电气石族矿物学研究的新进展

　２００４年第６期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　中国非金属矿工业导刊　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　总第４４期

［试验研究］

电气石族矿物学研究的新进展

林善园，蔡克勤，蔡秀华，葛文胜

［中图分类号］　Ｐ５７８．９５３　　　　　　　　　　［文献标识码］　Ａ　　　　　　　　　　［文章编号］　１００７－９３８６（２００４）０６－００２１－０４　　

１

１，２

２

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（１．中国地质大学，北京　　１０００８３；２．中国地质图书馆，北京　　１０００８３）

电气石（Ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ）是电气石族矿物的总称，目前矿物学界将不能鉴定到矿物种的电气石族矿物称为电气石。近３０余年来，矿物学家已新发现属于电气石族的新矿物８种（表１）

［１－１２］

（ＯＨ，Ｆ）４。

２０世纪４０年代晚期到５０年代早期，不同的矿物学家对不同的电气石晶体结构做过分析，其结果略有差别。例如Ｉｔｏ和Ｓａｄａｎａｇａ（１９５１）Ｇ．Ｄｏｎｎａｙ和Ｍ．Ｊ．Ｂｕｅｒｇｅｒ（１９５０）

［１５］

［１４］

。电气石族矿物中彩色测得巴西的玫瑰

的宝石级变种称为碧玺，是名贵宝石。电气石族矿物丰富多姿的晶体形态、独特的晶体结构、复杂多样的化学成分、特殊的物理性质，以及各种电气石几乎可以在各类岩石中产出，有时出现几乎是１００％由电气石矿物组成的电气石岩，并构成巨大储量的地质体（矿床）。电气石是自然界为数不多的兼具压电效应和热电效应的晶体。１９８６年日本物理学家久保哲治郎发现电气石微粉具有０．０６ｍＡ（＜１　０００℃时）的电流值，并能自发辐射４～１４μｍ的远红外线。因此，长期以来，电气石作为有利用前景的矿物新材料，受到多个学科领域科学家的重视

源于矿物产出地。

［１３］

色锂电气石的晶胞参数为ａ０＝１６．０ｎｍ，ｃ０＝７．１７ｎｍ；

测定纽约Ｄｅｋａｌｂ的近

于无色镁电气石的ａ０＝１５．９５ｎｍ，ｃ０＝７．２４ｎｍ；德国哈茨山Ａｎｄｒｅａｓｂｕｒｇ的黑色Ｆｅ电气石的ａ０＝１６．０１ｎｍ，ｃ０＝７．１８ｎｍ；Ｂｅｌｏｖ，　Ｎ．Ｖ．和Ｂｅｌｏｖａ，　Ｅ．Ｎ．（１９４９，１９５０）

［１６，１７］

测得前苏联Ｍｏｒａｖｉａｎ产状不清的镁电气石

［１４，１８］

ａ０＝１６．００ｎｍ，ｃ０＝７．２４ｎｍ。公认的电气石族矿物晶体结构（图１）

可描述为：硅氧四面体［ＳｉＯ４］连结成，Ｍｇ与Ｏ、（ＯＨ）组成层状的氢

２－２＋

２－

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六方环［Ｓｉ６Ｏ１８］

１２－

氧镁石层，三个Ｍｇ－Ｏ４（ＯＨ）２与六方环相接，共用［ＳｉＯ４］角顶上的一个Ｏ。三个Ｍｇ－Ｏ八面体的交点，正位于六方环的中轴线上（图１ｂ）。该交点有时为（ＯＨ）

２－

－

。

占据。六方环与氢氧镁石层之间有呈三次配位的（ＢＯ３）三角形，与Ｍｇ－Ｏ八面体共用一个Ｏ。这些复杂的络阴离子，彼此间又靠Ａｌ相连；Ａｌ为六次配位，形成Ａｌ－Ｏ５（ＯＨ）八面体（图１ｂ中央粗黑线表示）与Ｍｇ－Ｏ４（ＯＨ）２八面体共用一个棱。因此，电气石为三方晶系，对称型Ｌ３ｐ，空间群Ｒ３ｍ。由于电气石的晶体结构分析结果，对电气石复杂的化学成分才有了相对合理的解释。电气石的化学通式可表示为：ＸＹ３Ｚ６Ｂ３Ｓｉ６Ｏ２７（Ｏ，ＯＨ，Ｆ）４。理想的锂电气石、黑电气石和镁电气石的化学成分及晶体结构中的位置如表２

