第九章 含氧盐矿物大类 Salt with Oxygen

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1 第九章 含氧盐矿物大类 Salt with Oxygen
硅酸盐矿物类(一) ——岛状硅酸盐矿物亚类 INOSILICATES

2 岛状亚类 Si-O骨干型式 环状基型CYCLOSILICATES [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]（SOROSILICATES）基型，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）

3 Si-O骨干类型 阴离子（有无附加阴离子） 矿物 形态，解理，硬度 岛状 环状
岛状硅酸盐亚类矿物形态物性与阴离子关系 Si-O骨干类型 阴离子（有无附加阴离子） 矿物 形态，解理，硬度 岛状 [SiO4] 锆石 橄榄石 石榴石 柱状，无，7.5-8 粒状，中，6.5-7 粒状，无， ［SiO4］O ［SiO4］(F,OH)2 [SiO4]2O2(OH)2 ［Si2O7］[SiO4] O(OH) 红柱石 蓝晶石 黄玉 十字石 绿帘石 柱状，{110}中, 板状，{100}完,{010}中,二硬 柱状，{001}完，8 柱状，{010}中, 7.5 柱状，{001}完，6 环状 ［Si6O18］六方环 ［Si6O18］复三方环 绿柱石 电气石 柱状，无，7-7.5

4 形态物性 玻璃光泽 岛状结构： 1、不含附加阴离子粒状，如石榴石，解理不发育 2、含附加阴离子O—柱状，如红柱石，解理发育
环状结构：柱状，如电气石，解理不发育 硬度：一般大与小刀

5 锆石 ZirconZr［SiO4］ 变种：水锆石(含水3%～10%)、富铪锆石(HfO2达24%)。
结构：四方晶系。［SiO4］四面体借助Zr4+相联结；二者在C轴方向相间排列。 整个结构也可视为由［SiO4］四面体和［ZrO8］多面体联结而成。 形态物性：四方双锥状，柱状，可依｛011｝成膝状双晶。颜色多变，与其成分多变有关；玻璃至金刚光泽，断口油脂光泽；透明至半透明。解理不完全；断口不平坦或贝壳状。硬度7.5～8。相对密度4.4～4.8。性脆。 鉴定特征： 以其晶形，大的硬度，金刚光泽为特征。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。

6 锆石

7 石榴石族(Garnet) ： A3B2［SiO4］3 铁铝榴石系列：(Mg,Fe,Mn)3Al2［SiO4］3
镁铝石榴子石 (Pyrope ) Mg3Al2［SiO4］3 铁铝石榴子石 (Almandite) Fe3Al2 ［SiO4］3  锰铝石榴子石 (Spessartite) Mn3Al2 ［SiO4］3 钙铁榴石系列：Ca3(Al,Fe,Cr,Ti,V,Zr)2［SiO4］3 钙铝石榴子石 (Grossularite) Ca3Al2 ［SiO4］3  钙铁石榴子石 (Andradite) Ca3Fe3+2 ［SiO4］3  钙铬石榴子石 (Uvarovite) Ca3Cr2 ［SiO4］3  钙钒石榴子石 (Goldmanite) Ca3V2 ［SiO4］3  钙锆石榴子石 (Kimzeyite) Ca3Zr2 ［SiO4］3

8 【晶体结构】 等轴晶系。孤立的［SiO4］四面体由［ BO6］八面体联结；其间为立方配位多面体［AO8］。
【形态】 常呈完好晶形，菱形十二面体晶面上常有平行四边形长对角线的聚形纹。集合体常为致密粒状或致密块状。 【物理性质】 颜色受成分影响(如钙铬榴石因含铬呈鲜绿色)，；玻璃光泽，断口油脂光泽。无解理。硬度6.5～7.5。相对密度3.5～4.2，一般铁、锰、钛含量增加，相对密度增大。有脆性(如薄片中常见石榴子石裂纹发育，是脆性引起)。 【鉴定特征】 等轴状，油脂光泽、缺乏解理及硬度高。 【主要用途】 研磨材料。宝石原料。激光材料。

9 石榴子石晶体结构

10 石榴石

11 橄榄石(Olivine)(Mg,Fe)2［SiO4］
【晶体结构】 斜方晶系。单岛状。 【形态】 一般呈不规则它形晶粒状集合。 【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。硬度6.5～7。相对密度3.27～4.37。 【鉴定特征】 以其特有的橄榄绿色，粒状、解理性差，具贝壳状断口为特征，也可根据产状鉴定。 【主要用途】 镁质耐火材料；宝石原料。

