架状和层状硅酸盐矿物

架状和层状硅酸盐矿物二、晶体结构

架状硅酸盐的结构是晶体中最复杂的结构。一般将其视作：硅（铝）氧四面体——各种元环——各种笼——架状结构1、多元环由硅氧四面体互相连结构成多元环，其形式多种多样。用硅-硅连线形成的多边形表示。第2页,共45页，星期六，2024年，5月2、笼由多元互相连结形成的空间几何体，称作笼。第3页,共45页，星期六，2024年，5月第4页,共45页，星期六，2024年，5月3、笼与笼连结形成架状硅酸盐结构第5页,共45页，星期六，2024年，5月4、长石的晶体结构硅氧四面体首先形成四方环，环与环之间连接形成沿a轴延伸的曲折状的链，链间又通过桥氧相连第6页,共45页，星期六，2024年，5月完全无序的透长石完全有序的微斜长石完全有序的钙长石第7页,共45页，星期六，2024年，5月三、形态与物性由于四面体在三维空间不同方向上排列的紧密程度不同，从而形成多种次类型结构形态上有柱状、片状、块状等；某些方向有解理；具较高的硬度（仅次于岛状结构硅酸盐矿物）一般为浅色（不含Fe2+、Mn2+等色素离子）相对密度较小，折射率较低（因为结构中存在较大的空隙第8页,共45页，星期六，2024年，5月1、长石族

(feldspar)钡长石Ba[Aal2Si2O8]钾长石(Or)K[AlSi3O8]钠长石(Ab)Na[AlSi3O8]钙长石(An)Ca[Al2Si2O8]从化学成分上看：

长石是一种重要的造岩矿物，它大约占地壳重量的50％，为其体积的60％。长石族矿物广泛产出于各种成因类型的岩石中自然界的大多数长石都包含在K[AlSi3O8]

、Na[AlSi3O8]

、Ca[Al2Si2O8]三成分体系中。四、常见矿物第9页,共45页，星期六，2024年，5月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%）低温Or和Ab形成有限类质同象高温Or和Ab形成完全类质同象系列Ab0-67

透长石，单斜晶系Ab67-100

歪长石，三斜晶系Ab100

钠长石的高温变体条纹长石－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第10页,共45页，星期六，2024年，5月长石有序—无序的结构状态以有序度和三斜度表示。有序度是指A1、Si在[TO4}四面体位置上代替，分布的程度，这取决于A13+的占位率，它分单斜有序度和三斜有序度。三斜度是指偏离单斜对称的程度。因为从单斜对称向三斜对称转变时，随着有序化程度增加，轴角α由90º最终增大至90º41ˊ，γ由90º减少至87º39ˊ，表明三斜有序化过程γ角有明显的偏离。长石的有序度、三斜度第11页,共45页，星期六，2024年，5月长石的矿物的形态和物性长石族矿物多呈平形于a轴延伸的长柱状或厚板状颜色：多为浅色，较常见为灰白色或肉红色解理：｛010｝和｛001｝解理完全，解理交角等于或近于90°（在单斜晶系等于90°，在三斜晶系中则近于90°）硬度：6－6.5相对密度：较小，2.5-2.7成因产状主要形成于岩浆作用和变质作用主要用途主要用于玻璃和陶瓷工业，色泽美丽者可作宝石第12页,共45页，星期六，2024年，5月正长石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2.56-2.58。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。第13页,共45页，星期六，2024年，5月斜长石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2.6-2.76。

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，如日光石第14页,共45页，星期六，2024年，5月微斜长石

与正长石相似。常呈条纹结构或文象结构，常具格子双晶。绿色变种称天河石。第15页,共45页，星期六，2024年，5月第16页,共45页，星期六，2024年，5月第17页,共45页，星期六，2024年，5月岩石名称:黝帘石化斜长岩矿物名称：斜长石，黝帘石，铬云母，透辉石等结构构造：隐晶粒状结构，块状构造硬度：5.5-6.5相对密度：2.73-3.18（2.90)折射率：1.56-1.70光泽：玻璃-蜡状光泽透明度：半透明-不透明韧脆性：韧性较差，脆性较强独山玉颜色：变化大,有白,绿,紫,

蓝,黄,黑等色,一块玉料上出现多色第18页,共45页，星期六，2024年，5月品种白独山玉（水白玉,白玉)绿独山玉(绿翠,翠玉，青玉紫独山玉（紫玉,亮橙玉）黄独山玉杂色玉（墨玉，翠白玉，菜花玉，黑花玉五花玉）第19页,共45页，星期六，2024年，5月第20页,共45页，星期六，2024年，5月似长石与长石族矿物相似，同为不含水的架状结构硅酸盐，但不同于长石，表现在：

