第九章硅酸盐矿物

概述
硅酸盐矿物种类繁多，约占矿物种总数的24%，占 地壳总重量75%左右。 化学成分 阳离子元素主要是惰性气体型离子和过渡 型离子。阴离子部分除[SiO4]4-络阴离子及它们相互 连接而成的一系列复杂络阴离子外，有时还存在 (OH)-、F-、Cl-、O2-以及附加阴离子。此外，还存在 水分子H2O。 晶体化学特征 Si4+与O2-结合时以四次配位的形式最 为稳定，所以在硅酸盐矿物中它总是以配位四面体 的形式出现于结构中。因此，硅酸盐矿物的结构中， 总是将[SiO4]4-看成是一个不可分割的整体。
5、架状硅氧骨干
当硅氧四面体彼此共用四个角 顶时构成向三维空间发展的骨 架状[SiO2]，但是在硅酸盐中， 这种架状结构并不完全由硅氧 四面体组成，而必须有一部分 硅氧四面体（Si-O4）被铝氧四 面体（Al-O4）所代替，这样才 能出现多余的负电荷，而成为 架状络阴离子，这种络阴离子 可用通式[(AlxSin-x)O2n]x-表示
岛状结构硅酸盐矿物
石榴石族矿物(续)
结构特点: 等轴晶系
晶体形态: 晶形常呈菱形十二面体、四角三八 面体，或二者之聚形。通常在富Ca岩石(如矽 卡岩)中，多形成钙系石榴子石, 以菱形十二面 体为主；而在富Al岩石中，多形成铝系石榴 子石，往往呈四角三八面体晶形。
岛状结构硅酸盐矿物
黄晶(黄玉) 化学组成: Al2[SiO4](F,OH)2 。F-可被(OH)-置换，置换的最高量
占氟含量的30%左右。
积，但是这种堆积方式比较复杂，是立方和六方最紧密堆积结 合的结果。

结构特点: 正交晶系。黄晶的晶体结构表现为氧离子作最紧密堆
晶体形态: 单晶体常呈柱状。
物理性质: 无色透明或其他淡色调；玻璃光泽。硬度8；解理平 行{001}完全；比重3.52~3.57。
鉴定特征: 柱状晶形，高硬度和平行{001}解理为特征。
概述
根据硅氧四面体在结构中的连接方式的不同，可以区 分出下列五种类型的络阴离子。 岛状络阴离子：常见的岛状络阴离子有单个硅氧四面 体[SiO4]4-或双四面体[Si2O7]6-等，在结构中孤立存在。 它们彼此间靠其它金属阳离子连接。 环状络阴离子：按环中四面体的数目，可分别称做三 联环、六联环、八联环、九联环和十二联环。环内每 一个四面体均以两个角顶分别与相今的两个四面体连 接；环与之间则借助其它金属阳离子来维系。
5.5~7，表现出极其显著的各向异性，故蓝晶石又名三硬石。比
重3.53~3.64。 鉴定特征: 根据其颜色，硬度的各向异性以及形态。
岛状结构硅酸盐矿物
红柱石
化学组成: Al2[SiO4]O, 可含少量的Fe3+和Na、K等。 结构特点:正交晶系 晶体形态:单晶体呈柱状，其横切面接近于正方形，类似四方柱。 物理性质:常呈灰白色或肉红色，玻璃光泽。硬度6.5~7.5{110}解
概述
链状络阴离子：有单链和双链等。单链中每个硅氧四面体以两个角顶分 别与相邻的硅氧四面体连接成一维无限延伸的连续链。双链相当于两个 单链组合而成，例如角闪石族矿物中的双链。
层状络阴离子：每一硅氧四面体均以三个角顶分别与相邻的三个硅氧四 面体相边接，组成在二维空间内无限延展的层。例如滑石 Mg3[Si4O10](OH)2。 架状络阴离子：每一硅氧四面体均以其全部四个角顶与相邻的四面体连 接，组成在三维空间中无限扩展的骨架。此时，每个氧离子都是桥氧。
体的支持，
只有在具有无限延伸的硅氧骨干(链、层、架)的结构中，Al代Si才有可
能，而在具有架状硅氧骨干的硅酸盐中，Al代Si是必须的。Al代Si的 易难顺序如下、架状、层状、双链和和单链。
在晶体结构，两个［AlO4］不能相连，Al代Si的数目不能超过硅氧骨
干中Al和Si的总数的一半。即Al:Si = 1:1。
翡翠的A货、B货和C货的含意： A货：是指未经任何人工化学处理的天然翡翠货品，成 分、结构、颜色、透明度均保持自然状态的属性，仅通过 机械加工改变了形状的翡翠。 B货：指本来是低档翡翠，经强酸处理漂洗，去除杂质 杂色，保留了绿色、紫色，再用环氧树脂固结，颜色、玉 质是天然的（真的），但结构已被破坏的翡翠，较长时间 后，其色、质均会变差。 C货：指经过人工添加外来染料或药品处理后的翡翠及 其成品，玉质是真的，颜色是人工加入的
