第九讲 十一章 含氧盐(一)2链层架-2011.ppt

第九讲 第四大类含氧盐大类 一 2 第一类硅酸盐矿物第三节链状结构硅酸盐亚类第四节层状结构硅酸盐亚类第五节架状结构硅酸盐亚类 第一节硅酸盐类矿物概述第二节岛 环 状结构硅酸盐亚类 第三节链状结构硅酸盐亚类链状结构硅酸盐有单链 双链等之别 如 辉石族 Si2O6 4 角闪石族 Si4O11 6 一 晶体化学特点络阴离子 SiO4 四面体共两个或三个角顶相联而形成沿一维方向无限延伸的链状硅氧骨干 各链平行排列 链间依硅氧骨干之外的阳离子而互相联系 阳离子 主要为惰性气体型离子K Na Ca Li Rb Mg Al Be等和过渡型离子如 Fe Mn Ti Cr等 附加阴离子 OH F Cl 等 SiO4 中被少量 AlO4 所替代 替代量一般 1 3 最多Al Si 1 2 板状 柱状 针状 纤维状 含惰性气体型阳离子者一般为无色或浅色 含过渡型阳离子者为深彩色 玻璃光泽 解理 链延伸方向 三 主要矿物 分类 单链 辉石族 硅灰石族 蔷薇辉石族 Si2O6 4 Si3O9 6 Si5O15 10 双链 角闪石族 矽线石族 Si4O11 6 AlSiO5 3 二 形态 物理性质 链状结构硅酸盐是岩浆岩和变质岩的主要造岩矿物 特别是辉石族和角闪石族分布更为广泛 典型代表分别为辉石族和角闪石族矿物 Si2O6 4 Si4O11 6 一 辉石族 通式为XY T2O6 其中 X M2 Na Ca2 Mn2 Fe2 Mg2 Li Y M1 Mn2 Fe2 Mg2 Fe3 Cr3 Al3 Ti4 T Si4 Al3 少数情况下有Fe3 Cr3 Ti4 等 天然矿物中T位置 四面体 上Al Si 1 3 人工合成的辉石中 Al Si可达1 1 1 化学成分 类质同象替代广泛 两种体系的成员 见图 单斜辉石亚族 XY Si2O6 斜方辉石亚族 X M2位 辉石族分类 XY Si2O6 M2M1T按结构中X M2位 上的阳离子种类不同划分为斜方和单斜两亚族 斜方辉石亚族 X Y皆为半径较小的二价阳离子Mg2 Fe2 类 系列 Mg2 Si2O6 Fe2 Si2O6 中间 Mg Fe 2 Si2O6 顽火辉石斜方铁辉石紫苏辉石单斜辉石亚族 X M2位 主要为大半径阳离子Ca2 Na Li 等 透辉石CaMg Si2O6 CaFe Si2O6 霓石NaFe Si2O6 硬玉NaAl Si2O6 普通辉石Ca Mg Fe2 Fe3 Ti Al Si Al 2O6 2 晶体结构 结构单元 SiO4 以共用两个角顶 上 下 沿C轴无限延伸的单链 每两个 SiO4 为一重复周期 0 52nm 记为 Si2O6 沿C轴的投影图 P349在a轴和b轴方向上 Si2O6 链以相反取向交替排列 平行 100 似层状 在a轴方向上 活性氧与活性氧相对 M1位惰性氧与惰性氧相对 M2位M1位 较小的阳离子Mg Fe占据 六配位的八面体 MgO6 并以共棱联结平行C轴延伸的与 Si2O6 链匹配的八面体折状链 M2位 斜方辉石亚族中 Mg Fe占据 为畸变的八面体配位 单斜辉石亚族中 Ca Na Li占据 为八次配位 立方体 图中虚线范围内的结构单元 两个 SiO4 四面体单链的活性氧相对 再形成一个M1位八面体链 三个链紧密相联组成更大一级链 称为 束 Beam 束沿C轴方向延伸 沿a轴方向堆垛 而沿b轴方向是位移1 2a堆垛 3 空间群 辉石中常见的空间群为 Pbcn原顽火辉石高温Pbca斜方顽火辉石C2 c透辉石高温单斜顽火辉石P21 c低温单斜顽火辉石低温高温有利于形成八面体链和硅氧四面体协调拼接的斜方对称辉石 而低温则有利于形成单斜对称的辉石 温度影响同质多象转变 但仅限于斜方辉石内部或单斜辉石内部 斜方辉石和单斜辉石之间的转变不易发生 属重建式转变 需要较大的活化能 但易于在剪切应力下发生 在无剪切应力的条件下 不易发生斜方 单斜的转变而易发生出溶 