第八章 硅酸盐

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硅酸盐是金属元素(主要是铝、铁、镁、钾、钠等)与硅、氧结合在一起形成的化合物的总称。硅酸盐矿物中最丰富、体积最大的一类,在地壳中广泛分布,是构成多数岩石,如花岗岩等,以及土壤的主要成分。原生硅酸盐也是构成岩浆岩和变质岩的主要矿物成分。

第一节 橄榄石、硅镁石类和黄玉

橄榄石是八月份的诞生石,又被称为“黄昏的祖母绿”,象征着夫妻幸福。橄榄石分为镁橄榄石和铁橄榄石,前者含大量镁元素,主要形成于基性、超基性岩以及大理岩中;后者则含大量铁元素,常形成于快速冷却的酸性岩石中。橄榄石的晶体是厚板状,晶体末端是楔性,常以块状、致密状、粒状的集合体出现;颜色多样,从绿色、黄棕色到棕色、白色,断口为贝壳状,条痕呈无色,具有玻璃光泽,从透明到半透明。橄榄石易溶于酸溶液,并出现凝胶现象。橄榄石是一种著名的宝石,埃及人相信它拥有太阳的光明和力量,将其奉为“太阳的宝石”,佩戴它可以消除对夜间的恐惧。在美国的夏威夷,人们将橄榄石誉为“火神的眼泪”。橄榄石的主要产地是缅甸、美国等。

硅镁石类是一种硅酸盐矿物,它的晶体属于正交晶系的岛状结构,包括硅镁石、斜硅镁石、块硅镁石、粉硅镁石等矿物。主要形成于接触变质石灰岩或某些矿脉中,常与方解石、石墨、结晶石、石榴子石的矿物伴生。硅镁石的晶体非常小,又短又粗,主要是多种形状的集合体;颜色多样,从白色、黄色到橙色、棕色,断口为参差状,条痕呈棕色,具有玻璃光泽,从透明到半透明。硅镁石的主要产地是意大利的蒙特索马、芬兰的巴拉古斯、瑞典的卡韦尔托普等。

黄玉是一种含水硅酸盐矿物,主要形成于伟晶岩花岗岩矿脉的缝隙中,常与石英等矿物共生。黄玉的晶体通常呈完美的柱状,有一些的重量可达100 千克,有时也以块状、粒状、柱状的集合体出现;颜色多样,包括白色、红色、灰色、黄色、绿色、紫色、粉红色等,断口为亚贝壳状,条痕呈无色,具有玻璃光泽,从透明到半透明。黄玉在阳光下长时间暴晒会发生褪色。黄玉可作为研磨材料,也可作仪表轴承。透明漂亮的黄玉属于名贵玉石。黄玉不能溶解于酸溶液,也不能熔于火,这是鉴定黄玉的主要特征。黄玉在世界储藏量大,最著名的产地是巴西的米纳斯吉拉斯州,这里的黄玉色彩丰富,包括黄色、深雪梨黄色、粉红色、蓝色、粉红色及无色等。斯里兰卡是黄玉的重要产地,此外,美国的加利福尼亚州也有黄玉矿藏。

第二节 十字石、硬绿泥石和红柱石

十字石是岛状结构的硅酸盐矿物,主要形成于富含铁和铝质的泥质岩石的变质岩中,如云母、片岩、纤枚岩、片麻岩等,因有一个奇特的十字外形而得名,常与蓝晶石、白云母、石榴子石等矿物共生。十字石的晶体是短柱状,横断面呈现出菱形,双晶;颜色为棕色、黄色或黑色,断口是贝壳状或参差状,条痕颜色从红色到深灰色,具有玻璃光泽或者松脂光泽,从半透明到不透明。透明的十字石可作为宝石,具有很高的矿物学和岩石学意义。

硬绿泥石常形成于含铁、铝比较高的变质泥岩中,是这种岩石中的常见矿物,与白云母、绿泥石、石榴子石、蓝晶石等矿物共生。硬绿泥石的晶体是板状,但很少见,一般为双晶,主要以片状、块状或鳞片、玫瑰花状的集合体出现;颜色从深灰色到黑绿色,断口是层参差状,条痕的颜色从无色到淡绿色,具有珍珠光泽,而且是半透明的。因硬绿泥石的硬度比较高,常被用来制作砚石,瑞典是硬绿泥石最著名的产地。