鉴定特征: 以其呈四方柱及四方双锥的聚形为特征。
岛状结构硅酸盐矿物
橄榄石
化学组成: (Mg, Fe)2[SiO4] 结构特点:正交晶系；晶体结构表现为[SiO4]4-由金属 阳离子Mg2+Fe2+连接起来。氧离子近似成六方紧密堆 积，八面体空隙被二价阳离子占据。 晶体形态:单晶少见。 物理性质: 灰橄榄绿色；玻璃光泽。硬度6~7；解理不 完全；比重随成分不同而变化大。 鉴定特征: 以其黄绿色、粒状、解理性差、难熔特征。 橄榄石是地幔岩的主要组成矿物之一, 随温度压力条 件的增加, 其结构将变为beta相gamma相。也是构成石 陨石的主要矿物之一。
橄榄石（Mg,Fe)2［SiO4］
橄榄石是组成上地幔的主要矿物，也是陨石和月岩的主 要矿物成分。它作为主要造岩矿物常见于基性和超基性火成 岩中。镁橄榄石还可产于镁夕卡岩中。橄榄石受热液作用蚀 变变成蛇纹石。透明色美的橄榄石可作宝石
岛状结构硅酸盐矿物
蓝晶石族矿物
本族矿物的化学成分为Al2SiO5，它有三种同质多象变体：蓝晶 石, 红柱石和矽线石。其共同点是硅均与氧结合成硅氧四面体， 有半数的铝与氧结合成铝氧配位八面体。此种配位八面体彼此 共棱，形成平行于c轴的链。另半数Al的配位情况完全不同。蓝 晶石中另半数Al仍为六次配位，形成平行于c轴的铝氧配位八面 体链；在矽线石中，则形成铝氧配位四面体，与硅氧四面体相 间连接成链。但所有的四面体均位于链的一侧。在红柱石中， 另半数Al为五次配位，形成了特殊的三方双锥形配位多面体。
由于这三个矿物结构中都有平行于c轴的铝氧配位八面体链存在， 因而cO的参数很为接近；并且沿c轴方向的键力也很强。
Al2SiO5的同质多象变体
红 柱 石
矽线石
蓝 晶 石
岛状结构硅酸盐矿物
蓝晶石
化学组成: Al2[SiO4]O。
结构特点: 三斜晶系。
晶体形态:单晶体常呈平行于{100}的长板状或刀片状 物理性质:一般呈蓝色，玻璃光泽，{100}解理完全；硬度度
Al的作用
Al可以呈4次配位，代替部分的Si4+进入络阴离子，形成 铝硅酸盐，如钠长石Na[AlSi3O8]
Al可以呈6次配位，存在于硅氧骨干之外，作为阳离子， 形成铝的硅酸盐，如高岭石Al4[Si4O10](OH)8
Al的两种配位形式可以同时存在于同一构造中，形成铝 的铝硅酸盐，如白云母KAl2[AlSi3O8](OH)2 ［A1O4］四面体为不稳定的配位形式，在结构中需要由［SiO4］四面
鉴定特征: 四方柱状晶形。
环状结构硅酸盐矿物
绿柱石
化学组成: Be3Al2[Si6O18], 常含有碱金属和H2O。 结构特点: 六方晶系，结构中硅氧四面体组成六联环，环与环之 间借Be2+、Al3+相联。Be2+作四次配位，形成扭曲了的铍氧四面 体，Al3+作六次配位，形成铝氧八面体。绕c轴方向，上下叠置 的六联环错开一定角度。上下叠置的环仙，形成了一个巨大的 通道，大的阳离子如K+、Cs+，以及H2O分子即可赋存其中。 晶体形态:单晶体呈柱状，通常发育完整。 物理性质: 呈不同色调的绿色，翠绿色的亚种称祖母绿，蔚蓝色 的亚种称海蓝宝石，玻璃光泽，硬度7.5~8, 比重2.66~2.83。 鉴定特征: 以其六方柱状形态和柱面上具纵为特征。
环状结构硅酸盐矿物
电气石
化学组成: NaR3Al6[Si6O18](BO3)3(OH)4, 其中R为Mg2+时，称镁电气石; R 为Fe2+时，称黑电气石; R为(Li++Al3+)时，称锂电气石。均为类质同象 系列的端员矿物。 结构特点:三方晶系。电气石的晶体结构，经不同学者作过结构分析， 其结果颇有分歧。但都肯定硅氧四面体连接成六联环。 晶体形态: 单晶体呈短柱状，长柱状甚至针状。最常见的单形是三方柱
岛状结构硅酸盐矿物
符山石
化学组成: Ca10(Mg, Fe)2Al4[SiO4]5[Si2O7]2(OH, F)4
结构特点: 四方晶系；结构类似石榴石, 但含有单四面体和双四
