硅酸盐矿物 结晶学与矿物学 概述 岛状结构硅酸盐矿物 环状结构硅酸盐矿物 链状结构硅酸盐矿物 层状结构硅酸盐矿物 架状结构硅酸盐矿物

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1 硅酸盐矿物 结晶学与矿物学 概述 岛状结构硅酸盐矿物 环状结构硅酸盐矿物 链状结构硅酸盐矿物 层状结构硅酸盐矿物 架状结构硅酸盐矿物
锆石, 橄榄石, 红柱石, 蓝晶石, 石榴石, 黄晶, 符山石 环状结构硅酸盐矿物 绿柱石, 电气石 链状结构硅酸盐矿物 辉石, 硅灰石, 角闪石 层状结构硅酸盐矿物 蛇纹石, 高岭石, 滑石, 叶腊石, 云母, 绿泥石 架状结构硅酸盐矿物 长石, 霞石, 白榴石, 沸石

2 概述 结晶学与矿物学 硅酸盐矿物种类繁多，约占矿物种总数的24%，占地壳总重量75%左右。
化学成分 阳离子元素有57种之多，主要是惰性气体型离子和过渡型离子。阴离子部分除[SiO4]4-络阴离子及它们相互连接而成的一系列复杂络阴离子外，有时还存在(OH)-、F-、Cl-、O2-以及附加阴离子。此外，还存在水分子H2O。 晶体化学特征 Si4+与O2-结合时以四次配位的形式最为稳定，键长1.6Ǻ，所以在硅酸盐矿物中它总是以配位四面体的形式出现于结构中。在结构化学上是用硅的sp3杂轨道加以解释的，这四个杂化轨道形状相同，分别指向四面体的四个角顶，键角为109°28′16″，与相应的氧原子构成四个键力很强的σ键。因此，硅酸盐矿物的结构中，总是将[SiO4]4-看成是一个不可分割的整体。

3 概述 结晶学与矿物学 根据硅氧四面体在结构中的连接方式的不同，可以区分出下列五种类型的络阴离子，也可以说成是五种骨干。
岛状络阴离子：常见的岛状络阴离子有单个硅氧四面体[SiO4]4-或双四面体[Si2O7]6-等，在结构中孤立存在。它们彼此间靠其它金属阳离子连接。此外, 还有罕见的形式：一是[Si3O10]8-，它是由三个硅氧四面体连接而成的，在铍密黄石(aminoffite)中存在；另一种是由五个硅氧四面体连接而成的[Si5O16]12-络阴离子, 一个四面体居中，其四个角顶分别与其余四个硅氧四面体连接，仅在氯黄晶(zunyite)存在。 环状络阴离子：按环中四面体的数目，可分别称做三联环、六联环、八联环、九联环和十二联环。环内每一个四面体均以两个角顶分别与相今的两个四面体连接；环与之间则借助其它金属阳离子来维系。它们分别用[Si3O9]6-、[Si4O12]8-、[Si6O18]12-、[Si8O24]16-、[Si9O27]18-、[Si12O36]24-表示。

4 结晶学与矿物学 概述 链状络阴离子：有单链和双链等。单链中每个硅氧四面体以两个角顶分别与相邻的柄个硅氧四面体连接成一维无限延伸的连续链。其络阴离子可以用[Si2O6]n4n-表示。双链相当于两个单链组合而成，例如角闪石族矿物中的双链，其络阴离子可以用[Si4O11]n6n-表示。 层状络阴离子：每一硅氧四面体均以三个角顶分别与相邻的三个硅氧四面体相边接，组成在二维空间内无限延展的层。例如滑石Mg3[Si4O10](OH)2，其络阴离子可以用[Si4O10]n4n-来表示。 架状络阴离子：每一硅氧四面体均以其全部四个角顶与相邻的四面体连接，组成在三维空间中无限扩展的骨架。此时，每个氧离子都是桥氧。

5 1、岛状硅氧骨干 端氧（活性氧） 桥氧（惰性氧） 2、环状硅氧骨干 两个硅氧四面体共用一个角顶构成双四面体[Si2O7]6-
硅氧四面体彼此之间共用两个角顶构成封闭的环状[SinO3n]2n-(n≥ 3) 三方环[Si3O9]6-、四方环[Si4O12]8-及六方环[Si6O18]12-

6 3、链状硅氧骨干 4、层状硅氧骨干 硅氧四面体彼此之间共用两个角顶构成一向延伸的单链[Si2O6]4-

7 5、架状硅氧骨干 当硅氧四面体彼此共用四个角顶时构成向三维空间发展的骨架状[SiO2]，但是在硅酸盐中，这种架状结构并不完全由硅氧四面体组成，而必须有一部分硅氧四面体（Si-O4）被铝氧四面体（Al-O4）所代替，这样才能出现多余的负电荷，而成为架状络阴离子，这种络阴离子可用通式[(AlxSin-x)O2n]x-表示