红柱石是主要形成于花岗岩、伟晶岩等变质岩中的一种硅酸盐矿物,常与蓝晶石、刚玉等矿物共生。红柱石的晶体是柱状,也以块状、纤维状的集合体出现;颜色包括粉红色、浅红色、浅白色、浅绿色等,断口为亚贝壳状或参差状,条痕呈无色,具有玻璃光泽,从透明到不透明。红柱石是现在已知的最优质的耐火材料之一,不仅应用到冶炼工业的高级耐火材料和技术陶瓷工业中的原料中,还可用于冶炼高强度的轻质硅铝合金。红柱石的主要产地是西班牙的安达卢西亚、奥地利的迪罗尔州、巴西的米纳斯吉拉斯等。

第三节 蓝晶石、蓝线石和蓝柱石

蓝晶石是一种岛状结构硅酸盐矿,与红柱石、矽线石构成同质多象变体,通常形成于变质岩中,如片岩、片麻岩等。蓝晶石的晶体是柱状、片状,而且常是弯曲的晶体,还会以块状、前卫状的集合体出现;颜色多样,包括蓝色、白色、灰色、绿色、黄色、黑色等,断口为参差状,条痕无色,具有玻璃光泽或珍珠光泽,从透明到半透明。蓝晶石属于高铝矿物,是优质的耐火材料之一,抗化学腐蚀性能强,热震机械强度大,受热膨胀不可逆,是生产不定型材料和电炉顶砖、磷酸盐不烧砖、莫来石砖等主要原料。蓝晶石还是一种变质矿物,其变质相由绿片岩相到角闪岩相,也常用作宝石戒面、手链和项链。蓝晶石的主要产地是美国的加利福尼亚州、爱荷华州、佐治亚州及加拿大、爱尔兰、法国、意大利、瑞士、印度、巴西、朝鲜、澳大利亚等。

蓝线石也是岛状硅酸盐矿物,主要形成于富含铝的变质岩或者伟晶岩中。蓝线石的晶体是柱状,但很少见,最常见的是片状、纤维状、放射状的集合体;颜色包括蓝色、紫罗兰色、粉红色、棕色,断口是参差状,条痕呈白色,具有玻璃光泽至暗淡光泽,从透明到半透明。蓝线石在工业上可以用来制作工业熔炉的内层。蓝线石的主要产地是加拿大、法国、意大利、马达加斯加、纳米比亚、挪威、波兰、斯里兰卡和美国的亚利桑那州、加州、科罗拉多州等。

蓝柱石是一种主要形成于伟晶岩、冲积砂矿床中的硅酸盐矿物。蓝柱石的晶体是柱状,颜色为无色、蓝色、白色,断口为贝壳状,条痕呈白色,具有玻璃光泽,从透明到半透明。除了用于制作宝石,蓝柱石还可以用来提取铍。蓝柱石最重要的产地是巴西的米纳斯吉拉斯,此外,加拿大的卡尔加里狄沃、俄罗斯的乌拉尔萨冈耶卡河、坦桑尼亚的莫罗哥罗、德国的巴伐利亚、匈牙利、克什米尔等地也是蓝柱石的重要产地。

第四节 异极矿、符山石和绿柱石

异极矿通常是闪锌矿氧化之后的产物,主要形成于铅锌硫化物矿床的氧化带中,常与菱锌矿、白铅矿、褐铁矿、方解石、硫酸铝等矿物共生。异极矿的晶体为薄板状,表面有纵向条纹,还以块状、致密状、葡萄状、粒状、纤维状、皮壳状的集合体出现;颜色多样,包括白色、无色、蓝色、灰色、棕色,断口是贝壳状或参差状,条痕呈无色,具有玻璃光泽或者丝绢光泽,从透明到半透明。由于异极矿有着巨大的能量,而且能够以稳定平和的方式释放出来,因此常在医疗保健中应用,人们将其作为配饰佩戴之后,可以让心情变得平静。异极矿与菱锌矿相似,存在的区别是异极矿遇酸不会起泡。最著名的异极矿的产地是英国。

符山石也是岛状结构的硅酸盐矿物,主要形成于接触蚀变的石灰岩和某些岩浆岩中,常与绿帘石、石榴子石、方结石等矿物共生。符山石的晶体属于四方晶系,常呈四方体和四方锥形,晶体表面有纵纹,还会以柱状、放射状、致密块状的集合体出现;颜色包括黄色、灰色、绿色、褐色,断口是贝壳状或参差状,具玻璃光泽,从透明到半透明。晶莹剔透、色泽艳丽的符山石是一种优质的宝石,巴基斯坦、挪威、美国等地都有这种矿物,其中美国的加利福尼亚出产的绿色、绿黄色致密块状符山石,因质地细腻,有“加州玉”的美称。

