第九章含氧盐矿物大类 Salt with Oxygen

一含氧盐矿物概述 第九章含氧盐矿物大类Salt with Oxygen 1. 概念与骨干结构：含氧酸根的络阴离子团与金属阳离子所组成的盐类化合物。络阴离子团构成：半径小电荷高的中心阳离子＋O2- 络阴离子团团内键力远大于O2-与外部阳离子的键力（以离子键为主）。络阴离子团形状：四面体、平面三角形等形状，半径大。 2. 离子晶格特性：常为玻璃光泽，少数为金刚光泽、半金属光泽，不导电，导热性差。无水的具较高硬度和熔点，一般不溶于水。 3. 分类：据络阴离子团种类分为：硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、砷酸盐、钒酸盐、钨酸盐、钼酸盐、硼酸盐、铬酸盐、硝酸盐等。

二硅酸盐矿物 SILICATES （一) 概述概念：硅酸根与金属阳离子组成的化合物。矿物种数：>600，占已知矿物1/4 地壳分布：85WB%，三大类岩石(岩浆岩、变质岩、沉积岩)的主要造岩矿物。资源属性：碱金属、Be、B、Zr等金属、非金属（石棉、滑石、云母、高岭石、沸石）和宝石矿物原料。

（二) 晶体化学 1.化学组成络阴离子——[SiO4]4-。附加阴离子——少数有（OH）—、F —、Cl —、O2-、[CO3]2 —、[SO4]2 —、[PO4]3 — 水—— H2O、OH —、（H3O）+ 阳离子——约40种，惰气型和过渡型

2.硅氧骨干型式 （1）岛状单四面体[SiO4]、双四面体[Si2O7] （2）环状三方环、四方环、六方环（3）链状单链、双链（4）层状（5）架状

2.硅氧骨干型式 （1）岛状单四面体[SiO4]，Si/O=1/4，例：橄榄石(Mg,Fe)2［SiO4］双四面体[Si2O7]，Si/O=1/3.5，例：异极矿Zn4[Si2O7](OH)2·H2O

2.硅氧骨干型式 （2）环状 Si/O=1/3 三方环[Si3O9]，例：硅酸钡钛矿复三方环[Si6O18]，例：电气石四方环[Si4O12]，例：包头矿六方环[Si6O18]，例：绿柱石

2. 硅氧骨干型式 （3）链状单链，Si/O=1/3 二重单链[Si2O6]，例：透辉石三重单链[Si3O9]，例：硅灰石五重单链[Si5O15]，例：蔷薇辉石双链，闪石 Si/O=1/2.75 例：透闪石 Ca2Mg 5[Si4O11]2（OH）2

2. 硅氧骨干型式 [Si2O6]4-

2. 硅氧骨干型式 [Si4O11]6-

2. 硅氧骨干型式 （4）层状 Si/O=1/2.5 惰性氧/桥氧；活性氧/端氧例：滑石Mg 3[Si4O10]（OH）2 鱼眼石KCa4[Si4O10]2 F-·8H2O 桥氧端氧 [Si4O10]4- 鱼眼石滑石

2. 硅氧骨干型式 （5）架状 Si/O=1/2，例：钾长石K[AlSi3O8] 钙长石Ca[Al2Si2O8] 白榴石K[AlSi2O6] 方钠石Na8[AlSi3O8]6Cl2 思考： 1.架状骨干中，必须有部分Si4+被Al3+所代替？ 2.架状硅酸盐中的阳离子，都是低电价、大半径、高配位数的离子，有时含附加阴离子和水分子？

