矿物学全套课件

緒論§1礦物和礦物學的概念

一、礦物的概念(圖片1)

圖片(2)

礦物（mineral）：

是由地質作用

或宇宙作用所形成的、具有一定的

化學成分和內部結構、在一定的

物理化學條件下相對穩定的天然結晶態的單質或化合物，它們是

岩石和礦石的基本組成單位。

說明：

1）礦物系地球、月球及其他天體中

天然形成的產物。

人造礦物或合成礦物：

在實驗室或工廠裏用人工方法

製造出來的、與相應的天然礦物具有相同或相似的成分、結構及

性質的產物。

2）礦物具有一定的成分、結構、形態和性質，藉此可鑒別礦物種。

但是，由於形成環境的複雜性，礦物的

這些特徵可在一定範圍內變化，故這些特徵常可作為反映礦物成因的

標誌。

3）

任何一種礦物均只是在一定的物理化學條件下相對穩定，得以保存。

當外界條件改變至超出礦物的穩定範圍時，礦物即會變成在新的條件下穩定的其他礦物。4）礦物的集合體即組成岩石或礦石。

注意：

1）當前，礦物學通常以天然結晶質無機物為主要研究對象，液體和氣體均不在現代礦物之列。

2）准礦物（mineraloid）：極少數天然形成的、具有一定的化學成分的非晶態的單質或化合物，如蛋白石和水鋯石等。

3）

經過漫長的地質時代，准礦物有自發地向結晶態的礦物轉變的必然趨勢。

二、礦物學的概念

礦物學(mineralogy)：是一門研究地球

及其他天體的物質組成及演化規律的地質基礎學科。是研究礦物(包括准礦物)的

成分、結構、形態、性質、成因、產狀、

用途及其相互間的內在聯繫，以及礦物

的時空分佈規律及其形成和變化的歷史的科學。它為地質學的其他分支學科及材料科學等應用科學在理論上和應用上提供了必要的基礎和依據。§2礦物學發展簡況

1．十九世紀以前，礦物學始終處於對礦物的記載和表面特徵的描述。2．自十九世紀中葉以來，礦物學飛速發展，經歷了四次重大的變革。

1）1857年偏光顯微鏡創制成功，並應用於對礦物的研究和鑒定。

2）1912年勞埃將x射線成功地應用於礦物晶體結構分析。

3）1930s以來，物理化學理論和熱學相平衡理論被引入礦物學。

4）1960s以來，由於一系列現代測試技術、高溫超高壓實驗技術、量熱實驗手段及電子電腦的應用。

§3礦物學與其他學科的關係§4礦物和礦物學的應用

一、礦物的應用

1．礦物應用的歷史

1）最早可追溯到舊石器時代，當時即已利用脈石英、水晶和燧石等製作各種石器。

2）至中石器時代，已知用粘土礦物

燒制陶器。

3）青銅時代，已能從某些礦物中

提取金屬。

4）礦物材料的廣泛應用及許多

礦物性能的開發和利用，主要興起於

二十世紀中葉，並日顯其重要地位，

新興邊緣學科

——礦物材料科學。

2．礦物的用途

礦物的用途：

①作為提取其中有用成分（特別是冶煉金屬）的原料；

②作為製造其他產品的原料；

③利用礦物的某種特殊性能而作為材料直接應用。

注：

以提取有用成分為目的礦物主要

是金屬礦物；而作為材料直接應用

或用作製造其他產品的原料的礦物，

則以非金屬礦物為主。

3．礦物的應用領域

礦物作為材料或原料，廣泛應用於冶金、陶瓷、玻璃、建材、

機械、化工、輕工、造紙、電子、

農業、食品、醫藥、環保、寶石、

航太及國防等諸多領域。

對非金屬礦物的性能要求：

高強、高速、高溫、輕質、絕緣和耐腐蝕等。

非金屬礦產的開發勢必成為衡量一個國家工業化成熟程度的標誌。

可以預言，二十一世紀將是非金屬時代，是人類更高級的石器時代。

二、礦物學的應用

礦物學的應用主要包括兩大方面：

①應用於地質找礦；

②研究作為礦產資源的礦物本身

的開發和應用。

现代矿物学的發展，不斷與相關

科學相互滲透，從而產生了一些

新興的邊緣學科和新分支。

成因礦物學（geneticmineralogy）和

找礦礦物學（prospectingmineralogy），

揭示岩石和礦床的成因及地質構造變動條件，指導找礦勘探、礦床的

工業評價和礦石的加工利用等，不斷深化礦物結晶化學理論。

礦物物理學（mineralphysics）和

量子礦物學（quantummineralogy），

揭示礦物的物理性質及表面態、

化學吸附等本質，瞭解和控制各種

礦物性能的變化，擴大礦物的應用範圍，綜合利用礦物資源，促進礦物材料的研究。

實驗礦物學(experimentalmineralogy)，

是研究礦物的合成以及在各種條件下

模擬和探索礦物的形成和演變過程