8 Al的作用 Al可以呈4次配位，代替部分的Si4+进入络阴离子，形成铝硅酸盐，如钠长石Na[AlSi3O8]
Al可以呈6次配位，存在于硅氧骨干之外，作为阳离子，形成铝的硅酸盐，如高岭石Al4[Si4O10](OH)8 Al的两种配位形式可以同时存在于同一构造中，形成铝的铝硅酸盐，如白云母KAl2[AlSi3O8](OH)2 ［A1O4］四面体为不稳定的配位形式，在结构中需要由［SiO4］四面 体的支持， 只有在具有无限延伸的硅氧骨干(链、层、架)的结构中，Al代Si才有可 能，而在具有架状硅氧骨干的硅酸盐中，Al代Si是必须的。Al代Si的 易难顺序如下、架状、层状、双链和和单链。 在晶体结构，两个［AlO4］不能相连，Al代Si的数目不能超过硅氧骨 干中Al和Si的总数的一半。即Al:Si = 1:1。

9 结晶学与矿物学 概述 此外, 根据最近研究结果(主要根据透射电镜研究结果)，还发现一种具有单链、双链、三链和层状络阴离子共同存在同一个晶体中的特殊结构，属于层链状的混合结构。已发现有几种矿物，并命名为“云辉闪石(biopyribole)”族。 构成硅酸盐矿物的主要阳离子依常见的配位数区分时，可分下列几类： 配位数为4：B3+、Be2+、Al3+、Ti4+、Li+、Fe3+、Zn2+、Mg2+； 配位数为6：Al3+、Ti4+、Fe3+、Mg2+、Li+、Zr4+、Mn2+、Ca2+、Fe2+、Se3+、K+； 配位数为8：Na+、Ca2+、Fe2+、Mn2+、Zr4+、Mg2+、K+、Ba2+； 配位数为12：K+、Ba2+。

10 岛状结构硅酸盐矿物 锆石 结晶学与矿物学 化学组成: Zircon Zr[SiO4], 常含有少量的Hf。
结构特点: 四方晶系，点群4/mmm。空间群I41/amd；a0=6.53Ǻ, c0=5.94Ǻ；Z=4。晶体结构中[SiO4]4-J是孤立的，彼此间借Zr4+连接起来，Zr4+的配位数为8。 晶体形态:一般都呈单晶体出现，呈柱状习性。 物理性质: 常呈黄色至红棕色，无色者少见；金刚光泽，浅色者透明度较好，深色者在薄片中透明。硬度7.5，比重4.6~4.7 。 鉴定特征: 以其呈四方柱及四方双锥的聚形为特征。

11 结晶学与矿物学 岛状结构硅酸盐矿物 橄榄石 包括一组成分类似同属正交晶系的矿物。一般化学式为X2[SiO4]。其X通常为Mg2+、Fe2+、Mn2+等。Mg2+和Fe2+是最常见的组成部分，可以形成以Mg2[SiO4]镁橄榄石(forsterite)及Fe2[SiO4]铁橄榄石(fayalite)为两个端员组份的完全类质同象系列。其中间成员，是最常见的所谓橄榄石。 化学组成: Olivine (Mg, Fe)2[SiO4] 结构特点:正交晶系；点群mmm。空间群Pbnm；晶体结构表现为[SiO4]4-由金属阳离子Mg2+Fe2+连接起来。氧离子近似成六方紧密堆积，八面体空隙被二价阳离子占据。 晶体形态:单晶少见。 物理性质: 灰橄榄绿色；玻璃光泽。硬度6~7；解理平行{010}和{100}不完全；比重随成分不同而变化大。 鉴定特征: 以其黄绿色、粒状、解理性差、难熔特征。 橄榄石是地幔岩的主要组成矿物之一, 随温度压力条件的增加, 其结构将变为beta相gamma相。也是构成石陨石的主要矿物之一。

12 橄榄石Olivine （Mg,Fe)2［SiO4］
　　橄榄石是组成上地幔的主要矿物，也是陨石和月岩的主要矿物成分。它作为主要造岩矿物常见于基性和超基性火成岩中。镁橄榄石还可产于镁夕卡岩中。橄榄石受热液作用蚀变变成蛇纹石。透明色美的橄榄石可作宝石

13 岛状结构硅酸盐矿物 蓝晶石族矿物 结晶学与矿物学
本族矿物的化学成分为Al2SiO5，它有三种同质多象变体：蓝晶石, 红柱石和矽线石。其共同点是硅均与氧结合成硅氧四面体，有半数的铝与氧结合成铝氧配位八面体。此种配位八面体彼此共棱，形成平行于c轴的链。另半数Al的配位情况完全不同。蓝晶石中另半数Al仍为六次配位，形成平行于c轴的铝氧配位八面体链；在矽线石中，则形成铝氧配位四面体，与硅氧四面体相间连接成链。但所有的四面体均位于链的一侧。在红柱石中，另半数Al为五次配位，形成了特殊的三方双锥形配位多面体。 由于这三个矿物结构中都有平行于c轴的铝氧配位八面体链存在，因而cO的参数很为接近；并且沿c轴方向的键力也很强。

