1、九章硅酸鹽各論分類按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分島狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽類群組狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽類鏈狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽類層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽類架狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽類2分述2.1島狀硅酸鹽亞類2.1.1概念由SiO44-弧立四面體和Si2O76-硅氧雙四面體單獨(dú)或 兩者一起與團(tuán)外陽離子結(jié)合 形成的化合物.四面體雙四面體2.1.2化學(xué)成分硅氧骨干SiO4,Si2O7均呈弧立的島狀，排列得緊密(比其它亞類),Si:O =1:41:3.5, 要求陽 離子半徑不能太大.本亞類礦物的陽離子成分，電價高,半徑小或中等.2.1.3化學(xué)鍵和結(jié)晶結(jié)構(gòu)本亞類礦物絡(luò)陰離子團(tuán)與外陽離子的結(jié)合以離子鍵為主,具有附加陰離子時,既有離子鍵,同時還有共價 鍵或氫鍵性質(zhì)

2、.硅氧骨干整體以及氧原子和金屬陽離子都具有緊密排列的特點(diǎn).2.1.4形態(tài)和物理性質(zhì)本亞類礦物的形態(tài)決定于絡(luò)陰離子團(tuán)與團(tuán)外陽離子的 排列形式以及附加陰離子的 存在與否.無附加陰離子的常成三向等長的粒狀；含有附加陰離子時，多成一向延伸 的柱狀，針狀；MO6等配位多面體與SiO4在二維相聯(lián)時，呈一向延伸與二向延伸的 中間型,板柱狀.本亞類礦物的物理性質(zhì),決定于陽離子成分,化學(xué)鍵 性質(zhì)及結(jié)晶結(jié)構(gòu).陽離子為 Mg2+,Al3+,Ca2+ 等 S, P 區(qū)元素時呈無色;Fe2+,Fe3+, Cr3+,Ti2+,Zr4+ 等 d 區(qū)元素時, 呈現(xiàn)各種不同深彩色.本亞類礦物多 為離子鍵，共價鍵性質(zhì)為主，多數(shù)礦

3、物透明，玻璃 光 澤.多數(shù)陽離子電價高，半徑小，排列緊密,故硬度(68)和比重較其它亞類為大.2.1.5 分類橄欖石族石榴石族紅柱石族一夕線石,莫萊石橄欖石石榴石紅柱石2.2群組狀硅酸鹽亞類2.2.1 概念群組硅氧骨干SiO3 n2 n-或雙環(huán)骨干Si2O5 n2 n- (n=3,4,6)絡(luò)陰離子團(tuán)與團(tuán)外離子 相結(jié)合形成的化合物.骨干可分三方環(huán),四方環(huán)，六方環(huán)和六方雙環(huán)等三方環(huán)四方環(huán)六方環(huán)2.2.2化學(xué)成分在絡(luò)陰離子團(tuán)中Si:O=1:3-1:2.5硅氧骨干在結(jié)構(gòu)中均呈島狀弧立存在，且較緊密 排列,要求陽離子半徑小，電價高.團(tuán)外陽離子與硅氧骨干以附加陰離子之間以離子鍵結(jié)合為主,團(tuán)內(nèi)的鍵有共價鍵性

4、 質(zhì).2.2.3化學(xué)鍵和結(jié)晶結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵性質(zhì)與島狀亞類類似，不過離子鍵性增強(qiáng).環(huán)狀硅酸鹽亞類礦物中硅氧骨干的環(huán)面垂直于Z軸，沿Z軸累迭.因此在Z軸方向形 成隧道狀孔隙,其中常由大半徑陽離子占據(jù).2.2.4形態(tài)和物理性質(zhì)本亞類礦物多呈柱狀，針狀等一向延伸者為主.物理性質(zhì)決定于成分，化學(xué)鍵和結(jié)晶結(jié)構(gòu).本亞類礦物呈玻璃光澤,透明,淺顏色，硬度較高，解理不明顯,有時具有垂直Z軸的裂 開.2.2.5分類綠柱石族電氣石族綠柱石電氣石2.3鏈狀硅酸鹽亞類2.3.1概念本亞類礦物是指由鏈狀硅氧四面體骨干與金屬陽離子相結(jié)合形成的化合物，其中包括單鏈,雙鏈和三鏈等 硅氧四面體骨干.化學(xué)成分單鏈硅氧骨干中，一般很少或