的一門礦物學的分支學科，不僅為

成礦理論提供了基礎資料，也為高新技術領域功能材料的合成奠定了基礎。

應用礦物學（appliedmineralogy），是礦物學向材料科學方向延伸而產生的

礦物學新分支，是礦物材料研究及許多

相關應用科學的重要基礎，在礦物材料合成（包括寶石的人工合成及天然寶石

的優化處理等）、尖端科技材料（如

光學材料、超導材料、磁性材料等）等方面的研究應用十分重要，其研究是

工業、農業及材料工業等發展的動力。

當前，對礦物材料或原料的應用

日益提出更高的要求，而自然界礦物資源有限且日漸枯竭，礦產資源危機

已成為當今世界令人矚目的問題。

故當務之急：不斷挖掘資源潛力，

開拓礦物應用新領域，開發礦物應用

新品種，加速提高采、選、冶工藝技術

及礦物的人工合成和改性技術等。課程安排和要求

通論14學時，各論26學時，共40學時。講課18學時，實習22學時。作業要求：按時完成，獨立完成，準備兩個作業本。下一頁花崗岩手標本下一頁陽起石放射狀集合體返回蛋白石下一頁自然金下一頁自然銀下一頁自然銅下一頁黃鐵礦集合體下一頁斑銅礦集合體下一頁輝鉬礦集合體下一頁赤鐵礦集合體返回鉻鐵礦集合體下一頁金剛石晶體下一頁塊狀石墨下一頁自然硫晶體下一頁雌黃集合體下一頁雄黃集合體下一頁薔薇石英下一頁蛋白石下一頁層解石集合體下一頁冰洲石下一頁白雲石集合體下一頁冰長石下一頁正長石晶體下一頁卡斯巴雙晶下一頁文象結構下一頁斜長石晶體下一頁方解石集合體下一頁文石集合體下一頁石膏晶體下一頁硬石膏晶體下一頁螢石解理塊下一頁螢石集合體下一頁螢石集合體下一頁螢石集合體返回橄欖石晶體下一頁金剛石晶體下一頁金剛石晶體下一頁紫水晶下一頁祖母綠戒面下一頁石榴子石戒面下一頁紫水晶晶洞下一頁綠柱石晶體下一頁綠柱石集合體下一頁石榴子石晶體下一頁瑪瑙下一頁天河石晶體下一頁硬玉返回剛玉晶體

含氧鹽礦物大类

§1概述

含氧鹽礦物：

金屬陽離子與各種含氧酸根絡陰離子結合而成的鹽類化合物。

本大類礦物種數約占已知礦物總數

的2/3，重量超過地殼總重量的4/5。

一、化學組成

陽離子：

惰性氣體型離子最為重要；

其次為部分過渡型離子。

絡陰離子：

[SiO4]4-、[SO4]2-、[CO3]2-、[PO4]3-、

[WO4]2-、[BO4]3-、[AsO4]3-、[VO4]3-、

[MoO4]2-、[NO3]-、[CrO4]2-……

二、晶體化學特點晶體化學特點

絡陰離子內中心陽離子的半徑小、

電價高，主要以共價鍵與O2-牢固相聯，

是晶體結構中的獨立單位；絡陰離子主要藉助O2-與外部金屬陽離子以離子鍵

結合；層狀結構者層間以分子鍵聯繫。總體看含氧鹽屬離子晶格。

三、物理性質

具離子晶格的特性

1．光學性質：

通常為淺色，條痕白色，

透明，玻璃光澤；少數為金剛光澤、

半金屬光澤。

2．其他性質：

1）H

變化極大（1～8）：無水的含氧鹽特別是矽酸鹽(層狀矽酸鹽

除外)礦物一般具較高的硬度和

熔點，一般不溶於水；其他礦物

硬度較小。2）G中等—輕。

3）不同類礦物及同一類礦物

不同礦物種，其解理發育不同。

4）導熱性差，不導電。

四、分類

據絡陰離子種類的不同，分為：

矽酸鹽類

硫酸鹽類

碳酸鹽類

磷酸鹽類

鎢酸鹽類

硼酸鹽類

砷酸鹽類

釩酸鹽類

鉬酸鹽類

硝酸鹽類

鉻酸鹽類§2矽酸鹽類

一、一般特點

矽酸鹽礦物：

金屬陽離子與各種矽酸根相結合而成的含氧鹽礦物。

本類礦物在地殼中分布最廣泛，

目前已發現的有800多種，約占

礦物總種數的1/4，其重量約占地殼

總重量的85%。

意義：

1）是三大類岩石的主要造岩礦物，是組成地殼的物質基礎；

2）對研究岩石或礦床的成因、劃分構造帶均有特殊意義；

3）許多矽酸鹽礦物本身，作為非金屬礦物原料或特種非金屬材料，廣泛用於工業、國防、尖端技術及其他領域，並日益發揮重要作用。

4）是許多金屬元素特別是稀有金屬

Be、Li、Rb、Cs、Zr、Hf等的主要或

唯一來源。

5）不少矽酸鹽礦物是珍貴的寶玉石礦物，如綠柱石(祖母綠和海藍寶石)、

硬玉(翡翠)、軟玉、電氣石(碧璽)、黃玉、石榴子石（紫牙烏）等。

（一）化學組成化學組成

陽離子：主要是惰性氣體型離子

及

部分過渡型離子；銅型離子很少見。最主要為Al、Fe、Ca、Mg、Na、K，

其次有Mn、Ti、Li、Be、Zr等。

陰離子：主要由Si和O組成的各種絡陰離子。

附加陰離子：

F-、Cl-、(OH)