形成斜方辉石主晶中单斜辉石出溶片晶 或单斜辉石主晶斜方辉石出溶片晶 4 出溶片晶 出溶片晶是辉石族矿物在高温条件下形成的固溶体 当温度下降后离溶而成 出溶片晶常沿主晶的 100 和 001 方向排列 可能是在这两个方向上主晶与客晶容易实现连生的缘故 对辉石族矿物离溶构造的研究 探讨其精细的晶体结构和结晶时的成分及物化条件和形成历史有重要的意义 辉石族矿物XY T2O6 单链鉴定特征 晶形 常呈短柱状 横断面为近正方形或假八边形 颜色随阳离子的种类和含量而异 含Fe多者色较深 玻璃光泽 H5 7 c轴的二组柱面解理 110 中等 完全 解理夹角87 或93 有时具有 100 裂开 透辉石晶体 透辉石 Di 钙铁辉石 Hed CaMg Si2O6 CaFe Si2O6 完全类质同像系列 透辉石Di100 75Hed0 25次透辉石Di75 50Hed25 50铁次透辉石Di50 25Hed50 25钙铁辉石Di25 0Hed75 100 对称型2 m 鉴定特征 短柱状晶体 横断面呈正方形或八边形 Di呈无色 浅绿色 条痕无色 Hed为深绿 墨绿色 氧化后呈褐色或褐黑色 条痕浅绿 深绿 玻璃光泽 H5 5 6 5 110 解理中等 完全 夹角87 成因产状 为矽卡岩矿物之一 与石榴子石共生 透辉石也是基性和超基性岩的常见矿物 高级区域变质和热变质作用也可形成 钙铁辉石也可见于热变质的含铁沉积物中 普通辉石 augite Ca Mg Fe2 Fe3 Ti Al Si Al 2O6 普通辉石 augite Ca Mg Fe2 Fe3 Ti Al Si Al 2O6 单斜晶系 对称型2 m 鉴定特征 晶体常为短柱状 横断面近正方形或假八边形 集合体呈粒状或块状 绿黑色 褐黑色或黑色 玻璃光泽 110 解理中等 完全 夹角为87 和93 成因产状 内生作用的产物 为基性 超基性岩的主要造岩矿物 与橄榄石 斜长石等共生 也见于变质岩中 普通辉石晶体 硬玉 jadeite NaAl Si2O6 单斜晶系 对称型2 m 鉴定特征 晶体极少见 通常呈致密块状集合体 最常见苹果绿色 也有白色 浅绿或浅蓝色 玻璃光泽 H6 5 7 刺状断口 质地坚韧 成因产状 典型的变质矿物之一 主要产于碱性变质岩中 用途 可作玉石材料 翡翠Chalchuite 玉石之王 硬玉 翡翠原料 仔料 赌石 二 角闪石族 amphibole 双链结构硅酸盐矿物 其通式为 A0 1X2Y5 T4O11 2 OH F Cl 2A Na Ca2 K H3O X Na Ca2 Li K Mg2 Fe2 Mn2 M4位Y Mg2 Fe2 Mn2 Al3 Fe3 Ti4 M1M2M3位T Si4 Al3 Ti4 Si 1 3T1 化学成分 本族矿物化学组分复杂 类质同象普遍 形成很多矿物种 按照国际矿物学会新矿物命名委员会角闪石命名小组通过的分类命名方案 首先以24个 O OH F Cl 为标准计算晶体化学式 然后根据结构式中X位上阳离子 Na Ca x和Nax原子数将角闪石分为四个组 铁镁锰闪石组 Na Ca x1 34钠钙闪石组 Na Ca x 1 34 0 67 Nax 1 34 一般0 67 Cax 1 34碱性闪石组 Nax 1 34 角闪石族 amphibole 双链A0 1X2Y5 T4O11 2 OH F Cl 2A Na Ca2 K H3O X Na Ca2 Li K Mg2 Fe2 Mn2 M4位Y Mg2 Fe2 Mn2 Al3 Fe3 Ti4 M1M2M3位T Si4 Al3 Ti4 Si 1 3T 分类 斜方角闪石亚族 如 镁铁闪石组中的直闪石单斜角闪石亚族 如 钙闪石组中的透闪石 阳起石 普通角闪石 碱性闪石组中的蓝闪石 钠闪石等 2 晶体结构 双链 Si4O11 6 平行C轴延伸 在a b轴方向上 活性氧与活性氧相对形成八面体空隙 共棱平行C轴延伸 M1M2M3 Y类小半径阳离子充填 