5、不存在Al取代Si的現(xiàn)象;雙 鏈硅氧骨干中，允許Al取代 Si,形成鋁硅酸鹽.陽離子:除了 S,P,d區(qū)小半徑元素外,S區(qū)的低電價，大半徑陽離子Li,Na,K等元素，是某 些鏈狀硅酸鹽礦物 的重要組成元素.陽離子之間廣泛形成類質(zhì)同象化學(xué)鍵和結(jié)晶 結(jié)構(gòu)鏈狀硅氧四面體骨干與骨干外陽離子之間的結(jié)合以離子 鍵為主,雙鏈硅酸鹽中必有 氫鍵存在.具有多鍵性.硅氧 骨干沿Z軸方向延伸，結(jié)晶結(jié)構(gòu)簡單,但鏈與鏈之間，具 有 不同類型的孔隙,可以被不同的陽離子(M)充填，構(gòu)成不同的MO配位多面體.形態(tài)和物性硅氧骨干的特征決定了晶體的形態(tài)為一向延伸，表現(xiàn)為 柱狀，針狀等特點(diǎn).光學(xué)性質(zhì)與島，環(huán)亞類相似.但表現(xiàn)明顯的解

6、理特征.分類輝石族一斜方輝石和單斜輝石兩個亞族.角閃石族一包括斜方晶系和單斜晶系兩個亞族.2.4層狀硅酸鹽亞類2.4.1 概念本亞類礦物，由層狀硅氧四面體，骨干Si4O10n4n-及(OH)-與骨干外陽離子結(jié)合形 成的礦物.2.4.2化學(xué)成分A絡(luò)陰離子團(tuán):既有單純的硅氧骨干層的Si4O10,也有部分 Si 被 Al3+,Fe3+ 等的替代Si4-XAlXO10nB附加陰離子:多數(shù)為(OH)-,有時還可有F-C陽離子:主要為S區(qū)和P區(qū)元素，部分d區(qū)元素.D部分礦物含有層間水，特別是蒙脫石等粘土礦物.2.4.3化學(xué)鍵和結(jié)晶結(jié)構(gòu)硅氧骨干內(nèi)以共價鍵性為主，骨干外陽離子與骨干以離子鍵性為主.結(jié)構(gòu)特點(diǎn):每

7、個SiO4四面體以三個橋式氧與相鄰的硅氧四面 體聯(lián)接成層狀硅氧骨 干.每一層狀骨干中所有的橋式氧位于同一平面上，非橋式氧朝該平面的一邊，從而 構(gòu)成四面體結(jié)構(gòu)層.中，小半徑的陽離子Mg2+,Fe2+,Fe3+,Al3+等，形成二維連續(xù)的六次配位的鋁氧八面 體結(jié)構(gòu)層或鎂氧八面體結(jié)構(gòu)層.八面體層與硅氧四面體層聯(lián)合組成結(jié)構(gòu)單元層，或稱 復(fù)合層.在八面體層中，其八面體內(nèi)的中心陽離子，有的是二價的Mg2+,Fe2+,有的是三價的 Fe3+,Al3+，通常按八面體層中八面體的中心陽離子性質(zhì)和充填數(shù)量，將八面體劃分 為兩種類型：其一為三八面體層;具有與氫氧鎂石Mg(OH)2結(jié)構(gòu)相同的特點(diǎn)，故又稱氫氧鎂石層；

8、其二為二八面體層;這種八面體結(jié)構(gòu)層具有與三水鋁石Al(OH)3結(jié)構(gòu)相同的特點(diǎn),所 以又稱氫氧鋁石層.若八面體層中，二價和三價陽離子同時存在，則屬于上述兩者之間 的中間類型.四面體結(jié)構(gòu)層(標(biāo)記為T)和八面體結(jié)構(gòu)層(標(biāo)記為O)結(jié)構(gòu)單元層有兩種形式：由一個四面體層與一個八面體層重迭構(gòu)成的二重層(標(biāo)記為TO);由兩個四面體層和一個八面體層構(gòu)成的三重層，八面體層夾在兩個四面體層之 間(標(biāo)記為TOT).2.4.4 分類按其單元層的形式及聯(lián)接方式，主要有四種類型：高嶺石型滑石一葉蠟石型云母型綠泥石型2.4.5粘土類礦物1概念粘土：是黏土礦物的集合體.粘土礦物:是各種顏色，細(xì)分散的多種含水的層狀硅酸鹽 及含水

