尖晶石族矿物

【形态 形态】 单晶常呈八面体形 单晶常呈八面体形{111}，有时八面体 与菱形十二面体{110}组 形态 ，有时八面体{111}与菱形十二面体 与菱形十二面体 组 成聚形。双晶依尖晶石律（ 成聚形。双晶依尖晶石律（111）成接触双晶。 ）成接触双晶。 【物理性质】 通常呈红色（含Cr）、绿色（含Fe3+）或褐黑色（含Fe2+和 物理性质】 通常呈红色（ ）、绿色 或褐黑色（ 物理性质 ）、绿色（ Fe3+）；玻璃光泽。无解理；偶有平行（111）裂开。硬度 。相对密度 ）；玻璃光泽 无解理；偶有平行（ 玻璃光泽。 ）裂开。硬度8。相对密度3.55。 。 【成因及产状】 尖晶石常产于侵入岩与白云岩或镁质岩的接触交代带中， 成因及产状】 尖晶石常产于侵入岩与白云岩或镁质岩的接触交代带 侵入岩与白云岩或镁质岩的接触交代带中 成因及产状 镁橄榄石、透辉石等共生 等共生。 与镁橄榄石、透辉石等共生。在富铝贫硅的泥质岩的热变质带亦可产生尖晶 做为副矿物，见于基性、超基性火成岩中。此外，亦常见于砂矿中。 石。做为副矿物，见于基性、超基性火成岩中。此外，亦常见于砂矿中。 鉴定特征】 八面体晶形，尖晶石律双晶和高硬度。 【鉴定特征】 八面体晶形，尖晶石律双晶和高硬度。 尖晶石双晶律（ 尖晶石双晶律（spinel twin law）是双晶律的一种。等轴晶系六八面体晶 ）是双晶律的一种。 类晶体中的双晶律，常见于尖晶石族矿物的晶体中。例如， 类晶体中的双晶律，常见于尖晶石族矿物的晶体中。例如，尖晶石的双晶 具有三次对称轴的双晶轴，其双晶面平行于六八面体的一个晶面。 具有三次对称轴的双晶轴，其双晶面平行于六八面体的一个晶面。呈接触 双晶，接合面与双晶面一致。 双晶，接合面与双晶面一致。双晶通常平行于接合面发育而呈扁平的板状 习性。 习性。 偏光镜下 颜色随成分而变，无色、浅玖瑰色(镁尖晶石 暗绿色(铁尖晶 镁尖晶石)、 偏光镜下：颜色随成分而变，无色、浅玖瑰色 镁尖晶石 、暗绿色 铁尖晶 锌尖晶石)。 石)、浅灰白色 锌尖晶石 。尖晶石为均质体，但锌尖晶石可有光性异常。 、浅灰白色(锌尖晶石 尖晶石为均质体，但锌尖晶石可有光性异常。 折射率： 镁尖晶石)、 铁尖晶石)、 锌尖晶石)、 折射率：N=1.719 (镁尖晶石 、1.835(铁尖晶石 、1.78~1.82(锌尖晶石 、 镁尖晶石 铁尖晶石 锌尖晶石 1.92(锰尖晶石 。 锰尖晶石)。 锰尖晶石
紫色尖晶石
——尖晶石矿物 尖晶石矿物
粉红色尖 晶石
磁铁矿矿 石
铬铁矿矿石
一、概述：
1、化学通式： 、化学通式： 本族矿物的化学通式为： 价的Mg 本族矿物的化学通式为：AB2O4。A为2价的 2+、Fe2+、Zn2+、Mn2+等；B为3 为 价的 为 价的Fe 价的 3+、Al3+、Cr3+等。 2、结构特点： 、结构特点： 尖晶石族矿物具有尖晶石型结构： 呈立方最紧密堆积，单位晶胞中有64个四 尖晶石族矿物具有尖晶石型结构：O2-呈立方最紧密堆积，单位晶胞中有 个四 面体空隙（ 的可能位置 的可能位置） 个八面体空隙（ 的可能位置）。然而 只有8个 的可能位置）。然而， 面体空隙（A的可能位置）和32个八面体空隙（B的可能位置）。然而，只有 个 个八面体空隙 四面体空隙和16个八面体空隙被占据。（回忆书本 个八面体空隙被占据。（回忆书本P155，算出单位晶胞氧原子 四面体空隙和 个八面体空隙被占据。（回忆书本 ， 的个数） 的个数）图 整个结构可视为[AO4]四面体和 四面体和[BO6]连接而成，即沿三次轴方向向上 连接而成， 整个结构可视为 四面体和 连接而成 即沿三次轴方向向上[AO4]四面 四面 体和[BO6]八面体共同组成的层与单纯的 八面体共同组成的层与单纯的[BO6]八面体层交替排列；[AO4]四面体 八面体层交替排列； 体和 八面体共同组成的层与单纯的 八面体层交替排列 四面体 与上下八面体层中[BO6]八面体以共角顶的方式相联结。 八面体以共角顶的方式相联结。 与上下八面体层中 八面体以共角顶的方式相联结 根据结构中的A、 组阳离子分布的不同 尖晶石型结构可以进一步划分为3种 组阳离子分布的不同， 根据结构中的 、B组阳离子分布的不同，尖晶石型结构可以进一步划分为 种 类型，即正尖晶石型、反尖晶石型、混合型在介绍尖晶石结构的时候具体解释。 类型，即正尖晶石型、反尖晶石型、混合型在介绍尖晶石结构的时候具体解释。
