链状基型硅酸盐矿物

5.3.3　链状基型硅酸盐矿物

链状基型硅酸盐矿物分为简单链状基型、复杂链状基型。链状基型的硅氧骨干系由硅氧四面体共2个(或3个)角顶连接成的一向无限延伸的链，链可以分为单链、双链和似管状链，在链状基型硅酸盐矿物中约有15种类型不同的链。其中以辉石单链、闪石双链最为重要，硬硅钙石链、硅灰石链、蔷薇辉石链次之。其他类型的链为个别矿物种所特有。在链状基型硅酸盐中，连接链的主要阳离子有Ca²⁺，Na⁺，Fe²⁺，Fe³⁺，Mg²⁺，Al³⁺，Mn²⁺，Ti⁴⁺，K⁺，Ba²⁺，Li⁺等。

1．链状基型硅酸盐矿物晶结结构

(1)辉石链是由硅(包括部分的铝)氧四面体共2个角顶构成的直线形单链，如图5.8(a)所示，以［Si₂O₆］表示。链的重复单位长0.52nm。每一重复单位中有4个活性氧，活性氧有2个大致相互呈直角的指向。链与链之间通过活性氧与阳离子相连接，其中包括辉石族矿物、纤锰柱石—纤铁柱石族矿物和斜硅铜矿、钛硅钠石等。

(a)辉石［Si₂ O₆］链;(b)高温Ba₂［Si₂O₆］链(合成);(c)硅灰石［Si₃O₉］链;(d)水硅钡石［Si4O₈(OH)₄］链;(e)硅钒锶石［Si₄O₁₂］链(归入层状基型;(f)蔷薇辉石［Si₅O₁₅］链;(g)硅钙锡石矿［Si₇O₂₁］链;(h)三斜锰辉石［Si₂O₆］链;(i)铁辉石［Si₉O₂₇］链(合成);(j)铅辉石［Si1₂O₃₆］链(k)铝钛硅石链(归入架状基型);(l)钛铁钠石链;(m)星叶石链。l和m也可归入层状基型

图5.8　单链类型的硅氧骨干

(2)闪石链是由2个辉石链共角顶连接而成的直线形双链，以［Si₄O₁₁］表示，如图5.8(b)所示。闪石链的重复单位长0.52nm，每一重复单位具有6个活性氧，活性氧有2个大致互呈直角的指向，与辉石链不同的是还具有附加阴离子(OH－)。链与链之间通过活性氧与阳离子相连接。闪石链主要为闪石族矿物所具有，还发现个别矿物种像纤硅铜矿和铅铍闪石结构中亦具有闪石链。

(3)硅灰石链是由一双四面体与一单四面体以角顶相连而成的直线形单链，以［Si₃O₉］表示，如图5.8(c)所示。链的重复单位长0.73nm，每一重复单位有6个活性氧。具有硅灰石链的矿物除了硅灰石族以外，还有针钠钙石—针钠锰石。

(4)蔷薇辉石链与硅灰石链相似，它是由2个双四面体和1个四面体连接而成的直线形链，以［Si₅ O₁₅］表示，如图5.8(f)所示。蔷薇辉石链的重复单位长1.25nm。每个重复单位中具有10个活性氧。此种链为蔷薇辉石族矿物所特有。

(5)硬硅钙石链是由活性氧指向相反的2个硅灰石链共角顶连接而成的一种双链，以［Si₆O₁₇］表示，如图5.9(d)所示。链的重复单位长0.734nm，每重复单位中具有20个活性氧。具有硬钙石链的有硬硅钙石族矿物和硅钙钡石等。

(a)夕线石链;(b)闪石［Si₄O₁₁］链;(c)Li₄［SiGe₃O₁₀］链(合成);(d)硬硅钙石［Si₆ O₁₇］链;(e)板晶石［Si₆O₁₅］链;(f)紫钠铝硅石［Si₁₂O₃₀］链

图5.9　双链的类型

(6)具有近似管状链的矿物很少，已知的有硅铁钠钾石的［Si₈O₂₀］管状链(如图5.10(a)所示)和硅钙钠钾石的［Si₁₂ O₃₀］管状链，以及归属架状基型的短柱石链，如图5.10(b)所示。

在链状基型硅酸盐矿物中，阳离子的配位多面体同链的类型之间相互制约的关系极为明显，尤其是大阳离子的配位多面体，对硅氧骨干往往起着支配作用。如顽火辉石Mg₂［Si₂ O₆］中Mg²⁺半径为0.072nm，［MgO₆］八面体共棱所组成的折线形链的重复周期长度与辉石的重复周期0.52nm相适应，如图5.11(a)所示。在硅灰石Ca₃［Si₃ O₉］中，Ca²⁺为0.108nm，［CaO₆］八面体的共棱所组成的直线形链的2个重复周期长度，则与硅灰石链的重复周期0.73nm相当，如图5.11(b)所示。又如在高温相的Ba₂［Si₂ O₆］中，Ba²⁺的离子半径为0.173nm，［BaO₂］八面体共棱所组成的直线形链的重复周期，与高温Ba₂［Si₂O₆］链的重复周期(0.47nm)相适应，如图5.11(c)所示。

(a)硅铁钠钛钾石［Si₈O₂₀］链;(b)短柱石［Si₈O₂₀］链，可归入架状基型

图5.10　似管链

2．链状基型硅酸盐矿物的物理性质

在链状基型硅酸盐矿物晶体结构中，绝大多数情况下链都是相互平行分布的，同时连接链的阳离子或其配位多面体的分布也与链的延伸方向一致。这种结构上的异向性，比起岛状、环状基型要明显得多。因此，使矿物在形态上表现为一向伸长，经常呈现柱状、针状和纤维状的外形。同时在物理性质上表现的异向性也十分明显。矿物的解理平行于链的方向发育得较好。平行或近于平行链的方向折射率较高，垂直于链的方向较低。矿物的重折率较岛状、环状基型为大。对于组成中具有过渡元素的矿物来说，它们的多色性和吸收性是非常明显的，如辉石族和闪石族的一些矿物种很为常见。