含氧盐（2）岛环链状硅酸盐

岛、环状硅酸盐矿物亚类 Island & Ring Silicates,第十九章 含氧盐矿物大类（2） Salt with Oxygen,硅酸盐矿物类,SiO4基型（NEOSILICATES）： 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（SOROSILICATES），含附加阴离子： 绿帘石（符山石） 环状基型CYCLOSILICATES 绿柱石、电气石（堇青石）,Si-O骨干型式,绿帘石,符山石,黄玉,十字石,岛/环状硅酸盐亚类矿物形态物性与阴离子关系,镁铝榴石系列：(Mg,Fe,Mn)3Al2SiO43 镁铝榴石 (Pyrope ) Mg3Al2SiO43 铁铝榴石 (Almandite) Fe3Al2 SiO43 锰铝榴石 (Spessartite) Mn3Al2 SiO43 钙铁榴石系列：Ca3(Al,Fe,Cr,Ti,V,Zr)2SiO43 钙铝榴石 (Grossularite) Ca3Al2 SiO43 钙铁榴石 (Andradite) Ca3Fe3+2 SiO43 钙铬榴石 (Uvarovite) Ca3Cr2 SiO43 钙钒榴石 (Goldmanite) Ca3V2 SiO43 钙锆榴石 (Kimzeyite) Ca3Zr2 SiO43,石榴子石族(Garnet) ： A3B2SiO43,【晶体结构】 等轴晶系。SiO4四面体间为 BO6八面体和AO8立方体。 【形态】 常呈菱形十二面体。集合体致密粒状或块状。 【物理性质】 褐色为主，玻璃光泽，断口油脂光泽。无解理。H6.57.5。D3.54.2;有脆性。 【主要用途】 研磨材料。宝石原料。激光材料。,石榴子石,图19-13 石榴石晶体 菱形十二面体:d110；四角三八面体:n211,图1912 石榴石的岛状结构 孤立的SiO4四面体由AO8畸变立方体和BO6八面体相联系。,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。颜色多变；玻璃至金刚光泽；透明至半透明。解理不完全。硬度7.58。相对密度4.44.8。性脆。 鉴定特征： 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。 主要用途： 提取锆和铪，宝石原料。,锆石 ZirconZrSiO4,图19-11 锆石的晶体形态 四方柱:m110；a100；四方双锥:p111，u331；复四方双锥:x311。,图19-10 锆石的岛状结构 SiO4四面体与ZrO8畸变立方体沿c轴相间共棱连接，沿a轴相间共角顶连接；ZrO8畸变立方体彼此沿b轴共棱连接。C轴为键强较大的方向。,【晶体结构】 斜方晶系。单岛状。 【形态】 它形粒状。 【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。H 6.57。D 3.274.37。 【主要用途】 镁质耐火材料；宝石原料。,橄榄石(Olivine)(Mg,Fe)2SiO4,图1-15 橄榄石的晶体形态 平行双面:a100，b010，c001； 斜方柱:m110, ,图19-14橄榄石的单岛状结构 SiO4四面体为单岛状，Mg2+、Fe2+等阳离子存在于M1畸变八面体和M2八面体中。,Al2SiO5三种同质多像变体： 蓝晶石 AlAlSiO4O； 红柱石 AlAlSiO4O； 夕线石 AlAlSiO5。 前二者属本族矿物，夕线石为链状硅酸盐。,红柱石族：红柱石、蓝晶石,(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 AlAlSiO4O 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； (3)夕线石为针状、纤维状晶体，解理010发育，是因为结构中存在一个AlO6八面体链和一个AlO4SiO4四面体双链导致结构异向性十分强烈所致。,结构差异形态、物性差异:,(1)红柱石AlAlSiO4O相对密度小(3.133.16)，结构最松，出现罕见的五次配位Al，形成于低温、低压条件； (2)夕线石AlAlSiO5相对密度较大(3.233.27)，结构较红柱石紧， AlI 可稳定于比红柱石较高的压力范围内，AlIV形成于低压高温环境 ； (3)蓝晶石AlAlSiO4O相对密度最大(3.533.65)，结构最紧密，其氧离子作近似的立方最紧密堆积， Al形成于低温高压环境。,相对密度结构紧密度形成温度、压力:,【晶体结构】 六方环状。 【形态物性】 柱状或板状。含Fe2+的深蓝色者称海蓝宝石；含Cr2O3碧绿苍翠的称祖母绿；含Cs呈粉红色，含少量Fe2O3及Cl则呈黄绿色；玻璃光泽；透明至半透明。解理不完全。H 7.58。D 2.62.9。 与磷灰石如何区别？ 【主要用途】 Be的矿石矿物。宝石原料。,绿柱石(Beryl)Be3Al2Si6O18,图19-30 绿柱石的六方环状结构。Si6O18六方环垂直c轴同心平行排列，上下两个环错动25°，形成平行c轴的宽阔通道。BeO4四面体和AlO6八面体分布在环的外侧，将上下左右的Si6O18六方环连在一起。,绿柱石和云母,绿柱石,【晶体结构】 三方晶系。硅氧四面体组成复三方环。 【形态】 柱状，两端晶面不同。柱面上常出现纵纹，横断面呈球面三角形。 【物理性质】 富含铁的呈黑色，富含锂、锰和铯的呈玫瑰色或淡蓝色，富含镁的呈褐色和黄色，富含铬的呈深绿色。