结晶学与矿物学 硅酸盐矿物 口概述 口岛状结构硅酸盐矿物 ¤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 口绿柱石,电气石 口链状结构硅酸盐矿物 口辉石硅灰石,角闪石 口层状结构硅酸盐矿物 口蛇纹石,高岭石,滑石,叶腊石,云母,绿泥石 架状结构硅酸盐矿物 口长石,霞石,白榴石,沸石
硅酸盐矿物 ❑ 概述 ❑ 岛状结构硅酸盐矿物 ❑ 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 结晶学与矿物学
结晶学与矿物学 概述 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 口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[SiO]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、C、O2以及 附加阴离子。此外,还存在水分子H2O。 晶体化学特征S;4+与O2结合时以四次配位的形式最为稳定,键 长1.6A,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[Si014看成是一个不可分割 的整体
概述 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。 结晶学与矿物学
结晶学与矿物学 概述 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。 口岛状络阴离子:常见的岛状络阴离子有单个硅氧四面体SO』y 或双四面体[SO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Q,它 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[SiQ12络阴离 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( gunite存在。 口环状络阴离子: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SiO列、[SiO2、[SiO1]2 SiO24』16、[SiO218、[Si12O364+表示
概述 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。 结晶学与矿物学
结晶学与矿物学 概述 口链状络阴离子: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SiO.ln4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 SiO116表示。 口层状络阴离子: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 Mg3ISi4o1ol(OH2,其络阴离子可以用[Si4O1ln来表示。 口架状络阴离子: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
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 ]n 4n-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]n 6n-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]n 4n-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。 结晶学与矿物学
1、岛状硅氧骨干 端氧(活性氧) 桥氧(惰性氧) [SiO]四面体 Si2O]双四面体 孤立四面体 两个硅氧四面体共用一个 2、环状硅氧骨干50 角顶构成双四面体 [Si20716 环[ LSi,O.四边!SiO3l六环[SsO3]|六方双环[Si1O3 硅氧四面体彼此之间共用两个角顶构成封闭的环状sino3n2m(n23) 三方环[S2O96、四方环[Si4O128及六方环Si61812
1、岛状硅氧骨干 2、环状硅氧骨干 孤立四面体 [SiO4 ] 4- 两个硅氧四面体共用一个 角顶构成双四面体 [Si2O7 ] 6- 端氧（活性氧） 桥氧（惰性氧） 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-
3、链状硅氧骨干 硅氧四面体彼此之间共用两个角顶 构成一向延伸的单链[Si2O64 硅氧四面体部分共用两个角顶,部 分共用三个角顶相互联接构成一向 延伸的双链[S4O116 辉石单链[Si.O]角闪石双链 [Si,OuI 4、层状硅氧骨干 硅氧四面体共用三个角顶构成 二向延展的平面层状S4O10
3、链状硅氧骨干 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- 硅氧四面体部分共用两个角顶，部 分共用三个角顶相互联接构成一向 延伸的双链[Si4O11] 6- 硅氧四面体共用三个角顶构成 二向延展的平面层状[Si4O10] 4- 4、层状硅氧骨干
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Si02],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(A|-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[(A2Sin2)02nx表示
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 5、架状硅氧骨干
A的作用 A同可以呈次配位,代替部分的S进入络阴离子,形成铝 硅酸盐,如钠长石Na[AlSO3l A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Al[SiO1ol(OH3 A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|ASi3O3l(OH2 >[A1O4]四面体为不稳定的配位形式,在结构中需要由[S04]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,A代Si才有可 能,而在具有架状硅氧骨干的硅酸盐中,A代Si是必须的。A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[AO4]不能相连,A代Si的数目不能超过硅氧骨 干中A和Si的总数的一半。即Al:Si=1:1
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
结晶学与矿物学 概述 口此外,根据最近研究结果(主要根据透射电镜研究结果),还发现 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。 口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: 口配位数为4:B3+、Be2、AB、T、Li、Fe3、Zn2+、Mg2+; 口配位数为6:AⅣ、T、Fe升、Mg2+、Li+、Zr、Mn2+、Ca2+、Fe K 口配位数为8:Na、Ca2、Fe2、Mn2+、Zr4、Mg2+、K+、Ba2; 口配位数为12:K+、Ba2+
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+。 结晶学与矿物学
结晶学与矿物学 岛状结构硅酸盐矿物 锆石 口化学组成: Zircon Zr[sio,常含有少量的Hf 口结构特点四方晶系,点群4/mm。空间群14/amd;a0=653A c0=594A:Z=4。晶体结构中[SO是孤立的,彼此间借Z连 接起来,Zr4的配位数为8 口晶体形态:一般都呈单晶体出现,呈柱状习性。 口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 口鉴定特征:以其呈四方柱及四方双锥的聚形为特征
岛状结构硅酸盐矿物 锆石 ❑ 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。 结晶学与矿物学