12 橄榄石

13 红柱石族：红柱石、蓝晶石 Al2SiO5三种同质多像变体： 蓝晶石AlⅥAlⅥ［SiO4］O—Al2［SiO4］O；
夕线石AlⅥ［AlⅣSiO5］— Al［ AlSiO5］。 前二者属本族矿物，夕线石为链状硅酸盐。

14 三种矿物结构上的差异导致了它们形态、物性的差异:
(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 AlⅥAlⅤ［SiO4］O ］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，其针状晶形及解理也都平行［AlO6］八面体链及［AlO4］、［SiO4］四面体双链，之所以发育成针状、纤维状晶形，是因为结构中存在一个［AlO6］八面体链和一个［AlO4］、［SiO4］四面体双链导致结构异向性十分强烈所致。

15 这三种矿物的相对密度差异也能很好地说明它们之间结构紧密度的差异及形成温度、压力条件的差异:
(1)红柱石AlⅥAlⅤ［SiO4］O相对密度小(3.13～3.16)，结构最松，出现罕见的五次配位AlⅤ，形成于低温、低压条件； (2)夕线石AlⅥ［AlⅣSiO5］相对密度较大(3.23～3.27)，结构较红柱石紧， AlⅤI 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AlⅥAlⅥ［SiO4］O相对密度最大(3.53～3.65)，结构最紧密，其氧离子作近似的立方最紧密堆积， AlⅥ形成于低温高压环境。

16 红柱石

17 蓝晶石

18 黄玉(Tapaz) Al2［SiO4］(F,OH)2
【晶体结构】 斜方晶系。 【形态】 柱状晶形。柱面常有纵纹。 【物理性质】 无色或微带蓝绿色，黄色，乳白色，黄褐色或红黄色等；透明；玻璃光泽。解理平行{001}完全。硬度8。相对密度3.52～3.57。 【成因及产状】 是典型的气成热液矿物。 【鉴定特征】 柱状晶形，柱面有纵纹，解理{001}完全，高硬度，以此可与类似的石英区分。 【主要用途】 宝石原料。研磨材料、精细仪表的轴承等。

19 黄玉（黄晶）

20 十字石 (Staurolite) FeAl4[SiO4]2O2(OH)2 【晶体结构】 斜方晶系。 【形态】 晶形呈短柱状。穿插双晶。
【物理性质】 深褐，红褐，黄褐色；玻璃光泽，但变化后(或不纯净)常显暗淡无光或如土状。解理{010}中等。硬度7.5。相对密度：3.74～3.83。 【成因及产状】 主要是区域变质及少数接触变质作用的产物。 【鉴定特征】 短柱状，横断面为菱形，特别是双晶形状，深褐、红褐色，硬度大，以此可与红柱石区别。

21 榍石(Sphene或Titanite)CaTi［SiO4］O
【晶体结构】 单斜晶系。 【形态】 常见晶形为具有楔形横截面的扁平信封状晶体。 【物理性质】 蜜黄色、褐色、绿色、灰色、黑色，成分中含有较多量的MnO时，可呈红色或玫瑰色；条痕无色或白色；透明至半透明；金刚光泽，油脂光泽或树脂光泽。解理{110}中等；具{221}裂开。硬度5～6。相对密度3.29～3.60。 【鉴定特征】 以其特有的扁平信封状晶形和楔形的横截面可与其他蜜黄色矿物相区别。 【主要用途】 大量时可作钛矿石，亦可作为稀有元素矿床的找矿标志。色泽美丽透明者也用作宝石原料。

22 绿帘石 epidote Ca2FeAl2 [Si2O7][SiO4] O (OH)
【晶体结构】 单斜晶系。 【形态】 柱状，平行b轴。平行b轴晶带的晶面有明显条纹。 【物理性质】灰色，黄绿色，含铁颜色加深。解理{001}完全。硬度6。相对密度3.29～3.60。 【主要用途】 地质意义。

23 绿柱石(Beryl)Be3Al2［Si6O18］
【化学组成】 有些绿柱石可含Na、K、Li、Cs、Rb等碱金属。 【晶体结构】 六方晶系。硅氧四面体组成的六方环垂直c轴平行排列，上下两个环错动25°，由Al3+及Be2+连接；铝配位数为6，铍配位数为4，均分布在环的外侧，所以在环中心平行c轴有宽阔的孔道，以容纳大半径的离子K+、Na+、Cs+、Rb+以及水分子。 【形态】 柱状或板状。柱面上常有平行c轴的条纹。 【物理性质】 无色、绿色、黄绿色、粉红色等，深蓝色的称海蓝宝石，其蓝色由Fe2+引起，碧绿苍翠的称祖母绿，其颜色由Cr2O3引起。含Cs则呈粉红色，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。硬度7.5～8。相对密度2.6～2.9。 【鉴定特征】 晶形和硬度及解理不发育易于识别。 【主要用途】 Be的矿石矿物。宝石原料（祖母绿）。