14 Al2SiO5的同质多象变体 红柱石 矽线石 蓝晶石

15 岛状结构硅酸盐矿物 蓝晶石 结晶学与矿物学 化学组成: Kyanite Al2[SiO4]O。
结构特点: 三斜晶系；对称型1。空间群P1；晶体结构 晶体形态:单晶体常呈平行于{100}的长板状或刀片状 物理性质:一般呈蓝色，玻璃光泽，{100}解理完全；{010}倭理中等到完全；硬度度5.5~7，表现出极其显著的各向异性，故蓝晶石又名三硬石。比重3.53~3.64。 鉴定特征: 根据其颜色，硬度的各向异性以及形态。

16 岛状结构硅酸盐矿物 红柱石 结晶学与矿物学 化学组成: Andalusite Al2[SiO4]O, 可含少量的Fe3+和Na、K等。
结构特点:正交晶系，对称型mmm。空间群Pnnm； 晶体结构 晶体形态:单晶体呈柱状，其横切面接近于正方形，类似四方柱。 物理性质:常呈灰白色或肉红色，玻璃光泽。硬度6.5~7.5{110}解理清晰。 鉴定特征:以柱状形态，解理交角近于垂直，常呈肉红色为特征。

17 岛状结构硅酸盐矿物 石榴石族矿物 结晶学与矿物学
化学组成: 一般化学式为X3Y2[SiO4]表示，其中X代表二价阳离子，主要为Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+等；Y代表三价阳离子，主要为Al3+、Fe3+、Cr3+等。类质同象广泛存在。分成两个系列： 镁铝榴石 Mg3Al2[SiO4]3 铝系 铁铝榴石 Fe3Al2[SiO4]3 锰铝榴石 Mn3Al2[SiO4]3 钙铝榴石 Ca3Al2[SiO4]3 钙系 钙铁榴石 Ca3Fe2[SiO4]3 钙铬榴石 Ca3Cr2[SiO4]3

18 岛状结构硅酸盐矿物 石榴石族矿物(续) 结晶学与矿物学
结构特点: 等轴晶系；点群m3m。空间群Ia3d, Z=8。结构中二价阳离子作八次配位，形成畸变配位立方体，三价阳离子作六次配位。这一结构很紧密，各方向的键力很少有差异 晶体形态: 晶形常呈菱形十二面体、四角三八面体，或二者之聚形。通常在富Ca岩石(如矽卡岩)中，多形成钙系石榴子石, 以菱形十二面体为主；而在富Al岩石中，多形成铝系石榴子石，往往呈四角三八面体晶形。

19 岛状结构硅酸盐矿物 黄晶(黄玉) 结晶学与矿物学
化学组成: Topaz Al2[SiO4](F,OH)2 。F-可被(OH)-置换，置换的最高量占氟含量的30%左右。 结构特点: 正交晶系，对称型mmm。空间群Pbnm。黄晶的晶体结构表现为氧离子作最紧密堆积，但是这种堆积方式比较复杂，是立方和六方最紧密堆积结合的结果。 晶体形态: 单晶体常呈柱状。 物理性质: 无色透明或其他淡色调；玻璃光泽。硬度8；解理平行{001}完全；比重3.52~3.57。 鉴定特征: 柱状晶形，高硬度和平行{001}解理为特征。

20 结晶学与矿物学 岛状结构硅酸盐矿物 符山石 化学组成: Vesuvianite, Ca10(Mg, Fe)2Al4[SiO4]5[Si2O7]2(OH, F)4 结构特点: 四方晶系；点群4/mmm。空间群P4/nnc；a0=15.52, c0=11.79, Z=4。 结构类似石榴石, 但含有单四面体和双四面体两种络阴离子。 晶体形态: 常呈四方柱状晶形。 物理性质: 褐, 黄等色；玻璃光泽。硬度6~7；比重3.33~3.43。 鉴定特征: 四方柱状晶形。

21 环状结构硅酸盐矿物 绿柱石 结晶学与矿物学 化学组成: Beryl Be3Al2[Si6O18], 常含有碱金属和H2O。
结构特点: 六方晶系，点群6/mmm。空间群C6/mcc，结构中硅氧四面体组成六联环，环与环之间借Be2+、Al3+相联。Be2+作四次配位，形成扭曲了的铍氧四面体，Al3+作六次配位，形成铝氧八面体。绕c轴方向，上下叠置的六联环错开一定角度。上下叠置的环仙，形成了一个巨大的通道，大的阳离子如K+、Cs+，以及H2O分子即可赋存其中。 晶体形态:单晶体呈柱状，通常发育完整。 物理性质: 呈不同色调的绿色，翠绿色的亚种称祖母绿(emerald)，蔚蓝色的亚种称海蓝宝石(aquamarine)，玻璃光泽，硬度7.5~8, 比重2.66~2.83。 鉴定特征: 以其六方柱状形态和柱面上具纵为特征。