-、O2-

及

S2-、[CO3]2-、[SO4]2-……

H2O

注意：

1）各種不同元素間普遍存在類質同像。

2）矽酸鹽中的水，常為(OH)-和H2O；

(H3O)+只在某些層狀矽酸鹽中少量存在，

且易於轉變為H++H2O。H2O多呈沸石水

或層間水，僅在少數矽酸鹽中才以結晶水

的形式存在，起著充填空隙或水化陽離子

的作用。

（二）晶體化學特徵

[SiO4]4-四面體[SiO4]4-四面體是矽酸鹽礦物的

基本構造單位，可孤立地存在；也可

以角頂相聯形成多種複雜的絡陰離子，即各種形式的矽氧骨幹，再與金屬陽離子結合形成多種矽酸鹽礦物。

活性氧（非橋氧）：

[SiO4]4-四面體中與1個Si

相聯結的O。

惰性氧（橋氧橋氧）：

[SiO4]4-四面體中與2個Si

相聯結的O，其電荷已中和。

1．矽氧骨幹的基本形式

矽酸鹽礦物晶體結構中

的絡陰離子骨幹，因[SiO4]4-的

聯結方式的不同而異。

目前已發現的矽氧骨幹有幾十種，

常見的基本形式主要有：

1）島狀矽氧骨幹

矽氧骨幹被其他陽離子隔開，

彼此分離猶如孤島。（1）孤立四面體孤立四面體：

[SiO4]4-

Si∶O

=

1∶4

[SiO4]4-間彼此互不連接，孤立地分佈。如橄欖石

(Mg,Fe)2[SiO4]橄欖石

(Mg,Fe)2[SiO4]

。（2）雙四面體雙四面體：[Si2O7]6-

Si∶O

=

1∶3.5

2個[SiO4]4-共用1個角頂相互連接。如異極礦

Zn4[Si2O7](OH)2

。

2）環狀矽氧骨幹環狀矽氧骨幹：[SinO3n]2n-

Si∶O

=

1∶3

由n個[SiO4]4-彼此共用角頂相聯

形成封閉的環，每個[SiO4]4-與相鄰的[SiO4]4-共用2個角頂。最常見六環[Si6O18]12-，如綠柱石

Be3Al2[Si6O18]綠柱石Be3Al2[Si6O18]等；也有三環[Si3O9]6-、四環[Si4O12]8-。

3）鏈狀矽氧骨幹

無數個[SiO4]4-間通過共用

2或3個角頂，沿一個方向彼此相連，

無限延伸成鏈。鏈間為其他金屬

陽離子聯結。常見單鏈和雙鏈。

（1）單鏈：

每個[SiO4]4-以2個橋氧分別

與相鄰的2個[SiO4]4-聯結。

按重複週期和聯結方式分：

輝石輝石型：

Si∶O

=

1∶3：矽灰石矽灰石型：薔薇輝石薔薇輝石型：（2）雙鏈雙鏈：

相當於2個單鏈聯結而成。

角閃石型：

Si∶O

=

1∶2.75

由互成鏡像關係的2個輝石型單鏈

並聯而成，每個[SiO4]4-中有2或3個橋氧。4）層狀矽氧骨幹層狀矽氧骨幹：

Si∶O

=

1∶2.5

每個[SiO4]4-均以3個角頂

分別與相鄰的3個[SiO4]4-相連結而形成向二維空間無限延展的

矽氧四面體層。

5）架狀矽氧骨幹架狀矽氧骨幹：

[(AlxSin-x)O2n]x-

(Si

+

Al)∶O

=

1∶2

所有[SiO4]4-均以4個角頂分別

與相鄰的4個[SiO4]4-共用相連形成

三維空間無限擴展的架狀結構。

所有O2-皆為橋氧，為電性中和的

結構，不再是矽酸鹽的絡陰離子。

故在矽酸鹽的架狀骨幹中，必須有部分的[SiO4]4-為[AlO4]5-（個別情況下可被[BeO4]6-或[BO4]5-等）所替代，這樣才能出現過剩的負電荷成為架狀絡陰離子，得以與骨幹之外的一定的金屬陽離子結合成鋁矽酸鹽。