24 绿柱石和云母 绿柱石

25 Na(Mg,Fe)3Al6［Si6O18］［BO3］3(OH,F)4
电气石(Tourmaline) Na(Mg,Fe)3Al6［Si6O18］［BO3］3(OH,F)4 【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7～7.5。相对密度3.03～3.25。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)。 

26 电气石

27 本章概要： 1. 硅酸盐矿物的硅氧骨干基本型式、络阴离子团、硅氧比，及代表性矿物； 2. 骨干类型与形态、物性关系；
3. 主要硅酸盐矿物鉴定特征。

28 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. 电气石矿物的颜色变化及其类质同象系列与其成因的关系；

29 第九章 含氧盐矿物大类 Salt with Oxygen
硅酸盐矿物类(一) ——链状硅酸盐矿物亚类 INOSILICATES

30 一 概述 结构：链状Si-O骨干平行C轴排列，靠骨干外阳离子互相联系。 成分： 双链类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 ≤1∶3，仅夕线石达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。

31 二 辉石族(Pyroxene Group) 1. 化学通式 XY[T2O6]
——X：Na+, Ca2+, Mn2+, Fe2+, Mg2+, Li+; ——Y：Fe3+, Cr3+, Mn2+, Fe2+, Mg2+, Al3+ ,Ti4+; ——T：Si4+, Ti4+ , Al3+;

32 二 辉石族(Pyroxene Group) 2. 硅氧骨干外阳离子占位及对称 链间两种空隙：
2.  硅氧骨干外阳离子占位及对称 链间两种空隙： 小空隙M1：位于硅氧四面体角顶相对的位置，一般由较小的阳离子Fe++, Mg++, Al+++占据，呈正八面体配位； 大空隙Ｍ２：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： 　 Ｍ２位被小阳离子（Fe++, Mg++）占据，斜方晶系； 　 Ｍ２位被大阳离子（Na+, Ca++，Li+）占据，单斜晶系。

33 小半径（Fe++, Mg++） 大阳离子（Na+, Ca++） 辉石晶体结构 对称取决于Ｍ２：——小阳离子（Fe++, Mg++），斜方晶系，紫苏辉石Mg2[Si2O6] 　 ——大阳离子（Na+, Ca++，Li+），单斜晶系，透辉石CaMg[Si2O6]

34 二 辉石族(Pyroxene Group) 3. 解理与结构关系 11） 解理特征： ——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

35 辉石解理与晶体结构

36 二 辉石族(Pyroxene Group) 4. 成分与颜色关系 颜色随含Mn++, Fe++, Ti++++增加而加深。 5. 其他特征
4. 成分与颜色关系 颜色随含Mn++, Fe++, Ti++++增加而加深。      5. 其他特征 玻璃光泽，H5-6，硬玉和锂辉石H6.5-7，D中等（ ）

37 二 辉石族(Pyroxene Group) 6. 斜方辉石与单斜辉石分述 斜方辉石(Orthopyroxene)：
——顽火辉石（En）Mg2[Si2O6]—斜方铁辉石(Fs)Fe2[Si2O6]类质同象系列 玩火辉石 En 无色 超基性 变粒岩 较高温 古铜辉石 En 古铜色 紫苏辉石 En 灰绿色 铁紫苏辉石 En 绿色 尤莱辉石 En 暗绿色 斜方铁辉石 En 墨绿色 基性 麻粒岩 较低温

38 二 辉石族(Pyroxene Group) 6. 斜方辉石与单斜辉石分述 单斜辉石(Clinopyroxene)：
——透辉石（Di）CaMg[Si2O6]—钙铁辉石(Hed) CaFe[Si2O6]类质同象系列 透辉石 Di 无色 超基性 镁夕卡岩 较高温 次透辉石 Di 浅绿色 铁次透辉石 Di 绿色 钙铁辉石 Di 墨绿色 基性 钙夕卡岩 较低温

