含氧盐（2）岛环链状硅酸盐

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1、岛、环状硅酸盐矿物亚类 Island & Ring Silicates,第十九章 含氧盐矿物大类（2） Salt with Oxygen,硅酸盐矿物类,SiO4基型（NEOSILICATES）： 锆石、石榴石、橄榄石、 红柱石、蓝晶石、黄玉、（十字石、榍石）,含附加阴离子 SiO4+Si2O7基型（SOROSILICATES），含附加阴离子： 绿帘石（符山石） 环状基型CYCLOSILICATES 绿柱石、电气石（堇青石）,Si-O骨干型式,绿帘石,符山石,黄玉,十字石,岛/环状硅酸盐亚类矿物形态物性与阴离子关系,镁铝榴石系列：(Mg,Fe,Mn)3Al2SiO43 镁铝榴石 (Pyrope

2、) Mg3Al2SiO43 铁铝榴石 (Almandite) Fe3Al2 SiO43 锰铝榴石 (Spessartite) Mn3Al2 SiO43 钙铁榴石系列：Ca3(Al,Fe,Cr,Ti,V,Zr)2SiO43 钙铝榴石 (Grossularite) Ca3Al2 SiO43 钙铁榴石 (Andradite) Ca3Fe3+2 SiO43 钙铬榴石 (Uvarovite) Ca3Cr2 SiO43 钙钒榴石 (Goldmanite) Ca3V2 SiO43 钙锆榴石 (Kimzeyite) Ca3Zr2 SiO43,石榴子石族(Garnet) ： A3B2SiO43,【晶体结构】 等

3、轴晶系。SiO4四面体间为 BO6八面体和AO8立方体。 【形态】 常呈菱形十二面体。集合体致密粒状或块状。 【物理性质】 褐色为主，玻璃光泽，断口油脂光泽。无解理。H6.57.5。D3.54.2;有脆性。 【主要用途】 研磨材料。宝石原料。激光材料。,石榴子石,图19-13 石榴石晶体 菱形十二面体:d110；四角三八面体:n211,图1912 石榴石的岛状结构 孤立的SiO4四面体由AO8畸变立方体和BO6八面体相联系。,结构：四方晶系。SiO4四面体和ZrO8多面体沿C轴相间排列。 形态物性：四方双锥状，柱状。颜色多变；玻璃至金刚光泽；透明至半透明。解理不完全。硬度7.58。相对密度4.

4、44.8。性脆。 鉴定特征： 与金红石的区别是硬度较大，无110完全解理；与锡石的区别是相对密度较小。 主要用途： 提取锆和铪，宝石原料。,锆石 ZirconZrSiO4,图19-11 锆石的晶体形态 四方柱:m110；a100；四方双锥:p111，u331；复四方双锥:x311。,图19-10 锆石的岛状结构 SiO4四面体与ZrO8畸变立方体沿c轴相间共棱连接，沿a轴相间共角顶连接；ZrO8畸变立方体彼此沿b轴共棱连接。C轴为键强较大的方向。,【晶体结构】 斜方晶系。单岛状。 【形态】 它形粒状。 【物理性质】 橄榄绿色；玻璃光泽；透明至半透明。解理010中等；常见贝壳状断口。H 6.57

5、。D 3.274.37。 【主要用途】 镁质耐火材料；宝石原料。,橄榄石(Olivine)(Mg,Fe)2SiO4,图1-15 橄榄石的晶体形态 平行双面:a100，b010，c001； 斜方柱:m110, ,图19-14橄榄石的单岛状结构 SiO4四面体为单岛状，Mg2+、Fe2+等阳离子存在于M1畸变八面体和M2八面体中。,Al2SiO5三种同质多像变体： 蓝晶石 AlAlSiO4O； 红柱石 AlAlSiO4O； 夕线石 AlAlSiO5。 前二者属本族矿物，夕线石为链状硅酸盐。,红柱石族：红柱石、蓝晶石,(1)红柱石为柱状晶体，110解理发育，其柱体及解理都平行于AlO6 AlAlSi