如

正長石

K[AlSi3O8]，

霞石

(Na,K)[AlSiO4]，

香花石

Ca3Li2[BeSiO4]3F2

，

鈉硼長石

Na[BSi3O8]等。

注意：

①架狀矽氧骨幹內，O2-剩餘電荷低，且空隙較大，要求低電價、大半徑、高配位數的金屬陽離子與之

結合。有時並有附加陰離子和水分子

存在。

②

[AlO4]5-不穩定，在矽氧骨幹結構中，

2個[AlO4]5-不能直接相連，而必需有

[SiO4]4-的支持，並由[SiO4]4-將其分隔。

故Al替代Si的數量不能超過Si總數的一半；孤立矽氧骨幹中[AlO4]5-四面體難以存在。

2．化學鍵

矽氧骨幹內部Si與O之間主要是

共價鍵，矽氧骨幹與金屬陽離子間則以離子鍵為主。

Si

—O鍵的性質與Si∶O比值

及其他金屬陽離子存在的情況有關：

隨著Si∶O比值由1∶4遞增至1∶2，

Si

—

O的作用遞增，而O2-與金屬

陽離子作用遞減，致使Si的離子化

趨勢逐漸增強。

3．Al的作用Al的作用

Al在矽酸鹽結構中起著特殊的雙重作用。

1）Al3+呈六次配位，與O2-

結合成

[AlO6]八面體，存在於矽氧骨幹之外，

起聯結絡陰離子的普通金屬陽離子

（如Mg2+、Fe2+……）的作用，形成

鋁的矽酸鹽，如高嶺石Al4[Si4O10](OH)8，

黃玉Al2[SiO4](F,OH)2

。2）Al3+呈四次配位，進入矽氧骨幹，

替代部分的Si4+，形成[AlO4]四面體，

構成鋁矽酸鹽，如鉀長石K[AlSi3O8]鉀長石K[AlSi3O8]

。

3）有時，Al可在同一晶體結構中，

同時呈四次和六次配位，形成鋁的

鋁矽酸鹽，如白雲母KAl2[AlSi3O10](OH)2白雲母KAl2[AlSi3O10](OH)2

。

Al的氧化物的兩性：

酸性條件下Al起陽離子的作用，CN=6；

鹼性條件下形成鋁酸根，CN=4

。

∵rAl/

rO

=

0.386

（近於0.414）

∴高壓條件下CN

=

6

；高溫條件下CN

=

4

∴高溫或鹼性條件下易形成鋁矽酸鹽，如夕線石Al[AlSiO5]

；

高壓或酸性條件下易形成鋁的矽酸鹽，如藍晶石Al2[SiO4]

