第四大类 含氧盐

锆石(锆英石)(Zircon)Zr［SiO4］【化学组成】常含有Hf、Th、U、TR等混入物，当其中一些混入物达一定含量时可形成许多变种。

如山口石(TR2O31093%2O5177%)、水锆石(含水量一般为3%～10%)、曲晶石(含较高的TR及U，放射性使晶面弯曲而故名)、富铪锆石(HfO2可达24%)等。

由于锆石中常含Th、U，故测定锆石中Th/U的含量和由它们蜕变而成几种铅同位素间的比值和它们与U的比值，可测定锆石及其母岩的绝对年龄。

由于Pb元素很难进入锆石晶格，锆石结晶时U与Pb发生强烈分馏，因此锆石是良好的U-Pb同位素定年对象。

此外，越来越多的研究表明，锆石环带状增生的现象十分普遍，结合微区定年法可以反映与锆石生长历史相对应的地质演化过程。

锆石同时还是很可靠的“压力仓”（pressure vessel），能够保存来自其母岩或早期变质作用的包裹物。

20世纪末开始在一些具有争议性的变质带展开了一系列针对锆石的包裹物检测和微区定年工作，成效显着（Vavra et al. , 1996, Herman et al., 2001, Katayamaet al.,2001）。

【晶体结构】四方晶系； -I41/amd;a0=0.662 nm,c0=0.602 nm;Z=4。

在结构中，［SiO4］四面体呈孤立状，彼此借助Zr4相联结；且二者在c轴方向相间排列。

Zr4+的配位数为8，呈由立方体特殊畸变而成的［ZrO8］配位多面体。

整个结构也可视为由［SiO4］四面体和［ZrO8］多面体联结而成。

【形态】晶体呈四方双锥状，柱状，板状，可依(011)成膝状双晶。

锆石的形态具有标型性，如在碱性岩中，锆石的四方双锥｛111｝很发育，在酸性岩中，锆石的四方双锥和四方柱{100}、{110}均较发育，晶体外形呈柱状；在基性岩、中性岩或偏基性的花岗岩中，锆石的柱面发育而锥面相对不发育，有时甚至不出现，但有时可出现｛311｝的复四方双锥。

此外利用锆石晶体长宽比、磨圆度也可判断形成条件。

【物理性质】颜色多变，与其成分多变有关；玻璃至金刚光泽，断口油脂光泽；透明至半透明。

解理不完全，这也与其结构中键强均匀分布有关；断口不平坦或贝壳状。

硬度7.5～8。

相对密度4.～4.。

性脆。

当锆石含有较高量的Th、U等放射性元素时，具放射性，常引起非晶质化，与普通锆石相比，透明度下降，可呈不透明；光泽较暗淡；相对密度和硬度降低(H=5)；折射率下降且呈均质体状态。

【成因及产状】锆石是在酸性和碱性岩浆岩中分布广泛的副矿物。

在基性和中性岩中亦产出。

在伟晶岩中，锆石常与稀有元素矿物等密切共生。

在沉积岩、变质岩中亦较常见。

锆石在碱性岩中可富集成矿，如挪威南部霞石正长岩中产出的巨型锆石矿床。

此外，由于锆石性质稳定，可富集成砂矿。

【鉴定特征】以其晶形，大的硬度，金刚光泽为特征。

与金红石的区别是硬度较大，无｛110｝完全解理、无Ti的反应；与锡石的区别是锆石相对密度较小，锡石有Sn之反应。

【主要用途】提取锆和铪的主要矿物原料，色泽绚丽且透明无瑕者，可作宝石原料。

金属锆由于具有耐高温，抗腐蚀，高的机械程度，吸收气体及吸收中子的能力，故金属锆及其锆合金和锆的化合物在工业上及国防尖端技术中应用广泛。

锆石在陶瓷工业中可用作乳浊剂，不仅可起乳浊效果，并能提高釉面硬度、白度、抗磨强度及防止釉面龟裂；此外，借助锆石所含的稀土元素，还可生成氧化铍、氧化铈等提高制品的热稳定性、介电性、机械强度等。

