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1、第二十一章 含氧盐矿物大类,含氧盐矿物： 金属阳离子与各种含氧酸根 络阴离子结合而成的盐类化合物。 本大类矿物种数约占已知矿物总数 的2/3，重量超过地壳总重量的4/5。,1 概 述,一、化学组成 阳离子： 惰性气体型离子最为重要； 其次为部分过渡型离子。 络阴离子： SiO44-、SO42-、CO32-、PO43-、 WO42-、BO43-、AsO43-、VO43-、 MoO42-、NO3-、CrO42-,二、晶体化学特点晶体化学特点 络阴离子内中心阳离子的半径小、 电价高，主要以共价键与O2-牢固相联， 是晶体结构中的独立单位；络阴离子 主要藉助O2-与外部金属阳离子以离子键 结合；层状结
2、构者层间以分子键联系。 总体看含氧盐属离子晶格。,三、物理性质 具离子晶格的特性 1光学性质： 通常为浅色，条痕白色， 透明，玻璃光泽；少数为金刚光泽、 半金属光泽。,2其他性质： 1）H 变化极大（18）：无水的 含氧盐特别是硅酸盐(层状硅酸盐 除外)矿物一般具较高的硬度和 熔点，一般不溶于水；其他矿物 硬度较小。,2）G中等轻。 3）不同类矿物及同一类矿物 不同矿物种，其解理发育不同。 4）导热性差，不导电。,四、分类 据络阴离子种类的不同，分为： 硅酸盐类 硫酸盐类 碳酸盐类 磷酸盐类 钨酸盐类 硼酸盐类 砷酸盐类 钒酸盐类 钼酸盐类 硝酸盐类 铬酸盐类,一、一般特点 硅酸盐矿物： 金属
3、阳离子与各种硅酸根 相结合而成的含氧盐矿物。,2 硅酸盐类,本类矿物在地壳中分布最广泛， 目前已发现的有800多种，约占 矿物总种数的1/4，其重量约占地壳 总重量的85%。,意义： 1）是三大类岩石的主要造岩矿物，是 组成地壳的物质基础； 2）对研究岩石或矿床的成因、划分 构造带均有特殊意义； 3）许多硅酸盐矿物本身，作为非金属 矿物原料或特种非金属材料，广泛用于 工业、国防、尖端技术及其他领域，并 日益发挥重要作用。,4）是许多金属元素特别是稀有金属 Be、Li、Rb、Cs、Zr、Hf等的主要或 唯一来源。 5）不少硅酸盐矿物是珍贵的宝玉石 矿物，如绿柱石(祖母绿和海蓝宝石)、 硬玉(翡翠
4、)、软玉、电气石(碧玺)、 黄玉、石榴子石（紫牙乌）等。,（一）化学组成化学组成 阳离子：主要是惰性气体型离子 及 部分过渡型离子；铜型离子很少见。 最主要为Al、Fe、Ca、Mg、Na、K， 其次有Mn、Ti、Li、Be、Zr等。,阴离子：主要由Si和O组成的 各种络阴离子。 附加阴离子： F-、Cl-、(OH) -、O2- 及 S2-、CO32-、SO42- H2O,注意： 1）各种不同元素间普遍存在类质同像。 2）硅酸盐中的水，常为(OH)- 和H2O； (H3O)+只在某些层状硅酸盐中少量存在， 且易于转变为H+H2O。H2O多呈沸石水 或层间水，仅在少数硅酸盐中才以结晶水 的形式存在
5、，起着充填空隙或水化阳离子 的作用。,（二）晶体化学特征 SiO44-四面体SiO44-四面体是硅酸盐矿物的 基本构造单位，可孤立地存在；也可 以角顶相联形成多种复杂的络阴离子， 即各种形式的硅氧骨干，再与金属 阳离子结合形成多种硅酸盐矿物。,活性氧（非桥氧）： SiO44-四面体中与1个Si 相联结的O。 惰性氧（桥氧桥氧）： SiO44-四面体中与2个Si 相联结的O，其电荷已中和。,1硅氧骨干的基本形式 硅酸盐矿物晶体结构中 的络阴离子骨干，因SiO44-的 联结方式的不同而异。 目前已发现的硅氧骨干有几十种， 常见的基本形式主要有：,1）岛状硅氧骨干 硅氧骨干被其他阳离子隔开， 彼此分
6、离犹如孤岛。 （1）孤立四面体孤立四面体： SiO44- SiO = 14 SiO44-间彼此互不连接，孤立地 分布。如橄榄石 (Mg,Fe)2SiO4橄榄石 (Mg,Fe)2SiO4 。,（2）双四面体双四面体： Si2O76- SiO = 13.5 2个SiO44-共用1个角顶相互连接。 如异极矿 Zn4Si2O7(OH)2 。,2）环状硅氧骨干环状硅氧骨干：SinO3n2n- SiO = 13 由n个SiO44-彼此共用角顶相联 形成封闭的环，每个SiO44-与相邻 的SiO44-共用2个角顶。 最常见六环Si6O1812-，如绿柱石 Be3Al2Si6O18绿柱石Be3Al2Si6O1