22 结晶学与矿物学 环状结构硅酸盐矿物 电气石 化学组成: tourmaline NaR3Al6[Si6O18](BO3)3(OH)4, 其中R为Mg2+时，称镁电气石; R为Fe2+时，称黑电气石; R为(Li++Al3+)时，称锂电气石。均为类质同象系列的端员矿物。 结构特点:三方晶系，对称型3m。空间群R3m。电气石的晶体结构，经不同学者作过结构分析，其结果颇有分歧。但都肯定硅氧四面体连接成六联环。关于电气石结构的解释，公认的模式如下：硅氧四面体组成[Si6O18]12-六联环，而Mg2+与O2-及(OH)-组成层状的水镁石型结构，三个Mg-O4(OH)2配位八面体与六联环相接，共用硅氧四面体角顶上的一个O2-。三个配位八面体的交点，适位于联环的中轴线上，被(OH)-所占据。在该(OH)-离子的对角处，也是(OH)-离子的所在。(BO3)3-三角形与配位八面体层共用一个O2-。

23 环状结构硅酸盐矿物 电气石(续) 结晶学与矿物学
晶体形态: 单晶体呈短柱状，长柱状甚至针状。最常见的单形是三方柱{1010}和六方柱{1120}，同时柱面上常有纵纹，并因而使晶体的横断面呈弧线三角形。 物理性质: 黑电气石一般呈绿黑色至深黑色；锂电气石常呈玫瑰色、蓝色或绿色，也有呈无色者，镁电气石的颜色变化于无色到暗褐色之间。玻璃光泽。硬度7，无解理，电气石还有明显的压电性和焦电性。 鉴定特征: 柱状形态，柱面上有纵纹、横切成量弧线三角形、无解理和高硬度作为特征。

24 链状结构硅酸盐矿物 辉石族矿物 结晶学与矿物学
化学组成: 化学式为W1-p(X, Y)1+pZ2O6, 其中W=Ca2+、Na+; X=Mg2+、Fe2+、Mn2+、Ni2+、Li+; Y=Al3+、Fe3+、Cr3+、Ti4+、Z=Si4+、Al3+。在结构中Z作四次配位，与O2-组成辉石型链状络阴离子。X和Y一般作六次配位，占据较小的空隙。W是较大的阳离子，在结构中占据较大的空隙。 结构特点: 辉石的晶体结构，最突出的地方是每一硅氧四面体均以两个角顶与相邻的硅氧四面体连接，形成沿一个方向无限延伸的单链，链与链之间借Mg、Fe、Ca、Al等金属离子相连。链的方向即c轴的方向。链上的重复周期约5.2Ǻ。链与链之间有两种不同大小的空隙，小者记为M1，大者记为M2。如果阳离子大小相当，则任意占据某一空隙; 若不等，则大阳离子占据M2，Na、Ca即如此，而Mg、Fe则占有M1。

25 链状结构硅酸盐矿物 辉石族矿物(续) 结晶学与矿物学
M1的配位多面体接近于正八面体，它们相互共棱，又以角顶与硅氧四面体链的非桥氧角顶相接。M2的配位多面体，形状很不规则，如果是Mg2+、Fe2+、Al3+等占据时，则作六次配位，如果是Ca2+、Na+等较大离子占据时，则作八次配位。因占据M1和M2晶位的离子种别和数量不同，晶体所属的空间群将有所变化。 典型矿物种: Mg2[Si2O6] 顽火辉石, 正交晶系，点群mmm。空间群Pbca。 CaMg[Si2O6] 透辉石-- CaFe[Si2O6] 钙铁辉石, 单斜晶系，点群2/m, 空间群C2/c 。 LiAl[Si2O6] 锂辉石, 单斜晶系，点群2/m, 空间群C2/c NaAl[Si2O6] 硬玉(翡翠), 单斜晶系，点群2/m, 空间群C2/c 。

26 翡翠Jadeite是一种以硬玉为主的纤维状、致密块状的钠铝硅酸盐矿物集合体，化学分子式为NaAl[Si2O6]
翡翠的A货、B货和C货的含意： 　　A货：是指未经任何人工化学处理的天然翡翠货品，成分、结构、颜色、透明度均保持自然状态的属性，仅通过机械加工改变了形状的翡翠。 　　B货：指本来是低档翡翠，经强酸处理漂洗，去除杂质杂色，保留了绿色、紫色，再用环氧树脂固结，颜色、玉质是天然的（真的），但结构已被破坏的翡翠，较长时间后，其色、质均会变差。 　　C货：指经过人工添加外来染料或药品处理后的翡翠及其成品，玉质是真的，颜色是人工加入的

