第21章(2) 链层架硅酸盐矿物

层状结构硅酸盐亚类
晶体结构特征： 1、四面体片及八面体片：
概述
[SiO4]四面体连接成层，活性氧指向一边，即 形成四面体片，用T表示；两层四面体片的活性 氧相对（活性氧形成的六方环中央有OH），并 位移一定距离以达到最紧密堆积方式排列，形成 八面体片，用O表示。O层也可能是由一层活性 氧与一层OH组成。
链状结构硅酸盐亚类
常见辉石命名图:
Ca3[Si3O9]硅灰石
概述
非辉石族矿物
CaMg[Si2O6] CaFe[Si2O6]
透辉石
次透辉石 普通辉石
钙铁辉石
单斜辉石 斜方辉石
Mg2[Si2O6] Fe2[Si2O6]
顽火辉石
紫苏辉石
铁辉石
链状结构硅酸盐亚类
常见闪石命名图:
非闪石族矿物
Ca2Mg5[Si8O22](OH)2 Ca7[Si8O22](OH)2
概述
因为在长石结构中有4种类型的四面体： t1(o), t1(m), t2(o), t2(m)
在钾长石（K[AlSi3O8]）中，恰好 Al:Si=1:3，即这四个四面体中有1个是 被Al占据。
架状结构硅酸盐亚类－长石族
概述
1、如果在这四种四面体位置上Al代替Si的几率是相等的： t1(o)＝ t1(m)＝ t2(o)＝ t2(m)＝0.25 则为无序的，叫透长石，单斜晶系；
长石结构投影图
架状结构硅酸盐亚类－长石族
概述
所有长石的结构形式是一样的，但是，还因为下面两个因素 使得不同长石的结构具有单斜或三斜两种对称： 1、阳离子大小： 大阳离子K－－单斜；小阳离子Ca,Na－－三斜。 2、有序度： 高温无序态－－单斜；低温有序态－－三斜。 所以：钾长石高 温无序一定是单 斜，低温有序可 以变为三斜； 思考：钠长石、钙 长石高温无序是什 么对称？低温有序 是什么对称？
t2(m) t1(m) t1(o) t2(o) t2(o) t1(o) t1(m) t2(m)
架状结构硅酸盐亚类－长石族
概述
2、当温度下降，长石有序化，这时： t1(o)＝ t1(m) > t2(o)＝ t2(m) 直至： t1(o)＝ t1(m) ＝0.5 t2(o)＝ t2(m)=0
t2(m) t1(m) t1(o) t2(o) t2(o) t1(o) t1(m) t2(m)
链状结构硅酸盐亚类
概述
双链及其投影
链状结构硅酸盐亚类
辉石
形态 物理性质： 短柱状 解理夹角87°93°
概述
闪石
长柱状，纤维状 解理夹角124°56°
白色、灰绿、灰褐
白色、浅绿、墨绿
链状结构硅酸盐亚类
主要矿物： 斜方辉石：
紫苏辉石（MgFe）
概述
斜方闪石：
直闪石（MgFe）
单斜辉石：
单斜闪石：
透辉石－次透辉石（CaMg-CaFe）透闪石－阳起石（CaMg-CaFe） 普通辉石（CaMgFe） 普通角闪石（CaMgFe） 硬玉（NaAl） 蓝闪石（NaAl） 锂辉石（LiAl）
这两个矿物在前面的课程中都提到过，回忆？
链状结构硅酸盐亚类 思考题
1、对比辉石与闪石的结构异同，并解释由此导致的形态物性差 异。 2、单斜辉石（闪石）的解理是{110}，斜方辉石（闪石）的 解理符号是{210}，解理夹角是否一样？为什么？提示：画 出X-Y晶轴及其轴单位，在上面画出{110}和{210} 解理） 3、翡翠主要由什么矿物组成？什么是软玉？ 4、什么是辉石的出溶片晶结构？它属于什么规则连生？ 5、单斜辉石（闪石）与斜方辉石（闪石）在成分上有什么区别？ 6、硅灰石的单链与辉石的单链有什么区别？ 7、什么是角闪石石棉？有什么工业应用？
每个矿物的具体特征请在实习课中自己总结。
硬玉（翡翠）
透闪石
角闪石
阳起石 角闪石石棉
链状结构硅酸盐亚类
链状硅酸盐除了辉石、角闪石外，还有：
硅灰石（单链） 夕线石（双链） 化学组成：Ca3[Si3O9] Al[AlSiO5] 结构：[SiO4]连接成单链 [SiO4]与[AlO4]连接成双链 形态：板状、片状、纤维状 针状、纤维状 物理性质：白色，玻璃光泽， 白色，青灰色，玻璃光泽， 有解理，硬度较大 有解理，硬度大 成因：热接触变质 热接触变质、区域变质
这时对称面仍保留，单斜对称，有序度>0，但三斜度＝0