面体两种络阴离子。 晶体形态: 常呈四方柱状晶形。
物理性质: 褐, 黄等色；玻璃光泽。硬度6~7；比重3.33~3.43。
{1010}和六方柱{1120}，同时柱面上常有纵纹，并因而使晶体的横断面 呈弧线三角形。 物理性质: 黑电气石一般呈绿黑色至深黑色；锂电气石常呈玫瑰色、蓝 色或绿色，也有呈无色者，镁电气石的颜色变化于无色到暗褐色之间。 玻璃光泽。硬度7，无解理，电气石还有明显的压电性和焦电性。 鉴定特征: 柱状形态，柱面上有纵纹、横切成量弧线三角形、无解理和 高硬度作为特征。
概述
构成硅酸盐矿物的主要阳离子依常见的配 位数区分时，可分下列几类：
配位数为4：B3+ 、Be2+ 、Al3+ 、Ti4+ 、Li+ 、Fe3+ 、 Zn2+、Mg2+； 配位数为6：Al3+、Ti4+、Fe3+、Mg2+、Li+、Zr4+、 Mn2+、Ca2+、Fe2+、Se3+、K+； 配位数为8：Na+、Ca2+、Fe2+、Mn2+、Zr4+、Mg2+、 K+、Ba2+； 配位数为12：K+、Ba2+。
第九章 硅酸盐矿物
概述 岛状结构硅酸盐矿物 锆石, 橄榄石, 红柱石, 蓝晶石, 石榴石, 黄晶, 符山石 环状结构硅酸盐矿物 绿柱石, 电气石 链状结构硅酸盐矿物 辉石, 硅灰石, 角闪石 层状结构硅酸盐矿物 蛇纹石, 高岭石, 滑石, 叶腊石, 云母, 绿泥石 架状结构硅酸盐矿物 长石, 霞石, 白榴石, 沸石
理清晰。
鉴定特征:以柱状形态，解理交角近于垂直，常呈灰白色肉红色 为特征。
岛状结构硅酸盐矿物
石榴石族矿物
化学组成: 一般化学式为X3Y2[SiO4]表示，其中X代表二价阳离 子，主要为Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+等；Y代表三价阳离子，主 要为Al3+、Fe3+、Cr3+等。类质同象广泛存在。分成两个系列： 镁铝榴石 Mg3Al2[SiO4]3 铝系 铁铝榴石 Fe3Al2[SiO4]3 锰铝榴石 Mn3Al2[SiO4]3 钙铝榴石 Ca3Al2[SiO4]3 钙系 钙铁榴石 Ca3Fe2[SiO4]3 钙铬榴石 Ca3Cr2[SiO4]3
链状结构硅酸盐矿物
辉石族矿物
化 学 组 成 : 化 学 式 为 W1-p(X, Y)1+pZ2O6, 其 中 W=Ca2+ 、 Na+; X=Mg2+ 、Fe2+ 、Mn2+ 、Ni2+ 、Li+; Y=Al3+ 、Fe3+ 、Cr3+ 、Ti4+ 、 Z=Si4+、Al3+。在结构中Z作四次配位，与O2-组成辉石型链状络 阴离子。X和Y一般作六次配位，占据较小的空隙。W是较大的 阳离子，在结构中占据较大的空隙。 结构特点: 辉石的晶体结构，最突出的地方是每一硅氧四面体均 以两个角顶与相邻的硅氧四面体连接，形成沿一个方向无限延 伸的单链，链与链之间借Mg、Fe、Ca、Al等金属离子相连。链 的方向即c轴的方向。链与链之间有两种不同大小的空隙，小者 记为M1，大者记为M2。如果阳离子大小相当，则任意占据某一 空隙; 若不等，则大阳离子占据M2，Na、Ca即如此，而Mg、Fe 则占有M1。
岛状结构硅酸盐矿物
锆石
化学组成: Zr[SiO4], 常含有少量的Hf。
结构特点: 四方晶系。晶体结构中[SiO4]4-J是孤立的，彼此 间借Zr4+连接起来，Zr4+的配位数为8。
晶体形态:一般都呈单晶体出现，呈柱状习性。
物理性质: 常呈黄色至红棕色，无色者少见；金刚光泽， 浅色者透明度较好，深色者在薄片中透明。硬度7.5，比重 4.6~4.7 。
链状结构硅酸盐矿物
辉石族矿Hale Waihona Puke Baidu(续)
典型矿物种:
Mg2[Si2O6] 顽火辉石, 正交晶系。 CaMg[Si2O6] 透辉石-- CaFe[Si2O6] 钙铁辉石, 单斜 晶系。 LiAl[Si2O6] 锂辉石, 单斜晶系。 NaAl[Si2O6] 硬玉(翡翠), 单斜晶系。
翡翠是一种以硬玉为主的纤维状、 致密块状的钠铝硅酸盐矿物集合 体，化学分子式为NaAl[Si2O6]