辉闪石中的非周期结构

6.2.2　辉闪石中的非周期结构

辉闪石中的非周期结构的观察与研究，是以发现新的宽链辉闪石作为起点。在这十多年时间内，这方面的成果不断涌出，不但使人们更进一步认识了辉闪石非周期结构这一普遍存在的现象，而且对岩石乃至地质体的成因、演化提供了丰富的资料。

1．辉石族矿物中的非周期结构

辉石的单链结构是闪石和云母结构的基础，因此，在由单链向双链、三链及层状(或有限层状)演化的过程中，形成了一系列结构“混合体”，其演化途径如图6.3所示。辉石可以演化成闪石，也可以进一步蚀变成滑石，如图6.4所示。辉石蚀变后可以形成三链硅酸盐，且表现为非周期性排列。

图6.2　两种有序辉闪石的高分辨率图像(据Veblen等，1981)

图6.3　链、层状结构演化关系图(据Veblen等，1983)

图6.4　辉石部分蚀变成滑石后形成的非周期层状结构(Px:辉石; Tc:滑石)

除了图6.4所排列非周期结构外，辉石常见的结构交生体还有蛇纹石和绿泥石。图6.5说明了斜方辉石中绿泥石、滑石、蛇纹石及辉石中角闪石与绿泥石形成的非周期结构。

Chl:绿泥石; Tc:滑石; S:蛇纹石; Am:角闪石

图6.5　辉石、闪石非周期层状结构(据Veblen和Buseck.1983)

图6.6是辉石结构演化的典型实例。在图的左边，很细的闪石和三链辉闪石的页片与辉石交生;而在图的右边，则可见到大面积的周期和非周期斜镁川石，以及链宽为4，5和8的宽链硅酸盐。同时，在圆圈A，B，C所圈区域，可以看到很清楚的、具有不同链宽的(010)页片的尖灭。

图6.6　辉石中的非周期层状结构(据Nakajima和Ribbe，1983)

2．闪石中的非周期结构特征

早在1973年，Chisholm就在石棉中发现了链宽缺陷。在进行X射线单晶照相过程中，他们发现a^*轴和b^*轴方面均有拉长和衍射点，这说明在闪石中，垂直b轴方向有辉石单元或多链层的插入。在高分辨率透射电子显微镜上获取了这类矿物的结构像，从而证实了X射线分析结果。图6.7表示了美弗蒙特(Cheste)直闪石在b轴方向的非周期结构中，有三链、四链及六链结构。截至目前，在址闪石中发现的硅酸盐链宽为3，4，5，6，电宽的链可达到30nm左右。

图6.7　直闪石中的宽链辉闪石的非周期排列(据Veblen，1983)

自发现镁川石和闪川石以来，先后有不少学者在软玉、阳起石和闪石集合体中发现了很多宽链辉闪石页片，证实了作为链、层状过渡结构的宽链在直闪石中普遍存在，并探讨了相对应的演化机理。

3．宽链辉闪石中的非周期结构

与辉石和闪石相同，宽链辉闪石镁川石的闪川石及其单斜变体的结构也在完全有序与无序间变化。一些镁川石中包含有双链和宽于三链的硅酸盐链并有非常明显的硅酸盐链的尖灭。图6.8左侧具十一链宽的硅酸盐链尖灭后，取而代之的为一个四链、一个三链和两个双链，右侧的六链与三链同时尖灭而形成了一个三链和3个双链。图6.8表示在镁川石的基体中小范围有其他链的存在，而图6.9则表示在闪川石中某一范围内的双链和三链排列不像标准的232323…，双链与三链仍为1∶1，因此化学成分与闪川石相同。

镁川石、闪川石及其单斜变体的晶体可达几十微米，因此可以用单晶X射线照相及衍射仪获取晶体的结构数据，这种样品很少见，最常见的镁川石和闪川石是以很细的页片分布于辉石、闪石等矿物中。另一方面，大部分晶体中均有非周期排列的链，而且大部分样品中链的排列非常杂乱，很难给其以准确的名称，当然，化学成分也是非化学计量的。如图6.10所示，双链、三链、四链和7链同时产出。

4．辉闪石中的尖灭缺陷

在造岩矿物中，常见的有两种尖灭缺陷，一种是硅酸盐链尖灭，另一种为拉链式尖灭。

图6.8　镁川石中的链宽非周期图像(据Veblen等，1983)

图6.9　闪川石的链宽非周期图像(据Veblen和Buseck，1983)

图6.10　宽链辉闪石中的非周期图像(据Veblen等，1983)

所谓链尖灭是指一个或很多硅酸盐链完全消失或变成其他宽度硅酸盐链的缺陷。在矿物变形过程中，伴随着位错，这样则使硅酸盐链在颗粒边界尖灭，这时几乎所有的硅酸盐链均沿缺陷被切断。一般认为这种尖灭可能是在晶体的自然变形中形成的。宽链辉闪石的一个或几片页中，也存在协同尖灭的缺陷，其特点为:在中片总宽度不变的条件下，链之间相互转换。如图6.11箭头所示的区域内，可以看到双链与三链的协同尖灭。

图6.11　辉闪石中链的协同尖灭缺陷(据Veblen和Buseck，1983)

拉链式尖灭也是一种常见的结构缺陷，其特点是沿c轴方向，具不同宽度的硅酸盐尖灭，它不切断任何其他链。由于其形状与拉链非常相似，因此称为拉链式尖灭。很多拉链式尖灭是连贯的，即这种缺陷没有引起“拉链”以外的结构的破坏或畸变。图6.12表示了一种简单的连贯尖灭缺陷，其尖灭的链宽为6，7，8;图6.13则表示了一种协同的尖灭缺陷，虽然在一定范围内尖灭的链宽度不同，但在此范围以外的硅酸盐仍未发生畸变。

图6.12　简单的连贯拉链式尖灭缺陷(据Veblen和Buseck，1983)

图6.13　协同的连贯拉链式尖灭缺陷(据Veblen和Buseck，1983)

非连贯拉链式尖灭缺陷与连贯拉链式尖灭缺陷的最大区别是:随着某一宽度硅酸盐链的尖灭，周围的链也发生畸变，如图6.14所示，当一种三链尖灭时，周围的链则相应位移，以充填由于三链变为双链所形成的空隙，如图6.14(a)所示;有时链的尖灭也可引起硅酸盐链的弯曲，如图6.14(b)所示。如果在结构的某一区域有几个拉链式链尖灭，平面位错则是联系它们的桥梁。

图6.14　两种非连贯拉链式尖灭缺陷示意图(据Veblen和Buseck，1983)