9、的非晶質(zhì)硅酸鹽礦物 的總稱.粘土礦物的分類1980年國際分類方案為：1:1層型-高嶺石-蛇紋石族2:1層型-滑石一葉臘石族，蒙皂石族,蛭石族，云母族，脆云母族，綠泥石族及坡縷 石一海泡石族.(7個)黏土礦物的基本結(jié)構(gòu)黏土礦物屬于層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物.4各種黏土礦物概述高嶺石:化學(xué)式為：Ai4Si4O10(OH)8形態(tài)為 六角板狀,呈 書本狀或蠕蟲狀結(jié)構(gòu).高 嶺石晶格內(nèi)的置換是很少 的.在差熱曲線上表現(xiàn)為500oC-600oC有一個強(qiáng)的 吸熱 谷,900oC-1000oC有一個大的放熱峰，1200oC也有一個放熱峰.埃洛石:化學(xué)式：Ai4Si4O10(OH)84H2O化學(xué)組成與高 嶺石相同，但比

10、高嶺石多含2 個分子的水.呈多管 狀結(jié)構(gòu)，形態(tài)多為管狀，也有球狀，三角狀等.通 過熱分析可以看 出埃洛石 在100oC以下具失水性,100oC-400oC有微量失水,430oC-500oC結(jié)構(gòu)水 突 然迅速失去.在1650oC-1775oC熔化.在室溫下失 去的層間水不可復(fù)得.地開石及珍珠陶石:單斜晶系,化學(xué)式：Ai4Si4O10(OH)8具多型性.形態(tài)與高嶺石基 本相同，為六角板狀，或六角柱狀或?qū)毸?結(jié)晶度較高.差熱曲線表現(xiàn) 為脫(OH)溫度 要比高嶺石高100oC達(dá)700oC左右.并具復(fù)谷性.蒙脫石:結(jié)構(gòu)屬2:1突出特點(diǎn)為C軸的可變性，脫除層間 水的溫度是100oC-300oC , 在差

11、熱曲線上表現(xiàn)為1- -2個吸熱谷,谷的數(shù)目和溫度與交換性陽離子有關(guān)伊利石:又稱水云母.結(jié)構(gòu)屬2:1型.屬單斜晶系，呈不規(guī)則片狀.層間鍵比白云母弱，比 蒙脫石強(qiáng).由該礦 物組成的黏土，一般可塑性低，干后強(qiáng)度差，干燥和燒成收縮小，燒 結(jié)溫度低，燒結(jié)范圍窄.白云母：結(jié)構(gòu)式為KAl2(AlSi3)O10(OH)2屬單斜晶系.為六角板狀.差熱曲線為： 100-150oC550-600oC880oC910oC滑石：Mg3(Si4O10)(OH)2為2:1型層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽 礦物,硬度為1 ,可作為電瓷用 料.無可塑性.葉臘石：Al2Si4O10(OH)2屬2:1型層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物,層間靠范德華力連結(jié).

12、 有滑感，具撓性，燒成 收縮小，線膨脹系數(shù)不大，適宜于快速燒成.黏土礦物的基本性質(zhì)可塑性(2)膨脹性稠性(4)分散性凝聚性(6)黏性(7)觸變性(8)離子交換性黏土的形成風(fēng)化作用(4)有機(jī)酸的腐蝕作用機(jī)械侵蝕作用(5)蒸汽與熱水的作用化學(xué)分解作用黏土的組成與性能化學(xué)成分中:含 SiO2 46.5% ,Ai2O3 39.5% H2O 14%黏土的礦物組成黏土中的礦物主要有：黏土質(zhì)礦物 硅石質(zhì)礦物礬土質(zhì)礦物鐵質(zhì)礦物鈣質(zhì)礦物鎂質(zhì)礦物堿類礦物鈦質(zhì)礦物含碳物質(zhì)黏土的顆粒組成黏土中各種尺寸的百分含量叫顆粒組成.測定顆粒組成的方法:篩分法,沉降法，離心法，顯微鏡法.2.4.6層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽晶體形態(tài)及物理性