玻璃光泽。无解理。硬度77.5。相对密度3.033.25。压电性，焦电性。 【主要用途】 无线电材料；红外探测材料。宝石原料(碧玺)。 ,电气石(Tourmaline) Na(Mg,Fe)3Al6Si6O18BO33(OH,F)4,电气石,1. 从硅氧骨干外阳离子的配位多面体分布分析为何某些岛状硅酸盐矿物呈片状或柱状。 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. 电气石矿物的颜色变化及其类质同象系列与其成因的关系。,思考题,链状硅酸盐矿物亚类 INOSILICATES,第十九章 含氧盐矿物大类（3） Salt with Oxygen,硅酸盐矿物类,一 概述,结构：链状Si-O骨干平行C轴排列。 成分： 角闪石族出现附加阴离子（OH）-、F-、Cl-； Si-O骨干中可有AlIV代替Si，AlIV / Si 13， 仅矽线石达1/2。 形态：平行Si-O骨干的柱状、板状、针状、纤维状。 物性： 光学性质：离子晶格特征，玻璃光泽 解理：发育平行链的解理； 硬度：一般大于小刀 成因：岩浆作用，区域变质作用，热液蚀变作用。,二 辉石族(Pyroxene Group),XYT2O6 X：Na+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Mg2+, Li+; Y：Fe3+, Cr3+, Mn2+, Fe2+, Mg2+, Al3+ ,Ti4+; T：Si4+, Ti4+ , Al3+;,1. 化学通式,2. 硅氧骨干外阳离子占位及对称,链间两种空隙： 小空隙M1：位于硅氧四面体活性氧相对的位置，由较小的阳离子Fe+, Mg+, Al+占据，呈正八面体配位； 大空隙2：位于硅氧四面体底面相对的位置，可由大（Na+, Ca+）小（Fe+, Mg+）两种离子占据，分别呈畸变立方体和八面体配位。 对称特点： 2位被小阳离子（Fe+, Mg+）占据，多为斜方晶系； 2位被大阳离子（Na+, Ca+，Li+）占据，单斜晶系。,辉石晶体结构,对称取决于：小阳离子（Fe+, Mg+），斜方晶系，紫苏辉石Mg2Si2O6 大阳离子（Na+, Ca+，Li+），单斜晶系，透辉石CaMgSi2O6,3. 解理与结构关系,斜方辉石： 210，夹角 87°/93°； 单斜辉石： 110，夹角 87°/93° 2) 解理与结构关系,1） 解理特征：,4. 成分与颜色关系 颜色随含Mn2+, Fe2+, Ti4+增加而加深。 5. 其他特征 玻璃光泽，H 5-6，硬玉和锂辉石H 6.5-7，D中等（3.1-3.6）,锂辉石,图1936 CaSiO3(Wo)MgSiO3(En)FeSiO3(Fs)三元系辉石分类图解（Klein & Hurlbut，1993）,斜方辉石(Orthopyroxene)： 顽火辉石（En）斜方铁辉石(Fs) 系列 Mg2Si2O6Fe2Si2O6 玩火辉石 En100-90 无色 超基性 变粒岩 较高温 古铜辉石 En90-70 古铜色 紫苏辉石 En70-50 灰绿色 铁紫苏辉石 En50-30 绿色 尤莱辉石 En30-10 暗绿色 斜方铁辉石 En10-0 墨绿色 基性 麻粒岩 较低温,6. 斜方辉石与单斜辉石分述,透辉石（Di）钙铁辉石(Hed) 系列 CaMgSi2O6 CaFeSi2O6 透辉石 Di 100-75 无色 超基性 镁矽卡岩 较高温 次透辉石 Di 75-50 浅绿色 铁次透辉石 Di 50-25 绿色 钙铁辉石 Di 25-0 墨绿色 基性 钙夕卡岩 较低温,单斜辉石(Clinopyroxene)：,单斜辉石(Clinopyroxene)： 普通辉石 Augite : Ca (Mg, Fe2+, Fe3+,Ti,Al)(Si,Al)2O6 硬玉 Jadeite : NaAlSi2O6 , H=6.5, 锂辉石 Spodumene : LiAl Si2O6 H=6.5-7 霓石 Aegirine：NaFe3+Si2O6,霓石,翡翠,含普通辉石,三 三重、五重单链状矿物,三重单链，三斜，b轴板状，浅红白，解理100完全，H4.5-5.5， D2.75-3.10，产于夕卡岩或钙质片岩。 与透闪石区别：硅灰石质较软，不似透闪石性脆易折； 与夕线石区别：产状不同，硅灰石易熔于酸。,1.硅灰石Wollastonite Ca3Si3O9,三、 三重、五重单链状矿物,五重单链，三斜，板状，粉红，解理110、001完全，交角近90°，H5.5-6， D3.4-3.75，黑色被膜，产于片岩。 与蔷薇石英区别：解理。,2.蔷薇辉石Rhodonite (Mn,Ca)5Si5O15,四 角闪石族(Amphibole Group),A0-1X2Y5T4O112(OH)2 A：Na+, Ca+, K+, H3O+; X：Na+, Ca2+, K+, Li+, Mn2+, Fe2+, Mg2+; Y：Al3+,Fe3+,Cr3+,Ti4+, Mn2+, Fe2+, Mg2+; T：Si4+, Ti4+ , Al3+;,1. 化学通式,2. 硅氧骨干外阳离子占位及对称,链间由O 和（OH）堆积构成五种空隙： 小空隙M1，M2, M3： 位于硅氧四面体活性氧相对的位置，由较小的Y类阳离子占据，呈八面体配位； 大空隙4： 位于硅氧四面体底面相对的两个双链之间，可由大（Na+, Ca+）小（Fe+, Mg+）两种X阳离子占据，分别呈畸变立方体和八面体配位。 最大空隙A： 位于硅氧四面体底面相对的两个双链之间，为A离子