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硅酸盐矿物类 ( 三 ) —— 层状硅酸盐矿物亚类 PHYLLOSILICATES

第九章 含氧盐矿物大类 Salt with Oxygen. 硅酸盐矿物类 ( 三 ) —— 层状硅酸盐矿物亚类 PHYLLOSILICATES. 一 概述. 结构： Si-O 骨干 共用三个角顶构成六方网层 （ SHEETS ），与骨干外阳离子互相联系组成结构层。 成分： 出现附加阴离子 （ OH ） - 、 F - 、 Cl - ； Si-O 骨干中可有 Al IV 代替 Si ， Al IV / Si ≤1∶3 。 形态 ：平行结构层的 片状、短柱状 。 物性： 发育 平行结构层的极完全解理 ；

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硅酸盐矿物类 ( 三 ) —— 层状硅酸盐矿物亚类 PHYLLOSILICATES

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  1. 第九章 含氧盐矿物大类Salt with Oxygen 硅酸盐矿物类(三) ——层状硅酸盐矿物亚类 PHYLLOSILICATES

  2. 一 概述 结构：Si-O骨干共用三个角顶构成六方网层（SHEETS），与骨干外阳离子互相联系组成结构层。 成分： 出现附加阴离子（OH）-、F-、Cl-； Si-O骨干中可有AlIV代替Si，AlIV / Si ≤1∶3。 形态：平行结构层的片状、短柱状。 物性： 发育平行结构层的极完全解理； 依阳离子由惰气型向过渡型转变，颜色由浅而深； 玻璃光泽，不依颜色而变化。

  3. 一 概述 结构单元层类型： 依结构单元层的配置： TO型（1：1型）：蛇纹石-高岭石族； TOT型（2：1型）：滑石-叶蜡石族；云母族；绿泥石族；伊利石（水云母）族；埃洛石（叙永石、多水高岭石）族；蒙脱石-蛭石族。 依八面体片中阳离子数目： 三八面体型结构 二八面体型结构

  4. 二 晶体化学 1.化学组成 阴离子： 络阴离子——[T4O10]4-。 附加阴离子——（OH）-、F-、Cl-、O2-、（H3O）+ 阳离子——惰气型和过渡型 水分子： 少数有H2O

  5. 二 晶体化学 2.结构单元层 （1）TOT型和TO型 T：四面体片 Tetrahedral Sheet。-- 活性氧、惰性氧 O：八面体片 Octohedral Sheet。 TO型（1：1型）：例：高岭石Al4[Si4O10](OH)8 TOT型（2：1型）：例：滑石Mg3[Si4O10](OH)2

  6. 叶蜡石的晶体结构 Si四面体 二八面体型结构 六方网环 惰性氧 T层 活性氧 O层

  7. 三八面体（a）和二八面体（b）型结构

  8. 二 晶体化学 2.结构单元层 （2）二八面体型和三八面体型 二八面体型：层状结构中结构单元层八面体空隙由三价阳离子充填 例：高岭石Al4[Si4O10](OH)8 三八面体型：层状结构中结构单元层八面体空隙由二价阳离子充填 例：滑石Mg3[Si4O10](OH)2

  9. O 阳离子 OH 八面体空隙 与[SiO4]四面体所形成的六方网格相适应的八面体空隙

  10. 二 晶体化学 3.层间域 （1）无层间物——结构单元层电荷平衡时： 例：滑石Mg3[Si4O10](OH)2；；高岭石Al4[Si4O10](OH)8 ；叶蜡石Al2[Si4O10](OH)2 （2）有层间物——结构单元层电荷不平衡时： 例：黑云母 K{Mg3[AlSi3O10](OH)2}； 白云母 K{Al2[AlSi3O10](OH)2}； 蒙脱石 Ex(H2O)4{(Al2-x,Mgx)2[（AlSi）4O10](OH)2} , E——Na+、Ca2+ （3）层间域的重要意义 ——吸附性 ——阳离子交换性 ——膨胀性

  11. 滑石的晶体结构 三八面型性结构 层间域 TOT型

  12. 二 晶体化学 4.化学键性 结构单元层内：共价键和离子键； 结构单元层间：分子键、氢键 5.多型 例：云母——1M; 2O; 2M1;2M2; 3T; 6H 在TOT结构单元层内两T层的活性氧位移1/3a0矢量成最紧密堆积，形成O层，这一矢量的方向在不同的单元层中可以相对旋转0°或60°的整数倍(60°、120°、180°、240°、300°)，从而形成云母不同的多型变体。

