硅酸鹽礦物的鑒定認(rèn)識(shí)硅酸鹽礦物的劃分

硅酸鹽類(lèi)礦物的鑒定和描述教育部職業(yè)教育寶玉石鑒定與加工專(zhuān)業(yè)教學(xué)資源庫(kù)GemsandJadeIdentificationandProcessingTeachingResourceLibrary硅酸鹽類(lèi)礦物概論建設(shè)者姓名：硅酸鹽類(lèi)礦物概論本類(lèi)礦物在地殼中分布最廣泛，目前已發(fā)現(xiàn)的有800多種，約占礦物總種數(shù)的1/4，其重量約占地殼總重量的85%。

硅酸鹽礦物三大類(lèi)巖石的主要造巖礦物，是組成地殼的物質(zhì)基礎(chǔ)；同時(shí)也是工業(yè)上需要的金屬和非金屬的礦物資源。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(lái)源。此外，不少硅酸鹽礦物是珍貴的寶玉石礦物，如綠柱石(祖母綠和海藍(lán)寶石)、硬玉(翡翠)、軟玉、電氣石(碧璽)、黃玉、石榴子石（紫牙烏）等。

一、概述（一）晶體化學(xué)特點(diǎn)1、化學(xué)成分陽(yáng)離子元素有57種之多，主要是惰性氣體型離子和過(guò)渡型離子。陰離子部分除[SiO4]4-絡(luò)陰離子及它們相互連接而成的一系列復(fù)雜絡(luò)陰離子外，有時(shí)還存在(OH)-、F-、Cl-、O2-以及S2-,[CO3]2-,[SO4]2-。此外，還存在水分子H2O。2、硅氧骨干在硅酸鹽中，每個(gè)Si一般為4個(gè)O所包圍，構(gòu)成[SiO4]四面體，它是硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)單位。由于Si4+離子的化合價(jià)為4價(jià)，配位數(shù)為4，它賦予每一個(gè)氧離子的電價(jià)為1，即等于氧離子電價(jià)的一半，氧離子另一半電價(jià)可以用來(lái)聯(lián)系其他陽(yáng)離子，也可以與另一個(gè)硅離子相連。因此，在硅酸鹽結(jié)構(gòu)中[SiO4]四面體既可以孤立地被其他陽(yáng)離子包圍起來(lái)，也可以彼此公用角頂?shù)姆绞竭B接起來(lái)形成各種形式的硅氧骨干。現(xiàn)將幾種主要硅氧骨干類(lèi)型介紹如下：（1）島狀硅氧骨干。硅氧骨干被其他陽(yáng)離子隔開(kāi)，彼此分離猶如孤島。包括孤立四面體孤立四面體[SiO4]4-（圖15-1A）

。[SiO4]4-間彼此互不連接，孤立地分布。如橄欖石(Mg,Fe)2[SiO4]。還包括雙四面體[Si2O7]6-（圖15-1B），2個(gè)[SiO4]4-共用1個(gè)角頂相互連接。如異極礦Zn4[Si2O7](OH)2

