第十一章 第四大赖泥硅酸盐类.ppt

第十一章 第四大类：含氧盐（一）（硅酸盐类）（2学时） 0 概述 硅和氧是地壳中分布最广的两种元素，其克拉克值分别为27.72%和46.6%。两者总计为74.32%。形成硅酸盐矿物的总量占地壳总重量的85%。 两者组成SiO2外，还组成地壳中最为广泛的硅酸酸盐。 一 前言 1 化学成分：阳离子——主要是惰性气体型离子和部分过渡性离子，而铜型离子少见。阴离子——是主要由硅和氧组成的络阴离子，及附加阴离子O、OH、F、CL、S、CO3、SO4、H2O。 2 硅氧骨干： 每一个硅周围有4 个O包围着，构成[SiO4]四面体，它是硅酸盐的基本构造单元。每个硅氧四面体都有四个氧离子，氧离子的一半电价与硅结合，而另一半则与四面体外的其它阳离子相联、或与其它硅氧四面体相联，在空间形成形成网格。硅氧四面体骨干在空间的联结方式主要有： （1）岛状硅氧骨干：硅氧骨被其他阳离子所隔开，彼此分开如岛状。进一步分为孤立的单四面体或双四面体。 （2）环状硅氧骨干：硅氧四面体以角顶相联形成封闭的环状，要形成环状结构至少需要3个。进一步又可分为单层环、双层环。 （3） 链状硅氧骨干：硅氧四面体以角顶相联沿一个方向无限地延伸，可分为单链和双链。据联结方式和重复规律又可以分为多种形式。 （3）层状硅氧骨干：硅氧四面体以角顶相联，形成两度空间的无限延伸的面，在平面内硅氧四面体共用三个角顶，在平面内的O两价态都有被利用，即为“惰性氧”，或称为“氧桥”。每个硅氧四面体的剩余的一个氧即为“活性氧”，这种活性氧可以指向一侧，变可以指向两侧，因此据硅氧四面体的联结方式及活性氧的朝向等到层状硅酸骨干可细分若干类。 （4）架状硅氧骨干：硅氧骨干四个氧都是惰性氧，硅氧四面在空间三个方向无限延伸，，典型的架状结构是石英。 由于这种结构无剩余电价，其他离子不能进入晶格，因此必须要有部分Al代替硅进入架状结构中，从而使O有剩余的电价，与其阳离子结合，形成牢固 的架状硅酸盐结构。 由于架状硅酸盐剩余电价少、且会形成较大的空隙，因此架状硅酸盐离子大多是低电价的、大离子半径的、高配位的离子。有时并有附加阴离子和水分子存在。 3 铝的作用 铝具有双重性质，既可以替代硅，形成四次配位的铝硅酸盐；又可以成六次配位，构成铝的硅酸盐。有时在同一种结构中同时具有这两种结构。 铝氧四面体比硅氧四面体稍大，在硅氧四面体为主的架状结构中是不稳定的因素，且两个铝氧四面体不能相联，因此铝替代硅的最大限度是1:1。 另一方面，由于铝氧四面体掺入到硅氧四面体为主的结构中是不稳定的，因此，在低温不稳定，常会发生转变。即发生铝四次配位转向六次配位。 硅和铝在架状结构中可以是有序的，也可以是无序的。 二、形态与物理性质 硅酸盐矿物的晶体形态，取决于硅氧骨干的型式和其它阳离子配位多面体，[AlO6]八面体的连结。 具孤立[SiO4]四面体骨干的硅酸盐在形态上常表现为三向等长，如石榴子石等。 具有环状硅氧骨干的硅酸盐晶体常呈柱状习性，柱状晶体往往属六方或三方晶系，柱的延长方向垂直于环状硅氧骨干的平面，如绿柱石、电气石。 具有链状硅氧骨干的硅酸盐晶体常呈柱状或针状晶体，晶体延长的方向平行链状硅氧骨干延长的方向，如辉石、角闪石、硅灰石。 具层状硅氧骨干的硅酸盐晶体呈板状、片状、甚至鳞片状，如云母、葡萄石。 对于具有架状硅氧骨干的硅酸盐，其形态决定于架内化学键的分布情况。. 硅酸盐矿物具共价键及离子键，一般具有离子晶格的特点。矿物一般为透明，玻璃-金刚光泽，浅色或无色。 硅酸盐矿物的解理亦与其硅氧骨干的形式有关。具层状骨干者常平行层面有极完全解理，如云母、滑石等. 具链状骨干者常平行链延长的方向产生解理，如辉石、角闪石等； 具架状骨干者，解理决定于架中化学键的分布，如长石有平行a轴的两组解理，是因为长石架状硅氧骨干中有平行a轴的比较强的链；具环状骨干的硅酸盐一般解理不好。 第一亚类——岛状硅酸盐主要矿物介绍 1 橄榄石 化学成分：橄榄石的晶体化学式是R2[SiO4]，其中R为Mg、Fe、Mn等，也有Ni、Co、Zn等，都为2价的离子，三价的离子少见。当R为钙离子时则出现复盐矿物。习惯上的橄榄石为（Mg，Fe）2SiO4，铁和镁是完全类质同象系列。依次分为六个亚种，即为镁、贵、透铁、镁铁、铁镁、铁橄榄石。 晶体结构：典型的孤立的单硅氧四面体结构，四面体之间靠其他阳离子联结， 物理性质：镁橄榄石为白色、淡黄色、淡绿色，随着2 价铁的增加，颜色加深，而成深黄色、墨绿色和黑色，但一般为橄榄绿色。玻璃光泽，透明至半透明，解理{010}中等，{100}不完全，贝壳状断口，硬度6.5~7，相对密度为3.27~4.37， 随2 价的铁含量增加密度变大。 石榴子石： 化学成分——A3B2[SiO4]3，其中A为二价