6.2.1 黑云辉闪石矿物间的结构关系
最早被测定的辉石结构为透辉石结构,从此确定了所有辉石的结构特征。透辉石的晶胞参数为a0=0.9nm,b0=0.9nm,c0= 0.52nm,空间群为C2/c。如果在透辉石单位晶胞的规模上进行一次b滑移操作,即是(100)方向的八面体链叠置顺序由(+++)或(---)变为(++--),则a轴长增加一倍。相应地,结构由单斜晶系变成了斜方晶系的Pbca空间群,这便是斜方辉石的结构。如果垂直于透辉石的b轴进行一次镜面反映,则b轴变为1.8nm左右,形成了透闪石的结构。同理,在斜方辉石结构垂直于b轴方向引入镜面,也可导出斜方闪石结构;如果使硅氧四面体链在二维空间排列,并将活性氧相对,即形成四面体(T)—八面体(O)—四面体(T)结构。
辉闪石的拓扑结构(“工”字梁结构)如图6.1所示,从图中可以很容易地看出辉闪石不同矿物间晶胞参数及结构差异。
所有辉闪石的c轴都平行于[SiO4]四面体链的延伸方向,其长度由链的周期而定,约为0.525nm。a轴平行于堆垛方向,斜方辉闪石(+-+-)约为1.8nm,单斜辉闪石(+++)约为0.9nm。而b轴则依赖于链宽的变化,约为0.9nm的整数倍,单链辉石为0.9nm,双链闪石为1.8nm,三链辉闪石(镁川石)为2.7nm三链,双链辉闪石为奇数链,其有平行于(010)的c滑移面,而闪石和具有偶数链宽的辉闪石则具有平行于(010)的镜面;闪川石具有双链和三链,因而结构中存在c滑移面和镜面。
(a)斜方辉石;(b)斜方闪石;(c)镁川石;(d)闪川石;(e)斜方辉石;(f)斜方闪石;(g)斜镁川石;(h)似闪川石
图6.1 几种辉闪石的“工”字梁结构(据Veblen等,1981)
因此,辉闪石结构的相似性是产生结构非周期的最重要原因。
为使描述简单化,引入“模块”概念描述宽链辉闪石结构。假如辉石的结构记为P(pyroxen),云母的结构记为M(mica),则辉石结构可以表示为PPPPPP,云母的结构可以表示为MMMMMM,而闪石的结构可以表示为MPMPMP。如果n个M和n个P以MMPMMP排列,则形成的便是一种三链硅酸盐。事实上,M和P的排列不受人为因素的限制,可以周期排列、周期调幅排列、准周期调幅排列、准周期排列或无序排列,其中周期、无序排列是自然界最常见的,其他过渡性结构常常忽略。用准晶结构的准周期理论深入研究过渡性结构对矿物学理论发展有深远的意义。
目前,在辉闪石中已发现了很多有序的结构类型,其链宽可以从2,3,4,5,6,…直到60个辉石链,其排列方式为(2233),(233),(232233),(222333),(2332323),(2333),(433323),(2234)和(433323433232423)等,如图6.2所示。
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