  13. 三 间层(混层)矿物mixed layer mineral ——不同层状矿物间的结构单元层(或晶层) 浮生连生而成。 ——分为规则混层和不规则混层两种类型.规则混层矿物，可作为另一矿物种重新命名。 现被国际粘土研究协会(AIPEA)确认的规则混层矿物只有六种：即 滑皂石、柯绿泥石、滑绿石、累托石，云蒙石、羟硅铝石。 同种矿物不同多型之间也可混层连生，但不叫混层矿物。

  14. 四 粘土矿物Clay Mineral 粒度小于2μm；层状硅酸盐。 特性： 吸附性、离子交换性、吸水膨胀性、加热膨胀性、可塑性、烧结性。 结构越无序、缺陷越多、颗粒越细，活性越好。 研究方法： 差热分析(测试其脱水温度及相变温度曲线)、扫描电镜(观察其细小颗粒形态等)、红外光谱(测试其晶体结构)。

  15. 五 形态、物性 形态： 多呈单斜晶系， 假六方板、片状或短柱状。 物理性质： 一般具玻璃光泽，珍珠光泽。 平行结构单元层一组极完全解理； 低的硬度； 薄片具弹性或挠性，少数具脆性； 相对密度较小。

  16. 六 主要矿物概览

  17. 族 结构单元基本类型 层间域成分 矿物种 O层阳离子 晶体化学式 鉴定特征 高岭石族 TO 无 高岭石 Al(二八) （OH）8 蛇纹石 TO 无 蛇纹石 Mg（三八） 云母 TOT K 白云母 Al (二八) （OH）2 黑云母 Mg,Fe 金云母 Mg 锂云母 Li,Al 滑石 TOT 无 滑石 Mg 叶蜡石 Al 蒙皂石 TOT Na,Ca,K,Li,(H2O) 蒙脱石 Al,Mg 蛭石 TOT Mg,Ca, (H2O) 蛭石 Mg,Fe,Al 绿泥石 TOT·O’ [Mg-OH6] 绿泥石 Mg, Al ,Fe 复杂 层状硅酸盐矿物亚类矿物特征

  18. 高岭石族 Kaolinite Subgroup ——高岭石、迪凯石、珍珠陶土 TO型，二八面体型，层间无阳离子。三斜或单斜晶系。 高岭石(Kaolinite)Al4［Si4O10］(OH)8 多为隐晶质致密块状或土状集合体。 纯者白色，因含杂质可成其他颜色；土状或蜡状光泽。｛001｝极完全解理。硬度2.0～3.5。相对密度2.60～2.63。土状块体具粗糙感，干燥时具吸水性(粘舌)，湿态具可塑性。阳离子交换性能差。 【成因及产状】 酸性介质，风化作用或低温热液交代的产物。

  19. 蛇纹石族 Serpentine Subgroup TO型，三八面体型。主要为单斜晶系。层间无物。 蛇纹石()Mg6［Si4O10］(OH)8 通常呈致密块状。纤维状者称蛇纹石石棉，亦称温石棉。 深绿、黑绿、黄绿等各种色调的绿色，并常呈青、绿斑驳如蛇皮。铁的代入使颜色加深、密度增大。油脂或蜡状光泽，纤维状者呈丝绢光泽。硬度2.5～3.5。相对密度2.2～3.6。除纤维状者外，解理｛001｝完全。 超基性岩或白云岩经热液交代而成

  20. 滑石－叶蜡石族 TOT型结构，层间无阳离子。 滑石 Mg3［Si4O10］(OH)2 叶蜡石 Al2［Si4O10］(OH)2

  21. 滑石(Talc) Mg3［Si4O10］(OH)2 常呈致密块状。 纯者为白色，含杂质时呈其他浅色。玻璃光泽，解理面显珍珠光泽晕彩。解理｛001｝极完全；贝壳状断口。硬度1。相对密度2.58～2.83。有滑腻感。解理片具挠性。 超基性岩、白云岩水热蚀变产物。 与叶蜡石相似。在素瓷板上滴一滴水，以矿物碎块轻磨得乳浊液，用石蕊试纸检验，滑石pH约为9，叶蜡石pH约为6。 用于陶瓷、造纸、涂料、塑料、橡胶、化妆品，高频电瓷绝缘材料；滑润剂，镁质化肥等。 

  22. 叶蜡石(Pyrophyllite)Al2［Si4O10］(OH)2 常呈叶片状、鳞片状或隐晶质致密块体，有时呈放射叶片状集合体。 白色、浅绿、浅黄或淡灰色；玻璃光泽，致密块状者呈油脂光泽，解理面呈珍珠光泽。解理｛001｝极完全；隐晶质致密块体具贝壳状断口。硬度1～1.5。相对密度2.65～2.90。有滑感，解理片具挠性。 酸性喷出岩或结晶片岩经热液变质而成。 用途与滑石近同。在雕刻工艺和印章制作中，叶蜡石有悠久历史。

