铝硅酸盐类矿物的晶体化学

10.1.4　铝硅酸盐类矿物的晶体化学

钠钙硅酸盐玻璃中，常见的铝硅酸盐类矿物主要有莫来石、霞石、三斜霞石、钾霞石、钠长石、正长石、钙长石、黄长石及白榴石等。这些矿物均为含铝耐火砖形成的有关的标型矿物。因玻璃液和耐火砖的组成差异，结石中将出现不同的矿物或其组合。

1.莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)

莫来石是斜方晶系晶体，在玻璃结石中一般为细小的针状，有时长成长柱状，多呈网状集合体。细小隐晶质莫来石在光学显微镜下无法分辨，显晶莫来石在薄片中无色透明。粗粒晶体常具有颜色，呈带绿色的明显多色性，正中突起，折射率N_g= 1.654，N_m= 1.644，N_p=1.642，因组成变化，折射率将在一定范围内波动，干涉色亦可从一级黄变到二级黄，平行消光，正延性，二轴晶正光性。在玻璃结石中莫来石晶体亦有三种存在形式:

(1)原生莫来石

由耐火砖碎片带入结石的莫来石，称为原生莫来石。黏土砖及高铝砖结石中原生莫来石为细小的隐晶质，呈针状，并互相交织成网状，这只有在电子显微镜下才可能观察到，大量存在于熟料颗粒及基质玻璃相中;而莫来石砖结石中原生莫来石为互相交织成网的粗大长柱状集合体(见图10.22)，主要存在于结石颗粒内。

(2)次生莫来石

耐火砖结石中原生莫来石，在高温碱金属参与下重结晶长大形成的针状晶体，并互相交织成网状，称为次生莫来石，主要出现在黏土砖结石和高铝砖结石的与玻璃相接触带附近，亦可为含铝耐火材料与玻璃液熔蚀反应而生成，与析晶莫来石常常无明显区别，没有严格区分的必要。

(3)析晶莫来石

在富铝耐火砖结石周围及因耐火砖碎片熔化后的富铝玻璃中，极易析出针状莫来石，有时亦会构成网状集合体(见图10.23)，称为析晶莫来石。一般在距结石颗粒较远的玻璃中单独出现，亦可与β-铝氧、刚玉等矿物伴生。

图10.22　长柱状莫来石100×，单偏光

图10.23　网状莫来石，100×，单偏光

2.霞石类矿物

在玻璃结石中会出现的霞石类矿物，有霞石、三斜霞石及钾霞石，基本上都是钠钙硅酸盐玻璃与含铝的耐火材料在高温条件下反应的析晶产物。三斜霞石是霞石的高温变体，两者转变温度为1248℃;钾霞石是K₂ O含量较高玻璃中析出的耐火析晶矿物。

(1)霞石(Na₂ O·Al₂ O₃·2SiO₂)

霞石属六方晶系晶体，是六方霞石的低温变体，多出现在铝硅质耐火砖结石周围，呈析晶结构，晶体呈六方片状和板状，如图10.24所示;亦有呈羽毛状，如图10.25所示，而且多呈阶梯状集合体。

图10.24　板状霞石200×，正交

图10.25　羽毛状霞石500×，正交

薄片中无色透明，负低突起、折射率N_o= 1.540，N_e= 1.536，一级灰干涉色，平行消光，负延性，一轴晶负光性。

(2)三斜霞石

属三斜晶系晶体，折射率更低，N_g= N_m= 1.514，N_p= 1.509，斜消光，具有特征性的复杂聚片双晶，二轴晶负光性。三斜霞石的出现表明耐材碎片或熔蚀熔体是从玻璃熔窑高温部位侵蚀下来，并迅速在成型过程中冷却的结果。

(3)钾霞石(K₂ O·Al₂ O₃·2SiO₂)

属斜方晶系晶体，钾霞石只出现在K₂ O含量高的钠钙硅酸盐玻璃与铝硅质耐火砖接触反应带，形成的耐材析晶结石中，一般不多见。在薄片中呈假六方板状或针状，折射率较低，N_g= 1.537，N_m= 1.528，一级黄白干涉色，双折射率ΔN= 0.008，平行消光，二轴晶负光性。

3.长石类矿物

长石类矿物在玻璃结石中出现不多，主要有钠长石(Na₂ O·Al₂ O₃·6SiO₂)，有时亦会出现钾长石(K₂O·Al₂ O₃·6SiO₂)、钙长石(CaO·Al₂ O₃·2SiO₂)等，均是铝硅质耐火砖结石引起玻璃析晶的标型矿物。

(1)钠长石

呈长条状，薄片中无色透明，负低突起，折射率N_g= 1.536，N_m= 1.534，N_p= 1.525，一级黄干涉色，斜消光，消光角N_p∧(010)= 9°～12°，聚片双晶，二轴晶正光性。是霞石晶体长时间处于高温条件下，与玻璃液中SiO₂组分反应的生成物。钠长石的出现说明侵蚀时间较长，或耐材碎片在玻璃内停留时间过长。

(2)钾长石(正长石)

属单斜晶系，负低突起，折射率N_g=1.526，N_m= 1.524，N_p= 1.519，一级灰白干涉色，平行消光和斜消光，消光角N_p∧a=5°，二轴晶正光性。亦是钾霞石在高温条件下与玻璃液内SiO₂组分反应生成的。钾霞石还可与SiO₂组分反应生成白榴石(K₂ O·Al₂O₃·4SiO₂)。

由此可见，在玻璃结石中，钠长石常与霞石、β-铝氧等矿物伴生，而钾长石的伴生矿物则为钾霞石、白榴石、β-铝氧等，这些矿物都是耐材析晶结石的组成矿物，亦存在于有关耐火砖结石斑晶周围的玻璃体内。