13、質(zhì)形態(tài)取決于結(jié)構(gòu),為片狀，板狀等兩向延展的結(jié)晶習(xí)性為主，亦有呈柱狀晶體者.層狀硅酸鹽礦物多數(shù)為無色或淺色，透明，玻璃光澤,解理面表現(xiàn)出珍珠光澤特點(diǎn).其顏色受Fe的含量影響.層狀硅酸鹽礦物的硬度普遍低.不同礦物之間的硬度差 異主要取決于層間的結(jié)合力, 平行于結(jié)構(gòu)單元層發(fā)育極完全解理.2.4.7黏土研究方法層狀硅酸鹽礦物，其結(jié)晶顆粒多數(shù)都很微小，研究方法具有特殊的要求，比較有效的研究手段有：黏土的簡易鑒定法化學(xué)分析法物理分析法:顆粒分析,可塑性實(shí)驗(yàn),泥漿性能測定礦物組成的測定：包括，熱分析法,X-射線研究法，電子衍射法，電子顯微鏡法,核 磁共振吸收法，紫外吸收光譜法等方法.2.5架狀硅酸鹽亞類2.

14、5.1概念由ZXSiN-XO2NX-絡(luò)離子團(tuán)與陽離子結(jié)合形成的硅酸鹽.2.5.2 化學(xué)成分絡(luò)陰離子團(tuán)AlXSiNXO2NX-SiO4以四個角頂相聯(lián)成三維空間無限延伸的骨架，在SiO4中的部分Si4+被A13+所取代.呈鋁硅酸鹽.包括：長石族付長石族沸石族附加陰離子：出現(xiàn)CO32-,SO42-,C1-,F-,S2-等附加陰離子.陽離子主要是大半徑，低電價的元素.水在部分架狀硅酸鹽礦物中含有大量的水.2.5.3化學(xué)鍵和結(jié)晶結(jié)構(gòu)SiO和AlO四面體內(nèi)的結(jié)合為共價鍵性質(zhì)為主，絡(luò)陰離子團(tuán)與團(tuán)外陽離子之間 為離子鍵性質(zhì)為主.物理性質(zhì)若不含雜質(zhì)(微量元素)時，絕大部分架狀硅酸鹽礦物，無色，白色或淺色，透明至

15、半透 明，玻璃光澤，比重一般較低，硬度中等(46).分類根據(jù)SiO4中Si被Al或其它無素代替與否，劃分為硅氧(Si4O8 即SiO2)型-石英族架狀(鋁)硅酸鹽型-長石族付長石族沸石族以石英族和長石族為例予以討論：2.5.5.1石英族1石英的晶體結(jié)構(gòu)石英具有典型的架狀結(jié)構(gòu)，其SiO4 四面體的連接方式有如下幾種：a石英屬六方晶系.結(jié)構(gòu)特征為:C+扭曲a一磷石英屬六方晶系.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為:P (3) a一方石英屬立方晶系.對稱特點(diǎn)為:C從以上三種結(jié)構(gòu)種可以看出：石英與方石英的轉(zhuǎn)變要比石英與磷石英的轉(zhuǎn)變?nèi)菀滓恍?化學(xué)組成石英的化學(xué)組成主要是:二氧化硅，在其雜質(zhì)中三氧化二鐵為其主要有害成分.應(yīng)控制在0

16、.5%以下.高純超細(xì)石英物(粉)中，二氧化硅含量大于99.9%,粒度小于1.2微米.通常采用化學(xué) 制備(用途).3石英的一般性質(zhì).石英的顏色，根據(jù)不同的晶型和類別，有多種多樣，平常用作工業(yè)原料的石英呈乳白色或灰色，有玻璃光澤(斷口為油脂光澤),硬度為7,比重2.31-2.65，無解理.4同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變按照SiO4四面體連接方式，有三種最基本存在狀態(tài)：石英(Quaytz) 870C 以下磷石英(Tridymite) 1470C 以下方石英(Cristobalite) 1713C 以下超過1713C以后，變?yōu)槿廴趹B(tài).在自然界中則大部分以石英的形態(tài)穩(wěn)定存在.只有少部份的以磷石英或方石英的介 穩(wěn)態(tài)存在.