惰性氧与惰性氧相对形成多面体空隙 配位数6 8 M4 X类 大半径阳离子充填 单斜 小半径阳离子充填 斜方 与辉石的区别 OH 位于双链的活性氧组成的 六方环 中央 与活性氧构成最紧密堆积层 A类阳离子 惰性氧相对的双链之间宽大的空隙 平衡Al3 Si4 的剩余电荷 可全部或部分被Na K H3O 占据 也可全部空着 角闪石的双链结构 角闪石 c轴方向视图 角闪石 a轴方向视图 角闪石族矿物鉴定特征 晶形 长柱状 横断面为近菱形或假六边形 集合体呈针状 纤维状 玻璃光泽 颜色随阳离子的种类和含量 尤其因Fe的含量而异 c轴的 110 二组完全解理等级略高于辉石 解理夹角为56 或124 H5 6 普通角闪石 hornblende NaCa2 Mg Fe Al 5 Si Al 4O11 2 OH 2 单斜晶系 对称型2 m 鉴定特征 晶体呈较长的柱状或针状 横断面呈假六边形或菱形 集合体常呈柱状或纤维状 常带不同色调的绿色 浅绿 深绿或黑绿色 玻璃光泽 H5 6 110 柱面解理完全 夹角56 和124 成因产状 为各种中酸性岩浆岩 如闪长岩 正长岩 花岗岩 的主要造岩矿物之一 也是角闪岩相区域变质岩 如角闪岩 角闪片岩 角闪片麻岩 的主要组成矿物之一 辉长岩中也可见到 普通角闪石晶体 普通角闪石 hornblende NaCa2 Mg Fe Al 5 Si Al 4O11 2 OH 2 透闪石 tremolite 阳起石 actinolite Ca2Mg5 Si4O11 2 OH 2 Ca2 Mg Fe 5 Si4O11 2 OH 2 透闪石可含少量Fe 当FeO含量在6 13 时 称阳起石 单斜晶系 对称型2 m 鉴定特征 晶体常呈长柱状或针状 集合体成细长柱状 针状 放射状 纤维状 或粒状 块状 透闪石常呈白色或灰白色 阳起石为浅绿色 墨绿色 因Fe含量之多少而异 玻璃光泽 纤维状者具丝绢光泽 H5 6 110 柱面解理中等 完全 夹角56 和124 用途 石棉可作工业用的绝热 绝缘材料 软玉 Nephrite 作装饰和雕刻材料 透闪石石棉 纤维状透闪石集合体 阳起石石棉 纤维状阳起石集合体 软玉 nephrite 致密坚韧并具刺状断口的透闪石 阳起石隐晶质块体 放射状阳起石 透闪石石棉 第一类硅酸盐矿物第一节硅酸盐类矿物概述第二节岛状 环状结构硅酸盐亚类第三节链状结构硅酸盐亚类第四节层状结构硅酸盐亚类第五节架状结构硅酸盐亚类 第四节层状结构硅酸盐亚类层状结构硅酸盐矿物特别是粘土矿物分布很广 粘土矿物 产于粘土和粘土岩中的 结晶极细 一般 2 m 的 以Al Mg Fe等为主的含水层状结构硅酸盐矿物 具良好的吸附性 可塑性 膨胀性及离子交换等特殊性能 广泛用作陶瓷 耐火材料 应用于石油 建筑 纺织 造纸 油漆等工业 一 晶体化学特点络阴离子 Si4O10 4 附加 OH 等 阳离子 Mg2 Fe2 Al3 Fe3 Li Cr3 等 矿物普遍含结构水 有的还具层间水 1 四面体片及八面体片四面体片 T SiO4 四面体分布在一个平面内 彼此以三个角顶相联 从而形成二维延展的网层 常为六方网层 称为四面体片 在四面体片中 每一个四面体只有一个活性氧 活性氧常指向同一方向 从而形成一个也按六方网格排列的活性氧平面 羟基OH位于六方网格中心 与活性氧处于同一平面上 见图八面体片 O 上 下两层四面体片 以活性氧 及OH 相对 并相互以最紧密堆积的位置错开重叠 错开位移为1 3a0 在其间形成了八面体空隙 其中为六配位的Mg Al等充填 配位八面体共棱联结形成了八面体片 O 见图 有时 八面体片由一个四面体片的活性氧 及OH 与另一层OH组成 2 三八面体和二八面体型结构 在四面体片与八面体片相匹配中 SiO4 四面体所组成的六方网环范围内有三个八面体与之相适应 三八面体型结构 当三个八面体中心位置均为二价离子 如Mg2 占据时 所形成的结构为三八面体型结构 指三个八面体全部充满 