第十六讲 第19章 含氧盐(1)：硅酸盐总论

（4）热液作用。 ——绿帘石、 透闪石、阳起石、叶蜡石、
高岭石、滑石、蛇纹石、绿泥石、沸石。
（5）外生作用。 ——高岭石、蒙脱石、蛭石。
思考题
1. 硅氧骨干类型与形态物性关系的本质; 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. 电气石族矿物的颜色变化及其类质同象 系列与其成因的关系；
其它 含氧岩 或杂岩
砷酸盐、钒酸盐。
二 硅酸盐矿物类 Silicates
一) 概述
概 念：硅酸根+阳离子。 矿物种数：>600，占已知矿物1/6以上。 地壳分布：85WB%，三大类岩石主要造岩矿物。 资源属性：碱金属、Be、Zr等金属、 ★ 非金属——石棉、滑石、云母、高岭石、 沸石 ★ 宝玉石矿物 环境属性：
锌
65 .4 4
镓
6 9. 72
锗
72.64
砷
7 4. 92 51
硒
78.96 52
溴
79.90 53
氪
83 .8 0
54
54 .9 4
38
Sr
39
Y
40
Zr
41 N b 42
M o 4 3 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 4 9 In 50 Sn
Sb
Te
I
Xe
5
铷
（3）链状——一向延长：辉石、角闪石、硅灰石。
（4）层状——二维延展：云母、葡萄石。 （5）架状——取决于架内化学键的分布。 如：钠沸石中有较强的键链——柱状。 长石中平行a和c轴较强键链——平行a或
c轴板状。
2. 物性——离子晶格的特性
（1）一般为浅色或无色,玻璃、金刚光泽，透明；
（2）硬度较高（仅次于无水氧化物，但层状骨干者很小， 为什么？从层键和层间阳离子性质考虑。） （3）解理与硅氧骨干形式和［ AlO6］八面体的联结有 关:（？请自己归纳。）
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
硅酸盐类矿物阴、阳离子分布区域
周 期
族
ⅠA
1
1 2
0 18
H ⅡA
2 4
斜长石系列——Na［AlSi3O8］-Ca［Al2Si2O8］
三) 形态物性
1. 形态
取决于：（1）硅氧骨干型式； （2）其他配位多面体如[MO6］八面体 连结方式。
（1）岛状——三向等长：石榴子石、橄榄石等。
［AlO6］八面体分布的影响： 如蓝晶石∥{100}的板状，［AlO6］八面体层； 红柱石、绿帘石柱状，［AlO6］八面体链。 （2）环状——一向延长：绿柱石、电气石。
He
1
氢
1.008
3
ⅢA 形成 硅 酸盐矿物的 主 要阳离子 和阴离 子
13
ⅣA
14
ⅤA
7N
15
ⅥA
16
ⅦA
9
氦
17 4 . 0 0 3 10
Li
Be
5 B
6 C
8 O
2
锂
6. 94 1 11
铍
9. 01 2
硼
1 0. 81 13
F
Ne
碳
12.01 14
氮
P
氧
16 . 0 0
氟
17
氖
14.01
19.00 20 .1 8
a
b
滑石
鱼眼石
5）架状 （Si+Al）/O=1/2
方柱石
方钠石
5）架状 （Si+Al）/O=1/2
例： 钾长石 钙长石 白榴石 方钠石 K [AlSi3O8] Ca[Al2Si2O8] K[AlSi2O6] Na8[AlSi3O8]6Cl2
思考：
—架状骨干中，必须有部分Si4+为Al3+所代替？
（2）络阴离子外O－M键： 离子键， <1000千卡/克分子
（3）含（OH）- 者：氢键
3.
硅氧骨干
硅氧骨干的类型
岛状 环状 链状 层状 架状
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］
活性氧/端氧
——双四面体 [Si2O7]，Si/O=1/3.5， 例：异极矿Zn4[Si2O7](OH)2·H2O
铋
Po 8 5 At 86 Rn
钋
[20 9]
砹
[210]
氡
[2 22 ]
1 92 .2
1 95 .1
2 09 .0
Fr
Ra
89～10 3 10 4wenku.baidu.com
R f 10 5 Db 106 Sg
7
钫
镭
La
[2 23 ] [226] 57
锕系
58 Ce
钅* 卢
[261]
钅* 杜
[ 26 2] 60
Bh 1 08 Hs 109 M t 1 1 0Uu n 111 Uu u 11 2 U ub
a
b
c
d
双链硅氧骨干
(a)角闪石双链［Si4O11］； (c) 夕线石双链［AlSiO5］； (b) 硬硅钙石双链［Si6O17］； (d) 星叶石双链［Si4O12］
4）层状 Si/O=1/2.5
例：滑石 Mg 3[Si4O10]（OH）2 鱼眼石 KCa4 [Si4O10]2 F-· 2O 8H
（2）伟晶作用。 ——含半径过小(如Li、Be等)或过大(如Rb、Cs)的
离子的硅酸盐（锂云母、绿柱石）和含挥发组 分(B、F)的硅酸盐（电气石、黄玉）。
（3）变质作用。 ——接触变质：红柱石、堇青石、透辉石、透闪
石、硅灰石、石榴石。 ——区域变质：石榴石、蓝晶石、十字石、辉石、 闪石、夕线石、云母、长石。
葡萄石 Ca2 Al[AlSi3O10] （OH）2
4. 铝的作用
aluminosilicate : 钠长石 Na[AlSi3O8] ——AlVI→铝的硅酸盐 aluminum silicate： 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} ——AlIV→铝硅酸盐
—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：
硅氧骨干中Si/O值有规律地变化； 硅氧骨干中铝代替硅的规律。
注意：一些硅酸盐中常常存在
——两种骨干共存：