。

小結：

具單四面體島狀結構的矽酸鹽，

晶體一般最緊密；具鏈狀—層狀—架狀結構者，空隙度依次加大，結構的緊密度

依次降低。矽酸鹽礦物因晶體結構和化學組成

特點的不同，其形態和物理性質各具

特徵。

結構內鍵力的鍵強及強鍵的取向

晶體習性及力學性質；

結構的緊密程度和金屬陽離子的性質

光學性質

（三）形態

與矽氧骨幹形式密切相關。一般地：

1）具孤立[SiO4]4-四面體骨幹的矽酸鹽

礦物，常表現為三向等長的形態，呈

等軸狀或粒狀，如石榴子石，橄欖石。

若不同方向的鍵力有差異，則呈非三向等長的形態，如紅柱石呈柱狀，藍晶石

呈板條狀

。

2）具環狀矽氧骨幹者，垂直環平面

（沿c軸）的方向上環與環之間的

聯結力一般較強，晶體常呈柱狀形態，往往屬三方、六方晶系，如電氣石，

綠柱石。3）具鏈狀矽氧骨幹者，均∥鏈的方向而成柱狀、針狀、纖維狀，如

輝石，角閃石。

4）層狀結構礦物晶體∥結構層的方向而成板狀、片狀、鱗片狀，

如滑石，雲母。

5）架狀結構礦物較複雜，其形態主要取決於[SiO4]4-與[AlO4]5-骨幹內部的連接形式及化學鍵分佈的情況，可呈粒狀、片狀、板狀、板柱狀或

柱狀。

如沸石族礦物因骨幹內部有的沿一個方向聯結力特強而似鏈狀，有的在某一平面內聯結力特強而

似層狀，有的則呈典型的架狀，故鈉沸石呈柱狀、片沸石呈片狀、

方沸石呈三向等長形態。

（四）物理性質

矽氧骨幹內部主要是共價鍵，

矽氧骨幹與金屬陽離子之間主要以離子鍵結合。

矽酸鹽礦物一般具離子晶格的性質，

明顯表現出非金屬性：大多為透明或半透明，玻璃光澤或

金剛光澤，條痕白色或近白色的淺色等。

但顏色、解理、硬度、比重等性質變化

很大，主要受矽氧骨幹形式及金屬陽離子的種類的影響。

1）顏色：取決於金屬陽離子的種類：

①

惰性氣體型離子的矽酸鹽礦物為無色或淺色；

②

含Fe、Mn、Ti等過渡型離子者，

顏色較深。

2）解理：明顯受結構中強鍵的分佈所控制：

①具島狀結構之三向等長者，一般無完全解理；而紅柱石具∥c軸方向的柱狀解理，藍晶石具{100}的完全解理。

②

環狀者，如有解理，則為柱狀或∥底軸面的解理。

③

鏈狀者具∥鏈的方向的柱狀完全解理。

④

層狀者，具∥層的極完全解理。

（完全的底面解理）

⑤

架狀者，視其晶體格架類型而

有所不同，解理完善程度視鍵力情況

而不同。如長石族礦物具{001}和

{010}中等－完全解理。

3）硬度：一般均較高（＞小刀），僅層狀結構者例外。

①

島狀結構者，結構緊密，H

最高，通常為6～8；

②

環狀結構者，與島狀結構者

大體相似；

③

鏈狀結構者稍低，為5～6；④

架狀結構者，雖結構疏鬆，但

[SiO4]4-與[AlO4]5-的聯結均很牢固，

故H並不低(5～6)，僅沸石族礦物因含H2O，H降至3.5～5。

⑤

層狀結構者，因層間的聯結力

（分子鍵或弱離子鍵）較弱，故H

很低，近於指甲：最低者(滑石、高嶺石

等)僅

1

±；雲母族礦物2.5±。

4）相對密度：

①島狀者G偏大，一般在3.5±或＞4。

∵大多結構緊密，陽離子多半徑較小、

原子量較大，如Zr4+、Ti4+、Fe等。

②

架狀者

G偏小，一般＜3。

∵結構疏鬆、空隙大，主要陽離子多為原子量小、半徑大的K+、Na+、

Ca2+等。

③

鏈狀、層狀或環狀者：G約3～3.5。

（五）成因產狀

內生、外生、變質作用均可形成：

大部分不含水的矽酸鹽礦物主要

形成於較高的溫度、壓力條件下；

含水（OH-、H2O）者形成的溫度、

壓力較低，甚至在地表條件下也能大量形成。

（六）分類：通常據矽氧骨幹的形式分亞類：亞類矽氧骨幹形式Si∶O島狀結構矽酸鹽

孤立四面體

[SiO4]4-

1∶4

雙四面體

[Si2O7]6-

1∶3.5環狀結構矽酸鹽

六方環狀矽氧骨幹最重要

[Si6O18]12-

1∶3

鏈狀結構矽酸鹽

單鏈結構矽氧骨幹

1∶3

雙鏈結構矽氧骨幹

1∶2.75層狀結構矽酸鹽

層狀矽氧骨幹

1∶2.5架狀結構矽酸鹽

架狀矽氧骨幹

[(AlxSin-x)O2n]x-

1∶2

二、分述

（一）島狀結構矽酸鹽亞類

包括：具單四面體[SiO4]結構、雙四面體[Si2O7]結構的礦物。

1．晶體化學特點

絡陰離子：

主要為[SiO4]4-、[Si2O7]6-

陽離子：

主要是電價高的Al3+、Fe3+、

Cr3+、Mn3+、Ti4+、Zr4+、Hf4+、TR3+等，或電價不高但半徑較小、CN較低的二價陽離子，如：Mg2+、Fe2+、Ca2+、

Mn2+等。有時有附加陰離子O2-、(OH)-、F-、Cl-。

孤立[SiO4]4-三向等長，可交錯排列；其間藉其他陽離子以聯繫。[SiO4]4-

一般不被或很少被[AlO4]5-替代。

島狀結構的緊密度居矽酸鹽之首，

絡陰離子及陽離子的電價高（或電價雖不高，但CN低），結合力強。

矽氧骨幹內部以共價鍵為主，

矽氧骨幹與陽離子間以離子鍵為主。2．形態、物理性質

一般晶形完好。具孤立[SiO4]4-者呈等軸粒狀或短柱狀；具[Si2O7]6-者多呈柱狀。

多呈無色或淺色，若含Fe2+、Fe3+、

Mn2+、Cr3+，則常呈綠、褐、紅等色。透明—半透明，玻璃或金剛光澤，

硬度高(6～8)，G較大，折射率很高。

3．主要礦物

鋯石（zircon）：

Zr[SiO4]

晶體結構：

四方晶系，對稱型4/mmm。

結構中孤立的[SiO4]4-絡陰離子之間

藉八次配位的[ZrO8]變形配位立方體

而相互聯繫。

鑒定特徵：

晶體常呈柱狀，並具標型性：

鹼性岩中者，錐面發育，柱面不發育，

晶體呈雙錐狀或短柱狀；酸性岩中者，柱面錐面皆發育，晶體呈柱狀。

通常呈黃～紅棕色，金剛～玻璃光澤，

斷口油脂光澤。

柱面不完全解理；

H7.5～8。G

4.4

～

4.8。

成因產狀：

為岩漿作用晚期的產物，主要產於

霞石正長岩及其偉晶岩中，與長石、

霞石、磷灰石及含TR、Th、U、Nb、Ta

的礦物共生；可作為副礦物出現於各類岩漿岩中；常可形成漂砂礦床；

常作為碎屑物質見於碎屑岩及變質岩中。

用途：

提取Zr、Hf的主要礦物原料；

色美而透明無瑕者可作寶石；

鋯石的形態、顏色、Zr/Hf等

具標型性，據以對比岩體或地層；

利用鋯石以研究沉積物中碎屑物質的來源。

橄欖石族

化學通式：

X2[SiO4]

X

——

Mg2+、Fe2+、Mn2+等。

通常所稱之橄欖石橄欖石（olivine）：

(Mg,Fe)2[SiO4]