含有锌
二、尖晶石（spinel）具体介绍： 尖晶石（spinel）具体介绍：
【化学组成】 MgAl2O4 常含 化学组成】 常含FeO、ZnO、MnO、Fe2O3、Cr2O3、等组分。尖晶 等组分。 化学组成 、 、 、 石与铁尖晶石FeAl2O4之间存在着完全类质同像的关系。 之间存在着完全类质同像的关系。 石与铁尖晶石 【晶体结构】 等轴晶系；OH7-Fd3m （金刚石型滑移面，面心格子， 晶体结构】 等轴晶系； 金刚石型滑移面，面心格子， 晶体结构 3L44L36L29PC）,a0=0.8081~0.8086nm,Z=8。晶体结构大多数为正尖晶石型， ） 。晶体结构大多数为正尖晶石型， 少数属于混合型。 少数属于混合型。 下面具体介绍根据尖晶石型结构中A、 组阳离子分布的不同 组阳离子分布的不同， 1、 下面具体介绍根据尖晶石型结构中 、B组阳离子分布的不同，将其进一步 划分为3种 划分为 种： a、正尖晶石型结构：用通式 、正尖晶石型结构 用通式 用通式A[B2]X4表示，即单位晶胞 个A组2价阳离子占据 表示，即单位晶胞8个 组 价阳离子占据 四面体位置， 个 组 价阳离子占据八面体位置 如铬铁矿Fe[Cr2]O4；（可 价阳离子占据八面体位置， ；（可 四面体位置，16个B组3价阳离子占据八面体位置，如铬铁矿 以根据尖晶石型结构进行比较解释） 尖晶石型结构进行比较解释 以根据尖晶石型结构进行比较解释） b、反尖晶石型：用通式B[AB]X4表示，即单位晶胞中 的B组3价阳离子（8 、反尖晶石型：用通式 表示，即单位晶胞中1/2的 组 价阳离子 价阳离子（ 共同占据四面体，剩余的1/2B组3价阳离子（亦为 个）和全部的 组2价阳 价阳离子（ 个）共同占据四面体，剩余的 组 价阳离子 亦为8个 和全部的A组 价阳 离子（ 个 共同占据八面体位置，如磁铁矿Fe 离子（8个）共同占据八面体位置，如磁铁矿 3+ [Fe3+Fe2+]O4； c、混合型：可用通式A1-xBx[AxB2-x]X4表示，如镁铁矿 、混合型：可用通式 表示，如镁铁矿MgFe2O4、锰铁矿 MnFeO4等。
真正的红宝石实际上是指呈粉红色或者红色的刚玉，主要成分是氧化铝， 真正的红宝石实际上是指呈粉红色或者红色的刚玉，主要成分是氧化铝，红色 来自其中的（ ），自然产生的没有铬的宝石是蓝色的蓝宝石。 ），自然产生的没有铬的宝石是蓝色的蓝宝石 来自其中的（Cr），自然产生的没有铬的宝石是蓝色的蓝宝石。由于红色的尖 晶石看起来比较像红宝石，所以在早期被当成了红宝石做为珍贵的镶嵌品， 晶石看起来比较像红宝石，所以在早期被当成了红宝石做为珍贵的镶嵌品，近 代的科学技术鉴定出来只是普通的尖晶石而已，经济价值不高。 代的科学技术鉴定出来只是普通的尖晶石而已，经济价值不高。 世界上最迷人、最著名并富有传奇色彩的红色尖晶石是“铁木尔红宝石” 世界上最迷人、最著名并富有传奇色彩的红色尖晶石是“铁木尔红宝石”。 宝石重361克拉，产于阿富汗，颜色为深红色，没有切面，只有自然抛光面， 361克拉 宝石重361克拉，产于阿富汗，颜色为深红色，没有切面，只有自然抛光面，几 乎没有光泽，因而更加呈现出宝石的自然美。 乎没有光泽，因而更加呈现出宝石的自然美。有人把这颗宝石称之为东方的 世界贡品” “世界贡品”。
