7第七讲 硅酸盐论岛状

（3）链状——柱状或针状：辉石、角闪石、硅灰石。 （4）层状——板状、片状、鳞片状：云母、葡萄石。 （5）架状——形态决定于架内化学键的分布。 如：钠沸石中有较强的链——柱状。 长石中平行a轴和c轴有较强的链——平行a轴或c轴 的柱状。
2. 物性——共价及离子晶格的特性
（1）本大类矿物一般具离子晶格特性。岛状、环状、链状和 层状硅酸盐常为深色；架状硅酸盐含色素离子少，多为 浅色。条痕都呈白色或灰白色，玻璃或金刚光泽，几乎 都透明。硬度较大。 （2）解理与硅氧骨干形式和［ AlO6］Βιβλιοθήκη Baidu面体的联结有关: 层状硅酸盐常发育平行骨干层的极完全解理（云母）， 链状硅酸盐常平行于链体方向发育解理（辉石），岛状 和架状硅酸盐解理取决于结构中强健的分布，如长石发 育{010}和{001}2组解理。 （3）相对密度与结构形式和化学成分有关。
(3)夕线石为针状、纤维状晶体，解理｛010｝发育，其针 状晶形及解理也都平行［AlO6］八面体链及［AlO4］、［SiO4］ 四面体双链，之所以发育成针状、纤维状晶形，是因为结构中 存在一个［AlO6］八面体链和一个［AlO4］、［SiO4］四面体 双链导致结构异向性十分强烈所致。
这三种矿物的相对密度差异也能很好地说明它们之间 结构紧密度的差异及形成压力条件的差异: (1)红柱石相对密度小 (3.13～3.16)，结构最松，出现 罕见的五次配位AlⅤ，形成于低 压条件；
石榴石族(Garnet) ： A3B2［SiO4］3 镁铝榴石系列：(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 钙铁榴石系列：：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) Ca3V2 ［SiO4］3
5. 类质同象
从岛状－环状－链状－层状－架状，不同大小的离子的 代换范围依次减小。 几个完全类质同象系列： 橄榄石系列——Mg2+2［SiO4］—Fe2+2［SiO4］ 石榴石系列——A3B2[SiO4]3 镁铝榴石系列：(Mg,Fe,Mn)3Al2[SiO4]3 钙铁榴石系列：Ca3（Al,Fe,Cr,V,Zr）2[SiO4]3
2. 化学键性
骨干内Si—O 键: 离子－共价键，键力生成能从岛状到架状减小， >3000千卡/克分子
骨干外O－M键： 离子键， <1000千卡/克分子 含（OH）-者： 氢键 硅氧骨干
3. 硅氧骨干 1)岛状
单四面体 [SiO4]，Si/O=1/4， 例：橄榄石(Mg,Fe)2［SiO4］ 双四面体 [Si2O7]，Si/O=1/3.5， 例：异极矿Zn4[Si2O7](OH)2·H2O
二
一) 概述
硅酸盐矿类
概 念：硅酸根与金属阳离子组成的化合物。 矿物种数：>600，占已知矿物1/4 地壳分布：85WB%，三大类岩石(岩浆岩、变质岩 、沉积岩)的主要造岩矿物。 资源属性：碱金属、Be、B、Zr等金属、非金属石棉、滑石、 云母、高岭石、沸石和 宝石矿物原料。
二) 晶体化学
1. 化学组成 络阴离子——[SiO4]4-。 附加阴离子——少数有（OH）-、F-、Cl-、O2-、 [CO3]2- 、[SO4]2-、[PO4]3阳离子——约40种，惰气型和过渡型 泋离子：（H3O）+ 水分子： H2O
橄榄石
红柱石族：红柱石、蓝晶石
Al2SiO5三种同质多像变体：
蓝晶石AlⅥAlⅥ［SiO4］O； 红柱石AlⅥAlⅤ［SiO4］O； 夕线石AlⅥ［AlⅣSiO5］。
前二者属本族矿物，夕线石为链状硅酸盐。
三种矿物结构上的差异导致了它们形态、物性的差异:
(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］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；
4.