晶體結構：

斜方晶系，對稱型mmm。

孤立[SiO4]4-由Mg2+、Fe2+聯結。

O2-∥（100）近似六方最緊密堆積，

X2+充填八面體空隙。結構中各方向

的鍵力近似。

鑒定特徵鑒定特徵：

粒狀。橄欖綠色，玻璃光澤。解理性差，貝殼狀斷口，H6.5～7。

成因產狀：

形成與深部岩漿作用有關，是超基性岩及基性岩的主要造岩礦物。是地幔岩和石隕石的主要礦物之一。也有接觸變質和區域變質成因。

用途：

富Mg的橄欖石可作鎂質耐火材料；

顆粒粗大(＞8mm)而透明者可作寶石。

石榴子石族

化學通式：

X3Y2[SiO4]3

X2+：

Mg2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+等

Y3+：

Al3+、Fe3+、Cr3+等

鋁系：(Mg,Fe,Mn)3Al2[SiO4]3

鈣系：Ca3(Al,Fe,Cr)2[SiO4]3

晶體結構晶體結構：

等軸晶系，對稱型m3m。

結構中孤立[SiO4]4-由X2+Ⅷ和Y3+Ⅵ

聯結，形成畸變配位立方體和配位

八面體。結構很緊密，各方向的鍵力

很少有差異。

鑒定特徵鑒定特徵：

常呈{110}、{211}或二者之聚形。

通常富Ca岩石(如矽卡岩)中，多形成

鈣系石榴子石，以{110}為主，次為{211}；而在富Al岩石(尤其是花崗偉晶岩)中，

多形成鋁系石榴子石，往往呈{211}。

常呈深紅、紅褐—褐黑色，玻璃

光澤，斷口油脂光澤。無解理，

H6.5～7.5，性脆。

成因產狀：

主要為變質作用產物。

Ca系：主要為鈣鐵榴石或鈣鋁榴石，

接觸交代成因，產於矽卡岩中。

Al系：主要是鐵鋁榴石，區域變質成因，普遍見於各種片岩及片麻岩中。

用途：

作研磨材料、鐘錶鑽頭。

色美、粒大（＞8mm，綠色者

＞3mm）、透明而無雜質者可作

寶石原料；最有意義的是鎂鋁榴石，

可用於指導

找金剛石。

Al2SiO5同質三像變體同質三像變體

藍晶石

AlⅥ2[SiO4]O

紅柱石

AlⅥAlV[SiO4]O

矽線石

AlⅥ[AlⅣSiO5]藍晶石藍晶石（kyanite）：AlⅥ2[SiO4]O

鑒定特徵：

∥c軸的扁平柱狀或板條狀。

常呈淺藍色，也有藍綠色、灰白色，

{100}一組完全解理，解理面上珍珠

光澤。H明顯異向性。

紅柱石（andalusite）：AlⅥAlV[SiO4]O

鑒定特徵：

柱狀晶體，橫斷面近正方形。有時含定向排列的碳質包裹體，橫斷面呈

黑十字形（空晶石）。集合體常呈

平行狀或放射狀（菊花石）。

常呈灰白色，新鮮面呈肉紅色。

∥{110}中等解理（90

48′）。

H6.5～7.5

。

矽線石（sillimanite）：AlⅥ[AlⅣSiO5]

鑒定特徵：長針狀或針狀晶形，常呈纖維狀或放射狀集合體。

白、灰或淺褐、淺綠色。{010}

完全解理。H6.5～7.5。

黃玉黃玉（topaz）：

Al2[SiO4](F,OH)2

斜方晶系，對稱型mmm。

鑒定特徵：

斜方柱狀晶形，橫斷面呈菱形，

柱面常有縱紋。

酒黃色或無色透明，玻璃光澤。

{001}一組完全解理；H

8。

成因產狀：

典型氣成熱液礦物。主要見於花崗偉晶岩、雲英岩、高溫氣成熱液脈中。

用途：

可作研磨材料、精密儀錶軸承等。

可作寶石原料。

榍石（sphene）：

CaTi[SiO4]O

單斜晶系，對稱型2/m。

鑒定特徵：常呈扁平信封狀或楔狀晶體，橫斷面呈菱形。

蜜黃或褐色，金剛光澤，斷口松脂光澤。

H5～5.5

。

成因產狀：

中、酸性岩漿岩和鹼性岩中常見副礦物之一。鹼性偉晶岩中常見較大晶體。綠簾石綠簾石（epidote）：

Ca2Al2Fe[Si2O7][SiO4]O(OH)

單斜晶系，對稱型2/m

。

鑒定特徵：

晶體大者呈b軸延長的柱狀晶形和晶麵條紋。特徵的黃綠色，含Fe多時呈綠黑色，

玻璃光澤。{001}一組完全解理；H6～6.5。

（二）環狀結構矽酸鹽亞類

綠柱石（beryl）：

Be3Al2[Si6O18]