6、O4O 八面体链； (2)蓝晶石为板状晶体，最发育的解理是100，其板状晶形及解理都平行于AlO6八面体链相联所形成的层； (3)夕线石为针状、纤维状晶体，解理010发育，是因为结构中存在一个AlO6八面体链和一个AlO4SiO4四面体双链导致结构异向性十分强烈所致。,结构差异形态、物性差异:,(1)红柱石AlAlSiO4O相对密度小(3.133.16)，结构最松，出现罕见的五次配位Al，形成于低温、低压条件； (2)夕线石AlAlSiO5相对密度较大(3.233.27)，结构较红柱石紧， AlI 可稳定于比红柱石较高的压力范围内，AlIV形成于低压高温环境 ； (3)蓝晶石AlAlSiO4O

7、相对密度最大(3.533.65)，结构最紧密，其氧离子作近似的立方最紧密堆积， Al形成于低温高压环境。,相对密度结构紧密度形成温度、压力:,【晶体结构】 六方环状。 【形态物性】 柱状或板状。含Fe2+的深蓝色者称海蓝宝石；含Cr2O3碧绿苍翠的称祖母绿；含Cs呈粉红色，含少量Fe2O3及Cl则呈黄绿色；玻璃光泽；透明至半透明。解理不完全。H 7.58。D 2.62.9。 与磷灰石如何区别？ 【主要用途】 Be的矿石矿物。宝石原料。,绿柱石(Beryl)Be3Al2Si6O18,图19-30 绿柱石的六方环状结构。Si6O18六方环垂直c轴同心平行排列，上下两个环错动25，形成平行c轴的宽阔

8、通道。BeO4四面体和AlO6八面体分布在环的外侧，将上下左右的Si6O18六方环连在一起。,绿柱石和云母,绿柱石,【晶体结构】 三方晶系。硅氧四面体组成复三方环。 【形态】 柱状，两端晶面不同。柱面上常出现纵纹，横断面呈球面三角形。 【物理性质】 富含铁的呈黑色，富含锂、锰和铯的呈玫瑰色或淡蓝色，富含镁的呈褐色和黄色，富含铬的呈深绿色。玻璃光泽。无解理。硬度77.5。相对密度3.033.25。压电性，焦电性。 【主要用途】 无线电材料；红外探测材料。宝石原料(碧玺)。 ,电气石(Tourmaline) Na(Mg,Fe)3Al6Si6O18BO33(OH,F)4,电气石,1. 从硅氧骨干外阳

9、离子的配位多面体分布分析为何某些岛状硅酸盐矿物呈片状或柱状。 2. 以Al2SiO5的三种同质多象变体为例, 从配位数的影响因素分析铝在硅酸盐矿物中存在形式的成因意义。 3. 电气石矿物的颜色变化及其类质同象系列与其成因的关系。,思考题,链状硅酸盐矿物亚类 INOSILICATES,第十九章 含氧盐矿物大类（3） Salt with Oxygen,硅酸盐矿物类,一 概述,结构：链状Si-O骨干平行C轴排列。 成分： 角闪石族出现附加阴离子（OH）-、F-、Cl-； Si-O骨干中可有AlIV代替Si，AlIV / Si 13， 仅矽线石达1/2。 形态：平行Si-O骨干的柱状、板状、针状、纤维

10、状。 物性： 光学性质：离子晶格特征，玻璃光泽 解理：发育平行链的解理； 硬度：一般大于小刀 成因：岩浆作用，区域变质作用，热液蚀变作用。,二 辉石族(Pyroxene Group),XYT2O6 X：Na+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Mg2+, Li+; Y：Fe3+, Cr3+, Mn2+, Fe2+, Mg2+, Al3+ ,Ti4+; T：Si4+, Ti4+ , Al3+;,1. 化学通式,2. 硅氧骨干外阳离子占位及对称,链间两种空隙： 小空隙M1：位于硅氧四面体活性氧相对的位置，由较小的阳离子Fe+, Mg+, Al+占据，呈正八面体配位； 大空隙2：位于硅氧四面体底