SiO2含量较低，最高约达碱性长石中SiO2含量的2／3

似长石矿物中金属离子K,Na与SiO2含量比高，霞石中为1:2，白榴石中为1:3，而长石中为1:4，因而，似长石矿物多形成于富碱贫硅的介质中，一般不与石英共生结构开阔并较松弛，具有较大的空洞，易于容纳半径较大的阳离子和阴离子团相对密度小，硬度较低似长石一群矿物的总称，包括霞石族、方钠石族、白榴石族、钙霞石族日光榴石族等第21页,共45页，星期六，2024年，5月霞石Nepheline

化学成分为KNa3[AlSiO4]4，晶体属六方晶系的架状结构硅酸盐矿物，是最主要的似长石矿物。通常晶体呈六方短柱状、厚板状，集合体呈粒状或致密块状。无色或灰白色，因含杂质而呈浅黄、浅绿或浅红等色，玻璃光泽。贝壳状断口，断口呈典型的油脂光泽。摩氏硬度5.5-6，比重2.55-2.66。霞石主要产于富钠贫硅的碱性火成岩和伟晶岩中。霞石主要用于玻璃和陶瓷工业第22页,共45页，星期六，2024年，5月沸石族

沸石族矿物具有特殊的结构通道，因而具有巨大的比表面积、强吸附性、离子交换性，用作离子交换剂和分子筛。硬水软化、淡化海水或从海水中提钾；除去废水中的放射性元素、重金属、磷酸根；处理和回收放射性元素—处理核废料；土壤改良剂；净化提纯；载体等沸石主要形成于火山低温热液。天然沸石有30多种，肉眼难以区分。一般以沸腾法和产状认别。第23页,共45页，星期六，2024年，5月沸石晶体结构中的几种笼第24页,共45页，星期六，2024年，5月白榴石

与石榴子石相似，为四角三八面体形状，灰白色，玻璃光泽。第25页,共45页，星期六，2024年，5月第26页,共45页，星期六，2024年，5月第27页,共45页，星期六，2024年，5月1）概念：层状结构硅酸盐矿物是指络阴离子为层状硅氧骨干的硅酸盐矿物。该类型矿物在自然界中分布很广，尤其作为粘土矿物分布最多。粘土矿物主要产于粘土和和粘土岩中，结晶细小（一般小于2微米），主要为含水的铝、镁和铁的层状结构硅酸盐矿物。具有吸附性、膨胀性、可塑性和离子交换等特殊性能。这些性能在矿物材料中具有广泛的应用。层状结构硅酸盐矿物含氧岩大类

（四）层状结构硅酸盐矿物第28页,共45页，星期六，2024年，5月2）成分特征

①

络阴离子（硅氧骨干）—[Si4O10]②

阳离子：大半径阳离子：K+、Na+、Ca2+中等半径：Mg2+、Fe2+、、Mn2+等小半径：Al3+、Fe3+等③

附加阴离子—F-、Cl-、OH-等④

水—层间水⑤Al在层状结构硅酸盐中的作用：A:代替Si进入络阴离子，呈四次配位，形成铝硅酸盐。

如金云母——KMg3[AlSi3O10](OH)2；B：Al在络阴离子外，呈六次配位形成铝的硅酸盐—叶腊石Al2[Si4O10](OH)2；C：形成铝的铝硅酸盐—白云母KAl2[AlSi3O10](OH)2

第29页,共45页，星期六，2024年，5月B.三八面体结构(层)和二八面体结构(层)在四面体片中一个六方环的范围内，包含三个共棱的八面体空隙，公共角顶是六方环中心的(OH)-。在一个六方环的范围内，上下两层的非桥式氧及2个(OH)-提供6个负电荷。当3个二价阳离子充填三个八面体空隙，电荷平衡——三八面体结构；当2个三价阳离子充填二个八面体空隙，电荷平衡——二八面体结构。3）晶体结构特征

含氧岩大类

（四）层状结构硅酸盐矿物第30页,共45页，星期六，2024年，5月⑴三八面体层：在层状硅酸盐结构中，由二价阳离子占据全部八面体空隙的结构层.例：滑石Mg3[Si4O10](OH)2,[MgO6]，Mg占据了全部三个八面体空隙。⑵二八面体层：在层状硅酸盐结构中，由三价阳离子占据2/3八面体空隙的结构层。例：叶腊石Al2[Si4O10](OH)2，Al占据了三个八面体空隙中的两个。

3）晶体结构特征

含氧岩大类

（四）层状结构硅酸盐矿物第31页,共45页，星期六，2024年，5月C.结构单元层及其基本类型由八面体片和四面体片靠非桥式氧连接组成的结构单元。

基本类型：①

TO(1:1)型：由1个四面体片(T)和1个八面体片(O)组成。八面体片(O)是由一个四面体片的角顶氧及OH-与另一层OH-组成。如高岭石Al4[Si4O10](OH)8。