绿柱石是环状结构的硅酸盐矿物,属于六方晶系,主要形成于伟晶岩或花岗岩中,还会出现在一些变质岩中。绿柱石的晶体是六方体,晶体表面有纵纹,以晶簇或针状集合体出现,有时会形成伟晶,长度可到5 米,重达18 吨。颜色通常是浅绿色,但若含有铯时,会呈粉红色,被称为“玫瑰绿柱石”;若含有铬时,会呈翠绿色,也就是俗称的“祖母绿”;若含有二价铁时,会呈淡蓝色,被称为“海蓝宝石”;含有三价铁时,会呈黄色,称为“黄绿宝石”。断口为贝壳状或参差状,条痕呈白色,具玻璃光泽,从透明到透明。绿柱石也是冶炼铍的重要原料之一,色泽美丽的绿柱石为珍贵的宝石,具有很高的收藏价值。

第五节 电气石、黑柱石和斧石

电气石的别称是“碧玺”,是一种含硼的环状结构硅酸盐矿物,通常形成于花岗岩、伟晶岩以及一些变质岩中,常与绿柱石、石英等矿物共生。电气石的晶体为柱状,晶体表面有纵纹,横断面呈球面三角形,主要以棒状、放射状、束针状等集合体出现,偶尔也以致密块状出现。电气石类有七个品种,分别是锂电气石、铁电气石、钠铁电气石、镁电气石、红电气石、铬镁电气石以及钙镁电气石,断口为贝壳状或参差状,条痕呈无色,具玻璃光泽,从透明到不透明。电气石中含多种人体必需的天然矿物质,而且由于电气石本身拥有微弱的电流,因此蕴含的矿物质很容易为人体所吸收,成为人类补充矿物质的上佳来源。

黑柱石主要形成于岩浆或者熔岩的接触变质带中,还会出现在正长岩中。黑柱石的晶体是柱状晶体,表面有金刚石形的横截面和条纹,还会以块状、致密状的集合体出现,颜色为黑色或灰色,断口为参差状,条痕呈黑色、绿色和棕色,具半金属光泽,而且是不透明的。黑柱石易溶于盐酸,并有凝胶现象产生,也可以熔化在火焰中。

斧石主要存在于接触变质蚀变的钙质岩石中,晶体为板状和楔形,主要是块状、片状的集合体;颜色多样,包括红棕色、黄色、无色、紫罗兰色和灰色等,断口为贝壳状或参差状,条痕呈无色,具玻璃光泽,从透明到半透明。世界最著名的斧石产地是法国。

第六节 锂辉石、硬玉和阳起石

锂辉石主要形成于花岗岩、伟晶岩中,常与长石、白云石、黑云母、石英、绿柱石、电气石、黄玉等矿物共生。锂辉石的晶体为扁平柱状,双晶,晶体表面有纵纹,还有明显的三角形表面印痕,偶尔会形成巨大的晶体,还以劈裂的块状体产出;颜色多样,包括无色、白色、灰色、浅绿色、浅黄色、淡紫色等,断口为参差状,条痕呈白色,具玻璃光泽,从透明到半透明。锂辉石不溶解,但可熔化,因为含有锂元素,所以在燃烧时会有红色火焰出现。锂辉石有紫锂辉石和翠铬锂辉石两个品种,翠铬锂辉石呈绿色,晶体非常小,仅仅产于美国的北卡罗来纳州。

硬玉是由钢和铝的硅酸盐矿物组成,含有多种氧化物,其中二氧化硅占58.28%,氯化钠占13.94%,氧化钙占1.62%,氧化镁占0.91%,三氧化二铁占0.64%,除此之外,还含有微量的铬、镍等元素。主要形成于超基性岩和某些片岩中,也会形成于小矿脉或燧石、杂砂岩透镜体中。硬玉的晶体为细小的柱状,晶体表面有条纹,但很少形成晶体,如果形成晶体,则多为双晶,通常以块状、粒状的集合体出现;颜色为绿色,偶有白色、灰色和紫红色,含有氧化铁杂质时,会呈黄色或棕色;断口为多片状,条痕呈无色,具玻璃光泽或油脂光泽,半透明。硬玉按颜色和质地可以划分为20 多个品种,包括宝石绿、艳绿、黄阳绿、阳俏绿、菠菜绿、蛙绿、瓜皮绿、油绿、紫罗兰、藕粉色等。