27 链状结构硅酸盐矿物 硅灰石 结晶学与矿物学 化学组成: Wollastonite Ca3[Si3O9], 少量Fe、Mn和Mg可置换Ca。
结构特点: 硅灰石结构中的单链不同于辉石型单链。它可以视为硅氧双四面体与硅氧四面体交替地连接而成，链的延伸方向与b轴平行。络阴离子为[Si3O9]6-。Ca2+与O2-形成配位八面体，以共棱的方式相连，也形成平行于b轴的链。两个钙氧配位八面体的长度相当。 晶体形态: 单晶体呈平行{100}或{001}的片状或板状。 物理性质: 白色或灰白色，玻璃光泽，硬度4.5~5；{100}解理完全，比重2.86~3.09。 鉴定特征: 以其浅色、纤维状形态为特征。

28 链状结构硅酸盐矿物 角闪石族矿物 结晶学与矿物学
化学组成: 化学式为W0-1X2Y3Z8O22(OH,F)2 。硅氧四面体构成一向延长的双链结构。链与链之间借助A, M1, M2, M3, M4等位置上的阳离子连接。其中W为大阳离子, 如K+或Na+等, 占有A位; Y阳离子(Mn2+、Fe2+、Mg2+、Fe3+、Al3+和Ti4+等)占据M1, M2和M3晶位, 它们均作六次配位构成配位八面体, 且彼此共棱连接平行c轴, M1和M3配位八面体由4O+2(OH,F)组成，M2配位八面体由6O组成; X阳离子(Ca2+、Na+、Mn2+、Fe2+、Mg2+、Li+)占据M4位置, 当Mn2+、Fe2+和Mg2+占有该晶位时，配位多面体为畸变的八面体, 如果是Ca2+和Na2+等较大的阳离子占有该晶位时，则作八次配位。Z代表四面体中的Si4+和Al3+。结构中(OH)-位置有时可被F-或Cl-所置换。 角闪石族矿物的化学组成极其复杂，是已知矿物中最为复杂者之一。

29 链状结构硅酸盐矿物 结晶学与矿物学 典型矿物种: 透闪石 Tremolite Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2
阳起石 Actinolite Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2 普通角闪石 Hornblende (Ca,Na)2~3 (Mg,Fe,Al)5[Si3(Si,Al)O11]2(OH,F)2

30 相同点 辉石族 角闪石族 矿物的 异同点 不同点  具有相似的化学成分 络阴离子 Si-O骨干 阳离子：Mg、Fe、Ca、Na、K
 具有相似的化学成分 络阴离子 Si-O骨干 阳离子：Mg、Fe、Ca、Na、K  绝大多数为单斜晶系，少数为斜方晶系  晶体沿链间发育为柱状、针状、纤维状]  矿物颜色类似、硬度较大（5-6）皆发育两组柱面解理 相同点  形态上 角闪石的柱状更明显、更长  晶体横断面 辉石：呈假八边形 角闪石：假六边形或假菱形  解理夹角 辉石：87或93 角闪石：124或56  附加阴离子 辉石：无 角闪石：OH  成因产状 岩浆作用：辉石超基性-基性岩，形成早 角闪石产于中酸性岩，形成晚 变质作用：辉石形成于深变质 角闪石变质程度较低。 辉石族 角闪石族 矿物的 异同点 不同点

31 层状结构硅酸盐矿物 概 述 结晶学与矿物学 凡是硅氧四面体以三个角顶彼此相连，同时又分布在一个平面内的硅酸盐矿物，都属于层状结构硅配盐。
概 述 凡是硅氧四面体以三个角顶彼此相连，同时又分布在一个平面内的硅酸盐矿物，都属于层状结构硅配盐。 硅氧四面体通过位于同一平面上的桥氧在两度空间内相互连接所形成的结构单位，叫做结构片, 简称片(sheet) 结构片内位于同一平面内的质点构成结构面，简称面(plane)。 结构片底面上所有的氧都是桥氧，电荷都已达到平衡。尖端的一个氧，尚有一个单位的负电荷未得到中和，为活性氧(自由氧)，它必需与片外的其它阳离子相接。由自由氧离子所形成的结构面，呈六边形网格，与之相配位的其它阳离子，其半径大小必须能适应此种网格的大小，才能构成晶格并使之稳定。符合此要求的是Mg2+、Fe2+、Al3+、Li+、Fe3+等。这些离子作六次配位，与氧形成配位八面体，彼此共棱相接构成八面体片。

