寶石礦物的化學(xué)成分特點(diǎn)

寶玉石地質(zhì)基礎(chǔ)寶石礦物的化學(xué)成分特點(diǎn)建設(shè)者姓名：占文鋒一、寶石礦物多屬于含氧鹽類硅酸鹽、氧化物類和自然元素類，一些次要的寶石可以是硼酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、鹵化物、硫化物等。寶石礦物含氧鹽類硅酸鹽氧化物類自然元素類(一)含氧鹽類

大部分寶石礦物屬于含氧鹽類，其中又以硅酸鹽類礦物居多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，寶石礦物中硅酸鹽類礦物約占一半。還有少量寶石礦物屬磷酸鹽類等。

1．硅酸鹽類

在硅酸鹽類礦物的晶體結(jié)構(gòu)中，硅氧配位四面體SiO44-是它們的基本構(gòu)造單元。硅氧四面體在結(jié)構(gòu)中可以孤立地存在，也可以以其角頂相互連接而形成多種復(fù)雜的絡(luò)陰離子(基型)。

(1)島狀基型表現(xiàn)為單個(gè)硅氧四面體SiO44-或是每兩個(gè)四面體以一個(gè)公共角頂相連組成雙四面體Si2076-在結(jié)構(gòu)中獨(dú)立存在，它們彼此之間靠其他金屬陽離子(如Zr4+、Fe2+、Mg2+、Ca2+等)來連接，自身并不相連，因而呈獨(dú)立的島狀。屬于此類的寶石礦物有：鋯石ZrSiO4

，橄欖石(Mg，F(xiàn)e)2SiO4

，石榴石A3B2(SiO4)3(A為Fe2+、Mg2+、Ca2+、Mn2+等二價(jià)陽離子，B為Al3+、Fe3+、Cr3+等三價(jià)陽離子)，黃玉A12Si04(F,OH)2,榍石CaTi(SiO4)O，十字石Fe2Al9(SiO4)4O6(O，OH)2，，綠簾石Ca2FeAl2(Si2O7)(SiO4)O(OH)，紅柱石Al2SiO4O等。(2)環(huán)狀基型

包括由三個(gè)、四個(gè)或六個(gè)硅氧四面體所組成的封閉的環(huán)(分別叫三方、四方和六方環(huán))。環(huán)內(nèi)每一四面體均以兩個(gè)角頂分別與相鄰的兩個(gè)四面體連接，而環(huán)與環(huán)之間則靠其他金屬陽離子來連接。屬于此類的寶石礦物有：藍(lán)錐礦BaTiSi3O9，(三方環(huán))、綠柱石Be3A12Si6O18。(六方環(huán))、堇青石(Mg，F(xiàn)e)2A13A1Si5O18。(六方環(huán))電氣石(六方環(huán))等。(3)鏈狀基型指每一SiO44-四面體以兩個(gè)角頂分別與相鄰的兩個(gè)SiO44-四面體連成一條無限延伸的鏈，鏈與鏈之間通過其他金屬陽離子而連接。屬于此類的寶玉石有翡翠、軟玉、透輝石和薔薇輝石等。軟玉Ca2(Mg,Fe)5(Si4O11)2(OH)2透輝石CaMgSi2O6

硬玉NaAlSi2O6

鋰輝石LiAlSi2O6（4）層狀硅酸鹽硅氧四面體SiO4成層連接，兩層硅氧骨干層錯(cuò)開聯(lián)成“雙層”構(gòu)造。在硅氧骨干中，陽離子八面體層中以及雙層之間的離子都可以發(fā)生其他相似離子的替代。（4）層狀硅酸鹽蛇紋石質(zhì)玉（岫玉）

