层架状基型硅酸盐矿物

5.3.5　层架状基型硅酸盐矿物

架状基型硅酸盐矿物分为简单架状基型、复杂架状基型。架状基型的硅氧骨干是由硅(包括B、Be等)氧四面体彼此共4个角顶连接成三维空间的骨干，或是由硅氧四面体环或链同钛(或锆等)氧配位多面体(主要是八面体)共角顶连接而成。架状基型硅氧骨干与环状、链状和层状基型的骨干比较起来要复杂得多，主要原因是架状骨干呈三维空间发育，所以深入地认识它，就必须根据构成骨干的次一级单元(如环、链、网层)来剖析。

1．架状基型硅酸盐矿物晶体结构

(1)硅氧四面体四环(或六环)连接而成的等轴状骨干

以硅氧四面体四环(或六环)连接而成的等轴状骨干，以方钠石结构和方沸石结构为代表。前者结构中存在着四环和六环，而后者除了四环和六环以外，还存在十二环。属于方钠石型结构的有方钠石族、日光榴石族和铍方钠石族矿物。属于方沸石型结构的有方沸石族、白榴石族矿物和香花石。

(2)硅氧四面体六环或双层六环为结构单元形成的骨干

以硅氧四面体六环或双层六环为结构单元，彼此连成骨干的矿物种由于六环或双层六环的环面在晶体结构中皆呈水平分布，致使它们往往具有六方或三方对称的特点。属于此种类型的矿物族种有霞石族、钙霞石族、菱沸石族及毛沸石和菱钾沸石。

(3)四环链彼此相连成架状的结构

具有四环链彼此连成架状的结构类型最多，约占架状基型硅酸盐矿物总数的四分之一。四环链可分为长石四环链、方柱石四环链、钠沸石四环链和硅锆钠石四环链。

①长石四环链由环在近于平行{010}的硅(和铝)氧四面体四环，彼此共2个相对换角顶构成沿c轴伸长的链，如图5.24所示，这种链在a轴和b轴方向通过链内四面体共角顶连接成长石骨架，它为长石族矿物所具有。

图5.24　以硅氧四面体形式表示的透长石晶体结构(在c轴方向呈现四环链)

②属于方柱石四环链矿的有方柱石、短柱石、赛黄晶、富钡长石和锶长石等，其中以方柱石为代表。方柱石链是由硅(铝)氧四面体四环(环面水平，2个相对的四面体的角顶指向上方，两个指向下方)与硅氧四面体四环沿c轴方向共角顶连接而成的。方柱石族矿物的骨架为平行于c轴分布的方柱石四环链以硅氧四面体车环共角顶连接而成，如图5.25所示。短柱石骨架与方柱石骨架稍有不同，连接方柱石四环链的不是硅氧四面体四环而是［TiO₆］八面体。赛黄晶、富钡长石和锶长石有所不同，前者组成四环的硅氧四面体有2个为硼氧四面体，而后者两种矿物的四环全部为硅氧四面体。

(a)方柱石晶体结构在(001)面上的投影;(b)在(010)面上的投影

图5.25　方柱石晶体结构

③钠沸石四环链与方柱石四环链有些类似，不同之处在于四环与四环之间不是直接角顶，而是通过另一硅氧四面体共角顶连接而成，如图5.26所示。此种钠沸石内环链彼此通过环中四面体共角顶连接成骨架，为钠沸石族矿物所特有。

④硅锆钠石四环链与长石四环链基本相似，但在链的延长方向略有压缩，使四环与四环之间共角顶连接的四面体呈超覆状，同时四环链与四环链之间是由［ZrO₆］八面体共角顶连接成架的，此种骨架为硅锆钠石所特有。

(4)硅氧四面体三环和［TiO₆］八面体或［ZrO₆］八面体连成架状的结构

具有这种结构的有蓝锥矿族和钠锆石族的矿物。

2．架状基型硅酸盐矿物的物理性质

架状基型硅酸盐矿物同其他结构基型的矿物比较起来，由于硅氧骨干呈三维空间发育的骨架，晶体结构疏旷、异向性小，致使架状基型硅酸盐矿物一般具有密度小、折射率低、重折率小及具有多方向解理等特点，但是架状基型中又因“结构单元”的不同，从而使矿物在形态上和某些物理性质上表现出一定的差别于四环(或六环)组成的等轴状架状基型的矿物来说，主要呈等轴状的外形，并具有等轴对称。而四环链组成的架状基型矿物一般呈板柱状，除了个别为四方对称以外，多数呈现低级对称如斜方、单斜或三斜，但时常反映出假四方的对称特征。对于六环或三环组成的架状基型矿物主要呈六方或三方板状、柱状或锥状的外形，并具有六方或三方对称。在架状基型硅酸盐矿物中，由于与骨架结合的阳离子主要是碱金属或碱土金属元素之惰性气体型离子，故多数矿物呈现无色或浅色，多色性、吸收性都不明显。只有少数具有过渡元素离子的架状矿物特别是架状的钛锆硅酸盐矿物具有特殊的颜色和稍明显的多色性和吸收性，其折射率和重折率、密度有增高和增大的趋势。

(a)钠混石晶体结构的一部分在(001)面上的投影;(b)、(c)钠混石

图5.26　钠沸石晶体结构