32 层状结构硅酸盐矿物 概 述(续) 结晶学与矿物学 八面体片与硅氧四面体片连接成结构层，简称层(layer)。
概 述(续) 八面体片与硅氧四面体片连接成结构层，简称层(layer)。 每个六联环里，最多只能有三个Me离子。如三个位置上均有阳离子占位时，则称做三八面体型；如果只有两个位置被占时，则称做二八面体型。前者限于二价阳离子Mg2+、Fe2+等；后者限于三价阳离子Al、Fe3+等。 八面体片中的每个八面体，如果是由Me-O2(OH)4组成，说明结构层仅由一个四面体片Ｔ和一个八面体片Ｏ所构成，用1:1型或Ｔ-Ｏ型表示, 如高岭石, 蛇纹石族等矿物; 如果八面体片中的每个八面体是由Me-O4(OH)2组成，在每个八面体的上下，均有一个指向相反的四面体与之相连，构成2:1型或Ｔ-Ｏ-Ｔ型结构层，云母族和蒙脱石－皂石族矿物属之。

33 层间域 结构单元在垂直网片方向周期性地重复叠置均成矿物的空间格架，而在结构单元层之间存在着空隙称层间域。如果结构单元层内部电荷已达平衡则在层间域中无其他阳离子存在，也很少吸附水分子或有机分子，如高岭石、叶腊石等矿物的结构；如果结构单元层内部电荷未达平衡，即尚存在一定的层电荷，如Na,K,Ca等充填，还可以吸附一定量的水分子或有机分子，如云母、蒙脱石等矿物的结构，层间域中不同离子的存在或分子吸附，将影响晶配参数和矿物的物理性质

34 粘土矿物 定义：粒级达粘土级（<2μm）的层状含水铝硅酸盐矿物 膨润性 吸附性及吸附离子的交换性 不饱和电荷 催化性 大表面积 可塑性
粘土矿物中的水 1、膨润性——粘土矿物因吸水而体积膨大的性质 2、吸附性及吸附离子的可交换性 3、粘土矿物的可塑性 4、粘土矿物的催化性

35 层状结构硅酸盐矿物 蛇纹石 结晶学与矿物学 化学组成: Serpentine Mg6[Si4O10](OH)8
结构特点:单斜晶系；点群m或2/m。空间群Cm或C2/m。属于1:1型的三八面体型结构。 晶体形态: 单晶体极为罕见。 物理性质: 一般呈绿色，{001}解理完全。比重2.55左右。 鉴定特征: 根据其颜色、光泽、较小的硬度。

36 层状结构硅酸盐矿物 高岭石 结晶学与矿物学 化学组成: Kaolinite Al4[Si4O10](OH)3
结构特点:三斜晶系，对称型1。空间群C1。1:1二八面体型，有三分之一的八面体晶位是空缺的，地开石(dickite)和珍珠陶土(nacrite)，是高岭石的两个多型。前者为2M1多型，后者为2Ｍ２多型。 晶体形态: 单晶体呈菱形片状和六方片状，很罕见。 物理性质: 纯者白色，硬度１~３。比重2.61~2.68。 鉴定特征: 根据其呈土状、硬度低、具可塑性等易于鉴别。

37 层状结构硅酸盐矿物 滑石 结晶学与矿物学 化学组成: Talc Mg3[Si4O10](OH)2
结构特点:单斜晶系，对称型2/m或m。空间群C2/c或Cc。2:1型三八面体结构, 不含层间物，结构层与结构层借微弱的分子键相维系。 晶体形态:偶见假六方或菱形的片状单晶体。 物理性质:无色透明或白色，硬度1，{001}解理完全，比重2.58~2.83, 能耐火。 鉴定特征:低硬度，有滑感，较浅的颜色以及片状形态。

38 层状结构硅酸盐矿物 叶腊石 结晶学与矿物学 化学组成: Pyrophyllite Al2[Si4O10](OH)2
结构特点: 有两种多型，一为三斜晶系(1Tc)；点群1, 空间群C1。另一是单斜晶系(2M), 点群m, 空间群Cc。叶蜡石的晶体结构与滑石相似，但属2:1二八面体型。 晶体形态: 单晶体很罕见。 物理性质: 纯者白色，硬度1~2，{001}解理完全，具滑腻感。比重2.65~2.90。 鉴定特征: 以硬度低、颜色浅、有滑感为特征。

39 田黄石 印章石 鸡血石

40 层状结构硅酸盐矿物 云母族矿物 结晶学与矿物学
化学组成: 化学式可用XY2~3[Z4O10](OH,F)2通式表示，式中X主要是K+，次为Na+，也可有少量的Ca2+、Ba2+、Rb+、Cs+、H3O+等; Y主要Mg、Al和Fe，也可以有Mn、Li、Cr、Ti等离子。 结构特点: 三2:1型, 视Y离子是二价或三价, 分为三八面体和二八面体型。对称较低。 典型矿物种: 金云母 Phlogopote KMg3[Si3AlO10](OH,F)2 黑云母 Biogtite K(Mg,Fe)3[Si3AlO10](OH,F)2 羟铁云母 Annite KFe3[Si3AlO10](OH, F)2 三者构成类质同象系列。 白云母 Muscovite KAl2[Si3AlO10](OH, F )2