六方晶系，對稱型

6/mmm

。

鑒定特徵：

晶體多呈六方柱狀，柱面上常有縱紋。富鹼金屬者，呈短柱狀或

{0001}更發育的板狀；不含堿者晶面條紋較明顯。

純者無色透明，通常顏色因所含雜質而異：

祖母綠：含微量Cr2O3，翠綠色；

海藍寶石：含FeO，海藍色，透明；

金綠柱石：含Fe2O3、Cl，金黃色、淺檸檬黃色；

銫綠柱石：含較多Cs2O，粉紅色、玫瑰紅色。

玻璃光澤。H7.5～8；{0001}、{}

不完全解理。

成因產狀：

典型氣成熱液礦物，主要產於花崗偉晶岩中。

用途：

提取Be的主要礦物原料，Be及其合金廣泛用於航空、宇航、導彈、原子能工業及機械工業；可作高檔寶石原料。

電氣石：

Na(Mg,Fe,Mn,Li,Al)3Al6[Si6O18][BO3]3(OH,F)4

三方晶系，對稱型3m

鑒定特徵：

柱狀（或針狀）晶體，兩端具不同的三方單錐晶面，柱面常有縱紋，

橫斷面呈球面三角形。

顏色隨成分而異：富含Fe2+者，呈黑色，稱黑電氣石；富含Li+、Cs+、Mn2+者，呈玫瑰紅色、綠色、淺藍色，統稱彩色電氣石；

富含Mg2+，常呈黃色、褐色；

富含Cr3+，呈深綠色。

帶色的電氣石，圍繞c軸由中心向外呈色帶分佈，c軸兩端的顏色也不相同。玻璃光澤。無解理，有時可見{0001}

裂開；H7～7.5。具熱電性和壓電性。

成因產狀：

典型氣成熱液礦物，主要產於花崗偉晶岩及氣成熱液礦脈或其

蝕變圍岩中，與白雲母、石英、

黃玉等共生；也見於矽卡岩中；可

呈碎屑礦物出現於漂砂及沉積岩中。

用途：

可作寶石原料（碧璽）；

熱電性及壓電性良好的晶體

可用於無線電工業。（三）鏈狀結構矽酸鹽亞類

鏈狀結構矽酸鹽有單鏈、雙鏈等之別。

1．晶體化學特點

絡陰離子：

[SiO4]四面體共兩個或三個角頂相聯

而成的沿一維方向無限延伸的鏈狀矽氧骨幹。

各鏈平行排列，鏈間依矽氧骨幹之外

的陽離子而互相聯繫。

陽離子：主要為K、Na、Ca、Li、Rb、

Mg、Al、Be等惰性氣體型離子和

Fe、Mn、Ti、Cr等過渡型離子。

附加陰離子：OH-、F-、Cl-等。

[SiO4]中被少量[AlO4]所替代，

替代量一般＜1/3。最多Al∶Si

=

1/2。

2．形態、物理性質

板狀、柱狀、針狀、纖維狀。含惰性氣體型陽離子者一般為無色或淺色，含過渡型陽離子者為深彩色。玻璃光澤。∥鏈延伸方向的解理髮育。

3．主要礦物

輝石（pyroxene）族

化學通式：W1-p(X,Y)1+p[Z2O6]

W：

Ca2+、Na+；

X：

Mg2+、Fe2+、Mn2+、Li+等；

Y：

Al3+、Fe3+等；

Z：

主要為Si4+，次為Al3+。

注：

1）Z為四次配位，與O2-組成輝石型單鏈狀絡陰離子。

2）X、Y一般為六次配位，佔據較小的空隙。

3）W為較大的陽離子，佔據較大的空隙。i）斜方輝石亞族，

化學組成較簡單，基本無大陽離子，即

P≈1；Al3+、Fe3+

等三價陽離子（Y）較少；Z

僅為Si4+。

ii）單斜輝石亞族：成分較複雜，通常

CNw=

8，配位多面體為畸變立方體，

p

=

0～1；X及Y

均廣泛存在類質同像替代；Z中可有部分Si4+為Al3+置換。

晶體結構：

每一

[SiO4]4-均以2個角頂與

相鄰的[SiO4]4-聯結，形成沿c軸方向

無限延伸的單鏈，鏈內每隔2個共頂

的[SiO4]4-即重複一次。鏈間藉Mg、

Fe、Ca、Al等陽離子相連，鏈間有

大小不同的2種空隙（小者為M1，

大者為M2）。

鑒定特徵：

常呈短柱狀，橫斷面為近正方形的八邊形。

∥c軸的二組柱面解理中等～完全，

夾角87

。H

5～7。玻璃光澤，顏色

隨陽離子的種類和含量而異，含Fe

多者色較深。

普通輝石（augite）：

Ca(Mg,Fe2+,Fe3+,Ti,Al)[(Si,Al)2O6]

單斜晶系，對稱型2/m。

鑒定特徵：

晶體常為短柱狀，橫斷面近正八邊形。

集合體呈粒狀或塊狀。

綠黑色、褐黑色或黑色，玻璃光澤。

柱面{110}解理完全或中等，夾角為87

和93

。

成因產狀：

內生作用的產物。為基性、超基性岩的主要造岩礦物，與

橄欖石、斜長石

等共生。也見於變質岩中。

透輝石—鈣鐵輝石：

CaMg[Si2O6]—CaFe[Si2O6]

透輝石（Di）—

鈣鐵輝石（Hed）完全類質同像系列透輝石

Di100~75Hed0~25

次透輝石

Di75~50Hed25~50

鐵次透輝石

Di50~25Hed50~75

鈣鐵輝石

Di25~0Hed75~100

單斜晶系，對稱型2/m。

鑒定特徵：

短柱狀晶體，橫斷面呈正方形

或八邊形。

Di呈無色～淺綠色，條痕無色；

Hed為深綠～墨綠色，氧化後呈褐色或褐黑色，條痕淺綠～深綠。

玻璃光澤。H5.5～6.5；{110}解理

中等～完全，夾角87

。

成因產狀：

為矽卡岩礦物之一，與石榴子石共生。

透輝石也是基性和超基性岩的常見礦物；高級區域變質和熱變質

作用也可形成。

鈣鐵輝石也可見於熱變質的含鐵沉積物中。

硬玉（jadeite）：

NaAl[Si2O6]