橄榄石(Olivine)(Mg,Fe)2［SiO4］【化学组成】成分中除Mg,Fe呈完全类质同像外，还有Fe3+ 、Mn、Ca、Al、Ti、Ni等次要的类质同像代替。

【晶体结构】斜方晶系； -Pbnm,其中镁橄榄石Mg2［SiO4］:a0=0.475 nm,b0=1.020 nm,c0=0.598 nm;铁橄榄石Fe2［SiO4］:a0=0.482 nm,b0=1.048 nm,c0=0.609 nm。

Z=4。

橄榄石为单岛状硅酸盐，因此，O2-能实现近似的最紧密堆积。

从堆积的角度看，其结构可视为O2-平行于(100)作近似的六方最紧密堆积，Si4+充填其中1/8的四面体空隙，形成［SiO4］四面体，骨干外阳离子M充填其中1/2的八面体空隙，形成［MO6］八面体。

从配位多面体联结方式上看，在平行(100)的每一层配位八面体中，一半为实心的八面体(被M充填)，另一半为空心的八面体(未被M充填)，二者均呈锯齿状的链，而在位置上相差b/2；层与层之间实心八面体与空心八面体相对，其邻近层以共享八面体角顶相联，而交替层则以共享［SiO4］四面体的角顶和棱(每一［SiO4］四面体中的6条棱有3条与八面体共享)相联。

橄榄石结构中的M位还可分两类，一半为M1位，处于对称中心，另一半为M2位，处于对称面上，对于橄榄石Mg2［SiO4］—Fe2［SiO4］系列中，Mg、Fe进入M1、M2位的有序—无序可作为标型特征。

橄榄石与尖晶石从成分上来看，均属AB2X4型化合物。

两者的阳离子也均占据结构中1/8的四面体空隙和1/2的八面体空隙，但两者结构不同，最明显的差异是前者的O2-呈六方最紧密堆积，属斜方晶系；而后者中的O2-呈立方最紧密堆积，属等轴晶系。

其次，两者结构中的四面体与八面体的联结方式也有明显差别。

著名的晶体化学家贝纳尔(Bernal,1936)首先提出在地幔内足够大的压力条件下，橄榄石型结构可转变成更为紧密的尖晶石型结构，其密度比橄榄石高9%以上。

实验也表明，随着压力逐渐增大，橄榄石型结构可转变为似尖晶石型结构，进而转变成尖晶石型结构(式中的负百分数表示结构转变后体积减少的量)：130³108Pa145³108Pa>600km深α-Mg2［SiO4］———→β-Mg2［SiO4］———→γ-Mg2［SiO4］———→2MgO + SiO2橄榄石-8%±似尖晶石-29%尖晶石方镁石斯石英【形态】晶体呈柱状或厚板状。

但完好晶形者少见，一般呈不规则它形晶粒状集合体。

平行双面 :a｛100｝,b｛010｝,c｛001｝；斜方柱:m｛110｝, l｛120｝,d｛101｝,n｛011｝,g｛021｝；斜方双锥｛111｝【物理性质】镁橄榄石为白色，淡黄色或淡绿色，随成分中Fe2+含量的增高颜色加深而成深黄色至墨绿色或黑色，一般的橄榄石为橄榄绿色；玻璃光泽；透明至半透明。

解理｛010｝中等；常见贝壳状断口。

硬度6.5～7。

相对蜜度随Fe2+含量的增加而增高(3.27～4.37)。

【成因及产状】橄榄石主要产于富Mg贫Si的超基性、基性岩浆岩及夕卡岩、变质岩中。

它是地幔岩的主要成分，亦是陨石的主要组成。

其中镁橄榄石是镁夕卡岩的重要矿物。

一般可认为橄榄石是一种SiO2不饱和矿物，因此产于富Mg贫Si的条件下，且不与石英平衡共生，即：Mg2［SiO4］+SiO2 → Mg2[Si2O6］不过在夕卡岩中铁橄榄石Fe2［SiO4］可与石英共生。