二八面体型结构 若其中充填的为三价离子 如Al3 为使电价平衡 这三个八面体位置将只有两个为离子充填 另一个是空着的 这种结构称为二八面体型结构 指仅充填了2 3的八面体空隙 若二价离子和三价离子同时存在 则可形成过渡型结构 3 结构单元层的基本型式 结构单元层 四面体片 T 与八面体片 O 组合 形成更大一级的结构单位层 此结构单位层的周期性叠堆 便构成层状结构硅酸盐 整个晶体结构中 在垂直于底面方向上 一维空间上最小的周期重复单位称为结构单元层 结构单元层的叠置形式 决定C0的大小 结构单元层有两种基本型式 1 TO型 1 1型 由一个四面体片 T 和一个八面体片 O 组成 如 高岭石Al4 Si4O10 OH 8蛇纹石Mg6 Si4O10 OH 82 TOT型 2 1型 由两个四面体片 T 夹一个八面体片 O 组成 如 滑石Mg3 Si4O10 OH 2叶腊石Al2 Si4O10 OH 2 两种基本的结构单元层 4 层间域 结构单元层之间存在的空隙 层间域中有无离子 不同离子的存在形式或分子吸附 将大大影响矿物的物性 硬度 解理 弹性 离子交换性 及晶胞参数等 1 若电荷已达平衡 则层间域中无需有其它阳离子存在 层间为分子键 如高岭石C0 0 72nm 滑石C0 0 9nm等 2 若有Al3 Si4 层内出现电价不平衡 则层间域中可有一定量的阳离子充填 如K Na Ca2 Li 等 如白云母C0 1 00nm等 3 层间域中有水分子和可交换性阳离子 可不定量 自由交换 既可失去 又可失而复得 如蒙脱石 Na Ca 0 33 Al Mg Fe 2 Si Al 4O10 OH 2 nH2oC0 1 24 1 55nm4 绿泥石 Mg Al Fe 6 Si Al 4O10 OH 8相当于一层TOT 滑石层 和一层氢氧化物层组成 即相当于 Mg Al Fe 3 Si Al 4O10 OH 2 Mg Al Fe 3 OH 6 层间域图 层状结构硅酸盐矿物结构的4种类型 高岭石型 1 1 TO 型高岭石Al4 Si4O10 OH 8二八面体型结构蛇纹石Mg6 Si4O10 OH 8三八面体型结构 叶蜡石型 2 1 TOT 型叶蜡石Al2 Si4O10 OH 2二八面体型结构 滑石Mg3 Si4O10 OH 2三八面体型结构 云母型 TOT型与滑石 叶蜡石相似 只是在四面体片中有部分的Si4 被Al3 所替代 在结构单元层间出现K 以平衡层电荷 主要根据八面体片中的金属阳离子的占位情况 种别和含量分为三八面体型和二八面体型 绿泥石型 2 1 1型相当于2 1型结构单元层 滑石层 与 Mg OH 6 八面体层 水镁石层 交替排列而成 其滑石层中因R3 Si4 而引起的负电荷 与水镁石层中因R3 R2 所致的过剩正电荷彼此中和 四种层状硅酸盐结构型 5 插层反应和支撑工艺 简介 石墨的电子构型及其插层化合物 蒙脱石结构 层状硅酸盐应用研究新动向 蒙脱石的支撑工艺 二 形态 物理性质 取决于其特殊的层状结构 多呈单斜晶系的假六方片状 板状或短柱状 一般具一组极完全的 001 底面解理 解理面上珍珠光泽 薄片具弹性或挠性 少数具脆性 H小 G小 粘土矿物具可塑性 成因产状 各种地质作用中均可形成 以表生条件最为有利且较稳定 许多非层状结构的硅酸盐矿物风化蚀变的最终的稳定产物即层状结构硅酸盐 三 主要矿物高岭石族 蛇纹石族 多水高岭石族 滑石族 云母族 蛭石族 伊利石族 绿泥石族 蒙脱石族 葡萄石族 坡缕石族 间层矿物 累拖石 层状结构硅酸盐矿物结构的4种类型 高岭石型 1 1 TO 型高岭石Al4 Si4O10 OH 8二八面体型结构蛇纹石Mg6 Si4O10 OH 8三八面体型结构 叶蜡石型 2 1 TOT 型叶蜡石Al2 Si4O10 OH 2二八面体型结构 滑石Mg3 Si4O10 OH 2三八面体型结构 高岭石 kaolinite Al4 Si4O10 OH 8 晶体结构 