层状结构硅酸盐矿物 - 作业

矿物的分类

首先根据矿物化学组成的基本型，将矿物分为五大类。根据阴离子（包括络阴离子）的种类又分为类及亚类，再把类中化学组成类似和晶体结构类型相同的归为一族。矿物种是指具有相同的化学组成和内部结构的一种矿物。我们小组主要负责的是含氧盐大类中的硅酸盐类中的层状硅酸盐亚类。

硅酸盐矿物类概述

硅酸盐矿物种类很多且分布极广，约占矿物种总数的1/4，它构成地壳总质量的75%。它们是火成岩和变质岩的最主要的造岩矿物，在沉积岩中也起着显著的作用。同时，它们中有许多非常重要的非金属矿产，如云母、石棉、高岭石等，又是一系列稀有金属的重要矿物原料，如绿柱石（含铍）、锆石（含锆）等。

（一）化学成分和晶体化学特征

在硅酸盐矿物的晶体结构中，硅氧配位四面体[SiO4]4-是它们的基本构造单元。硅氧四面体在结构中可以孤立地存在，也可以以其角顶相互连接，即每一硅氧四面体可与一个、两个、三个甚至四个硅氧四面体相连，从而形成多种复杂的络阴离子。根据硅氧四面体在晶体结构中的连接方式，主要有下列5中类型的络阴离子： 1、岛状络阴离子 2、环状络阴离子 3、链状络阴离子 4、层状络阴离子 5、架状络阴离子 (二) 物理性质

由于硅酸盐矿物的结构特点和组成特点各有不同，因而表现在形态上以及物理性质方面也各有不同的特性。岛状结构硅酸盐多属三向等长的粒状；环状结构硅酸盐矿物由于垂直方向上环与环之间的联结力一般较强，故呈柱状形态；链状结构硅酸盐都呈平行于链的方向的柱状形态，甚至可以成为纤维状；层状结构硅酸盐多呈片状，少数作纤维状；架状结构硅酸盐主要取决于[SiO4]和[AlO4]骨架内部的连接形式。

硅酸盐矿物的解理与结构类型大的关系，也可用结构特点加以说明。特别指出的是层状硅酸盐几乎无一例外地都具有完全的地面解理。

硅酸盐矿物的密度大小，主要决定因素有二：一是结构紧密程度；二是主要阳离子原子序数的大小。

硅酸盐矿物的光泽、颜色、条痕、透明度等光学性质也与其结构以及所含原子的种类有密切关系。

硅酸盐的硬度一般都较高，但层状结构硅酸盐例外。

值得指出的是水的作用：当架状结构硅酸盐晶格中存在水分子时，一般都表明其结构相当疏松，因而普遍地表现出硬度下降，密度变小。此外，由于联结力下降的影响，相应地会引起解理的发生。

（三）成因

除了陨石和月岩中形成的硅酸盐矿物以外，在地壳中无论是内生、表生，还是变质作用的几乎所有成岩、成矿过程中普遍地都有硅酸盐矿物的形成。在岩浆作用中，随着结晶分异作用的演化发展，硅酸盐矿物的结晶顺序有自岛状、链状、向层状、架状过渡的趋势。岩浆期后的接触交代作用和热液蚀变作用所产生的硅酸盐矿物与原始围岩的成分密切有关。变质作用（主要指区域变质作用）形成的硅酸盐矿

物，一方面取决于原岩成分，另一方面取决于变质作用的物理化学条件。硅酸盐矿物及其组合在变质作用中的演变是变质作用的重要标志。表生作用形成的硅酸盐矿

物以粘土矿物为主，多属于层状硅酸盐，它们在表生作用条件下是最稳定的。

（四）分类

硅酸盐矿物按结构中络阴离子的不同，分为5种类型，因此在分述中，这5种类型相应的划分为5个亚类： <1> 岛状结构硅酸盐亚类 <2> 环状结构硅酸盐亚类 <3> 链状结构硅酸盐亚类 <4> 层状结构硅酸盐亚类 <5> 架状结构硅酸盐亚类