。A-孤立硅氧四面體B-孤立雙硅氧四面體AB島狀硅氧四面體（2）環(huán)狀硅氧骨干環(huán)狀硅氧骨干：[SinO3n]2n-，Si∶O

=

1∶3由n個(gè)[SiO4]4-彼此共用角頂相聯(lián)結(jié)形成封閉的環(huán)，每個(gè)[SiO4]4-與相鄰的[SiO4]4-共用2個(gè)角頂。最常見(jiàn)六環(huán)[Si6O18]12-，如綠柱石Be3Al2[Si6O18]等；也有三環(huán)[Si3O9]6-、四環(huán)[Si4O12]8-。環(huán)狀硅氧骨干硅氧四面體彼此之間共用兩個(gè)角頂構(gòu)成封閉的環(huán)狀[SinO3n]2n-(n≥3)三方環(huán)[Si3O9]6-、四方環(huán)[Si4O12]8-及六方環(huán)[Si6O18]12-（3）鏈狀硅氧骨干無(wú)數(shù)個(gè)[SiO4]4-間通過(guò)共用2或3個(gè)角頂，沿一個(gè)方向彼此相連，無(wú)限延伸成鏈。鏈間為其他金屬陽(yáng)離子聯(lián)結(jié)。常見(jiàn)單鏈和雙鏈：?jiǎn)捂湥好總€(gè)[SiO4]4-以2個(gè)橋氧分別與相鄰的2個(gè)[SiO4]4-四面體連接成一向無(wú)限延伸的連續(xù)鏈如輝石單鏈[Si2O6]、硅灰石單鏈[Si3O9]等。雙鏈：相當(dāng)于2個(gè)單鏈聯(lián)結(jié)而成。如兩個(gè)輝石單鏈[Si2O6]相連形成角閃石雙鏈[Si4O11]。鏈狀硅氧骨干a-單鏈硅氧骨干b-雙鏈硅氧骨干ab(4)層狀硅氧骨干每個(gè)[SiO4]4-均以3個(gè)角頂分別與相鄰的3個(gè)[SiO4]4-相連結(jié)而形成向二維空間無(wú)限延展的硅氧四面體層?；瘜訝罟柩豕歉桑?）架狀硅氧骨干所有[SiO4]4-均以4個(gè)角頂分別與相鄰的4個(gè)[SiO4]4-共用相連形成三維空間無(wú)限擴(kuò)展的架狀結(jié)構(gòu)。所有O2-皆為橋氧，為電性中和的結(jié)構(gòu)，不再是硅酸鹽的絡(luò)陰離子。故在硅酸鹽的架狀骨干中，必須有部分的[SiO4]4-為[AlO4]5-（個(gè)別情況下可被[BeO4]6-或[BO4]5-等）所替代，這樣才能出現(xiàn)過(guò)剩的負(fù)電荷成為架狀絡(luò)陰離子，得以與骨干之外的一定的金屬陽(yáng)離子結(jié)合成鋁硅酸鹽。架狀硅氧骨干3、鋁的作用Al可以呈4次配位，代替部分的Si4+進(jìn)入絡(luò)陰離子，形成鋁硅酸鹽，如鈉長(zhǎng)石Na[AlSi3O8]Al可以呈6次配位，存在于硅氧骨干之外，作為陽(yáng)離子，形成鋁的硅酸鹽，如高嶺石Al4[Si4O10](OH)8Al的兩種配位形式可以同時(shí)存在于同一構(gòu)造中，形成鋁的鋁硅酸鹽，如白云母KAl2[AlSi3O8](OH)2Al能代替Si進(jìn)入硅氧骨干的原因，是它們的離子半徑、離子性質(zhì)都很相近。4、類(lèi)質(zhì)同像硅酸鹽的類(lèi)質(zhì)同像替代現(xiàn)象極為普遍而且多樣。硅酸鹽中類(lèi)質(zhì)同像替代發(fā)生的難易程度及相互替代的范圍與硅氧骨干的型式有關(guān)：不同大小的離子的代替范圍在具有島狀硅氧骨干放入硅酸鹽中最廣泛，而在具鏈、層到架狀硅氧骨干的硅酸鹽的硅氧骨干的硅酸鹽中，離子代替范圍逐漸縮小。5、附加陰離子及“水”在硅酸鹽結(jié)構(gòu)中，常存在一些附加的陰離子，常見(jiàn)的有（OH）-，O2-，F(xiàn)-，有時(shí)還有Cl-，[CO3]2-，[SO4]2-，[PO4]3-。一般來(lái)說(shuō)，具雙鏈及層狀骨干的硅酸鹽最容易接納（OH）-，部分架狀骨干的硅酸鹽結(jié)構(gòu)的大空隙中也可接納一些Cl-，[CO3]2-，F(xiàn)-，部分島狀硅酸鹽可接納（OH）-，但單鏈狀骨干的硅酸鹽則很難接納。硅酸鹽中有結(jié)構(gòu)水（OH）-，還有H2O及（H2O）+的形式，H2O在硅酸鹽中大多數(shù)呈沸石水或?qū)娱g水，只有在少數(shù)硅酸鹽中才以結(jié)晶水的形式存在，起著填充空隙或水化陽(yáng)離子的作用。（二）結(jié)晶形態(tài)：取決于硅氧骨干的形式和其他陽(yáng)離子配位多面體，特別是[AlO6]八面體的聯(lián)結(jié)方式。具孤立[SiO4]4-四面體骨干的硅酸鹽礦物，常表現(xiàn)為三向等長(zhǎng)的形態(tài)，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(zhǎng)的形態(tài)，如紅柱石呈柱狀，藍(lán)晶石呈板條狀。具環(huán)狀硅氧骨干者，垂直環(huán)平面（沿c軸）的方向上環(huán)與環(huán)之間的聯(lián)結(jié)力一般較強(qiáng)，晶體常呈柱狀形態(tài)，往往屬三方、六方晶系，如電氣石，綠柱石。具鏈狀硅氧骨干者，均∥鏈的方向而成柱狀、針狀、纖維狀，如輝石，角閃石。。層狀結(jié)構(gòu)礦物晶體∥結(jié)構(gòu)層的方向而成板狀、片狀、鱗片狀，如滑石，云母。架狀結(jié)構(gòu)礦物較復(fù)雜，其形態(tài)主要取決于[SiO4]4-與[AlO4]5-骨干內(nèi)部的連接形式及化學(xué)鍵分布的情況，可呈粒狀、片狀、板狀、板柱狀或柱狀。（三）物理性質(zhì)硅酸鹽礦物一般具有共價(jià)鍵及離子鍵，一般具有原子及離子晶格的特性。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(zhì)變化很大，主要受硅氧骨干形式及金屬陽(yáng)離子的種類(lèi)的影響。顏色：取決于金屬陽(yáng)離子的種類(lèi)：①惰性氣體型離子的硅酸鹽礦物為無(wú)色或淺色；②含F(xiàn)e、Mn、Ti等過(guò)渡型離子者，顏色較深。解理：明顯受結(jié)構(gòu)中強(qiáng)鍵的分布所控制：①具島狀結(jié)構(gòu)之三向等長(zhǎng)者，一般無(wú)完全解理；而紅柱石具∥c軸方向的柱狀解理，藍(lán)晶石具{100}的完全解理。②環(huán)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(lèi)型而有所不同，解理完善程度視鍵力情況而不同。如長(zhǎng)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(jié)構(gòu)者例外。①島狀結(jié)構(gòu)者，結(jié)構(gòu)緊密，H最高，通常為6～8；②環(huán)狀結(jié)構(gòu)者，與島狀結(jié)構(gòu)者大體相似；③鏈狀結(jié)構(gòu)者稍低，為5～6④架狀結(jié)構(gòu)者，雖結(jié)構(gòu)疏松，但[SiO4]4-與[AlO4]5-的聯(lián)結(jié)均很牢固，故H并不低(5～6)，僅沸石族礦物因含H2O，H降至3.5～5。⑤層狀結(jié)構(gòu)者，因?qū)娱g的聯(lián)結(jié)力（分子鍵或弱離子鍵）較弱，故H很低，近于指甲：最低者(滑石、高嶺石等)僅1

