1、第二十一章 含氧盐矿物大类 含氧盐 矿物： 金属阳离子 与 各种 含氧酸根 络阴离子 结合而成的 盐类化合物 。 本大类 矿物种数 约占已知 矿物 总数 的 2/3， 重量超过 地壳 总重量 的 4/5。 1 概 述 一 、 化学组成 阳离子 ： 惰性气体型离子 最为重要 ； 其次为 部分 过渡型离子 。 络阴离子 ： SiO44-、 SO42-、 CO32-、 PO43-、 WO42-、 BO43-、 AsO43-、 VO43-、 MoO42-、 NO3-、 CrO42- 二、晶体化学特点 晶体化学特点 络阴离子 内 中心阳离子 的 半径小 、 电价高 ， 主要以 共价键 与 O2-牢固相联
2、 ， 是晶体结构中的独立单位 ； 络阴离子 主要 藉助 O2-与外部 金属阳离子 以 离子键 结合 ； 层状结构 者 层间 以 分子键 联系 。 总体看 含氧盐 属 离子晶格 。 三 、 物理性质 具 离子晶格 的 特性 1 光学性质 ： 通常为 浅色 ， 条痕白色 ， 透明 ， 玻璃光泽 ； 少数为 金刚光泽 、 半金属光泽 。 2 其他性质 ： 1） H 变化极大 （ 1 8） ： 无水 的 含氧盐 特别是 硅酸盐 (层状硅酸盐 除外 )矿物一般具 较高 的 硬度 和 熔点 ， 一般 不溶于水 ； 其他矿物 硬度较小 。 2） G中等 轻 。 3） 不同类矿物及同一类矿物 不同矿物种 ，
3、其 解理 发育不同 。 4） 导热性差 ， 不导电 。 四 、 分类 据 络阴离子 种类 的不同 ， 分为： 硅酸盐类 硫酸盐类 碳酸盐类 磷酸盐类 钨酸盐类 硼酸盐类 砷酸盐类 钒酸盐类 钼酸盐类 硝酸盐类 铬酸盐类 一 、 一般特点 硅酸盐 矿物 ： 金属阳离子 与各种 硅酸根 相结合而成的 含氧盐 矿物 。 2 硅酸盐类 本类矿物在 地壳中分布最广泛 ， 目前已发现的有 800多种 ， 约占 矿物 总种数 的 1/4， 其 重量 约占 地壳 总重量 的 85%。 意义 ： 1）是 三大类岩石 的 主要造岩矿物 ， 是 组成 地壳 的 物质基础 ； 2）对 研究岩石 或 矿床 的 成因 、
4、 划分 构造带 均有特殊意义 ； 3）许多 硅酸盐 矿物 本身 ， 作为 非金属 矿物 原料 或 特种非金属 材料 ， 广泛用于 工业 、 国防 、 尖端技术 及 其他领域 ， 并 日益发挥重要作用 。 4）是许多 金属元素 特别是 稀有金属 Be、 Li、 Rb、 Cs、 Zr、 Hf等 的 主要 或 唯一来源 。 5）不少 硅酸盐 矿物是 珍贵 的 宝玉石 矿物 ， 如 绿柱石 (祖母绿 和 海蓝宝石 )、 硬玉 (翡翠 )、 软玉 、 电气石 (碧玺 )、 黄玉 、 石榴子石 （ 紫牙乌 ）等 。 （一） 化学组成 化学组成 阳离子 ：主要是 惰性气体 型离子 及 部分 过渡型 离子 ；
5、 铜型离子 很少见 。 最主要为 Al、 Fe、 Ca、 Mg、 Na、 K， 其次有 Mn、 Ti、 Li、 Be、 Zr等 。 阴离子 ： 主要由 Si和 O组成的 各种 络阴离子 。 附加阴离子 ： F-、 Cl-、 (OH) -、 O2- 及 S2-、 CO32-、 SO42- H2O 注意 ： 1） 各种 不同元素间 普遍存在 类质同像 。 2） 硅酸盐 中的 水 ， 常为 (OH)- 和 H2O； (H3O)+只在某些 层状硅酸盐 中少量存在 ， 且易于转变为 H+H2O。 H2O多呈 沸石水 或 层间水 ， 仅在 少数 硅酸盐 中才以 结晶水 的形式存在 ， 起着 充填空隙 或
