(2) 环状硅氧骨干: 由n个[SiO4]4-彼此共用角顶相联形成封闭的环,每个[SiO4]4-与相邻的[SiO4]4-共用2个角顶。[SinO3n]2n-Si∶O= 1∶3 最常见六环[Si6O18]12-;也有三环[Si3O9]6-、四环[Si4O12]8- 。
(3) 链状硅氧骨干:无数个[SiO4]4-间通过共用2或3个角顶,沿一个方向彼此相连,无限延伸成链。链间为其他金属阳离子联结。常见单链和双链。
(4) 层状硅氧骨干:每个[SiO4]4-均以3个角顶分别与相邻的3个[SiO4]4-相连结 而形成向二维空间无限延展的硅氧四面体层。Si∶O= 1∶2.5
(5) 架状硅氧骨干:所有[SiO4]4-均以4个角顶分别与相邻的4个[SiO4]4-共用相连形成三维空间无限扩展的架状结构。 [(AlxSin-x)O2n]x- (Si + Al)∶O= 1∶2 所有O2-皆为桥氧,为电性中和的结构,不再是硅酸盐的络阴离子。 在硅酸盐的架状骨干中,必须有部分的[SiO4]4-为[AlO4]5-(个别情况下可被[BeO4]6-或[BO4]5-…)所替代,这样才能出现过剩的负电荷成为架状络阴离子,得以与骨干之外的一定的金属阳离子结合成铝硅酸盐。 Al 的作用
Al在硅酸盐结构中起着特殊的双重作用。
(1) Al3+呈六次配位,与O2- 结合成[AlO6]八面体,存在于硅氧骨干之外,起联结络阴离子的普通金属阳离子(类似于Mg2+、Fe2+…)的作用,形成铝的硅酸盐。 (2) Al3+呈四次配位,进入硅氧骨干,替代部分的Si4+,形成[AlO4]四面体,构成铝硅酸盐。
(3) 有时,Al可在同一晶体结构中,同时呈四次和六次配位,形成铝的铝硅酸盐。 形态:
与硅氧骨干形式密切相关。
(1) 岛状:具孤立[SiO4]4-四面体骨干的硅酸盐矿物,常表现为三向等长的形态,呈等轴状或粒状。若不同方向的键力有异,则呈非三向等长的形态。
(2) 具环状硅氧骨干者,垂直环平面(沿c轴)的方向上环与环之间的联结力一般较强,晶体常呈柱状形态,往往属三方、六方晶系。
(3) 具链状硅氧骨干者,均∥链的方向而成柱状、针状、纤维状。 (4) 层状结构矿物晶体∥结构层的方向而成板状、片状、鳞片状。
(5) 架状结构矿物较复杂,其形态主要取决于[SiO4]4-与[AlO4]5-骨干内部的连
41
接形式及化学键分布的情况,可呈粒状、片状、板状、板柱状或柱状。 主要矿物:
(一)岛状结构硅酸盐亚类 锆石: Zr[SiO4]
晶体结构:四方晶系,对称型4/mmm 。
结构中孤立的[SiO4]4-络阴离子之间藉八次配位的[ZrO8]变形配位立方体而相互联系。
鉴定特征:晶体常呈柱状,并具标型性:碱性岩中者,锥面发育,柱面不发育, 晶体呈双锥状或短柱状;酸性岩中者,柱面锥面皆发育,晶体呈柱状。通常呈黄-红棕色,金刚-玻璃光泽,断口油脂光泽。柱面不完全解理;H7.5-8。密度4.4-4.8。 橄榄石族
化学通式: X2[SiO4] X——Mg2+、Fe2+、Mn2+… 橄榄石: (Mg, Fe)2[SiO4]
晶体结构:斜方晶系,对称型mmm 。
孤立[SiO4]4-由Mg2+、Fe2+联结。O2-∥(100)近似六方最紧密堆积,X2+充填八面体空隙。结构中各方向的键力近似。
鉴定特征:粒状;橄榄绿色,玻璃光泽。解理性差,贝壳状断口,H6.5-7。 石榴子石族
化学通式: X3Y2[SiO4]3
X2+: Mg2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+… Y3+: Al3+、Fe3+、Cr3+…
晶体结构:等轴晶系,对称型m3m 。结构中孤立[SiO4]4-由X2+Ⅷ和Y3+Ⅵ联结,形成畸变配位立方体和配位八面体。结构很紧密,各方向的键力很少有差异。 鉴定特征:常呈{110}、{211}或二者之聚形。通常富Ca岩石(如夕卡岩) 中,多形成钙系石榴子石,以{110}为主,次为{211};而在富Al岩石(尤其是花岗伟晶岩)中,多形成铝系石榴子石,往往呈{211}。常呈深红、红褐-褐黑色,玻璃光泽,断口油脂光泽。无解理,H6.5-7.5,性脆。 蓝晶石: AlⅥ2[SiO4]O
鉴定特征:∥c轴的扁平柱状或板条状。常呈浅蓝色,也有蓝绿色、灰白色,{100}
42
一组完全解理,解理面上珍珠光泽。H明显异向性。 红柱石:AlⅥAlV[SiO4]O
