硅酸盐矿物 silicate mineral

橄榄石

硅酸盐类含氧盐矿物。组成元素达50余种：除硅、氧之外，金属阳离子主要是惰性气体型离子（如钠、钾、镁、钙、钡、铝等元素）和部分过渡型离子（如铁、锰、铬、钛等元素），铜型离子（如铜、铅、锌等元素）较少见；阴离子除外，还有、、、、、等附加阴离子。

类质同象替代广泛，除金属阳离子间的替代外，常有铝、铍、硼替代硅酸根中的硅，分别形成铝硅酸盐、铍硅酸盐和硼硅酸盐矿物。少数情况下有替代硅酸根中的。

1. 结构

硅酸盐矿物的晶体结构中，最基本的结构单元是Si-O络阴离子。Si被O围绕形成硅氧多面体，除硅灰石膏结构中，硅氧多面体是八面体外，几乎所有硅酸盐矿物的硅氧多面体都是四面体（图1）。

硅氧四面体在结构中可以孤立存在，彼此间由其他金属阳离子连接；也可通过共用角顶上的氧（称为桥氧）相互连接，构成环、链、层、架等不同硅氧多面体群的形式，称硅氧骨干。硅氧骨干间的连接，靠其他金属阳离子。硅氧四面体的连接方式为硅酸盐矿物分类提供依据。一般根据硅氧骨干中，硅氧四面体的连接形式划分为岛状、环状、链状、层状和架状结构硅酸盐。

2. 矿物类型

按结构分为以下类型。

2.1. 岛状结构硅酸盐矿物

硅氧骨干形式有孤立的四面体、双四面体（图2）和二者共存的混合类型（不构成封闭环状）。

其中，孤立四面体形式为主，其所有4个角顶上的氧均为活性氧，它们与镁、铁、铝、钛、锆等金属阳离子结合，形成橄榄石、锆石、石榴子石、黄玉、红柱石、蓝晶石等矿物。

双四面体形式是由2个四面体共用1个角顶组成的硅氧骨干，见于硬柱石、黑柱石、异极矿、粒硅钙石等矿物中。在绿帘石、黝帘石、褐帘石、符山石等矿物结构中，双四面体与孤立四面体混合并存。

此外，还有三四面体和五四面体形式。

石榴石

岛状硅酸盐矿物品体呈近似等轴状。折射率高、双折射率小，多色性和吸收性较弱。具中等或不完全的多向解理。硬度和密度较大。

双四面体岛状硅酸盐矿物晶体呈一向延长的习性。硬度、折射率偏低，并表现出稍大的异向性。双折射率、多色性和吸收性都有所增强。

含水或具有附加阴离子（OH，F）的岛状硅酸盐矿物的硬度、密度、折射率都有所降低。

2.2. 环状结构硅酸盐矿物

由若干个硅氧四面体，以角顶相连的形式构成封闭的环。按组成环的四面体个数，有三元环、四元环、六元环、八元环、九元环和十二元环之分，后三者极少见；此外，还有双层四元环和双层六元环（图3）。

环的中心空隙较大，常为、水分子或大半径阳离子所占据。

环状结构硅酸盐矿物的单元环具有三方、六方或四方的对称，晶体也属于相应的晶系（如电气石、异性石、绿柱石、透视石等）；也由于结构中金属阳离子连接的方式不同，晶体结构对称性降低，使一些晶体呈正交（斜方）、单斜或三斜晶系（如堇青石、斧石、钙钇铒矿等）；但外形仍常呈假三方、假六方或假四方对称的板状或柱状。

黄玉

环状结构硅酸盐矿物的密度、硬度、折射率一般稍低于岛状结构硅酸盐矿物。形态和物理性质的异向性也比岛状结构硅酸盐矿物稍大，但比链状和层状结构硅酸盐矿物要小得多。电气石在垂直于C轴和平行C轴方向多色性和吸收性的强弱差异就是最突出的例子。