三斜晶系 对称型1 鉴定特征 晶体呈菱形片状或假六方片状 但极细小 仅电子显微镜下才能见到 多为隐晶质致密块状或土状集合体 物性 白色 因杂质而带黄 浅褐 浅红 浅绿 浅蓝等色调 致密块状 土状光泽 H2 3 土状块体H 1 疏松 易为手捏碎成粉末 具粗糙感 干燥时吸水性强 粘舌 加水具强可塑性但不膨胀 灼烧后与硝酸钴反应呈蓝色 高岭石族高岭石迪开石珍珠石埃洛石 高岭石的晶体形态SEM 高岭石kaoliniteAl4 Si4O10 OH 8 土状集合体 蛇纹石 serpentine Mg6 Si4O10 OH 8 鉴定特征 一般呈显微叶片状 显微鳞片状 致密块状或凝胶状隐晶质集合体 呈纤维状的纤蛇纹石称蛇纹石石棉或温石棉 chrysotileasbestos 深绿 黑绿 黄绿色 也有呈白色 灰色 浅黄 蓝绿色 常有青 绿色斑纹似蛇皮状 常见块状呈油脂或蜡状光泽 纤维状者呈丝绢光泽 H2 5 3 5 蛇纹石石棉的抗拉强度高 热稳定性好 热导率低 耐碱性强但耐酸性差 用途 蛇纹石石棉主要用作隔热 保温 防火 耐热 防腐材料 块状滑石和晶体 滑石族TOT滑石 talc 三八面体型Mg3 Si4O10 OH 2 叶蜡石 pyrophyllite Al2 Si4O10 OH 2 叶腊石放射状集合体 用途 作为填料或载体用于造纸 橡胶 油漆 日用化工 农药等部门 与高岭石一同用作陶瓷原料 与耐火粘土混合制成耐火砖 用于钢铁及铸造工业 航天工业上用作发动机喷管的密封材料 合成金刚石工艺中用作制造模具 色彩瑰丽 石质脂润者主要用于雕刻工艺品和印章 在我国俗称 图章石 云母 micas 族 化学通式 XY2 3 Z4O10 OH F 2X 主要为K 次为Na 有时有Ca2 Rb Cs 等 Y 主要为Mg Al Fe Li 少量V3 Cr3 Zn2 Mn2 Ti4 等 Z 主要是Si和Al 一般Si Al 3 1 少数有Fe3 晶体结构 典型的2 1型结构 与滑石 叶蜡石相似 仅四面体片中有部分的Si4 为Al3 所替代 在结构单元层之间有K 以平衡层电荷 K 位于相邻的两结构单元层之间 居六方环之中轴线上 与上下各6个O2 均能接触 其CN 12 白云母 钠云母属二八面体型 黑云母 金云母 锂云母等属三八面体型 也有少数为过渡类型 云母族矿物已知多型有20种左右 自然界主要为1M 2M1 2M2 3T型 其中二八面体中以2M1型最多 三八面体型中以1M型最多 云母族矿物的形态与物理性质 具 001 的片状形态 结构单元层间无水分子 以离子键联结 强度相对较大 故云母的硬度稍高 H2 3 云母片受应力作用时 与K 配位的12个O2 所形成的配位多面体 可作适当的弹性形变 应力释放后能自行复原 故云母具显著的弹性 层间虽以K 相连 但较结构单元层内任何其他方向的结合力均弱得多 故呈 001 极完全解理 解理面珍珠光泽 白云母 muscovite KAl2 AlSi3O10 OH 晶体结构 单斜晶系 对称型2 m鉴定特征 晶体呈假六方板状 短柱状或片状 白云母一般无色透明 含杂质者微具浅黄 浅绿等色 玻璃光泽 解理面上珍珠光泽 H2 5 3 001 极完全解理 薄片具弹性 绝缘性 隔热性及抗酸 抗碱 抗压性强 绢云母 sercite 呈细小鳞片状集合体而呈丝绢光泽者 成因产状 各种地质作用均可形成 常产于中酸性岩浆岩及其伟晶岩 片岩 片麻岩中 具工业价值的白云母主要产于花岗伟晶岩 常与长石及稀土 稀有 放射性等矿物共生 用途 作绝缘材料广泛用于电器工业 云母粉作建筑材料 造纸 颜料 涂料 油漆 塑料 橡胶等填充剂 用于制云母陶瓷 云母纸 黑云母 biotite K Mg Fe 3 AlSi3O10 OH F 2 晶体结构 单斜晶系 对称型2 m 鉴定特征 晶体呈假六方板状 短柱状 通常呈片状或鳞片状集合体 黑色 深褐色 玻璃光泽 解理面上珍珠光泽 透明 半透明 一组 001 极完全解理 