鉴定特征:柱状晶体,横断面近正方形。有时含定向排列的碳质包裹体,横断面呈黑十字形(空晶石)。集合体常呈平行状或放射状(菊花石)。常呈灰白色,新鲜面呈肉红色。{110} 中等解理。H6.5-7.5。 夕线石:AlⅥ[AlⅣSiO5]
鉴定特征:长针状或针状晶形,常呈纤维状或放射状集合体。白、灰或浅褐、浅绿色。{010}完全解理。H6.5-7.5 。 (二)环状结构硅酸盐亚类 绿柱石: Be3Al2[Si6O18]
晶体结构:六方晶系,对称型6/mmm 。
鉴定特征:晶体多呈六方柱状,柱面上常有纵纹。富碱金属者,呈短柱状或 {0001}更发育的板状;不含碱者晶面条纹较明显。 (三)链状结构硅酸盐亚类 辉石族
化学通式: W1-p( X,Y )1+p[ Z2O6 ]
鉴定特征:常呈短柱状,横断面为近正方形的八边形。∥c 轴的二组柱面解理中等-完全,夹角87多者色较深。 角闪石族
化学通式: W0-1X2Y5[Z4O11]2(OH)2
鉴定特征:长柱状,横断面为近菱形的六边形,集合体呈针状、纤维状。∥c轴的二组完全解理,夹角为56
,解理等级略高于辉石。H5-6。玻璃光泽,颜色随
。H5-7。玻璃光泽,颜色随阳离子的种类和含量而异,含Fe
阳离子的种类和含量,尤其因Fe的含量而异。 (四)层状结构硅酸盐亚类 滑石:Mg3[Si4O10](OH)2
晶体结构:单斜晶系,对称型2/m 。2∶1型的三八面体型结构。结构单元层内电荷平衡,层间无阳离子,为微弱的分子键。
鉴定特征:晶体微细,很少见。通常呈致密块状、鳞片状、放射状集合体。带浅
43
黄、浅红、浅绿等的白色,玻璃光泽,H1,{001}解理完全,薄片具挠性,有滑感。绝缘、耐热及抗酸性能良好。 云母族
化学通式: XY2~3[Z4O10](OH, F)2
晶体结构:典型的2∶1型结构,与滑石、叶蜡石相似,仅四面体片中有部分的Si4+为Al3+所替代,在结构单元层之间有K+,以平衡层电荷。 K+位于相邻的两结构单元层之间,居六方环之中轴线上,与上下各6个O2-均能接触,其CN = 12。 高岭石: Al4[Si4O10](OH)8 三斜晶系,对称型1 。
鉴定特征:晶体呈菱形片状或假六方片状,但极细小,仅电子显微镜下才能见到。多为隐晶质致密块状或土状集合体。白色,因杂质而带黄、浅褐、浅红、浅绿、浅蓝等色调。致密块体土状光泽,H2-3;土状块体H1,疏松,易为手捏碎成粉末,具粗糙感,干燥时吸水性强,粘舌,加水具强可塑性但不膨胀。 绿泥石族
化学通式: Ym[Z4O10](OH)8
晶体结构:由滑石层和水镁石层相间排列而成2 : 1 : 1型结构。滑石层中因R3+→Si4+而有负层电荷,与水镁石层中因R3+→R2+所致的过剩正电荷彼此中和。水镁石层对其上、下结构单元层的联系力比滑石中的强,但较云母弱,故薄片具挠性,比滑石硬度大且较难剥开。最稳定最常见的多型属单斜晶系,对称型2。 鉴定特征:晶体呈假六方板状,常呈鳞片状集合体,也见鲕状、致密块状集合体。 颜色因成分而异:富Mg者浅蓝绿色;含Fe高者深绿-黑绿色;含Mn者橙红-浅褐色;含Cr者浅紫-玫瑰色。通常呈灰绿-蓝绿色。玻璃光泽,解理面上珍珠光泽。{001}完全解理,薄片具挠性。H2-3。 (五)架状结构硅酸盐亚类 长石族
长石族矿物主要为K、Na、Ca和Ba的铝硅酸盐。
晶体结构:[TO4]以全部4个角顶共用沿三维空间联结成架状,K+、Na+、Ca2+、Ba2+等充填骨干中之大空隙。
形态:晶体呈∥a轴的柱状或厚板状({001}和{010}发育),或∥c轴的柱状({110}
44
和{010}发育)。双晶很发育,常见多种类型的双晶,被用作鉴定长石类别的重要依据。
物理性质:浅色,常见灰白色或肉红色。玻璃光泽。{001}和{010}完全解理,夹角等于或近于90(2.5-2.7)。
长石族分类:斜长石亚族、碱性长石亚族、钾钡长石亚族。 沸石族 化学通式: Am[XpO2p]·nH2O
沸石族矿物为含水的碱金属或碱土金属的架状结构铝硅酸盐矿物。受热时,结构中的水急速气化排出,状似沸腾。
晶体结构:[SiO4]和[AlO4]共用4个角顶沿三维空间联结成架状骨干,其宽大的空洞彼此连通成孔道,为Ca2+、Na+、K+等阳离子及水分子-沸石水所占据。 孔道与外界相通,沸石水可自由出入,其含量随外界环境的改变而改变,但 不破坏晶体结构。
特征:形态多呈纤维状、束状或柱状,也可呈板状及菱面体、八面体、立方体等 近三向等长的粒状。一般为无色、白色或浅色,含杂质而染色;玻璃光泽。H较低(3.5- 5.5)。密度较小。折射率较低。
(单斜晶系为90o,三斜晶系近于90o)。H6-6.5。密度较小
45