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提示：混合型的通式为 表示: 提示：混合型的通式为A1-xBx[AxBx-2]X4表示 的通式。 当x=0时，其通式为 时 其通式为A[B2]X4即为正尖晶石型的通式。 的通式。 当x=1时，其通式为 时 其通式为B[AB]X4即为反尖晶石型的通式。 当0<x<1时，介于二者之间即为混合型。 时 注意： 注意： 尖晶石属于正尖晶石型结构类型！ 尖晶石属于正尖晶石型结构类型！ 2、对形成正反尖晶石结构形成原因的解释：（OSPE：某过渡金属离子进入到八 、对形成正反尖晶石结构形成原因的解释： ： 面体配位的晶体场中获得的晶体场稳定能与进入到四面体配位的晶体场中所获得 的晶体场稳定能之差值。）（一个过渡元素离子， 。）（一个过渡元素离子 的晶体场稳定能之差值。）（一个过渡元素离子，当它进入到晶格中的某个配位 位置中时，由于周围带负电荷的配位体～阴离子或负极朝向中心阳离子的偶极分 位置中时，由于周围带负电荷的配位体～阴离子或负极朝向中心阳离子的偶极分 与过渡元素离子的d层或 层电子相互作用的结果， 层或f层电子相互作用的结果 子与过渡元素离子的 层或 层电子相互作用的结果，过渡元素离子的总静电能将 发生改变，与处于球形对称静电场中时相比， 发生改变，与处于球形对称静电场中时相比，这一能量改变的负值称为该离子在 此种配位情况下的晶体场稳定能 晶体场稳定能。） 此种配位情况下的晶体场稳定能 ） 关于A组和 组阳离子在八面体和四面体位置择位不同而形成正 关于 组和B组阳离子在八面体和四面体位置择位不同而形成正、反尖晶石型结 组和 组阳离子在八面体和四面体位置择位不同而形成正、 构，可从晶体场理论解释：在铬铁矿中,Cr3+的八面体择位能（OSPE）远大于Fe2+ 可从晶体场理论解释：在铬铁矿中 的八面体择位能（ ）远大于 价阳离子（ 便优先占据八面体配位位置， 价阳离子 价阳离子（ 的OSPE，因而 价阳离子（Cr3+）便优先占据八面体配位位置，2价阳离子（Fe2+） ，因而3价阳离子 则只好进入四面体配位位置，磁铁矿中可以用同样的原理解释。 则只好进入四面体配位位置，磁铁矿中可以用同样的原理解释。 总之，形成何种尖晶石结构，将取决于成分中A 总之，形成何种尖晶石结构，将取决于成分中 2+和B3+两种离子的八面体配位能 OSPE得相对大小。 得相对大小。 得相对大小
八面体和四面体位置示意图
3、亚族的划分： 、亚族的划分： 下面将尖晶石矿物族可以进一步根据B组阳离子（ 价 划分出3个亚族 下面将尖晶石矿物族可以进一步根据 组阳离子（3价）划分出 个亚族 组阳离子 （AB2O4） ： 1、尖晶石亚族（B组阳离子以 3+为主），主要矿物有尖晶石、铁尖晶石，锰尖晶 组阳离子以Al 为主），主要矿物有尖晶石、铁尖晶石， ），主要矿物有尖晶石 、尖晶石亚族（ 组阳离子以 锌尖晶石； 石，锌尖晶石； 2、磁铁矿亚族（B组阳离子以 3+为主），主要矿物有磁铁矿、镁铁矿、锰铁矿、 组阳离子以Fe 为主），主要矿物有磁铁矿、镁铁矿、锰铁矿、 ），主要矿物有磁铁矿 、磁铁矿亚族（ 组阳离子以 锗磁铁矿、镍磁铁矿等； 锗磁铁矿、镍磁铁矿等； 3、铬铁矿亚族（B组阳离子以 3+为主），主要矿物有铬铁矿、镁铬铁矿、镍铬铁 组阳离子以Cr 为主），主要矿物有铬铁矿、镁铬铁矿、 ），主要矿物有铬铁矿 、铬铁矿亚族（ 组阳离子以 锰铬铁矿、钴铬铁矿等。 矿、锰铬铁矿、钴铬铁矿等。
【主要用途】 1、透明色美者做为宝石。图片 主要用途】 、透明色美者做为宝石。 2、尖晶石具有陶瓷的优点，耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗冲击、高强度、 、尖晶石具有陶瓷的优点，耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗冲击、高强度、 高硬度、良好的电绝缘性能等，又具有蓝宝石晶体、石英玻璃的光学性能， 高硬度、良好的电绝缘性能等，又具有蓝宝石晶体、石英玻璃的光学性能， 在紫外、可见光、红外光波段具有良好的透过率。 在紫外、可见光、红外光波段具有良好的透过率。易制备大尺寸的光学透明 尖晶石。具有比石英玻璃有更好的机械强度，高的热导率，更耐酸碱腐蚀。 尖晶石。具有比石英玻璃有更好的机械强度，高的热导率，更耐酸碱腐蚀。