；云母族礦物2.5。4）相對(duì)密度：①島狀者G偏大，一般在3.5±或＞4?！叽蠖嘟Y(jié)構(gòu)緊密，陽(yáng)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?！呓Y(jié)構(gòu)疏松、空隙大，主要陽(yáng)離子多為原子量小、半徑大的K+、Na+、Ca2+等。③鏈狀、層狀或環(huán)狀者：G約3～3.5。（四）成因產(chǎn)狀內(nèi)生、外生、變質(zhì)作用均可形成。在巖漿作用中，隨著巖漿分異的發(fā)展，硅酸鹽礦物結(jié)晶有依島狀、鏈狀、層狀、架狀的順序逐漸由貧硅富鐵鎂的硅酸鹽礦物向富硅貧鎂的硅酸鹽礦物發(fā)展趨勢(shì)。此外，在熱液、變質(zhì)及表生作用中都可形成硅酸鹽礦物，表生作用中多為具層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽。(五)亞類(lèi)的劃分硅酸鹽類(lèi)礦物按照硅氧骨干的型式分為五個(gè)亞類(lèi)：第一亞類(lèi)：島狀硅酸鹽亞類(lèi)：主要礦物有鋯石、橄欖石、石榴子石、紅柱石、藍(lán)晶石、黃玉、十字石、榍石、綠簾石、符山石。第二亞類(lèi)：環(huán)狀硅酸鹽亞類(lèi)：主要礦物有綠柱石、堇青石、電氣石。第三亞類(lèi)：鏈狀硅酸鹽亞類(lèi)：主要礦物頑火輝石、紫蘇