绿帘石 Ca2 （Al ，Fe3+）3 [SiO4] [Si2O7] O（OH）
——两种骨干过渡：
5. 类质同象
从岛状→环状→链状→层状→架状，可代换的离 子范围逐渐减小。
几个完全类质同象系列： 橄榄石系列——（Mg2+，Fe2+）2［SiO4］
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
单斜辉石系列——Ca（Mg，Fe）［Si2O6］
Na 12 Mg
Al
3
钠
22.99 19
镁
2 4. 31
ⅢB
3
21
ⅣB
4
ⅤB
5
ⅥB
6 24
ⅦB
7
8
Ⅷ
9
10
ⅠB
11
ⅡB
铝
12 26 .9 8
阴离子 硅 硫 磷
Si
15 16 3 0. 97
S
Cl 1 8 A r
氯
氩
36
28 .0 9 32
32 . 0 6 34
3 5. 45 39.95
K
20
Ca
Sc 2 2 Ti
惰性氧/桥氧
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）链状 Si/O=1/（3～2.75） ——单链，Si/O=1/3
二重单链[Si2O6]，例：透辉石 三重单链[Si3O9]，例：硅灰石 五重单链[Si5O15]，例：蔷薇辉石
Cs
Ba
5 7～71 72
Ta
W
Re
O s 77 Ir
6
铯
1 32 .9 87
钡
13 7. 3 88
镧系
A c～L r
铪
178.5
钽
1 80 .9
钨
183. 8
铼
186.2
1 07
锇
19 0. 2
铱
铂
Pt 79 A u 80 Hg 8 1 Tl
Pb
Bi
金
197.0
汞
20 0. 6
铊
20 4. 4
铅
20 7. 2
55
锶
56
钇
L a～L u
锆
Hf
铌
9 2. 91
73
钼
9 5. 94 74
锝
[98]
75
钌
10 1. 1
76
铑
102.9
钯
10 6. 4 78
银
107.9
镉
11 2. 4
铟
11 4. 8
锡
118.7
82
锑
1 21 .8
83
磅
12 7. 6
84
碘
126.9
氙
131.3
85 .4 7 8 7. 62
8 8 . 9 1 91 .2 2
（4）相对密度与结构形式和化学成分有关。
（？请自己归纳。从结构紧密度和含水情况考虑。）
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；
岛状硅酸盐亚类
（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。
五) 成因产状
（1）岩浆作用。
——鲍文反应系列。锆石、榍石、橄榄石、辉石、角 闪石、云母、长石。
23
V
Cr 25 Mn 26 Fe 2 7 C o 2 8 N i 29 Cu 30 Zn 31 Ga
4
钾
37
39 .1 0 4 0. 08
Rb
阳离子
44.96
钙
钪
钛
4 7. 87
钒
50.94
铬
52 .00
锰
G e 3 3 As
Se 35 Br
Kr
铁
55 .8 5
钴
58 .9 3
镍
58 .6 9
铜
63. 55
*
99
Es 100 Fm 101 M d
No
Lr
钚
[244]
镅
*
锔
锫
*
锎*
[2 51 ]
锿*
[2 52 ]
镄*
[2 57 ]
钔*
[258]
锘*
[259]
铹*
[2 62 ]
23 2. 0
2 31 .0
[237]
[ 24 3]
[2 47 ]
[2 47 ]
2. 化学键性
（1）[SiO4]4-构成的络阴离子内Si—O 键: 共价键为主，>3000千卡/克分子
——双链 ， 闪石 Si/O=1/2.75 例：透闪石Ca2Mg 5[Si4O11]2（OH）2
C 0 = 0. 520 n m
b0 =0. 732n m
c0 = 1.220 n m
a
b
c
单链状硅氧骨干
(a) 辉石二重单链［Si2O6］； 硅灰石三重单链［Si3O9］；
(c) 蔷薇辉石五重单链［Si5O15］
RAl /RO =0.419，和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。
3+ 2-
注意
1） AlIV代替Si难易排序： ——岛、环、单链、双链、层、架 2） 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。
钕
14 4. 2
钷
[1 45 ] 93
钐
1 50 .4
94
铕
152.0
钆
157.3
铽
15 8. 9
镝
162 .5
钬
1 64 .9
铒
167. 3
铥
168.9
镱
1 73 .0
1 02
镥
17 5. 0
103
Ac
锕
[ 22 7]
钍
Th
91
镤
Pa
92
U
铀
23 8. 0
镎
Np
Pu
95 A m 96
Cm 97 Bk 98 C f
第十九章 含氧盐矿物大类（一）
一 含氧盐矿物概述
1. 概念：含氧酸根 + 阳离子 → 盐类化合物。 2. 分类（据络阴离子团种类）：
硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、
硼酸盐、硝酸盐 钨酸盐、钼酸盐、铬酸盐 砷酸盐、钒酸盐。
硅酸盐
两 大 部 分
碳酸盐、硫酸盐、 磷酸盐、硼酸盐、 硝酸盐、钨酸盐、 钼酸盐、铬酸盐、
钅 喜
*
钅*
波
钅* 黑
[277]
钅* 麦
[2 68 ]
64
*
[ 28 1] 65
*
[ 2 72 ]
*
[ 28 5] 68
[2 66 ]
61
[2 64 ]
62
镧 系 锕 系
59
Pr
Nd
Pm
Sm
63
Eu
Gd
Tb
66
Dy 67 Ho
Er 69 Tm
70
Yb 71 Lu
镧
138.9 89
铈
140.1
90
镨
1 40 .9