铝的作用
——AlIV→铝硅酸盐 :钠长石Na[AlSi3O8] ——AlVI→铝的硅酸盐：高岭石 Al 2[Si4O10]（OH）8 ——AlVI+ AlIV→铝的铝硅酸盐：白云母 K{Al 2[AlSi3O10] （OH）2} RAl3+/RO2-=0.419，与四次配位与六次配位分界处的阴阳 离子半径比值0.414相近，所以，Al既可以四次配位，也可以 六次配位。 AlIV代替Si难易排序：单链、双链、层、架 AlIV / Si ≤1∶1 Al—O价键力（或键强）小于Si—O键键强，因此，［AlO4 ］ 四面体比［SiO4 ］四面体不稳定，且体积也大于［SiO4 ］四面 体，所以［AlO4 ］四面体要靠［SiO4 ］四面体联接起来才稳定。
—层状骨干中，有部分Si4+为Al3+所代替
—架状骨干中，必须有部分Si4+为Al3+所代替？
—架状硅酸盐中的阳离子，都是低电价、大半径、高配位 数的离子，有时含附加阴离子和水分子？
注意：
——两种骨干共存： 绿帘石Ca2 （Al ，Fe3+）3 [SiO4] [Si2O7] O（OH） ——两种骨干过渡： 葡萄石Ca2 Al[AlSi3O10] （OH）2
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；与锡石的区别是相对密度较小。
锆石 Zircon Zr［SiO4］ 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，可依｛011｝ 成膝状双晶。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；断口不平坦或 锆石 贝壳状。硬度7.5～8。相对密度4.4～4.8。 性脆。
单斜辉石系列——CaMg［Si2O6］—CaFe［Si2O6］
斜长石系列——Na［AlSi3O8］-Ca［Al2Si2O8］
三) 形态物性 1. 形态——取决于硅氧骨干的型式和其他阳离子配位多面 体，特别是［AlO6］八面体的连结方式。 （1）岛状——三向等长：石榴子石、橄榄石等。 ［AlO6］八面体的分布对晶体习性有很大的影响。 如蓝晶石∥{100}的板状晶体是与结构中［AlO6］八面体联 结成层有关;红柱石、绿帘石的柱状晶体与结构中［AlO6］八面 体链有关。 （2）环状——柱状（往往属六方或三方晶系）：绿柱石、 电气石。
钙锆石榴子石 (Kimzeyite) Ca3Zr2 ［SiO4］3
【晶体结构】 等轴晶系。孤立的［SiO4］四面体由［ BO6］八 面体联结；其间为立方配位多面体［AO8］。 【形态】 常呈完好晶形，菱形十二面体晶面上常有平行四边 形长对角线的聚形纹。集合体常为致密粒状或致密块状。
【物理性质】 颜色受成分影响(如钙铬榴石因含铬呈鲜绿色)； 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)。 【主要用途】 研磨材料。宝石原料。激光材料。
C 0 = 0. 520 n m
b0 =0. 732n m c0 = 1.220 n m
a
b
c
3. 硅氧骨干
——双链 闪石 Si/O=1/2.75 例：透闪石 Ca2Mg 5[Si4O11]2（OH）2
a
b
c
d
a.角闪石 b.硬硅钙石
c.矽线石 d.星叶石
3. 硅氧骨干 4）层状 Si/O=1/2.5 惰性氧/桥氧； 活性氧/端氧 例：滑石Mg 3[Si4O10]（OH）2 鱼眼石KCa4 [Si4O10]2 F-·8H2O
活性氧/端氧
惰性氧/桥氧
3 硅氧骨干
2）环状 Si/O=1/3 ——三方环[Si3O9]，例：硅酸钡钛 矿 ——复三方环[Si6O18]，例：电气石 ——四方环[Si4O12]，例：包头矿 ——六方环[Si6O18]，例：绿柱石
3. 硅氧骨干