架状结构硅酸盐亚类－长石族
3、进一步有序： t1(o)> t1(m)
t2(m)
概述
t2(o)＝ t2(m)=0
t2(o)
t1(m)
t1(o)
t1(o)
t1(m) t2(m)
t2(o)
这时对称面破坏了，三斜对称，有序度>0，三斜度>0
架状结构硅酸盐亚类－长石族
辉石的一个单链
链状结构硅酸盐亚类
结构：
概述
闪石族: 双链骨干
X A X Y
Y
双链投影为一个梯形，其中短边 为活性氧,长边为惰性氧,活性氧 相对组成M1M2M3位(八面体,有 5个)，其中充填Y阳离子；惰性 氧相对组成M4位(2个)，其中充 填X阳离子。 沿链间产生解理(124°-56°)。 Ａ位在惰性氧之间．OH在活性 氧组成的六边环中央．
链状结构硅酸盐亚类
辉石族 (单链)
成分： XY[T2O6]
概述
角闪石族(双链)
A0~1X2Y5[T8O22](OH)2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
X=Na,Ca, Li, Mg,Fe(大阳离子和小阳离子) Y=Fe,Mg,Al,Cr(小阳离子) T=Si,Al(硅氧骨干内)
A=K,Na,Ca (大阳离子,可有可无, 当有Al代替Si 时,起平衡电价作用)
层状结构硅酸盐亚类
成因及产状：
概述
岩浆型、伟晶型、热液型、变质型、沉积型等 各种地质作用。在表生条件下具有极大的稳 定性。
层状结构硅酸盐亚类
概述
主要矿物： TO型： 高岭石(Al)，蛇纹石(Mg) （层间域空） TOT型： 白云母(Al)，黑云母－金云母(Fe-Mg)，锂云母(Li) （层 间域有K＋） 滑石(Mg)， 叶腊石(Al) （层间域空） 蒙脱石(Al,Mg)， 蛭石(Mg,Fe,Al) （层间域有水分子和 水合Na,Ca,Mg离子） TOTO’型： 绿泥石(Mg,Al,Fe) （层间域有O’层，即OH组成的八面体 层）
架状结构硅酸盐亚类－长石族
主要矿物：
长 石 系 列
概述
A
碱性长石（富K端员Or）：简称钾长石 根据有序度定名： 透长石：有序度＝0，三斜度＝0 无色透明，不常见双晶 NaAlSi O CaAl Si O 斜长石系列 正长石：有序度>0，三斜度＝0 肉红色－灰白色，常见卡氏双晶 微斜长石（包括条纹长石）：有序度>0，三斜度>0 肉红色－灰白色，常见卡氏双晶和格子双晶 碱性长石（富Na端员Ab）： 歪长石：有序度很低，与透长石相似，但为三斜晶系。
层状结构硅酸盐亚类
概述
K
K
高岭石型
叶腊石型
云母型
绿泥石型
M g S A i O H O K l
黑云母
白云母
滑石
叶腊石
高岭石电子显微镜下形态
高岭石
层状结构硅酸盐亚类 思考题
1、层状硅酸盐中，结构单元层有哪两种基本形式？什 么是三八面体型？什么是二八面体型？什么是层间 域？ 2、层间域里有些什么内容？并解释不同内容导致的不 同物理性质。 3、1M－白云母与3T－白云母是什么关系？它们是否 为同一矿物种？ 4、什么是黏土矿物？什么是温石棉？它们的特性与主 要工业应用是什么？ 5、高岭石、白云母、滑石、蒙脱石、蛭石的特性与工 业应用是什么？
概述
Ca2Fe5[Si8O22](OH)2
透闪石
阳起石 普通角闪石
铁阳起石
单斜闪石 斜方闪石
Mg7[Si8O22](OH)2 Fe7[Si8O22](OH)2
直闪石
镁铁闪石
铁闪石
链状结构硅酸盐亚类
结构： 辉石族: 单链骨干
概述
单链投影为一个 梯形，其中短边 为活性氧，长边 为惰性氧，活性 氧相对组成M1 位(八面体)，其 中充填Y阳离子； 惰性氧相对组成 M2位，其中充 填X阳离子。沿 链间产生解理 (93°-87°)
架状结构硅酸盐亚类－长石族
化学成分：
概述
长石族包括两个系列（亚族）：碱性长石系列（亚族）和斜 长石系列（亚族），由3个矿物种作为端员组成：
K[AlSi3O8](Or)
A
Ab—An为完全类 质同像； Ab—Or为不完全 类质同像，温度降 低后出溶形成条纹 长石； An—Or不能形成 类质同像
长 石
系 列
层状结构硅酸盐亚类
概述
5、多型： 结构单元层内，两层相对的T层活性氧要位移 才能形成最紧密堆积层，这个位移矢量可以有 多种选择，使得结构单元层的叠置方式不同， 形成多型：