2.3. 链状结构硅酸盐矿物

是硅氧四面体以角顶相连成一维无限延伸的链。已发现链的类型有20余种，最主要的是辉石单链和闪石双链（图4）。

闪石双链可看成是由两条辉石单链以共用部分四面体角顶连接而成。

其他较重要的类型有硅灰石单链、蔷薇辉石单链、夕线石双链等。

由于链状硅酸盐矿物中，存在着相互平行分布的链，使其异向性比岛状和环状硅酸盐突出得多。矿物常呈柱状、针状以及纤维状。平行于链的方向的解理较发育。链延伸方向的折射率较高，垂直方向较低；双折射率也比岛状或环状矿物的大。含过渡元素的矿物（如富含铁、钛等元素的辉石族和闪石族矿物），其多色性和吸收性都非常明显。

2.4. 层状结构硅酸盐矿物

每个硅氧四面体，都以三个角顶与周围三个硅氧四面体相连，形成在二维空间无限延伸的层，这种简单的硅氧结构层，称为四面体片。

通过四面体片上的活性氧与其他金属阳离子（主要是镁、铁、铝等）相结合。这些阳离子均为6次配位，每个配位八面体都共棱相连，构成在二维方向无限延展的层，称八面体片。

四面体片与八面体片相结合，便构成了结构单元层。当结构单元层只由一张四面体片与一张八面体片组成，称1:1型结构单元层，如高岭石、蛇纹石等矿物。若两张四面体片的活性氧相对，中间又夹一张八面体片，则构成2:1型结构单元层，如云母、滑石、叶蜡石、蒙脱石、蛭石等矿物。

蓝晶石

如果结构单元层本身的电价未达平衡，单元层间会有低价、大半径阳离子（如钾、钠、钙等）和水的存在，如云母、蒙脱石等。

层状结构硅酸盐矿物晶体常呈板状、片状。一组平行硅氧骨干层方向的完全解理。大多效矿物呈一轴晶或二轴晶负光性、正延性、双折射率大。含过渡元素离子者，多色性和吸收性都十分显著。

2.5. 架状结构硅酸盐矿物

每个硅氧四面体，除极个别例外，均以其全部的4个角顶与相邻四面体连接，形成在三维空间无限伸展的架状硅氧骨干。

若硅氧四面体中的硅，不被任何元素替代，整个结构的电性达到中和，硅和氧的原子数比等于1:2。这与石英族矿物成分、结构完全相同。

石英族矿物的结构属典型的架状结构，但从化学成分上，它应属于氧化物，不属于硅酸盐矿物。因为架状硅酸盐矿物都是铝硅酸盐，通常有1/4~1/3的硅被铝（少数铍、硼等）替代，总替代量不超过1/2。

架状硅酸盐矿物中，由铝替代硅出现的多余负电荷，要靠与其他金属阳离子中和，达到电价平衡。与其结合的金属阳离子，主要是电价低、半径大的钾、钠、钙、钡等（如方钠石、钾长石）。

滑石

架状硅氧骨干中四面体连接的形式多种多样，随矿物而异。由于架状硅氧骨干在三维方向上的异向性，不如链状和层状硅氧骨干那么明显，使矿物常表现出近似等轴状的外形、多方向的解理、双折射率小、密度小、折射率低的特点，多数呈无色或浅色、多色性和吸收性都不明显等特征。只有少数含过渡元素的矿物，具有特殊的颜色；较明显的多色性、吸收性；密度、折射率、双折射率也相对偏大。

3. 分布和用途

在自然界，硅酸盐矿物的种类丰富，约占矿物总数的1/4；分布极广，就体积而言，占地壳和地幔的90%以上；在石陨石和月岩中的含量也很丰富。

硅酸盐矿物中，长石是地壳中数量最多、分布最广的矿物之一；橄榄石和辉石则是上地幔中数量最多的矿物。许多硅酸盐矿物充当三大岩类的主要造岩矿物，是提炼稀有和稀土元素的矿物原料、珍贵的宝石矿物、高性能矿物材料的原料等。

摘自：《中国大百科全书（第2版）》第8册，中国大百科全书出版社，2009年