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第十一章含氧盐〔一〕〔硅酸盐类〕

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局部过渡性离子，

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]

它是硅酸盐的根本构造单元。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，而另一半那么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。

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〔1〕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。

〔2〕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双可以分为多种形

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假设干类。

〔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

剩余余电价，其他离子不能进入晶格，因此必须要有局部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。

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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。

1晶体化学特征

2矿物形态

3矿物的性质

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二．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

时那么出现复盐矿物。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

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墨绿色和黑色，但一般为橄榄绿色。玻璃光泽

由于A离子中的钙与其他的二价离子半径分为两个系列：

铁铝石榴石系列：〔MgFeMn〕3Al2[SiO4]3

镁铝石榴石系列Mg3Al2[SiO4]3

铁铝石榴石系列Fe3Al2[SiO4]3

锰铝石榴石系列Mn3Al2[SiO4]3

钙铁石榴石系列：Ca3〔AFeCrTiVZr〕2[SiO4]3

钙铝石榴石Ca3Al2[SiO4]3

钙铁石榴石Ca3Fe2[SiO4]3