6、水化阳离子 的作用 。 （二） 晶体化学特征 SiO44-四面体 SiO44-四面体 是 硅酸盐 矿物的 基本 构造单位 ， 可 孤立 地存在 ； 也可 以 角顶相联 形成多种 复杂 的 络阴离子 ， 即各种形式的 硅氧骨干 ， 再与 金属 阳离子 结合 形成多种 硅酸盐 矿物 。 活性氧 （ 非桥氧 ） ： SiO44-四面体 中与 1个 Si 相联结的 O。 惰性氧 （ 桥氧 桥氧 ） ： SiO44-四面体 中与 2个 Si 相联结的 O， 其 电荷 已 中和 。 1 硅氧骨干 的 基本形式 硅酸盐 矿物晶体结构 中 的 络阴离子骨干 ， 因 SiO44-的 联结方式 的不同而异 。 目
7、前已发现的 硅氧骨干 有 几十种 ， 常见的 基本形式 主要有 ： 1） 岛状硅氧骨干 硅氧骨干 被其他 阳离子隔开 ， 彼此分离 犹如孤岛 。 （ 1） 孤立四面体 孤立四面体 ： SiO44- Si O = 1 4 SiO44-间彼此互不连接 ， 孤立 地 分布 。 如 橄榄石 (Mg,Fe)2SiO4橄榄石 (Mg,Fe)2SiO4 。 （ 2） 双四面体 双四面体 ： Si2O76- Si O = 1 3.5 2个 SiO44-共用 1个角顶 相互连接 。 如 异极矿 Zn4Si2O7(OH)2 。 2） 环状硅氧骨干 环状硅氧骨干 ： SinO3n2n- Si O = 1 3 由 n
8、个 SiO44-彼此 共用角顶 相联 形成 封闭的环 ， 每个 SiO44-与相邻 的 SiO44-共用 2个角顶 。 最常见 六环 Si6O1812-， 如 绿柱石 Be3Al2Si6O18绿柱石 Be3Al2Si6O18等 ； 也有 三环 Si3O96-、 四环 Si4O128- 。 3） 链状硅氧骨干 无数个 SiO44-间通过 共用 2或 3个角顶 ， 沿 一个方向 彼此相连 ， 无限延伸成链 。 链间 为其他 金属 阳离子 联结 。 常见 单链 和 双链 。 （ 1） 单链 ： 每个 SiO44-以 2个桥氧 分别 与相邻的 2个 SiO44-联结 。 按 重复周期 和 联结方式 分
9、 ： 辉石 辉石 型 ： Si O = 1 3： 硅灰石 硅灰石 型 ： 蔷薇辉石 蔷薇辉石 型 ： n4n62 OSin10n155 OSin6n93 OSi（ 2） 双链 双链 ： 相当于 2个单链联结 而成 。 角闪石 型 ： Si O = 1 2.75 由 互成镜像关系 的 2个辉石型单链 并联 而成 ， 每个 SiO44-中有 2或 3个桥氧 。 n6n114 OSi4） 层状硅氧骨干 层状硅氧骨干 ： Si O = 1 2.5 每个 SiO44-均以 3个角顶 分别与相邻的 3个 SiO44-相连结 而形成向 二维空间无限延展 的 硅氧四面体层 。 n4n104 OSi5） 架状硅
10、氧骨干 架状硅氧骨干 ： (AlxSin-x)O2nx- (Si + Al) O = 1 2 所有 SiO44-均以 4个角顶 分别 与相邻的 4个 SiO44-共用 相连形成 三维空间无限扩展 的 架状结构 。 所有 O2-皆为 桥氧 ， 为 电性中和 的 结构 ， 不再是 硅酸盐 的 络阴离子 。 故 在 硅酸盐 的 架状骨干 中 ， 必须 有部分的 SiO44-为 AlO45-（个别 情况下可被 BeO46-或 BO45-等） 所替代 ， 这样才能出现 过剩 的 负电荷 成为 架状络阴离子 ， 得以与骨干之外 的一定的 金属阳离子 结合成 铝硅酸盐 。 如 正长石 KAlSi3O8， 霞石 (Na,K)AlSiO4， 香花石 Ca3Li2BeSiO43F2 ， 钠硼长石 NaBSi3O8等 。 注意 ： 架状硅氧骨干 内 ， O2-剩余电荷 低 ， 且 空隙较大 ， 要求 低电价 、 大 半径 、 高配位数 的 金属阳离子 与之 结合 。 有时并有 附加阴离子 和 水分子 存在 。
