第一章 引言 1
1.1 晶体场理论的历史 3
1.2 晶体场理论的研究范围 3
第二章 晶体场理论概述 5
2.1 引言 5
2.2 轨道 5
2.2.1 主量子数n 6
2.2.2 角量子数l 6
2.2.4 自旋量子数ms 7
2.2.3 磁量子数ml 7
2.3 轨道的形状和对称性 8
2.4 过渡元素 10
2.5 正八面体配位中的晶体场分裂 11
2.6 正四面体配位中的晶体场分裂 15
2.7 立方体配位中的晶体场分裂 18
2.8 △的求出 18
2.9 非立方环境中的晶体场 22
2.10 亚恩-特勒效应 22
2.11 畸变配位位置中的稳定能 25
2.12 小结 28
第三章 过渡金属离子的能级图与光谱 31
3.1 引言 31
3.2 八面体环境的能级图 33
3.3 四面体环境的能级图 40
3.4 低对称性环境的能级图 40
3.5 选律与吸收带强度 42
3.5.1 自旋多重性选律 42
3.5.2 拉玻特选律 43
3.6 吸收带的偏振依赖性 45
3.7 吸收带带宽 49
3.8 小结 50
第四章 矿物吸收光谱的测量 53
4.1 引言 53
4.2 矿物光谱的测量技术 54
4.3 吸收光谱中所用的单位 56
4.3.1 用于吸收的术语 56
4.3.2 波长和能量的单位 58
4.4 用吸收光谱鉴定氧化状态和配位对称性 58
4.4.1 含钛辉石和云母中钛的价态 59
4.4.2 锰在绿帘石和云母中的稳定性 60
4.4.3 十字石中铁的配位对称性 65
4.5 鉴定硅酸盐矿物中的阳离子有序化 67
4.6 颜色和多色性产生的原因 70
4.6.1 颜色的概念 70
4.6.2 多色性和二色性 70
4.6.3 可见光和不可见光的多色性 70
4.7 矿物颜色和多色性的起因 72
4.7.1 内电子跃迁 72
4.7.2 元素间电子跃迁或电荷转移 76
4.7.4 带隙跃迁 83
4.7.3 晶体结构缺陷引起的电子跃迁 83
4.8 小结 84
第五章 硅酸盐矿物中过渡金属离子的电子光谱 86
5.1 引言 86
5.2 矿物吸收光谱的分类 87
5.3 正硅酸盐光谱 88
5.3.1 橄榄石族 88
5.3.2 石榴石族 93
5.3.3 其它各种正硅酸盐和类质同象矿物 95
5.4.1 斜方辉石系列 96
5.4 链状硅酸盐的光谱：辉石族 96
5.4.2 易变辉石系列 102
5.4.3 透辉石-钙铁辉石系列 102
5.4.4 其它各种辉石 105
5.5 链状硅酸盐的光谱：角闪石族 105
5.5.1 镁铁闪石-铁闪石系列 105
5.5.2 阳起石系列 110
5.5.3 其它各种角闪石 113
5.6 环状硅酸盐的光谱 113
5.7 层状硅酸盐的光谱 114
5.8 架状硅酸盐的光谱 115
5.9 小结 115
第六章 过渡金属化合物和矿物的晶体化学 117
6.1 引言 117
6.2 过渡金属化合物中的原子间距离 117
6.3 晶体结构中的亚恩-特勒畸变 120
6.4 尖晶石的晶体化学 121
6.5 硅酸盐结构中的占位情况 124
6.6.2 红外技术 125
6.6 晶体结构中离子占位度的测量 125
6.6.1 X射线衍射技术 125
6.6.3 穆斯鲍尔技术 127
6.6.4 电子光谱技术 127
6.7 硅酸盐中离子的占位度 127
6.7.1 镁铁闪石-铁闪石系列的角闪石 127
6.7.2 直闪石系列的角闪石 128
6.7.3 阳起石系列的角闪石 128
6.7.4 硷性角闪石 128
6.7.5 斜方辉石 129
6.7.6 易变辉石 130
6.7.7 橄榄石 130
6.7.8 绿帘石 130
6.7.9 其它矿物结构 131
6.8 对铁镁硅酸盐中亚铁离子有序化的解释 131
6.8.1 位置畸变判据 131
6.8.2 晶体场稳定能 133
6.8.3 讨论 134
6.9 硅酸盐结构中过渡金属离子富集的预测 135
6.10 小结 139
第七章 热力学性质 142
7.1 引言 142
7.2 硅酸盐矿物中理想溶液行为 145
7.2.1 理想溶液行为的判据 145
7.2.2 混合熵的判据 146
7.2.3 混合热的判据 148
7.3 共生铁镁硅酸盐的铁-镁比 151
7.4 过渡金属离子在共生铁镁硅酸盐之间的分配 152
7.5 过渡金属离子在共生矿物间的分离 154
7.6 过渡元素在晶体和岩浆间的分离 156
7.7 小结 157
第八章 微量元素地球化学和地壳中过渡元素的分布 159
8.1 引言 159
8.2 微量元素 159
8.3 对微量元素分布规律的认识发展史 160
8.3.1 戈尔德施密特定律 161
8.3.2 林伍德对戈尔德施密特定律的修正 162
8.4 对控制元素分布的因素的评述 163
8.4.1 离子半径判据 163
8.3.3 讨论 163
8.4.2 均匀性判据 165
8.4.3 负电性判据 165
8.4.4 熔点判据 166
8.4.5 相平衡判据 168
8.4.6 热力学判据 169
8.5 过渡元素的火成地球化学 171
8.5.1 镍的难题 177
8.6.1 离子的淋滤和硅酸盐的破坏 179
8.6 过渡元素的沉积地球化学 179
8.6.2 沉积过程中离子的氧化 184
8.7 变质过程中过渡金属离子的分离 185
8.8 小结 188
第九章 晶体场理论对地幔性质研究的应用 191
9.1 引言 191
9.2 温度对吸收光谱的影响 191
9.3 压力对吸收光谱的影响 192
9.4 地幔的矿物学 195
9.6.1 由过渡金属离子中自旋配对引起的同质多形转变 197
9.6 光谱数据在地幔研究中的应用 197
9.5 地幔的化学组成 197
9.6.2 地幔中自旋配对的地球物理结果 200
9.6.3 过渡金属离子在地幔中的分布 201
9.6.4 地幔中辐射的吸收 202
9.7 小结 203
第十章 分子轨道理论与过渡元素的硫化物矿物学 205
10.1 引言 205
10.2 分子轨道理论概述 206
10.2.1 分子轨道 206
10.2.2 π分子轨道的形成 207
10.3 矿物中π键的形成 209
10.4 原子间距离与π键的形成 210
10.5 过渡金属二硫化物和有关矿物的结构稳定性 212
10.6 元素在共生矿物间的分配 213
10.7 小结 213
附录1 宇宙、地球和地壳的组成 216
附录2 光谱态命名 217
附录3 群论命名 218
参考文献 219