橄榄石受热液作用和风化作用容易蚀变，常见产物是蛇纹石。

野外所见橄榄石多已蛇纹石化，成为残晶或假像。

【鉴定特征】以其特有的橄榄绿色，粒状、解理性差，具贝壳状断口为特征，也可根据产状鉴定。

【主要用途】富镁的橄榄石可作镁质耐火材料；透明，晶粒粗大(8 mm以上)者可作宝石原料，如我国张家口碱性玄武岩的深源包体中就有达宝石原料级的橄榄石产出。

石榴子石(Garnet)石榴子石族矿物的统称；因形似石榴籽而得名。

【化学组成】石榴子石族矿物的化学成分通式为A3B2［SiO4］3。

其中A代表二价阳离子Mg2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+等及Y、K、Na等，B代表三价阳离子Al3+、Fe3+、Cr3+、V3+及Ti4+、Zr4+等。

A类和B类阳离子分别配对可形成一系列石榴子石矿物种，但较常见的主要为以下两个系列，即A类阳离子为较大半径的Ca2+(称钙铁榴石系列)和A类阳离子为较小半径的Mg2+、Fe2+、Mn2+(称铁铝榴石系列)：铁铝石榴子石系列(即A主要为Mg,Fe,Mn)：(Mg,Fe,Mn)3Al2［SiO4］3镁铝石榴子石(Pyrope) Mg3Al2［SiO4］3铁铝石榴子石 (Almandite) Fe3Al2［SiO4］3锰铝石榴子石 (Spessartite) Mn3Al2［［SiO4］3钙铁石榴子石系列(即A主要为Ca)：Ca3(Al,Fe,Cr,Ti,V,Zr)2［SiO4］3钙铝石榴子石 (Grossularite)Ca3Al2［SiO4］3钙铁石榴子石 (Andradite) Ca3Fe3+2［SiO4］3钙铬石榴子石 (Uvarovite) Ca3Cr2［SiO4］3钙钒石榴子石(Goldmanite) Ca3Cr2［SiO4］3钙锆石榴子石 (Kimzeyite) Ca3Zr2［SiO4］3A类、B类中及相互间类质同像广泛发育，故自然界中纯端员组分的石榴子石很少见，一般都是若干端员的“混合物”。

【晶体结构】等轴晶系；O10h-Ia3d;a0=1.146～1.248 nm;Z=8。

晶体结构中，孤立的［SiO4］四面体由B类阳离子(Al3+、Fe3+、Cr3+、V3+ 等)所组成的配位八面体［BO6］联结；其间形成一些较大的可视为畸变立方体空隙由A类阳离子占据，成畸变的立方体配位多面体［AO8］。

随压力增加富Mg石榴子石——→尖晶石型+斯石英——→钙钛矿型富Fe石榴子石——→钛铁矿型——→钙钛矿型【形态】常呈完好晶形(图G-7)，菱形十二面体晶面上常有平行四边形长对角线的聚形纹。

有时可见到感应面。

集合体常为致密粒状或致密块状。

【物理性质】颜色各种各样(表21-3)，它受成分影响(如钙铬石榴子石因含铬呈鲜绿色)，但没有严格的规律性；玻璃光泽，断口油脂光泽。

无解理。

硬度6.5～7.5。

相对密度3.5～4.2，一般铁、锰、钛含量增加，相对密度增大。

有脆性(如薄片中常见石榴子石裂纹发育，是脆性引起)。

【成因及产状】石榴子石在自然界广泛分布于各种地质作用中，石榴子石由于性质稳定，在砂矿中分布广泛。

石榴子石当受后期热液蚀变和遭受强烈的风化作用后，可转变成绿泥石、绢云母、褐铁矿等。

石榴子石族矿物中不同矿物种具有不同成因的特征，除与地质环境中不同化学成分有关外，还与A类阳离子大小及所处的八次配位的立方体中的稳定性有关，从鲍林法则可知，当阴离子大小不变时(在石榴子石中都统一为O2-)，阳离子越大，其配位数(即与之配位的O2-数)越多；当阳离子较小时，为实现高配位数，就必须增加压力。

石榴子石中A类阳离子Ca2+、Mn2+、Fe2+、Mg2+等的配位数都为8。

这些离子的半径由Ca2+(0.098 nm)、Mn2+(0.096 nm)、Fe2+ (0.092 nm)、Mg2+(0.089 nm)依次递减。