②

TOT(2:1)型：由2个四面体片夹一层八面体片组成。如滑石。

3）晶体结构特征

含氧岩大类

（四）层状结构硅酸盐矿物第32页,共45页，星期六，2024年，5月TO(1:1)型TOT(2:1)型结构单元层基本类型示意图第33页,共45页，星期六，2024年，5月D层间域1）概念：结构单元层之间可被极性分子或平衡电价阳离子等占据的空间，称为层间域。2）类型：A－无充填物：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。B－有充填物：如果结构单元层内部电荷未达平衡，尚存在一定的层电荷，被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。

3）晶体结构特征

第二节含氧岩大类

（四）层状结构硅酸盐矿物第34页,共45页，星期六，2024年，5月E结构单元层：根据层间域、结构单元层类型，层状结构硅酸盐可分为不同的结构单元层：

⑴

高岭石型-TO型（1：1型）—结构层中性，层间分子键。⑵

滑石型-TOT型

—结构层中性，层间分子键。⑶

云母型-TOT·A·TOT—

如，白云母KAl2[Si3AlO10](OH)2，由与Al替代Si，出现多余负电荷，在层间充填大半径，低电价的K离子，弱离子键。⑷

绿泥石型

-TOT·O·TOT，即变2∶1，也有人称为1:1。O—[Mg(OH)6]八面体层与TOT交替排列。3）晶体结构特征

第二节含氧岩大类

（四）层状结构硅酸盐矿物第35页,共45页，星期六，2024年，5月TO型TOT型A·TOT型O·TOT型根据层间域、结构单元层可分为以下主要结构单元层类型第36页,共45页，星期六，2024年，5月4）形态与物性形态：片状、鳞片状、板状或短柱状物性：颜色浅（含Fe者颜色变深），无条痕，玻璃光泽，透明，硬度小（1-3），比重较小（2.5-3），解理{001}完全或极完全。5）分类蛇纹石—高岭石族(TO型)：蛇纹石Mg6[Si4O10](OH)8；高岭石

Al4[Si4O10](OH)8滑石—叶蜡石族（TOT型）：滑石Mg3[Si4O10](OH)2；叶蜡石

Al2[Si4O10](OH)2云母族（A·TOT）：黑云母、白云母

绿泥石族（O·TOT）：绿泥石蒙脱石族（复杂型）：蒙脱石含氧岩大类

（四）层状结构硅酸盐矿物第37页,共45页，星期六，2024年，5月6）用途①

耐火工业：高岭石、叶蜡石②

陶瓷、玻璃、水泥：高岭石、蒙脱石、叶蜡石、滑石③

离子导电材料：蒙脱石④

绝缘材料：云母、滑石⑤

隔热、隔音材料：蛭石、滑石⑥

涂料、造纸、油漆：高岭石、滑石含氧岩大类

（四）层状结构硅酸盐矿物第38页,共45页，星期六，2024年，5月1.滑石（Talc）[化学成分]：Mg3［Si4O10］(OH)2。常含类质同象混人物Fe和Mn。[形态]：晶体结构为TOmT型，单斜晶系，对称型为L2PC。单晶体呈假六方板状，但单晶体很少见，集合体呈叶片状与致密块状。[物理性质]：常呈带浅黄、浅褐、浅绿的白色，条痕白色，玻璃光泽，透明。硬度1，解理平行{001}极完全，薄片具挠性，手摸之有滑感，比重2.7-2.8。[成因产状]：滑石主要是富含镁的岩石，如橄榄岩、蛇纹岩、白云岩经热液蚀变形成，常与菱镁矿共生。此外，区域变质作用也可以形成滑石，如滑石片岩。[鉴定特征]：形态，薄片具挠性，手摸之有滑感，硬度1，解理极完全。[用途]：在造纸和橡胶工业中的填料，纺织工业中作漂白剂、冶金工业中作耐火材料，也可以作润滑剂和雕刻石料。第39页,共45页，星期六，2024年，5月滑石第40页,共45页，星期六，2024年，5月2.叶蜡石（Pyrophillite）[化学成分]：Al2［Si4O10］(OH)2。

[形态]：晶体结构为TOaT型，单斜晶系，对称型为L2PC。晶体少见，常呈片状、放射状或致密块状集合体。[物理性质]：白色、浅灰、浅黄或浅绿色，条痕白色，玻璃光泽，透明。硬度1.5，解理平行{001}极完全，比重2.66-2.9。薄片具挠性，手摸之有滑感。[成因产状]：主要是酸性火山岩及凝灰岩的水热变质产物。此外，也产于富Al的结晶片岩中。[鉴定特征]：颜色浅，硬度1，一组解理极完全。[用途]：雕刻石料。

第41页,共45页，星期六，2024年，5月过去一般认为印章石以叶蜡石矿物为主，所以有的书中称为叶蜡石质玉。根据近年研究表明，印章石矿物成分以叶蜡石、高岭石和地开石等矿物为主，有时含有水铝石，石英和绢云母等质矿物。叶蜡石Al2[Si4O10]2,化学成分理论值为SiO266.70%，Al2O328.30%,H2O+5.0%。高岭石、地开石和珍珠陶土晶体结构式均为Al