子在某个方向上平移一定距离，就会发现相同的原子。非晶态原子的排列是混沌的。准晶是新发现的物质。准晶中原子的排列不同于晶体和非晶。

为了描述晶体结构，我们以构成晶体的原子为点，然后用虚线连接这些代表原子的点来绘制晶格空间结构。这种用于描述晶体中原子排列的几何空间晶格称为“晶格”。这是因为晶体中所有原子的排列和组合都非常规则。因此，我们可以从晶格中取一个，它可以实现具有不同晶格结构表达式的最小单元。那么最小的单元称为单元。晶体细胞通常是平行六面体。

根据单胞多面体的对称性，将晶体形状分为七类，称为七晶系。它们是立方系、六角系、四方系、立方系、正交系、单斜系和三斜系。

多种的矿物

1798年，德国科学家发现方解石和文石的成分是碳酸钙。方解石是一种在低温下形成的立方系矿物；文石属于正交晶系，在高温下形成。早在1911年，在M.von Laue发现X射线衍射后，科学家们就开始从晶体结构的角度理解多晶型现象。它也被称为同质多晶型或同质异常。具有相同成分和不同晶体结构的物质称为多晶型物，它们可以通过相变相互转化。

应注意，单晶硅和多晶硅均由单晶硅形成，但它们不是多晶硅，因为它们具有相同的晶体结构，但晶体尺寸不同。

不一样的晶体类型一般情况下会具有不同的物理化学性质，比如硬度、熔点、稳定性、溶解速率等等。例如，金刚石和石墨是由碳制成的。前者属于立方晶系，透明、坚硬、不导电；后者为六方晶系，硬度、不透明度和电导率较低。前者是在高温高压下形成的；后者，在低温低压下。例如，具有相同分子式a12sio2的矿物可形成三种变体，即硅线石、红柱石和蓝晶石。

在结晶学中，一种物质的各种变体根据其数量被称为均质二像、均质三像等，或者通常被称为均质多像。目前，材料种类最多的是SiO2，多达12种。

应该注意的是，相同的矿物成分会产生不同的晶体形式，有些常见，有些罕见。例如，六角锥体晶体非常常见，而根据“日本双晶定律”生产的晶体双晶非常罕见。另一个例子是，相同的黄铁矿在八面体中产生，这比立方体中的黄铁矿要少得多。

矿物会“变脸”?

通过一些研究表明，每一种矿物或者是矿物组合它们只有在一定的温度和压力的范围以内才是稳定的。当温度和压力超过此范围时，矿物组合将不稳定，并最终在新的条件下转变为新的稳定矿物。这一过程就是矿物质的“变形”。当矿物变形时，会产生位错（一种晶体缺陷，其特征是原子在一定范围内的规则位错并离开其原始平衡位置）。位错在动态热平衡过程中是不稳定的，并且会逐渐消除。消除方法是位错重排、迁移和湮灭，产生回复和高角度边界的形成和迁移，即再结晶。

通过变质再结晶（即变质反应），原始矿物或矿物组合转化为新的矿物和矿物组合。再结晶不仅是一个能量降低的过程，也是一个粒子边界迁移形成新晶体的过程。

由于物理和化学条件的变化，同质多晶型在固态条件下将其内部结构转变为另一变体的过程称为同质多晶型转变。当环境的温度和压力超过某一变量的稳定范围时，相应变量之间可能发生齐次多图像变换。

同质多晶型具有不同的变换模式和类型。当一些同质多晶型形成并保持稳定状态时，它们的温度和压力范围不会相互重叠；其他均质多晶型对温度和压力条件不敏感，但对次要因素（如介质的pH值和杂质）更敏感。它们可以在几乎相同的温度和压力下形成不同的变体。然而，其中只有一种是稳定的，其他变体实际上是不稳定的，但它们之间的转化过程在室温和压力下特别缓慢，因此不稳定变体实际上可以在亚稳态下长期存在；但是，当温度高于某一特定值时，会迅速发生变化。

文章来源：《矿物学报》 网址: http://www.kwxbzz.cn/zonghexinwen/2021/1130/801.html

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