我们只对层状结构硅酸盐亚类进行分述

层状结构硅酸盐是硅酸盐类矿物按晶体结构特点划分的亚类之一，层状硅酸盐中的络阴离子，可以看成是由链状络阴离子进一步相互连接而成。只要符合硅氧四面体分布在一个平面内，且彼此相连的，便属于层状硅酸盐。是一系列[ZO4]四面体以角顶相连成二维无限延伸的层状硅氧骨干的硅酸盐矿物。硅氧骨干中最常见的是每个四面体均以三个角顶与周围三个四面体相连而成六角网孔状的单层，其所有活性氧都指向同一侧。它广泛地存在于云母、绿泥石、滑石、叶蜡石、蛇纹石和粘土矿物中，通常称之为四面体片。四面体片通过活性氧再与其他金属阳离子（主要是Mg2+、Fe2+、Al3+等）相结合。这些阳离子都具有八面体配位，各配位八面体均共棱相连而构成二维无限延展的八面体片。四面体片与八面体片相结合，便构成了结构单元层。如果结构单元层只由一片四面体片与一片八面体片组成，是1∶1型结构单元层，如高岭石、蛇纹石中的层。如是由活性氧相对的两片四面体片夹一片八面体片构成，则为2∶1型结构单元层，如云母、滑石、蒙脱石中的层。如果结构单元层本身的电价未达平衡，则层间可以有低价的大半径阳离子（如K+、Na+、Ca2+等）存在，如云母、蒙脱石等。后者的层间同时还有水分子存在。此外，八面体片中与四面体片的一个六元环范围相匹配的是中心呈三角形分布的三个八面体。当八面体位臵为二价阳离子占据时，此三个八面体中都必须有阳离子存在，才能达到电价平衡。若为三价阳离子时，则只需有两个阳离子即可达到平衡，此时另一个八面体位臵是空的。据此，还可将结构单元层区分为三八面体型和二八面体型。 在层状结构硅酸盐矿物中，矿物晶体的形态一般都呈二向延展的板状、片状的外形，并具有一组平行于硅氧骨干层方向的完全解理。在晶体光学性质上，极大多数矿物呈一轴晶或二轴晶负光性，并具正延性。双折射率大。当矿物的化学组成中具有过渡元素离子时，多色性和吸收性都十分显著。层状硅酸盐矿物一般呈浅色(含铁者颜色加深),具平行于层的片状晶形和极完全的片状解理,硬度低,密度亦偏低。粘土矿物多数是层状硅酸盐矿物。

滑石族

滑石 Mg3［Si4O10］(OH)2 主要化学组成 MgO 31.72%, SiO2 63.52%, H2O 4.76% 。常混入Fe，Al，Mn，Ca，Ni，Fe有时混入较多。

晶系 单斜晶系。对称型L2PC或P。晶体结构是由三个基本结构层组成的结构单

元层堆砌而成每个单元层中，上下两层均系硅氧四面体层，尖端彼此相对，中夹氢氧硅镁层。一般不含层间水。

形态 偶见假六方或菱形的片状单晶体。通常呈致密块状、叶片状、放射星状、纤维状集合体产出。

主要物理性质 无色透明或白色，因含少量杂质儿可呈现浅绿、浅黄、浅棕色。解理面上呈珍珠光泽。硬度1。手触有滑腻感，解理片具挠性，相对密度2.58-2.83。导热导电性差。

成因和产状 主要成因有超基性岩、白云岩热液蚀变和接触变质。 鉴定特征 低硬度，有滑感，较浅的颜色以及片状形态。

叶腊石族

叶腊石Al2［Si4O10］(OH)2

主要化学组成 Al2O3 28.3%, SiO2 66.7%; H2O5.0%。 晶系 单斜晶系。对成型L2PC。

形态 单晶体及其罕见。通常呈叶片状、放射状或致密块状集合体。隐晶质致密块状体俗称寿山石，冻石等。

主要物理性质 白色、浅绿、浅黄或淡灰色；玻璃光泽，致密块状者呈油脂光泽，解理面呈珍珠光泽。解理｛001｝极完全；隐晶质致密块体具贝壳状断口。硬度1～1.5。相对密度2.65～2.90。有滑感，解理片具挠性。