41 结晶学与矿物学 层状结构硅酸盐矿物 绿泥石 化学组成: Chlorite (Mg,Al, Fe)6[(Si, Al)4O10](OH)8, 通式中前半部分相当于滑石层，后半部分相当于水镁石层，二者相间排列，即构成绿泥石结构。故为2:1:1型。 结构特点: 多型现象复杂。最稳定最常见的多型属单斜晶系；点群2。空是群C2。 c0sinβ相当于一层滑石层和一层水镁石层的高度之和，此值约为14.2Ǻ。如果由n个这样的重复结构层形成的多型，则其c0sinβ当相当于n×14.2Ǻa0和b0却无多大变化。

42 架状结构硅酸盐矿物 概 述 结晶学与矿物学 架状结构硅酸盐矿物的结构特征是每个硅氧四面体的所有四个角顶，均与毗邻的硅氧四面体共顶。
概 述 架状结构硅酸盐矿物的结构特征是每个硅氧四面体的所有四个角顶，均与毗邻的硅氧四面体共顶。 当结构中有Al3+置换Si4+时，会出现多余的负电荷。负电荷的出现，必须要有阳离子来进行中和，最常见的阳离子是K+、Na+、Ca2+、Ba2+Gs+、Rb+、NH4+等。在岛状、链状、层状结构硅酸盐中，常见的具有六次配位的Mg2+、Fe2+、Mn2+、Al3+、Fe3+等离子，在架状结构硅酸盐中已经退居次要地位。 架状结构硅酸盐矿物中，因受铝氧四面体不相容原理的制约，Si被Al置换的量是有限的，难以超过总数的一半，通常为1/4或1/3。这一原理指的是在一个结构中两个铝氧四面体不能相互共顶。

43 架状结构硅酸盐矿物 长石族 结晶学与矿物学 化学组成: 主要组份有:
钾长石 K[AlSi3O8] Or 钠长石 Na[AlSi3O8] Ab 钙长石 Ca[Al2Si2O8] An 钡长石 Ba[Al2Si2O8] Cn 在高温条件下，Or和Ab可以形成完全类质同象系列，但在低温条件下则只形成有限的类质同象。钾长石与钠长石的类质同象称为碱性长石。碱性长石里一般含An不超过5~10%，Ab中所含的An数略大于Or中所能含的An数。Ab与An也能形成类质同象，构成斜长石系列。

44 Or和Ab的类质同象混晶统称为碱性长石（An含量不超过5-10%）
条纹长石－以钾长石为主体，钠长石为客体 反条纹长石－以钠长石为主体，钾长石为客体 Ab和An形成类质同象系列，构成斜长石（Or<5-10%），按Ab分子和An分子含量比的不同而划分为6个矿物种： 钠长石 An0-10Ab90-100 奥长石 An10-30Ab70-90 中长石 An30-50Ab50-70 拉长石 An50-70Ab30-50 培长石 An70-90Ab10-30 钙长石 An90-100An0-10

45 架状结构硅酸盐矿物 长石族 结晶学与矿物学 结构特点: 主要矿物种:
长石的结构中的四个面体[TO4]（T代表Si或Al）相互共顶，形成一个四联环。四联环与四联环又相互共用角顶，连接成曲轴状的链，平行于a轴伸展，链与链之间，又以桥氧相接，形成整个三维的骨架。 主要矿物种: 透长石 Sanidine 正长石 Orthoclase K[AlSi3O8] 微斜长石 Microcline 斜长石 (钠长石_奥长石_中长石_拉长石_培长石_钙长石) 钡长石 Ba[Al2Si2O8]

46 正长石Orthoclase 正长石的化学组成是KAlSi3O8，晶体属单斜晶系的架状结构硅酸盐矿物。正长石是钾长石的亚稳相变体，钾长石和钠长石不完全类质同象系列。 短柱状或厚板状晶体，常见卡斯巴双晶、巴温诺双晶和曼尼巴双晶，集合体为致密块状。肉红或浅黄、浅黄白色，玻璃光泽，解理面珍珠光泽，半透明。两组解理（一组完全、一组中等）相交成90°。摩氏硬度6，比重 。900℃以上生成的无色透明长石称透长石。 正长石广泛分布于酸性和碱性成分的岩浆岩、火山碎屑岩中，在钾长片麻岩和花岗混合岩以及长石砂岩和硬砂岩中也有分布。正长石是陶瓷业和玻璃业的主要原料，也可用于制取钾肥。

47 斜长石Plagioclase 斜长石属于NaAlSi3O8（Ab）-CaAl2Si2O8（An）类质同象系列的长石矿物的总称，共分为6个矿物种：钠长石、奥长石、中长石、拉长石、倍长石和钙长石。 晶体属三斜晶系的架状结构硅酸盐矿物，多为柱状或板状，常见聚片双晶，在晶面或解理面上可见细而平行的双晶纹。白至灰白色，有些呈微浅蓝或浅绿色，玻璃光泽，半透明。两组解理（一组完全、一组中等）相交成86°24′，故得名斜长石。摩氏硬度6-6.5，比重 。 　　斜长石广泛分布于岩浆岩、变质岩和沉积碎屑岩中。斜长石是陶瓷业和玻璃业的主要原料，色泽美丽者可作宝玉石材料，如日光石