［１３］

３

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３＋

所示。

２＋

１　　电气石族矿物的晶体结构与晶体化学

电气石是一种组成成分比较复杂的矿物，以含硼为特征，有三个端员组分：①锂电气石：Ｎａ（ＬｉＡｌ）３Ａｌ６［Ｓｉ６Ｏ１８］（ＢＯ３）３（ＯＨ，Ｆ）４，②黑电气石：　ＮａＦｅ３Ａｌ６［Ｓｉ６Ｏ１８］（ＢＯ３）３（ＯＨ，Ｆ）４，③镁电气石：ＮａＭｇ３Ａｌ６［Ｓｉ６Ｏ１８］（ＢＯ３）３

Ｘ位置主要是Ｎａ、Ｃａ和微量Ｋ，在镁电气石中发现有近５０％Ｘ位置是Ｍｇ。Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇ，Ｐ．　Ｅ．　和Ｆｏｉｔ，Ｆ．　Ｆ．　Ｊｒ．　（１９７９）

［１９］

也在含钒的镁电气石中发

［收稿日期］２００４－０６－２３

［作者简介］林善园，男，３５岁，在读博士。

林善园等：电气石族矿物学研究的新进展

现有１８％的Ｘ位置被Ｍｇ占据（类似的情况还有少量的Ｆｅ）。Ｘ位置不足一个Ｎａ或Ｃａ占据时出现少量的附加空位，以□表示。

Ｙ位置主要Ｆｅ、Ｍｇ、（Ａｌ±Ｌｉ）、Ｆｅ；有时有Ｍｎ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ等。

Ｚ位置主要是Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｖ或［Ａｌ，Ｍｇ（其中Ａｌ／Ｍｇ≈５∶１）］。

附加阴离子一般以（ＯＨ）为主，也有Ｏ和Ｆ存在，Ｐｅｈｒｍａｎ（１９６２）

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［２０］

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２＋

２＋

曾在电气石中发现有０．０７％的

［２１］

Ｐ２Ｏ５（以ＰＯ４形式存在）；Ｆｕｇｅ和Ｐｏｗｅｒ（１９６９）

－

在东

南英格兰３１个黑电气石样品中发现含Ｃｌ０．０２４％～１．１０２％，都属于附加阴离子成分。２　　已报道的电气石族矿物种

表２　　理想的锂电气石、黑电气石、镁电　　　　　气石晶胞中阴、阳离子的占位方式

由于自然界电气石产出普遍，化学组成复杂，颜色鲜艳（作为宝石的碧玺有数十种颜色），因而近３００年来，同属电气石族的矿物有几十种名称。根据国际矿物学家协会新矿物和矿物命名委员会一致通过的矿物种概念，即“结构型相同、化学成分类质同象地在一连续范围内变化的所有矿物个体，属于同一矿物种”。目前，国际矿物学界公认的电气石族矿物种为表１中的１１种。

电气石的颜色随成分不同而异。一般富含铁呈黑色，含锂、锰、铯呈粉红色，富含镁呈褐色、黄色，富铬呈深绿色。电气石的硬度为７～７．５，密度２．８～３．４ｇ／ｃｍ（表３）。

电气石的弹性、磁性、热性及电性与电气石的

３

　　　　注：转引自Ｒ．Ｖ．Ｄｉｅｔｒｉｃｈ（１９８５）

结构相关，具各向异性。①弹性特征：平行ｃ轴方向的线性压缩系数是垂直ｃ轴的２．５倍多，Ｐｏｖａｒｅｎｎｙｋｈ（１９５６）

［２２］

１０ｃｍ／ｋｇ，垂直ｃ轴为０．１７×１０／ｃｍｋｇ。②磁性特征：电气石的磁化率是垂直ｃ轴方向的大于平行ｃ轴方向的（表４）；磁化率的大小与Ｆｅ的含量有关６２６２

测得平行ｃ轴方向的线性压缩系数为０．４９×

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［２３］

（Ｋｒｕｇｌｙａｋｏｖａ，１９５４）１９５４）

［２４］

、与电导率和折射率相关（Ｌｅｅｌａ，

。③热性特征：表５为已测的矿物熔点，熔点

［２５］ …… 此处隐藏：2518字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……