成因和产状 主要是酸性喷出岩或结晶片岩经热液变质而成。 鉴定特征 质地细腻，常呈淡黄、乳灰白、灰绿等颜色。

在雕刻工艺和印章制作中，叶蜡石有悠久历史。

蛇纹石族

包括三个主要的同质多象变体，分别成为纤蛇纹石、鳞蛇纹石和叶蛇纹石。所谓的胶蛇纹石是指凝胶状的蛇纹石而言，成分中富含水，外观作蛋白状或肉冻状，是胶体成因的纤蛇纹石或鳞蛇纹石，或是两者的混合物，所以胶蛇纹石实际不是一种矿物的名称。

蛇纹石 Mg6 [Si4O10](OH)8

主要化学组成：MgO 43%，SiO2 44.1%，H2O 12.9%。 晶体结构：单斜晶系。对成型P或L2PC。

形态： 蛇纹石的单晶体极为罕见，一般呈细鳞片状，致密块状集合体，或呈具胶凝体特征的肉冻状状块体。常被揉搓，显示出带有滑动的剪切面，有时其中还夹有极薄的石棉细脉。呈鳞片状者，多为叶蛇纹石。呈显微鳞片状者可为叶蛇纹石或鳞纹石。蛇纹石呈纤维状者，称作蛇纹石石棉或温石棉。

物理性质：一般呈绿色，有时深有时浅，也有的呈白色，浅黄色，灰色，蓝绿色或褐色。常见的块体呈油脂光泽或蜡状光泽，硬度2.5—3.5。除纤维状者外，{001}解理完全。相对密度2.55左右。温石棉的拉伸强度较角闪石石棉高，但遇酸可被腐蚀，所以耐酸能力不及角闪石石棉。实验证明，纤蛇纹石的耐酸能力最弱，叶蛇纹石最强，而鳞蛇纹石居中。蛇纹石和高岭石一样，在结构单元层间一般不吸附水。但由于粒径极细，或呈纤维状，因而在纤维之间或细片之间可以吸附少量水。需要

经过较长时间的烘干，才能使其脱失。在空气中加热时，大约在600度左右即转变成橄榄石。

成因产状：蛇纹石主要是由超基性岩经过热液蚀变而形成的。

镁质大理岩或白云岩受接触变质作用时，会形成蛇纹石，或者先形成橄榄石与顽火辉石，再经过蛇纹石化而形成蛇纹石。

鉴定特征：根据颜色，蜡状光泽，较小的硬度，致密块状加以鉴别。纤蛇纹石则可从特有的纤维状形态加以判别。它与角闪石石棉可以用研磨法区分。角闪石石棉压研以后呈碎粉状，而温石棉经研磨后，并不碎裂成细粉，而是粘结成小片，很难使之呈粉末状。

硅镁镍矿可以利用其产状，土状形态以及苹绿色等加以识别。

高岭石族

高岭石Al4［Si4O10］(OH)8

主要化学组成 Al2O3 39.50%, SiO246.54%, H2O 13.96%. 晶系 三斜晶系或单斜晶系。对称型L1或P。

形态 单晶体呈片状很罕见，且个体极小。在显微镜下，可以看到片状晶体，呈六方形、三角形、或切角的三角形。结合体呈疏松鳞片状、土状或致密块状，偶见钟乳状。

主要物理性质 纯者白色，因含杂质可染成其它颜色。致密块体光泽暗淡无光泽或呈蜡状。具{001}极完全解理，硬度1.0-3.5，相对密度2.61-2.68。致密块体具粗糙感，干燥时具吸水性，湿态具可塑性，但加水不膨胀。

成因及产状 高岭石是黏土矿物中最常见的一种。是黏土质沉积物的主要矿物成分。许多硅酸盐矿物都能风化成高岭石。有的在原地堆积，有的则经过搬运，在沉积。高岭石也可由热液蚀变而成。也就是说高岭石是酸性介质，风化作用或低温热液交代的产物。