17、a-石英。-石英二戰(zhàn)后，又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)或合成了下列各種類型：W石英1954年，韋斯合成.Q石英1959年,羅伊與奧利文合成.C石英1953年，科斯合成.K石英1953年，基特合成.S 石英1961年，斯提肖夫和波波娃合成.其中C-石英(柯石英),S-石英(斯石英)屬高壓變體近年來又合成了下列石英：M石英(Metamict) N 石英(中子)X石英(E.F.Osborn)5主要的變體類型：石英:常表現(xiàn)出六方晶形的透明大晶體.常見的類型有：P石英，常溫下是穩(wěn)定的.a -石英，在自然界中找不到天然的.磷石英自然界以這種形式存在的石英為數(shù)極少.石英很少直接轉(zhuǎn)化為磷石英.常見的類型有：a 磷石英自然界難找到

18、.穩(wěn)定范圍為：870oCP -磷石英:一種過渡形式的磷石英,存在的溫度 范圍很窄，為:117-163oCY 鱗石英:呈半安定形態(tài),能在常溫下長久地 存在.但自然界很少見到.方石英:石英在1200 0C以上的溫度下常時間加熱時便會轉(zhuǎn)化成方石英，6石英，鱗石英與方石英的鑒別方法有1比重；體積變化：沉降法：雙折射率法：晶型比較法：差熱法：7礦產(chǎn)分布規(guī)律石英原料賦存層位極其分布范圍有如下規(guī)律：太古界變質(zhì)巖系中，有脈石英和偉晶巖石英塊體礦床.元古界遼河群含石英巖礦床.下震旦系在華北，東北廣泛含有石英巖或石英砂巖礦床.上震旦系石英砂巖礦床主要分布在我國的南方.下寒武系石英砂巖礦床分布于山東，山西一帶.泥盆

19、系石英巖和石英砂巖分布于長江流域及西北個別地區(qū)侏羅系的石英原料礦床比較少，僅在個別地區(qū)有.白堊系中的石英原料礦床稀少.第三系中的石英砂大多未充分膠結(jié).第四系石英砂，含長石石英砂分布于東南沿海及內(nèi)陸地區(qū)8石英的代替原料代替品:偉晶巖,云英巖，霞石正長巖等巖石.9礦石成本較低廉.價格取決于礦石加工程度與運(yùn)輸距離.10小結(jié)：石英為架狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物石英有三種不同的結(jié)晶形態(tài)且每一種結(jié)晶形態(tài)有兩種或三種不同的變體，變體 之間轉(zhuǎn)化有體積效應(yīng)，尤以573 C時破壞性最大.石英為一瘠性原料，在生產(chǎn)中起著重要作用.石英原料中尤以脈石英質(zhì)量最好，石英可用其它的礦物或巖石代替.2.5.5.2長石族長石是堿金屬和堿

20、土金屬的鋁硅酸鹽礦物.1長石的分類有四種:鉀長石,鈉長石，鈣長石,鋇長石.按其化學(xué)組成可分為三個亞族：即:正長石亞族，斜長石亞族，鋇長石亞族.正長石亞族：是鉀鈉長石系列靠近鉀端員的礦物，斜長石亞族：是由鈉長石和鈣長石及它們的中間礦物組成的類質(zhì)同象系列的總稱.生產(chǎn)中常用的長石為：鉀長石，微斜長石，鈉長石及斜長石中富含鈉的長石，鈣長石和鋇長石一般不能單 獨(dú)作熔劑使用.2長石的晶體結(jié)構(gòu)長石結(jié)構(gòu)中的基本單 元是四個四面體相互 共頂形成四聯(lián)環(huán)，組 成曲軸狀的鏈，鏈與鏈之間以側(cè)向橋氧相 連形成三維架狀結(jié)構(gòu)透長石鈉長石正長石3長石的物理性質(zhì)長石的比重為 2.56-3.37，硬度為 6-6.5，熔點(diǎn)為 11000C-17150C顏色由無色-白色-灰白色-淺黃-