宝石矿物的化学成分特点

宝玉石地质基础宝石矿物的化学成分特点建设者姓名：占文锋一、宝石矿物多属于含氧盐类硅酸盐、氧化物类和自然元素类，一些次要的宝石可以是硼酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、卤化物、硫化物等。宝石矿物含氧盐类硅酸盐氧化物类自然元素类(一)含氧盐类

大部分宝石矿物属于含氧盐类，其中又以硅酸盐类矿物居多。据统计，宝石矿物中硅酸盐类矿物约占一半。还有少量宝石矿物属磷酸盐类等。

1．硅酸盐类

在硅酸盐类矿物的晶体结构中，硅氧配位四面体SiO44-是它们的基本构造单元。硅氧四面体在结构中可以孤立地存在，也可以以其角顶相互连接而形成多种复杂的络阴离子(基型)。

(1)岛状基型表现为单个硅氧四面体SiO44-或是每两个四面体以一个公共角顶相连组成双四面体Si2076-在结构中独立存在，它们彼此之间靠其他金属阳离子(如Zr4+、Fe2+、Mg2+、Ca2+等)来连接，自身并不相连，因而呈独立的岛状。属于此类的宝石矿物有：锆石ZrSiO4

，橄榄石(Mg，Fe)2SiO4

，石榴石A3B2(SiO4)3(A为Fe2+、Mg2+、Ca2+、Mn2+等二价阳离子，B为Al3+、Fe3+、Cr3+等三价阳离子)，黄玉A12Si04(F,OH)2,榍石CaTi(SiO4)O，十字石Fe2Al9(SiO4)4O6(O，OH)2，，绿帘石Ca2FeAl2(Si2O7)(SiO4)O(OH)，红柱石Al2SiO4O等。(2)环状基型

包括由三个、四个或六个硅氧四面体所组成的封闭的环(分别叫三方、四方和六方环)。环内每一四面体均以两个角顶分别与相邻的两个四面体连接，而环与环之间则靠其他金属阳离子来连接。属于此类的宝石矿物有：蓝锥矿BaTiSi3O9，(三方环)、绿柱石Be3A12Si6O18。(六方环)、堇青石(Mg，Fe)2A13A1Si5O18。(六方环)电气石(六方环)等。(3)链状基型指每一SiO44-四面体以两个角顶分别与相邻的两个SiO44-四面体连成一条无限延伸的链，链与链之间通过其他金属阳离子而连接。属于此类的宝玉石有翡翠、软玉、透辉石和蔷薇辉石等。软玉Ca2(Mg,Fe)5(Si4O11)2(OH)2透辉石CaMgSi2O6

硬玉NaAlSi2O6

锂辉石LiAlSi2O6（4）层状硅酸盐硅氧四面体SiO4成层连接，两层硅氧骨干层错开联成“双层”构造。在硅氧骨干中，阳离子八面体层中以及双层之间的离子都可以发生其他相似离子的替代。（4）层状硅酸盐蛇纹石质玉（岫玉）

蛇纹石：Mg6(Si4O10)(OH)8

雕刻石,如寿山石、青田石、鸡血石等的矿物成分为地开石、高岭石、伊利石、叶蜡石等层状硅酸盐。地开石、高岭石：Al4(Si4O10)(OH)8

叶蜡石：Al2(Si4O10)(OH)2

葡萄石：Ca2Al(AlSi3O10)(OH)2(5)架状基型

每个硅氧四面体均以其全部的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。属于此类的宝石有：月光石、日光石、拉长石、天河石和方柱石等。长石系列：KAlSi3O8—NaAlSi3O8—CaAl2Si2O8硅酸盐硅氧骨干与宝石矿物物理性质的关系硅氧骨干岛状环状链状层状架状结构特点化学键力较强结构紧密化学键力较强较不紧密化学键力较强较紧密层内较强，层间较弱较不紧密化学键力较强不紧密硬度较大较大中等较小中等密度较大中等-较小中等较小较小折射率光泽较大较强中等-较小中等-较弱中等-较大中等-较强较小较弱较小较弱2．硼酸盐类

[BO3]3-、[BO4]5-两种络阴离子是硼酸盐的基本构造单位，在晶体结构中他们可以独立出现，形成岛状结构；也可以通过共角顶联结成复杂的络阴离子，形成环状、链状、层状、架状结构的硼酸盐。硼铝镁石：MgAlBO4

（岛状结构）3．磷酸盐类

该盐类含有磷酸根PO43-。由于PO43-半径较大，因而要求半径较大的阳离子(如Ca2+、Pb2+等)与之结合才能形成稳定的磷酸盐。此类矿物成分复杂，往往带有附加阴离子。属于此类的宝石矿物有：磷灰石Ca5(P04)3(F、Cl、OH)绿松石CuAl6(PO4)4(OH)8·4H20等。3．磷酸盐类孔雀石CuCO3(OH)2、方解石、冰洲石CaCO3、白云石CaMg(CO3)2菱锰矿MnCO3等硬度较低，溶于冷的或热的盐酸。

(二)氧化物类

氧化物是一系列金属和非金属元素与氧阴离子O2-化合(以离子键为主)而成的化合物，其中包括含水氧化物。这些金属和非金属元素主要有Si、Al、Fe、Mn、Ti和Cr等。阴离子O2-一般按立方或六方最紧密堆积，而阳离子则充填于其四面体或八面体空隙中。属于简单氧化物的宝石有刚玉矿物(Al2O3的红宝石、蓝宝石)，石英矿物(SiO2和SiO2·nH2O)的紫晶、黄晶、水晶、烟晶、芙蓉石、玉髓、欧泊和蛋白石以及金红石(TiO2)等。属于复杂氧化物的宝石矿物有尖晶石(Mg，Fe)Al2O4和金绿宝石BeAl2O4等。(三)自然元素类

有些金属、半金属和非金属元素可呈单质形式独立出现。属于此类的宝石矿物有钻石(成分为C)等。(四)氟化物类萤石CaF2(五)硫化物类硫化物（sulfides）是包括一系列金属、半金属元素与S结合而成的矿物。依据成分中硫离子价态的不同和络阴离子的存在与否，硫化物矿物相应分为三类：单硫化物：硫以S2-形式与阳离子结合而成，绝大多数为黑色；双硫化物，硫以哑铃状对阴离子[S2]