2O多型
层状结构硅酸盐亚类
6、混层矿物：
概述
不同层状矿物之间的结构单元层，以相似的两个T层为 基础，可以相互连生在一起，形成混层矿物： 云母层 蒙皂石层 云母层 蒙皂石层 云母与蒙皂石1:1混层，形成累托石 思考：为什么 会形成混层矿 物？ 思考：混层矿 物是规则连生 吗？
架状结构硅酸盐亚类
概述
1、[SiO4]四面体共四个角顶相连形成架状，无活性氧，电价 已经平衡，形成SiO2矿物。 2、如果要形成硅酸盐，必须有Al代替Si，产生多余负电荷， 才能在骨干外引进阳离子，Al/Si最大可达1:1。 （ Al/Si 为什么不能大于1:1?） 3、骨干外空洞大所以要求大半径的阳离子：K、 Na、Ca、 Ba等，成分较简单，类质同像少。（为什么？） 4、包括：长石族，似长石（霞石、白榴石），沸石族。这些 架状结构矿物的关系为： 石英 长石 似长石 沸石 结构紧密度下降，SiO2相对含量减少 ， K、 Na、 Ca相对含量增加。
M1
M2
层状结构硅酸盐亚类
3、结构单元层的基本 类型：
四面体T层八面体O层组合 起来形成更大一级的单 位层，并以此周期性地 堆跺起来形成整个层状 结构，这种单位层叫结 构单元层，有两种基本 类型： 1:1型（TO型）
概述
T
O T T O
2:1型（TOT型）
层状结构硅酸盐亚类
概述
K
K
高岭石型
叶腊石型
架状结构硅酸盐亚类－长石族
概述
长石结构的有序度： [SiO4]四面体中Al代替Si的占位有序的程度。 长石结构的三斜度： 因为有序化使长石结构从单斜变为三斜，由单斜变 化到三斜的程度 两者的关系： 有序度越高，三斜度也越高；但两者并不同步，有 序度大于0时，三斜度可以为0。
架状结构硅酸盐亚类－长石族 钾长石有序化过程：
层状结构硅酸盐亚类
形态及物理性质：
概述
片状，有时可见假六方片（为什么？）。一组极完全解理，解 理片具弹性或挠性（决定于什么？），硬度低，较轻，玻璃 光泽，珍珠光泽。 此外，层状硅酸盐矿物还有一些特殊物理性质：吸附性、离子 交换性、膨胀性、可塑性、烧结性。具有很大的工业应用价 值。
黏土矿物：粒度小于2um的层状硅酸盐矿物。 黏土矿物强调粒度小，是因为粒度越小，上述物理性质越突 出，工业应用越好。 目前，黏土矿物研究在“环境矿物学”、“应用矿物学”里一 直是热门。
B
C
Na[AlSi3ONaAlSi3O8 8](Ab)
碱
性
斜长石系列
CaAl2Si3O82Si2O8](An) Ca[Al
架状结构硅酸盐亚类－长石族
晶体结构：
概述
[SiO4]四面体组成四元环，再由四元环连接成沿a轴的链 和沿c轴的链；链与链再连接形成整个架状结构。
两种四元环
沿a轴的链 沿c轴的链
云母型
绿泥石型
M g S A i O H O K l
层状结构硅酸盐亚类
概述
4、层间域： 结构单元层之间的空隙层叫层间域，其间可充 填大阳离子（K,Na,Ca等）、水分子、有机分 子等，也可以空着，决定于层内电荷是否平衡 （思考：层内电荷平衡性决定于什么？）。 层间域里的内容直接影响层状硅酸盐矿物的硬 度、解理、弹性、挠性、吸附性、离子交换性 等。
形态：
短柱状、板状。
最值得注意的是长石的双晶， 其中双晶律主要有： 钠长石律（双晶轴[010]） 卡斯巴律（双晶轴[001] ；
概述
双晶类型有： 简单双晶，聚片双晶，复合双 晶，格子双晶，
架状结构硅酸盐亚类－长石族
概述
物理性质： 所有长石都很相似：浅色，玻璃光泽，两组 解理完全，夹角＝或近似90°：{010}和 {001}（什么情况下＝90 °？ ），硬度 大，较轻。 成因： 长石成因最广泛，占地壳总质量的50％，但 在地表条件下不太稳定，容易风化形成高岭 石。
T
[SiO4]
OH
O
层状结构硅酸盐亚类
2、三八面体型与二八面体型：
概述
八面体片（O层）里面如果充填2价离子（如Mg2+），则可 以全部充满，这时形成的O层结构叫三八面体型；如果充 填3价离子（如Al3+），则不可以全部充满，只能充填 2/3的八面体，这时形成的O层结构叫二八面体型。
M M M M M M