鉴定特征 致密土状块体易捏碎成粉末、粘舌、加水具可塑性，在密闭的试管内加热后失去水分。

多水高龄石族

主要矿物：多水高岭石 硅孔雀石

多水高龄石 Al4[Si4O10]〃(OH)8〃4H2O

主要化学组成：Al2O3 34.7%, SiO2 40.8%, H2O24.5%。 晶系：单斜晶系。对成型P。

形态：常呈胶凝体状的块体，干燥后压碎，可呈尖棱碎状。表面平坦或呈贝壳状断口。电子显微镜下呈管状，与高岭石的片状形态远不相同。

主要物理性质：色白，因含杂质而染成浅黄，浅红，浅绿，浅棕色等。外壳往往因吸附了铁的氧化物而呈铁锈色。硬度1-2。有滑感。

成因和产状：多水高岭石常与高岭石相伴生。有些情况下先形成多水高岭石，然后再被高岭石所替代。

鉴定特征：多水高岭石与高岭石外形相似，难以区分，需要利用X射线粉晶数据，差热分析等手段加以鉴别。如果发现时致密块状体，且干燥后裂开成带棱角的碎块

时，则多系变多水高岭石。

硅孔雀石 (Cu,Al)2H2Si2O5(OH)4〃nH2O

主要化学组成：SiO2 77.29%，CuO 44.43%，H2O 18.72%，Fe2O3痕迹，Al2O3痕迹,总计98.56。硅孔雀石中常含有Fe2O3、P2O5等杂质。含P2O5高达7～9％者叫磷硅孔雀石（cyanochalcite）；

晶系：斜方晶系。对成型P。

形态：常呈隐晶质或胶态集合体，钟乳状、皮壳状、土状等；

主要物理性质：绿色，浅蓝绿色，参差状断口，玻璃光泽，具蜡状光泽，土状者呈土状光泽。

成因和产状：产于含铜矿床的氧化带里，是铜硫化物风化后的次生矿物； 鉴定特征：色绿，胶体形态，产于含铜矿床的氧化带里可作为鉴定特征。

蒙脱石族

主要矿物：蒙脱石 贝得石 囊脱石 皂石

蒙脱石 (Na,Ca)0.33(Al,Mg)2[Si4O10](OH)2〃nH2O

主要化学组成：由于蒙脱石的结构基本上与叶腊石，滑石相同，所以它的化学组成也与这两种矿物相似，其化学式(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2[Si4O10](OH)2〃nH2O 晶系：单斜晶系。对成型L2PC。

形态：单晶体尚未发现。颗粒极细，属胶体微粒。在电子显微镜下呈绒毛状或毛毡状。通常呈土状，块状集合体。

主要物理性质：白色或灰白色，因含杂质而染有黄，浅玫瑰红，蓝或绿等色。土状者光泽暗淡。硬度1-2。相对密度2-3。

成因和产状：蒙脱石是斑脱石，膨润土中最主要的组成矿物，是由基性火山岩特别是基性的火山凝灰岩或火山灰风化而成。蒙脱石也可以由热液蚀变作用或热泉作用形成。

鉴定特征：蒙脱石的定性鉴定，一般利用其加水膨胀性。但精确鉴定需要采用几种手段，诸如X射线粉晶数据，热差分析曲线，阳离子交换性能，电子显微镜下的形态特征以及染色效应等。

矿物名：皂石（灰白色） gray Soapstone 化学式：Mg3[Si4O10](OH)2,

化学组成：MgO 31.72%，SiO2 63.12%，H2O 4.76%； 晶系：单斜晶系。

形态：单晶体尚未发现。颗粒极细，属胶体微粒。在电子显微镜下呈绒毛状或毛毡状。通常呈土状，块状集合体。

主要物理性质：灰色或绿色等，不平坦断口，完全解理，珍珠光泽，解理面上呈珍珠光泽。

成因和产状：为滑石变种；常与绿泥石、透角闪石和云母等相伴生；滑石的主要成因有热液蚀变和低温热变质两种。超基性岩的皂化属于前一种。所谓皂化是指形成富含滑石的一种围岩蚀变，经常与蛇纹石化作用相伴，所以滑石与蛇纹石经常共生。此外，已经形成的蛇纹岩也可蚀变成滑石。转变过程则系通过硅化或碳酸盐化作用形成，蛇纹石滑石菱镁矿，所以滑石又经常与菱镁矿共生。

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