阳起石是硅酸盐类矿物中的角闪石族透闪石,主要形成于片岩、角闪岩中。阳起石的晶体为长叶片状,双晶,也以片状、柱状、纤维状、粒状的集合体出现。颜色从淡绿色到墨绿色,断口为贝壳状或参差状,条痕呈白色,具玻璃光泽,从透明到不透明。阳起石多用于医药,对阳痿和妇女子宫久冷等有治疗效果,还可缓解腰膝酸软等症状。阳起石是透闪石中超过2% 的镁离子被二价铁离子置换而形成的矿物,如果阳起石中铁的含量比较高,会呈现出深绿色或者黑色,被称为铁阳起石。石棉状阳起石的颜色为白色或灰色。阳起石质硬而脆,折断后的断面不是平整的,呈纤维状或细柱状。

第七节 针钠钙石、硅灰石和柱星叶石

针钠钙石主要形成于玄武岩空洞(熔岩的气孔)中,常与沸石类矿物共生,如片沸石、钙十字沸石、方沸石等,也有少量形成于钙质变质岩、碱性侵入岩和云母橄榄岩中。针钠钙石的集合体是针状,常以块状体、板状晶体产出;颜色包括白色、无色、浅灰色、深色状,断口为参差状,条痕呈白色,具玻璃光泽或丝绢光泽,透明或半透明。鉴定针钠钙石,可视其能否在盐酸中产生凝胶现象和在密闭空间内加热是否会生成少量水分作为特征和依据。针钠钙石的著名产地有美国加利福尼亚和英国的爱丁堡。

硅灰石矿石有两种自然类型:矽卡岩型矿石和硅灰石型(如石英、方解石)矿石。矽卡岩型矿石主要存在于矽卡岩型矿床中,矿物组成很复杂,常与石英、方解石、透辉石、石榴子石等矿物伴生;硅灰石型矿石主要形成于接触变质岩、区域变质岩型矿床中。硅灰石的晶体构造有两种:致密块状矿石和粗晶硅灰石矿石,致密块状主要以粒状、柱状、纤维状的集合体产出,有个别极细粒致密的呈玉状;后者主要呈板柱状、束状、放射状。硅灰石是一种新兴的工业原料,主要应用于陶瓷工业上,其次也用作冶金保护渣和涂料,还可用作制成电焊条药皮、石棉代用品、磨料黏结剂、玻璃配料及生产橡胶、塑料、绝缘材料、纸张等物品的填料。硅灰石的主要产地是美国、俄罗斯等。

柱星叶石是一种主要形成于中性深成岩中的副矿物,常与蓝锥矿、钠沸石等矿物伴生。柱星叶石的晶体为柱状,晶面呈正方形;颜色是黑色、深棕色,断口为贝壳状,条痕呈红棕色,具有玻璃光泽,而且不透明。柱星叶石在丹麦格陵兰岛被首次发现,世界上著名的柱星叶石产地是美国加州的达拉斯宝石矿、加拿大魁北克省的圣海拉尔山,以及澳大利亚、俄罗斯、丹麦等。

第八节 白云母、锂云母和黑云母

白云母在世界范围广泛分布,主要形成于岩浆岩中,尤其是花岗岩等酸性岩石,还会形成于变质岩中,如片岩、片麻岩等。形成于花岗岩中的白云母晶体,有着巨大工业价值;伟晶岩中的白云母则是经过多个阶段形成的;变质岩中的白云母分布范围广泛,是在高温和钾的双重作用下形成的。白云母的晶体为板状,晶体表面是六边形,双晶,也以鳞片状、致密状的集合体出现;颜色多样,包括白色、灰色、绿色、红色、棕色等,断口为参差状,条痕呈无色,具有玻璃光泽或珍珠光泽,从透明到半透明。白云母不溶于酸,隔热性很强。

锂云母又叫鳞云母,是常见的锂矿物,常与电气石等矿物一起形成于酸性岩石中,如花岗岩、伟晶岩等,也有生成于含有大量锡的矿脉中的。锂云母的晶体为板形,晶体形状是假六面形,也有以鳞片、块状的集合体产出;颜色包括粉红色、紫色、浅灰色、白色等,断口为参差状,条痕呈无色,具珍珠光泽,从透明到半透明。锂云母熔化时会产生气泡,同时产生深红色的火焰,不溶于酸溶液,但熔化之后能够与酸进行反应。锂云母是提取稀有金属锂的重要矿物之一,由于它常常含有铯和铷,因此也是提取这些稀有金属的重要原料之一。