7、8等；也有三环Si3O96-、四环Si4O128- 。,3）链状硅氧骨干 无数个SiO44-间通过共用 2或3个角顶，沿一个方向彼此相连， 无限延伸成链。链间为其他金属 阳离子联结。 常见单链和双链。,（1）单链： 每个SiO44-以2个桥氧分别 与相邻的2个SiO44-联结。,按重复周期和联结方式分： 辉石辉石型： SiO = 13： 硅灰石硅灰石型： 蔷薇辉石蔷薇辉石型：,（2）双链双链： 相当于2个单链联结而成。 角闪石型： SiO = 12.75 由互成镜像关系的2个辉石型单链 并联而成，每个SiO44-中有2或3个桥氧。,4）层状硅氧骨干层状硅氧骨干： SiO = 12.5 每个Si
8、O44-均以3个角顶 分别与相邻的3个SiO44-相连结 而形成向二维空间无限延展的 硅氧四面体层。,5）架状硅氧骨干架状硅氧骨干： (AlxSin-x)O2nx- (Si + Al)O = 12 所有SiO44-均以4个角顶分别 与相邻的4个SiO44-共用相连形成 三维空间无限扩展的架状结构。 所有O2-皆为桥氧，为电性中和的 结构，不再是硅酸盐的络阴离子。,故 在硅酸盐的架状骨干中，必须 有部分的SiO44-为AlO45-（个别 情况下可被BeO46-或BO45-等） 所替代，这样才能出现过剩的负电荷 成为架状络阴离子，得以与骨干之外 的一定的金属阳离子结合成铝硅酸盐。,如 正长石 KA
9、lSi3O8， 霞石 (Na,K)AlSiO4， 香花石 Ca3Li2BeSiO43F2 ， 钠硼长石 NaBSi3O8等。,注意： 架状硅氧骨干内，O2-剩余电荷 低，且空隙较大，要求低电价、大 半径、高配位数的金属阳离子与之 结合。有时并有附加阴离子和水分子 存在。, AlO45-不稳定，在硅氧骨干结构中， 2个AlO45-不能直接相连，而必需有 SiO44-的支持，并由SiO44-将其分隔。 故Al替代Si的数量不能超过Si总数的 一半；孤立硅氧骨干中AlO45-四面体 难以存在。,2化学键 硅氧骨干内部Si与O之间主要是 共价键，硅氧骨干与金属阳离子间 则以离子键为主。,Si O键的性
10、质与SiO比值 及 其他金属阳离子存在的情况有关： 随着SiO比值由14递增至12， Si O的作用递增，而O2-与金属 阳离子作用递减，致使Si的离子化 趋势逐渐增强。,3 Al 的作用Al 的作用 Al在硅酸盐结构中起着特殊的双重作用。 1）Al3+呈六次配位，与O2- 结合成 AlO6八面体，存在于硅氧骨干之外， 起联结络阴离子的普通金属阳离子 （如Mg2+、Fe2+）的作用，形成 铝的硅酸盐，如高岭石Al4Si4O10(OH)8， 黄玉Al2SiO4(F, OH)2 。,2）Al3+呈四次配位，进入硅氧骨干， 替代部分的Si4+，形成AlO4四面体， 构成铝硅酸盐，如钾长石KAlSi3
11、O8钾长石KAlSi3O8 。 3）有时，Al可在同一晶体结构中， 同时呈四次和六次配位，形成铝的 铝硅酸盐，如白云母KAl2AlSi3O10(OH)2白云母KAl2AlSi3O10(OH)2 。,Al 的氧化物的两性： 酸性条件下Al 起阳离子的作用，CN=6； 碱性条件下形成铝酸根，CN=4 。 rAl / rO = 0.386 （近于0.414） 高压条件下CN = 6 ； 高温条件下CN = 4, 高温或碱性条件下易形成铝硅酸盐， 如夕线石AlAlSiO5 ； 高压或酸性条件下易形成铝的硅酸盐， 如蓝晶石Al2SiO4 。,小结： 具单四面体岛状结构的硅酸盐， 晶体一般最紧密；具链状层状架状 结构者，空隙度依次加大，结构的紧密度 依次降低。 硅酸盐矿物因晶体结构和化学组成 特点的不同，其形态和物理性质各具 特征。,