薄片具弹性 绝缘性差 成因产状 主要是中 酸性和碱性岩浆岩及伟晶岩 区域变质岩 片麻岩 片岩 的重要造岩矿物之一 黑云母经热液蚀变为绿泥石 白云母和绢云母等其它矿物 用途 鳞片状黑云母常用作建筑材料的充填物 如云母沥青毡 黑云母晶体 云母型 TOT型与滑石 叶蜡石相似 只是在四面体片中有部分的Si4 被Al3 所替代 在结构单元层间出现K 以平衡层电荷 主要根据八面体片中的金属阳离子的占位情况 种别和含量分为三八面体型和二八面体型 绿泥石型 2 1 1型相当于2 1型结构单元层 滑石层 与 Mg OH 6 八面体层 水镁石层 交替排列而成 其滑石层中因R3 Si4 而引起的负电荷 与水镁石层中因R3 R2 所致的过剩正电荷彼此中和 绿泥石 chlorite 族 化学通式 Ym Z4O10 OH 8YVI 主要为Mg Fe2 Fe3 Al 少量的Mn Cr Ni Ti Li等 ZIV 主要为Si Al 少量Ti Cr Fe3 m 5 6 1 类质同像替代广泛 成分复杂 矿物种多 2 本族矿物种的物理性质极相似 肉眼很难区分 通常统称为绿泥石 晶体结构 由滑石层和水镁石层相间排列而成2 1 1型结构 滑石层中因R3 Si4 而有负层电荷 与水镁石层中因R3 R2 所致的过剩的正电荷彼此中和 常见的多型属单斜晶系 对称型2 水镁石层对其上 下结构单元层的联系力比滑石中的强 但较云母弱 故薄片具挠性 比滑石硬度大且较难剥开 鉴定特征 晶体假六方板状 常呈鳞片状集合体 或鲕状 致密块状集合体 颜色因成分而异 富Mg者浅蓝绿色 含Fe高者深绿 黑绿色 含Mn者橙红 浅褐色 含Cr者浅紫 玫瑰色 通常呈灰绿 蓝绿色 玻璃光泽 解理面上珍珠光泽 001 完全解理 薄片具挠性 H2 3 成因产状 为辉石 角闪石或黑云母等富Mg Fe的矿物经低温热液蚀变的产物 也可是富Mg Fe的基性岩浆岩及粘土质的原岩经低级区域变质作用而形成 鲕绿泥石主要产于沉积岩中 蒙脱石 微晶高岭石或胶岭石 montmorillonite 鉴定特征 通常呈块状或土状集合体 电子显微镜下呈细小鳞片状 茸毛状或毛毡状 白色或灰白色 含杂质而染成黄 粉红 蓝或绿等色 土状者光泽暗淡 H1 2 加水后膨胀并分散为糊状 受热脱水后收缩 具很强的阳离子交换能力和吸附性 层间可有被吸附的有机分子 故可作漂白剂 较精确的鉴定籍助于X 射线粉晶衍射数据 差热分析 阳离子交换性能 电镜下的形态特征及红外光谱资料等 成因产状 主要由基性火山岩特别是基性火山凝灰岩和火山灰在碱性环境下经风化或蚀变而成 是膨润土的主要粘土矿物成分 我国膨润土的产地很多 如辽宁 黑龙江 吉林 河北 河南 浙江等 我国具有工业价值的蒙脱石矿床多产于中生代火山岩系中 用途 因吸附性而用于食油精制 脱色除毒 石油净化 核废料处理和污水处理 利用阳离子交换性能制成蒙脱石有机复合体 广泛用于高温润脂 橡胶 塑料 油漆等工业 用作陶瓷 染料 造纸 肥皂 洗衣粉 涂料 饲料填加剂等的填料 钠质蒙脱石的许多性能均优于钙质蒙脱石 故常利用阳离子的交换性能而将钙质蒙脱石改型处理为钠质蒙脱石 蛭石 vermiculite Mg Ca 0 5 H2O n Mg Fe3 Al 3 Si Al 4 OH 2 晶体结构 单斜晶系 对称型m 属2 1型结构 层间水分子以氢键与结构单元层底面桥氧相联 水分子层内彼此以氢键相互联结 部分水分子围绕层间阳离子成配位八面体 形成水合络阳离子 其余呈游离状态 鉴定特征 常呈金云母 黑云母等的片状或鳞片状晶形的假像 褐黄 褐色 有时带绿色 珍珠光泽较云母弱 001 完全解理 薄片具挠性或微具弹性 H1 1 5 灼热时体积膨胀 因层间水分子气化所产生的蒸汽压使结构层迅速沿c轴方向被撑开 并弯曲似水蛭状 呈银灰或古铜色 比重迅速下降 可飘浮于水面上 注意 呈土状的粘土粒级的蛭石时 需籍助X射线粉晶衍射 差热分析 阳离子交换性能才能鉴别 成因产状 