硅酸盐类矿物的晶体化学

10.1.3　硅酸盐类矿物的晶体化学

钠钙硅酸盐玻璃的结石中常见的硅酸盐矿物主要有:硅灰石、假硅灰石、失透石、透辉石、锆英石等。除锆英石是粉料结石矿物外，其余大多存在于玻璃的析晶结石中。有时硅砖结石亦会出现。

1.硅灰石和假硅灰石(CaO·SiO₂)

CaSiO₃有低温型(β型)和高温型(α型)两种变体，前者称为硅灰石，后者则称为假硅灰石。两者均属单斜晶系晶体，转化温度为1180℃。析晶结石中常见的析晶矿物是硅灰石，在硅砖结石中有时亦会出现硅灰石晶体;高温下析出为假硅灰石。

(1)硅灰石

在薄片中无色透明，正中突起，折射率N_g=1.631，N_m= 1.629，N_p= 1.616，双折射率ΔN= 0.013，一级黄干涉色，为消光角很小的斜消光，延性符号为可正可负，二轴晶负光性。

硅灰石是日用钠钙硅酸盐玻璃中常见的析晶矿物，多呈针状或长柱状，如图10.15所示。当析晶较多时，可呈放射状或扇羽状集合体，如图10.16所示。在硅砖结石中，硅灰石呈细小的长柱状。

(2)假硅灰石

在薄片中无色透明，折射率N_g= 1.651，N_m= 1.611，N_p= 1.610，双折射率ΔN=0.044，二级干涉色，负延性，二轴晶正光性。

在高钙的钠钙硅酸盐玻璃中常见假硅灰石自形晶析出;一般均长成六方片状。

图10.15　长柱状硅灰石，500×，单偏光

图10.16　放射状硅灰石，100×，单偏光

2.失透石(Na₂O·3CaO·6SiO₂)

失透石是钠钙硅酸盐玻璃析晶的标型矿物，属于单斜晶系的晶体。在玻璃结石中析出的失透石晶体为长针状，但一般均呈扫把状集合体，如图10.17所示;不仅在均匀的玻璃体内会析出失透石，有时在硅砖结石和白泡石结石内的玻璃相中亦会出现失透石析晶，如图10.18所示。

图10.17　扫把状失透石100×，单偏光

图10.18　析晶失透石100×，单偏光

失透石为斜方晶系，在薄片中无色透明，折射率色N_g= 1.579，N_m= 1.570，N_p= 1.564，正中突起，干涉色一级橙黄，双折射率ΔN= 0.015，平行消光，正延性，二轴正光性。

3.透辉石(CaO·MgO·SiO₂)

透辉石是富镁钠钙硅酸盐玻璃中析晶的标型矿物。从玻璃中析出的透辉石为长柱状和针状，如图10.19所示;常呈放射状集合体，如图10.20所示;有时析出的透辉石呈空心假四方柱状。

图10.19　长柱状透辉石100×，单偏光

图10.20　放射状透辉石100×，正交

透辉石属单斜晶系，空间群为C12/c1，晶胞参数a= 0.975nm，b= 0.893nm，c= 0.525nm，β=105°89'，晶胞分子数Z=4。如图10.21所示，硅氧单链［Si₂ O₆］平行于c轴方向伸展，图中两个重叠的硅氧链分别以粗黑线和细黑线表示。单链之间依靠Ca²⁺、Mg²⁺连接。Ca²⁺的配位数为8，Mg²⁺为6。Ca²⁺负责［SiO₄］底面间的连接，Mg²⁺负责顶点间的连接。

图10.21　透辉石结构

若透辉石结构中的Ca²⁺全部被Mg²⁺取代，则形成斜方晶系的顽火辉石Mg₂［Si₂ O₆］。透辉石晶体在薄片中无色透明，折射率N_g= 1.690，N_m= 1.570，N_p= 1.660，正高突起，二级蓝干涉色，双折射率ΔN= 0.030，斜消光，消光角N_g∧C= 37°～40°，正延性，二轴晶正光性，光轴角2V= 54°～60°。

4.锆英石(ZrO·SiO₂)

锆英石是四方晶系矿物，是粉料结石的组成矿物，由于熔点约为2430℃，难以熔化，所以在结石中，锆英石颗粒仍保留着破碎时的棱角粒状，仅稍有熔蚀现象。

在薄片中锆英石晶体无色透明，正极高突起，折射率N_e= 1.990，N_o= 1.930，干涉色高于三级，双折射率ΔN=0.060，一轴晶正光性。