48 架状结构硅酸盐矿物 霞石 结晶学与矿物学 化学组成: Nepheline Na2K[AlSiO4]
结构特点: 六方晶系, 点群6, 空间群P63。结构类似beta2-鳞石英, 可视为其半数Si被Al替代, 变形成霞石的结构, 碱金属K,Na来平衡电价。 晶体形态: 单晶体呈柱状~板状习性。 物理性质: 灰白~灰色，玻璃光泽, 比重2.56~2.66, 硬度5.5~6。 鉴定特征: 似长石矿物: 组份类似长石, 但Si:Al比值不是碱性长石中的3:1, 而是低于该比值的无水架状结构硅酸盐矿物。如霞石, 白榴石等。

49 架状结构硅酸盐矿物 白榴石 结晶学与矿物学 化学组成: Leucite K[AlSi2O6], 部分K可以被Na或Ca所置换。
结构特点: 四方晶系，对称型4/m。空间群I41/a。白榴石的晶体结构中含有由硅氧四面体与铝氧四面体组成的四联环和六联环，它们彼此相联。 晶体形态: 高温β相当结晶成四角三八面体{211}，偶而还可与立方体或菱形十二面体相聚而成聚形。 物理性质: 白色或无色，有时带淡黄色、肉红色或灰色；玻璃光泽或光泽暗淡。硬度5.5~6；{110}解理极不完全。比重2.47~2.50。 鉴定特征: 白榴石色浅，经常呈完好的四角三八面体晶形，产于碱性火山岩中。

50 架状结构硅酸盐矿物 沸石族矿物 结晶学与矿物学 沸石族矿物受热时，有沸腾现象，因而得名。
化学通式为：MxDy[Alx+2Sin-(x+2y)O2n]·mH2O，式中M代表Na+、K+等一价阳离子；D代表Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+等二价阳离子。式中有部分的Al可被Fe3+所置换。 沸石结构中有许多管道和空腔，水分子则位于此处。化学式中的水分子数m，一般是n/2<m<n。m的高低反映了结构中空隙体积与整个结构体积间的关系。沸石水的性质在某种程度上类似于层状结构硅酸盐矿物中的层间水，可以因外界环境的改变而改变，既可得，也可失，得或失对整个结构影响不大。

51 架状结构硅酸盐矿物 沸石族矿物 结晶学与矿物学
沸石的结构是由硅氧四面体和铝氧四面体组成的骨架，这种骨架类型很多，已知者共23种。可以按照所谓的二次结构单位SBU而划分成若干不同类型。所谓SBU(secondary building unit)是由沸石结构中的四面体骨架，经过简化演变而成。如果将各个相互连接的四面体中心彼此连接起来，所连成的最简单图案，便构成了SBU。据研究整个沸石族矿物包括人造沸石在内，二次结构单位只有8种，分别被命名为：

52 架状结构硅酸盐矿物 沸石族矿物 结晶学与矿物学 1. 简单四联环，简记为S4R 2. 简单六联环，简记为S6R
4. 双层四联环，简记为D4R 5. 双层六联环，简记为D6R 6. 复合的五四面体构型，称做复合4-1，简记为4-1 7. 复合5-1，T8O16单位，简记为5-1 8. 复合4-4-1，T10O20单位，简记为4-4-1 其中6、7、8三种符号4-1、5-1、4-4-1表示二次结构单位，T5O10、T8O16和T10O20是其结构的构型。二次结构单位在结构中组成了一些多面体，这些多面体围成的空腔，称为笼(cage)。除了笼这一种空腔以外，沸石结构里不有许多一定的孔径管道存在。

53 沸石晶体结构中的几种笼

54 架状结构硅酸盐矿物 沸石族矿物 结晶学与矿物学
脱水后的沸石，其结构好象是疏松多孔的海绵体，具有很强的吸附性，除了能吸附水分子外，还能吸附一些有机分子或其它物质，所以可用作清洁剂以去除某些混入物。 沸石多为无色或白色，因含杂质而染成其它颜色。或因阳离子交换后，有色素离子的进入而染色。有的沸石有发光性。比重轻，一般在1.9~2.3间，个别含Ba、Zn等元素的沸石，比重较大。 已知天然沸石大约有36种，人造沸石已经超过100种。 主要种属有: 方沸石(analcime)、斜发沸石(clinoptilolite)、片沸石(heulandite)、浊沸石(laumontite)和钙交沸石(phillipsite)等五种; 其次为菱沸石(chabasite)、毛沸石(erionite)、丝光沸石(mordenite)、钠沸石(natrolite)、斜钙沸石(wairkite)等。