主要由金云母或黑云母等经低温热液蚀变或风化作用而成 也可由基性岩 超基性岩受酸性岩浆作用而变质形成 用途 利用良好的阳离子交换性能和吸附性而用于土壤改良 肥料 杀虫剂 除草剂 废水处理和放射性废料处理 用作饲料添加剂 香料油的载体 摩擦材料的填料等 灼热的蛭石具良好的隔音 隔热 其绝缘性能远胜于石棉 绝缘 化学性质稳定等性能 用于建筑 造纸 涂料等各行业 四 鉴定研究方法层状硅酸盐矿物颗粒较粗者 一般据其特有的形态 颜色 H低 完全的底面解理等易辨别 但多呈细小的集合体 需现代测试技术加以鉴定 1 电子显微镜观察 2 热分析 测定各种水在不同温度下的反应 3 x射线粉晶衍射分析 确定面网间距d值 4 红外光谱分析 5 染色分析 6 折射率的测定 7 离子交换性能的测定 附 层状结构硅酸盐的X射线粉末法鉴定 重要的鉴定衍射线 d 00l d 060 1 用d 00l 鉴别各种层状结构硅酸盐的矿物族 层状结构硅酸盐中 由于骨干呈层排列 因此粉末图中 00l 的反射特别强 易于鉴别 利用d 00l 即可迅速确定矿物族 如d 001 0 7nm为高岭石 蛇纹石族 d 001 1 4nm为绿泥石 有时也可能为蒙脱石或蛭石 2 用d 060 鉴别二八面体型和三八面体型结构d 060 的反射一般较强 b0 d 060 6二八面体型 d 060 0 149 0 151nm三八面体型 d 060 0 152 0 155nm因此 用d 060 可以确定八面体片中阳离子的成分 米赫也夫曾指出 云母族矿物的d 060 与八面体片中阳离子的平均半径呈线性关系 云母结构中 从二八面体型到三八面体型 八面体片中阳离子的平均大小相应增大 从而与d 060 表现为正相关的线性关系 白云母的成因 低压型中压型高压型b0 nm 0 9040d 060 nm 0 1507白云母b0与成分的关系 b0 8 990 0 327RMRM 1 2Fe2O3 FeO MgO mol 第一类硅酸盐矿物第一节硅酸盐类矿物概述第二节岛状 环状结构硅酸盐亚类第三节链状结构硅酸盐亚类第四节层状结构硅酸盐亚类第五节架状结构硅酸盐亚类 第五节架状结构硅酸盐亚类每个 SiO4 四面体均以其全部角顶与相邻的 SiO4 四面体共用 沿三度空间无限延伸成架状 硅氧骨干中 必定有Al3 代替Si4 形成铝硅酸盐 AlO4 5 四面体一般不共用角顶 铝回避原理 因而 架状硅酸盐中Al3 代替Si4 一般为1 3或2 3 最多不超过1 1 主要矿物有 长石族 霞石族白榴石族沸石族 长石族矿物一 化学成分 主要是K Na Ca Ba的铝硅酸盐 主要的组分有4种 钾长石 Or K AlSi3O8 Orthoclase钠长石 Ab Na AlSi3O8 Albite钙长石 An Ca Al2Si2O8 Anorthite钡长石 Cn Ba Al2Si2O8 Celsian 长石成分分类图 钾长石 Or Orthoclase钠长石 Ab Albite钙长石 An Anorthite 2 长石族分类 两个亚族碱性长石 钾长石 亚族斜长石亚族 Ca2 0 098nm Na 0 099nm K 0 140nm K AlSi3O8 Na AlSi3O8 Na AlSi3O8 Ca Al2Si2O8 歪长石anorthclase Na K AlSi3O8 Ab 63 高T 歪长石 OrOrthoclaseAbAlbiteAnAnorthite 钾长石 Or Orthoclase钠长石 Ab Albite钙长石 An Anorthite Orthoclase Albite Anorthite 歪长石anorthclase Na K AlSi3O8 Ab 63 高T 钾长石K AlSi3O8 种属 斜长石 plagioclase Na1 xCax Al1 xSi3 x O8 习惯上 据斜长石中An分子的百分含量 可分为六个亚种 三斜晶系 对称型Ab100 90An0 