單斜晶系，對稱型2/m。

鑒定特徵：

晶體極少見，通常呈緻密塊狀集合體。

最常見蘋果綠色，也有白色、淺綠

或淺藍色；玻璃光澤。H6.5～7，刺狀斷口，質地堅韌。

成因產狀：

典型的變質礦物之一

，主要產於鹼性變質岩中。

用途：

可作玉石材料（翡翠）。

角閃石（amphibole）族

化學通式：

W0-1X2Y5[Z4O11]2(OH)2

W：

Na+、K+、Ca2+、H3O+；

X：Ca2+、Na+、Mn2+、Fe2+、Mg2+、Li+；

Y：

Mn2+、Fe2+、Mg2+、Fe3+、Al3+；

Z：

Si4+、Al3+、Ti4+。

注：

1）Z為四次配位，與O2-組成角閃石型雙鏈狀絡陰離子。

2）W陽離子：在斜方角閃石亞族礦物中不存在；而在單斜角閃石亞族

礦物中，當有部分的Si4+為Al3+替代時，則有W陽離子。

晶體結構：

雙鏈∥c軸方向延伸，鏈間藉金屬陽離子相連。結構中有5種大小不同的空隙：

M1、M2空隙最小，M3空隙稍大，Y陽離子

佔據此3種空隙，CNY=

6；M4空隙較M1、

M2、M3均大，為X陽離子佔據，CNx=

8

（X為Ca2+或Na+）或6（X為Mn2+、Fe2+、

Mg2+，為畸變的配位八面體）；A空隙最大，位於底面相對的2個雙鏈之間，為

W陽離子佔據。

鑒定特徵：

長柱狀，橫斷面為近菱形的六邊形，集合體呈針狀、纖維狀。

∥c軸的二組完全解理，夾角為56

，

解理等級略高於輝石。H5～6。玻璃

光澤，顏色隨陽離子的種類和含量，

尤其因Fe的含量而異。

普通角閃石（hornblende）：

NaCa2(Mg,Fe,Al)5[(Si,Al)4O11]2(OH)2

單斜晶系，對稱型2/m

。

鑒定特徵：

晶體呈較長的柱狀或針狀，橫斷面呈假六邊形或菱形，集合體常呈柱狀或纖維狀。

常帶不同色調的綠色：淺綠～深綠或黑綠色，玻璃光澤。H5～6；柱面解理

{110}完全，夾角56

和124

。

成因產狀：

為各種中酸性岩漿岩（如閃長岩、正長岩、花崗岩）的主要造岩礦物之一；也是角閃岩相區域變質岩（如角閃岩、角閃片岩、角閃片麻岩）的主要組成礦物之一；

輝長岩中也可見到。

透閃石（tremolite）

—

陽起石（actinolite）：

Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2—Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2

透閃石可含少量Fe，當FeO含量在6～13%時，稱陽起石。

單斜晶系，對稱型2/m

。

鑒定特徵：

晶體常呈長柱狀或針狀，集合體成細長柱狀、針狀、放射狀、纖維狀，或

粒狀、塊狀。

透閃石常呈白色或灰白色；陽起石為淺綠色—墨綠色，因Fe含量之多少而異。玻璃光澤，纖維狀者具絲絹光澤。H5～6；

柱面解理{110}中等～完全，夾角56

和124

。

注：

透閃石石棉：纖維狀透閃石集合體。

陽起石石棉：纖維狀陽起石集合體。

軟玉：緻密堅韌並具刺狀斷口的透閃石—

陽起石隱晶質塊體。

用途：

石棉可作工業用的絕熱、絕緣材料；

軟玉作裝飾和雕刻材料。（四）層狀結構矽酸鹽亞類

層狀結構矽酸鹽礦物特別是粘土礦物分佈很廣。

粘土礦物：

產於粘土和粘土岩中的、結晶極細（一般＜2

m）的、以Al、Mg、

Fe等為主的含水層狀結構矽酸鹽

礦物。具良好的吸附性、可塑性、膨脹性及離子交換等特殊性能，廣泛用作陶瓷、耐火材料，應用於

石油、建築、紡織、造紙、油漆等工業。

1．晶體化學特點

本亞類礦物的絡陰離子為[Si4O10]4-，

與其相配位的陽離子有Mg2+、Fe2+、

Al3+、Fe3+、Li+、Cr3+等。礦物普遍含結構水，有的還具層間水。

四面體片

(

T

)

：

每個[SiO4]4-均以3個角頂分別與相鄰的3個[SiO4]4-相聯結而成的

二維延展的網層，最常見六邊形網。

八面體片

(

O

)：四面體片中六邊形網要求Mg2+、

Fe2+、Al3+、Fe3+、Li+、Cr3+等陽離子

與之相適應，CN

=

6，與O和OH

形成配位八面體，並彼此共棱相連

構成八面體片。

結構單元層：

由八面體片和矽氧四面體片通過共用活性氧相互連結而組成。

結構單元層彼此堆垛相連構成礦物的晶體結構，是層狀矽酸鹽礦物中的

最小重複單位。層間域：結構單元層之間的區域。

結構單元層的基本類型：

1）1∶1型（TO型）：由1個四面體片（T）和1個八面體片（O）組成。

2）2∶1型（TOT型）：由2個四面體片（T）夾1個八面體片（O）組成。即夾心餅乾式。

在八面體片與四面體片相匹配中，

對應於四面體片中的一個六方環