11、面相对的位置，可由大（Na+, Ca+）小（Fe+, Mg+）两种离子占据，分别呈畸变立方体和八面体配位。 对称特点： 2位被小阳离子（Fe+, Mg+）占据，多为斜方晶系； 2位被大阳离子（Na+, Ca+，Li+）占据，单斜晶系。,辉石晶体结构,对称取决于：小阳离子（Fe+, Mg+），斜方晶系，紫苏辉石Mg2Si2O6 大阳离子（Na+, Ca+，Li+），单斜晶系，透辉石CaMgSi2O6,3. 解理与结构关系,斜方辉石： 210，夹角 87/93； 单斜辉石： 110，夹角 87/93 2) 解理与结构关系,1） 解理特征：,4. 成分与颜色关系 颜色随含Mn2+, Fe2+, Ti

12、4+增加而加深。 5. 其他特征 玻璃光泽，H 5-6，硬玉和锂辉石H 6.5-7，D中等（3.1-3.6）,锂辉石,图1936 CaSiO3(Wo)MgSiO3(En)FeSiO3(Fs)三元系辉石分类图解（Klein & Hurlbut，1993）,斜方辉石(Orthopyroxene)： 顽火辉石（En）斜方铁辉石(Fs) 系列 Mg2Si2O6Fe2Si2O6 玩火辉石 En100-90 无色 超基性 变粒岩 较高温 古铜辉石 En90-70 古铜色 紫苏辉石 En70-50 灰绿色 铁紫苏辉石 En50-30 绿色 尤莱辉石 En30-10 暗绿色 斜方铁辉石 En10-0 墨绿色

13、基性 麻粒岩 较低温,6. 斜方辉石与单斜辉石分述,透辉石（Di）钙铁辉石(Hed) 系列 CaMgSi2O6 CaFeSi2O6 透辉石 Di 100-75 无色 超基性 镁矽卡岩 较高温 次透辉石 Di 75-50 浅绿色 铁次透辉石 Di 50-25 绿色 钙铁辉石 Di 25-0 墨绿色 基性 钙夕卡岩 较低温,单斜辉石(Clinopyroxene)：,单斜辉石(Clinopyroxene)： 普通辉石 Augite : Ca (Mg, Fe2+, Fe3+,Ti,Al)(Si,Al)2O6 硬玉 Jadeite : NaAlSi2O6 , H=6.5, 锂辉石 Spodumene :

14、 LiAl Si2O6 H=6.5-7 霓石 Aegirine：NaFe3+Si2O6,霓石,翡翠,含普通辉石,三 三重、五重单链状矿物,三重单链，三斜，b轴板状，浅红白，解理100完全，H4.5-5.5， D2.75-3.10，产于夕卡岩或钙质片岩。 与透闪石区别：硅灰石质较软，不似透闪石性脆易折； 与夕线石区别：产状不同，硅灰石易熔于酸。,1.硅灰石Wollastonite Ca3Si3O9,三、 三重、五重单链状矿物,五重单链，三斜，板状，粉红，解理110、001完全，交角近90，H5.5-6， D3.4-3.75，黑色被膜，产于片岩。 与蔷薇石英区别：解理。,2.蔷薇辉石Rhodoni

15、te (Mn,Ca)5Si5O15,四 角闪石族(Amphibole Group),A0-1X2Y5T4O112(OH)2 A：Na+, Ca+, K+, H3O+; X：Na+, Ca2+, K+, Li+, Mn2+, Fe2+, Mg2+; Y：Al3+,Fe3+,Cr3+,Ti4+, Mn2+, Fe2+, Mg2+; T：Si4+, Ti4+ , Al3+;,1. 化学通式,2. 硅氧骨干外阳离子占位及对称,链间由O 和（OH）堆积构成五种空隙： 小空隙M1，M2, M3： 位于硅氧四面体活性氧相对的位置，由较小的Y类阳离子占据，呈八面体配位； 大空隙4： 位于硅氧四面体底面相对的两个双链之间，可由大（Na+, Ca+）小（Fe+, Mg+）两种X阳离子占据，分别呈畸变立方体和八面体配位。 最大空隙A： 位于硅氧四面体底面相对的两个双链之间，为A离子