10钠长石albiteAb90 70An10 30奥 更 长石oligoclaseAb70 50An30 50中长石andesineAb50 30An70 50拉长石labradoriteAb30 10An70 90培长石bytowniteAb10 0An90 100钙长石anorthite 二 晶体化学特点 架状结构硅酸盐矿物的结构特征是每个 SiO4 的所有四个角顶均与毗邻的 SiO4 共用 形成类似石英的Si O架状结构 SiO4 中必有部分Si4 为Al3 有时为Be2 B3 等 替代 出现多余的负电荷 进一步与其他阳离子结合成铝硅酸盐 架状络阴离子 AlxSin xO2n x Si O 1 2 TO4 T Si Al 以共角顶方式沿三度空间连接成架状 骨干中的大孔隙为M K Na Ca Ba等 阳离子充填 阳离子 电价低 半径大 CN高 主要为K Na Ca2 Ba2 等 有时有Rb Cs NH4 等 充填于骨干之间的巨大空隙和孔道中 附加阴离子 F Cl OH S2 SO4 2 CO3 2 等 有时 空隙和孔道中尚有H2O 沸石水 1 AlO4 不稳定 相互间不能共角顶直接相连 其间必须有 SiO4 隔开 故Si被Al替代的量不超过总数的1 2 通常为1 4或1 3 四面体间联结力很强 2 类质同像替代不受半径大小的限制 可出现2Na Ca2 长石的结构及有序化过程与研究意义 Al Si 4O8 两种四元环八元环有序与无序钾长石的有序化过程有序度 Al3 在四面体中的分布的有序的程度三斜度 晶体结构因有序化由单斜偏向三斜的程度 重要的结构单元 图11 57由 TO4 四面体组成的四元环 四元环有两种类型 1 近于垂直a轴的 201 四元环 2 垂直b轴的 010 四元环 它们均由两对不等效的 TO4 四面体组成 在 010 面上 沿a轴由 010 四元环与 201 四元环共角顶连接成折线状的链 链间以共角顶联结 沿c轴由 010 四元环共角顶联结成链 图11 58 59在近于垂直a轴的 201 面上 4个 201 四元环共角顶联结成八元环 并可看到两种不等效的 TO4 四面体位置上的T1和T2 位于二次轴 2 上的氧为共用角顶 以它所联结的四面体称T1 位于对称面 m 上的氧为共用角顶 以它所联结的四面体称T2 等效的T1或T2各自通过对称中心相连结 阳离子均分布于八元环的大孔隙中 图11 60 长石结构中的四元环 201 长石结构中的四元环 010 正长石沿c轴的链 透长石结构在 201 面上的投影 以透长石结构为例 在 201 面上的投影 其中a轴近于垂直于纸面 大阳离子K Na Ca2 等充填于八元环所围成的空隙中 如果将此图看成一个结构层 在该层上下分别再叠置相同的结构层 使其间的四面体共顶并形成曲折状链 便构成整个透长石结构 大阳离子呈带状分布 而大阳离子分布的地方即是架状骨干中大空隙的地方 相对也是结构较薄弱的地方 由此产生 010 001 两组解理 其它长石与透长石结构相似 但也有差异 其原因有两个 1 骨干外阳离子大小 阳离子越大 越能撑开整个架状结构 对称越高 如钾长石为单斜对称 反之 结构发生收缩变形 如钠长石 钙长石都为三斜晶系 2 骨干内Si Al有序 无序 在 TO4 四面体中 Al3 Si4 占位的有序无序及其程度直接影响晶体的对称和轴长 长石的有序无序结构 长石族矿物的有序 无序是指长石晶体结构的 TO4 四面体中 T位置上Al3 Si4 的比值 分布和代替规律 有序 无序程度直接影响晶体的对称性和轴长 长石晶体结构中每一个四元环表示一个络阴离子团 Al Si 4O8 Al Si 1 3时 为 Na K AlSi3O8 的碱性长石系列 平均每个四元环中Al出现的概率为1 Al Si 2 2时 为Ca Al2Si2O8 钙长石或Ba Al2Si2O8 钡长石 平均每个四元环中有2个Al和2个Si 见图因此 不同的Al Si比值