方柱石 方钠石

注：两种骨干共存：绿帘石Ca2（Al ，Fe3+）3[SiO4] [Si2O7] O（OH）两种骨干过渡：葡萄石Ca2 Al[AlSi3O10]（OH）2

3. 铝的作用 （1）络阴离子团内：铝硅酸盐aluminosilicate AlIV（Al → Si类质同象），如钾长石K[AlSi3O8] （2）络阴离子团外阳离子：铝的硅酸盐aluminum silicate AlVI：高岭石（3）络阴离子团内、团外：铝的铝硅酸盐：白云母 AlVI+ AlIV RSi4+/RO2-=0.29、 RAl3+/RO2-=0.419，鲍林离子半径比四面体配位范围0.255-0.414，前者四次配位，后者阴阳离子半径比值在0.414相近，所以，Al既可以四次配位，也可以六次配位。 AlIV代替Si难易排序：单链、双链、层、架，AlIV / Si ≤1∶1 Al—O价键力（或键强）小于Si—O键键强，因此，［AlO4］四面体比［SiO4］四面体不稳定，且体积也大于［SiO4］四面体，所以［AlO4］四面体要靠［SiO4］四面体联接起来才稳定。

4. 化学键性 骨干内Si—O 键: 离子－共价键，键力生成能从岛状到架状减小，>3000千卡/克分子骨干外O－M键：离子键， <1000千卡/克分子含（OH）-者：氢键

5. 类质同象ISOMORPHISM 从岛状－环状－链状－层状－架状，不同大小的离子的代换范围依次减小。几个完全类质同象系列：橄榄石系列——Mg2+2［SiO4］—Fe2+2［SiO4］石榴石系列——A3B2[SiO4]3 铁铝榴石系列：(Mg,Fe,Mn)3Al2[SiO4]3 钙铁榴石系列：Ca3（Al,Fe,Cr,V,Zr）2[SiO4]3 单斜辉石系列——CaMg［Si2O6］—CaFe［Si2O6］斜长石系列——Na［AlSi3O8］-Ca［Al2Si2O8］

（三) 形态物性 1. 形态取决于硅氧骨干的型式和其他阳离子配位多面体，特别是［AlO6］八面体的连结方式。（1）岛状——三向等长：石榴子石、橄榄石等。附加阴离子O对晶体习性有很大的影响：如蓝晶石∥{100}的板状晶体是与结构中［AlO6］八面体联结成层有关；红柱石、绿帘石的柱状晶体与结构中［AlO6］八面体链有关。（2）环状——柱状（往往属六方或三方晶系）：绿柱石、电气石。（3）链状——柱状或针状：辉石、角闪石、硅灰石。（4）层状——板状、片状、鳞片状：云母、葡萄石。（5）架状——形态决定于架内化学键的分布。如：钠沸石中有较强的链——柱状。长石中平行a轴和c轴有较强的链——平行a轴或c轴的柱状。

2. 物性 共价及离子晶格的特性（1）一般为浅色或无色,玻璃、金刚光泽，透明；硬度较高（仅次于无水氧化物，但层状骨干者很小，为什么？从层键和层间阳离子性质考虑。）（2）解理与硅氧骨干形式和［ AlO6］八面体的联结有关: ？请自己归纳。（3）相对密度与结构形式和化学成分有关。？请自己归纳。（从结构紧密度和含水情况考虑）。

（四) 亚类的划分 依据：硅氧骨干的型式。亚类：（1）岛状结构硅酸盐（包括环状结构）；（2）链状结构的硅酸盐；（3）层状结构的硅酸盐；（4）架状结构的硅酸盐。问：硅氧骨干型式有几种？

（五) 成因产状 （1）岩浆作用。 ——鲍文反应系列。锆石、榍石、橄榄石、辉石、角闪石、云母、长石。（2）伟晶作用。 ——含半径过小(如Li、Be等)或过大(如Rb、Cs)的离子的硅酸盐（锂云母、绿柱石）和含挥发组分(B、F)的硅酸盐（电气石、黄玉）。（3）变质作用。 ——接触变质：红柱石、堇青石、透辉石、透闪石、硅灰石、石榴石。 ——区域变质：石榴石、蓝晶石、十字石、辉石、闪石、夕线石、云母、长石。（4）热液作用。 ——绿帘石、透闪石、阳起石、叶蜡石、高岭石、滑石、蛇纹石、绿泥石、沸石。（5）外生作用。 ——高岭石、蒙脱石、蛭石。

第九章含氧盐矿物大类 Salt with Oxygen