3）链状 Si/O=1/3 — — 单 链 ， Si/O=1/3 二重单链[Si 2 O 6 ]， 例：透辉石 三重单链[Si 3 O 9 ]， 例：硅灰石 五重单链[Si5O15]， 例：蔷薇辉石
［SiO4］O ［SiO4］O ［SiO4］(F,OH)2 [SiO4]2O2(OH)2 ［Si2O7］[SiO4] O(OH)
环状
［Si6O18］六方环 ［Si6O18］复三方环
绿柱石 电气石
柱状，无， 柱状，无，
7-7.5 7.5-8
锆石 ZirconZr［SiO4］ 变种：水锆石(含水3%～10%)、富铪锆石 (HfO2达24%)。 结构：四方晶系。［SiO4］四面体借助Zr4+相 联结；二者在C轴方向相间排列。 整个结构也可视 为由［SiO4］四面体和［ZrO8］多面体联结而成。 形态物性：四方双锥状，柱状，可依｛011｝ 成膝状双晶。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；断口不平坦或贝壳状。硬度7.5～8。相对 密度4.4～4.8。性脆。
鱼眼石
滑石
a
b
4
3
6个二分之一
4
4
4个二分之一
3. 硅氧骨干 5）架状 Si/O=1/2， 例： 钾长石K[AlSi3O8] 钙长石Ca[Al2Si2O8] 白榴石（似长石）K[AlSi2O6] 方钠石Na8[AlSi3O8]6Cl2
方柱石
方钠石
思考： —链（特别是双链）状骨干中，可以有部分Si4+为Al3+所 代替
岛状硅酸盐相对密度大，在3.5以上，架状硅酸盐相对密 度<3,其他硅酸盐矿物相对密度3~3.5
四) 亚类的划分
依据：硅氧骨干的型式。
亚类：
（1）岛状结构硅酸盐； （1）环状结构硅酸盐； （2）链状结构的硅酸盐； （3）层状结构的硅酸盐； （4）架状结构的硅酸盐。
六) 岛、环状亚类主要矿物概览
黄玉
十字石
1. 岛状亚类 [SiO4]基型：
[SiO4]基型：
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，含附加阴离子：
绿帘石（符山石） 绿帘石
2. 环状亚类 绿柱石、电气石（堇青石） 符山石
岛/环状硅酸盐亚类矿物形态物性与阴离子关 系
Si-O 阴离子（有无附加 矿物 骨干 阴离子） 类型 形态，解理，硬度
岛状 [SiO4]
锆石 橄榄石 石榴石
红柱石 蓝晶石 黄玉 十字石 绿帘石
粒、柱状，无， 7.5-8 粒状，中， 6.5-7 粒状，无， 6.5-7.5
柱状，{110}中, 6.5-7.5 板状，{100}完, 二硬 柱状，{001}完，8 柱状，{010}中, 7.5 柱状，{001}完，6
石 榴 子 石 晶 体 结 构
锰铝榴石on透辉石
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。
【晶体结构】 斜方晶系。单岛状。
【形态】 一般呈不规则它形晶粒状集合。 【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。硬度6.5～7。相对密度 3.27～4.37。 【主要用途】 镁质耐火材料；宝石原料。
第九章
含氧盐矿物大类
含氧盐大类包括：
硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、钨酸岩、硼酸岩等。
其中，重点学习硅酸盐。
一 含氧盐矿物概述
1.概念与骨干结构：各种含氧酸根的络阴离子与金属阳 离子所组成的盐类化合物。络阴离子一般呈四面体、平面三 角形等形状，半径大，中心阳离子半径小电荷高，与O2-的价 键力(指中心阳离子电价/周围氧离子数) 远大于O2-与外部阳 离子的键力（以离子键为主）。 2. 离子晶格特性：常为玻璃光泽，少数为金刚光泽、 半金属光泽，不导电，导热性差。无水的具较高硬度和熔点， 一般不溶于水。 3. 分类：据络阴离子团种类分为：硅酸盐、碳酸盐、 硫酸盐、磷酸盐、砷酸盐、钒酸盐、钨酸盐、钼酸盐、硼酸 盐、铬酸盐、硝酸盐等。