39 二 辉石族(Pyroxene Group) 6. 斜方辉石与单斜辉石分述 单斜辉石(Clinopyroxene)：
——普通辉石Augite : Ca (Mg, Fe2+, Fe3+,Ti,Al)[(Si,Al)2O6] ——硬玉Jadeite : NaAl[Si2O6] , H=6.5, 翡翠 ——锂辉石Spodumene : LiAl [Si2O6] H=6.5-7 ——霓石(Aegirine)NaFe3+［Si2O6］

40 透灰石

41 普通辉石

42 翡翠饰品

43 三 三重、五重单链状矿物 1.硅灰石Wollastonite Ca3[Si3O9]
三重单链，三斜，b轴板状，浅红白，解理{100}完全，H ， D ，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。

44 三、 三重、五重单链状矿物 2.蔷薇辉石Rhodonite (Mn,Ca)5[Si5O15]
五重单链，三斜，板状，粉红，解理{110}、{001}完全，交角近90°，H5.5-6， D ，黑色被膜，产于片岩。 与蔷薇石英区别：解理。

45 四 角闪石族(Amphibole Group)
1. 化学通式 A0-1X2Y5[T4O11]2(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+;

46 四 角闪石族(Amphibole Group)
2.  硅氧骨干外阳离子占位及对称 链间由O 和（OH）堆积构成M1, M2, M3, M4, A五种空隙（依次增大）： 小空隙M1，M2, M3：位于硅氧四面体角顶相对的位置，一般由较小的Y类阳离子占据，呈八面体配位； 大空隙Ｍ4：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离子所占据。 对称特点—Ｍ4： 　 Ｍ4位被小（Fe++, Mg++）阳离子占据，斜方晶系； 　 Ｍ4位被大（Na+, Ca++）阳离子占据，单斜晶系。

47 四 角闪石族(Amphibole Group)
3. 解理与结构关系 1） 解理特征： ——斜方闪石：{210}，夹角56°/124°； ——单斜闪石：{110}，夹角56°/124° 2) 解理与结构关系

48 角闪石解理与晶体结构 大空隙 Ｍ4位： 小阳离子（Fe++, Mg++），斜方晶系； 大阳离子（Na+, Ca++），单斜晶系。

49 四 角闪石族(Amphibole Group)
4. 成分与颜色关系 颜色随含Mn2+, Fe2+, Ti4+增加而加深。 2.      5. 其他特征 玻璃光泽，H5-6，直闪石和蓝闪石H ，D中等（ ）。

50 四 角闪石族(Amphibole Group)
6. 斜方闪石与单斜闪石分述 斜方闪石(Orthoamphibole)： ——直闪石Anthophyllite （Mg，Fe）7[Si4O11]2（OH）2——M4 放射状或纤维状。 仅见于中级变质岩中。

51 四 角闪石族(Amphibole Group)
6. 斜方闪石与单斜闪石分述 单斜闪石(Clinoamphibole)： ——透闪石（Tre）Ca2Mg5[Si4O11]2（OH）2—铁阳起石Ca2Fe5[Si4O11]2（OH）2类质同象系列 —M4 透闪石（Tremolite） Tre 无色 较高温 阳起石 (Actinolite) Tre 绿色 铁阳起石(Ferroactinolite) Tre 墨绿色 较低温

52 四 角闪石族(Amphibole Group)
6. 斜方闪石与单斜闪石分述 单斜闪石(Clinoamphibole)： ——普通闪石Hornblende : NaCa2 (Mg, Fe2+)4 (Fe3+,,Al)[(Si,Al)4O11] 2（OH）2 ——蓝闪石Glaucophane : Na2 Mg 3Al2[Si4O11] 2（OH）2 , H=6-6.5, 低温高压变质 ——钠闪石Riebeckite : Na2 Fe++ 3 Fe+++2[Si4O11] 2（OH）2 , H=5,柱状，碱性-酸性岩浆岩 。

53 五 夕线石族（Sillimanite Group）
夕线石Sillimanite Al[AlSiO5] [SiO4]和[AlO4]四面体沿C轴交替排列的双链，斜方； 长柱状，断面近正方形之菱形或长方形，（110）与（110）夹角88°15，，白、浅褐白，解理{010}完全，H ， D ； 产于高温接触变质带和区域变质岩。

54 透闪石

55 角闪石

56 阳起石 ACTINOLITE

57 直闪石石棉

58 思考题 1. 从硅氧骨干特点分析辉石族和闪石族矿物物理性质差异的本质；
2. 如何区别蔷薇辉石与菱锰矿；透闪石与硅灰石；普通角闪石与普通辉石？