蛇紋石：Mg6(Si4O10)(OH)8

雕刻石,如壽山石、青田石、雞血石等的礦物成分為地開石、高嶺石、伊利石、葉蠟石等層狀硅酸鹽。地開石、高嶺石：Al4(Si4O10)(OH)8

葉蠟石：Al2(Si4O10)(OH)2

葡萄石：Ca2Al(AlSi3O10)(OH)2(5)架狀基型

每個(gè)硅氧四面體均以其全部的四個(gè)角頂與相鄰的四面體連接，組成在三維空間中無限擴(kuò)展的骨架。屬于此類的寶石有：月光石、日光石、拉長石、天河石和方柱石等。長石系列：KAlSi3O8—NaAlSi3O8—CaAl2Si2O8硅酸鹽硅氧骨干與寶石礦物物理性質(zhì)的關(guān)系硅氧骨干島狀環(huán)狀鏈狀層狀架狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)化學(xué)鍵力較強(qiáng)結(jié)構(gòu)緊密化學(xué)鍵力較強(qiáng)較不緊密化學(xué)鍵力較強(qiáng)較緊密層內(nèi)較強(qiáng)，層間較弱較不緊密化學(xué)鍵力較強(qiáng)不緊密硬度較大較大中等較小中等密度較大中等-較小中等較小較小折射率光澤較大較強(qiáng)中等-較小中等-較弱中等-較大中等-較強(qiáng)較小較弱較小較弱2．硼酸鹽類

[BO3]3-、[BO4]5-兩種絡(luò)陰離子是硼酸鹽的基本構(gòu)造單位，在晶體結(jié)構(gòu)中他們可以獨(dú)立出現(xiàn)，形成島狀結(jié)構(gòu)；也可以通過共角頂聯(lián)結(jié)成復(fù)雜的絡(luò)陰離子，形成環(huán)狀、鏈狀、層狀、架狀結(jié)構(gòu)的硼酸鹽。硼鋁鎂石：MgAlBO4

（島狀結(jié)構(gòu)）3．磷酸鹽類

該鹽類含有磷酸根PO43-。由于PO43-半徑較大，因而要求半徑較大的陽離子(如Ca2+、Pb2+等)與之結(jié)合才能形成穩(wěn)定的磷酸鹽。此類礦物成分復(fù)雜，往往帶有附加陰離子。屬于此類的寶石礦物有：磷灰石Ca5(P04)3(F、Cl、OH)綠松石CuAl6(PO4)4(OH)8·4H20等。3．磷酸鹽類孔雀石CuCO3(OH)2、方解石、冰洲石CaCO3、白云石CaMg(CO3)2菱錳礦MnCO3等硬度較低，溶于冷的或熱的鹽酸。

(二)氧化物類

氧化物是一系列金屬和非金屬元素與氧陰離子O2-化合(以離子鍵為主)而成的化合物，其中包括含水氧化物。這些金屬和非金屬元素主要有Si、Al、Fe、Mn、Ti和Cr等。陰離子O2-一般按立方或六方最緊密堆積，而陽離子則充填于其四面體或八面體空隙中。屬于簡單氧化物的寶石有剛玉礦物(Al2O3的紅寶石、藍(lán)寶石)，石英礦物(SiO2和SiO2·nH2O)的紫晶、黃晶、水晶、煙晶、芙蓉石、玉髓、歐泊和蛋白石以及金紅石(TiO2)等。屬于復(fù)雜氧化物的寶石礦物有尖晶石(Mg，F(xiàn)e)Al2O4和金綠寶石BeAl2O4等。(三)自然元素類

有些金屬、半金屬和非金屬元素可呈單質(zhì)形式獨(dú)立出現(xiàn)。屬于此類的寶石礦物有鉆石(成分為C)等。(四)氟化物類螢石CaF2(五)硫化物類硫化物（sulfides）是包括一系列金屬、半金屬元素與S結(jié)合而成的礦物。依據(jù)成分中硫離子價(jià)態(tài)的不同和絡(luò)陰離子的存在與否，硫化物礦物相應(yīng)分為三類：單硫化物：硫以S2-形式與陽離子結(jié)合而成，絕大多數(shù)為黑色；雙硫化物，硫以啞鈴狀對陰離子[S2]