  23. 云母族 Mica Group TOT型，层间域有大阳离子K、Na等. 白云母亚族(二八面体型) 白云母 K｛Al2［AlSi3O10］(OH)2｝ 黑云母亚族(三八面体型) 黑云母 K｛(Mg,Fe)3［AlSi3O10］(OH)2｝ 金云母 K｛Mg 3［AlSi3O10］ (OH)2｝  锂云母亚族(三八面体型) 锂云母 K｛Li2-xAl1+x［Al2xSi4-2xO10］(F,OH)2｝ 铁锂云母 K｛LiFeAl［AlSi3O10］(F,OH)2｝

  24. 上层 下层

  25. 层间域 白云母的晶体结构

  26. 云母族 Mica Group 形态: 假六方板、片状，鳞片状、柱状。 物性：颜色依成分而异，玻璃光泽、珍珠光泽，透明－半透明；硬度2～3，解理｛001｝极完全，解理片有弹性，相对密度2.7～3.1。 成因：约占地壳3.8WB%，岩浆、沉积和变质作用下形成。 合成云母（如氟金云母KMg3［AlSi3O10］F2）因质地纯，不含OH，因而电性能和高温热稳定性比天然云母好。

  27. 白云母

  28. 绿泥石族Chlorite Group 绿泥石(chlorite) 【化学组成】 化学通式Y3［ZO10］(OH)2+Y3(OH)6，Y为Mg、Al、Fe，Z为Si、Al。通式前半部相当于一个滑石层，后半部分相当于一个水镁石层，两者相间排列。 【形态】 常呈鳞片状集合体、土状集合体。 【物理性质】 多带绿色调，富镁为浅蓝绿色，富铁为深绿到黑绿，含锰呈浅褐、橘红色，含铬呈浅紫到玫瑰色；条痕无色；玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽。解理｛001｝完全。硬度2～3。相对密度2.680～3.40。解理片具挠性。 【成因产状】 常见于低级变质带绿片岩相及低温热液蚀变中。

  29. 绿泥石结构 TOT型 多属三八面体型和单斜晶系。 T片 O片 T 层间域： ［Mg（OH）6］八面体片（或氢氧镁石片）充填； OH Mg OH O Si

  30. 蒙脱石—皂石族(蒙皂石族) TOT型，层间域有层间水。 二八面体型的蒙脱石亚族 ——蒙脱石、贝得石、累托石； 三八面体型的皂石亚族 ——皂石、锂皂石、斯皂石。

  31. 蒙脱石(Montmorillonite) 又称微晶高岭石或胶岭石。 Ex(H2O)4｛(Al2-x,Mgx)2［(Si,Al)4O10］(OH)2｝ 【化学组成】 E主要为Na+、Ca2+。x一般在0.2～0.6之间。 【晶体结构】 单斜晶系；TOT型，二八面体型结构。 【形态】 常呈土状隐晶质块状，电镜下为细小鳞片状。 【物理性质】 白色或浅色。鳞片状者(001)解理完全。硬度2～2.5。相对密度2～2.7。甚柔软。有滑感。加水膨胀并变成糊状物。具很强吸附及阳离子交换性能。 【成因及产状】 基性火成岩在碱性环境中风化而成。为膨润土的主要成分。 【鉴定特征】 加水膨胀。 【主要用途】广泛用于化工及环保领域。

  32. 蛭石族——蛭石、皂石、海绿石 TOT型，层电荷为0.6～0.9，比蒙皂石(0.2～0.6) 高，但比云母(1.0) 低。 蛭石(Vermiculite) (Mg,Ca)0.3—0.45(H2O)n｛(Mg,Fe3+,Al)3［(Si,Al)4O10］(OH)2｝ 【结构】 单斜晶系。TOT型，三或二八面体型。 【形态】 粗粒的片状，主要为三八面体型；细粒者土状，多为二八面体型。 【物性】 褐、黄褐色；油脂或珍珠光泽。解理｛001｝完全，解理片不具弹性。硬度1～1.5。相对密度2.4～2.7。灼热时体积膨胀并弯曲如水蛭。相对密度0.6～2.7。有良好的阳离子交换性和吸附性。  【成因产状】 主要由黑（金）云母蚀变风化而成。 【鉴定特征】 无弹性、加热膨胀。 【主要用途】 轻质、保温、隔热、隔音、防火材料；农用肥料、杀虫剂；废料、污染的吸附剂。

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