黑云母主要形成于岩浆岩、变质岩中,黑云母的晶体为板状、柱状、锥状,最常见的是假六方板体;颜色包括黑色、深棕色、黑棕色、绿色等,偶尔会有白色的黑云母,但极其罕见;断口为参差状,条痕呈无色,具玻璃光泽,从透明到半透明。黑云母受热水溶液作用后可蚀变为绿泥石、白云母和绢云母等其他矿物,但含铁量高,绝缘性能差。黑云母可应用于建材行业,用作建筑材料的填充物,也可广泛应用于消防、造纸、橡胶等化工工业,有着很高的实用价值。

第九节 中长石、奥长石和培斜长石

中长石和奥长石都是中性斜长石,是钙长石和钠长石的过渡类型,主要形成于中性岩和变质岩中,如安山岩、角闪岩等。中长石的晶体为板状,双晶,主要以致密状、块状、粒状的集合体出现;颜色有灰色、无色或白色,断口为贝壳状或参差状,条痕呈白色,具玻璃光泽,从透明到半透明。

奥长石又叫更长石,也是斜长石的一种,主要形成于喷发岩、变质岩和深成岩中,如花岗岩、伟晶岩、中性正长岩、安山岩、玄武岩等。奥长石的晶体为板状,双晶,主要以块状、粒状、致密状的集合体出现;颜色多样,包括灰色、白色、浅黄色、棕色、浅红色、无色等,断口为贝壳状或参差状,条痕呈白色,具玻璃光泽,从透明到半透明。奥长石的包裹体有灿烂的反射光,这也是对它进行鉴定的主要依据。奥长石可作为玻璃工业和陶瓷工业的制作原料。奥长石混合钠长石或金属矿物后,呈肉红色,并因含有鳞片状镜铁矿细小包裹体而显现金黄色闪光的变种,又被称为“日光石”,只是产出较少,属于中档宝石。奥长石在世界各地均有广泛分布。

培斜长石同样是一种斜长石,它是多种岩浆岩的重要组成,如粗弦岩、玄武岩、苏长岩等,主要形成于变质岩中,如片麻岩、片岩等。培斜长石的晶体为板状,双晶,主要以块状、致密状、粒状的集合体出现;颜色有白色、无色、灰色和浅棕色,条痕呈白色,具玻璃光泽,从透明到不透明。培斜长石是陶瓷工业和玻璃工艺的制造原料,其中色泽美丽的培斜长石还可以用来制作宝玉石,如日光石。培斜长石的分布范围非常广泛,全球均有产出。

第十节 青金石、白榴石和方柱石

青金石的工艺名称为“青金”,它的波斯语和阿拉伯语分别为“拉术哇尔”和“拉术尔”,印度语为“雷及哇尔”。青金石是一种透明或半透明的宝石,颜色有蓝色、蓝紫色或蓝绿色,主要由天蓝石和方解石两种矿物组成,一般形成于高温变质石灰岩中。青金石的晶体是菱形十二面体、八面体或立方体,但很少见,主要以致密块状、粒状的集合体出现;颜色多样,包括深蓝色、紫蓝色、天蓝色、绿蓝色等,断口为参差状,条痕呈蓝色,具暗淡光泽,半透明。青金石与其他宝石的最大区别在于,它不是一种矿物而是一种岩石。青金石常被用来制作成念珠、钟壳、表盘、烟盒等装饰物;同时,它也是适合男士的一种珠宝饰物。青金石最著名产地是阿富汗,美国、缅甸、加拿大、蒙古、智利、安哥拉、巴基斯坦和印度等也有产出。

青金石制作成的小饰品受到人们的喜爱,因为它充分体现了人们温文尔雅的高贵气质。此外,青金石还有利于睡眠,能帮助冥想练习者迅速进入冥想状态。如果在开车时佩戴它,能保持心境的平和,消除由于交通不畅引起的情绪不安。小朋友佩戴青金石还可促进身体发育。

白榴石属于长石类,主要形成于基性岩中,特别是富含钾的基性岩。白榴石晶体属于四方晶系,通常为四角体或八面体,也有立方体和十二面体,晶体表面布满双晶条纹,晶体形态主要是双晶;颜色为白色、无色、灰色、黄白色等,断口是贝壳状,条痕呈红色,具玻璃光泽,从透明到不透明。白榴石是提取钾、铝和工业明矾的主要矿物,具有重要价值。其主要产地是意大利的维苏威火山、美国。

白榴石属于典型的硅氧不饱和高温矿物,常见于第三纪之后的火山熔岩中,不能与原生石英共生。白榴石在后期作用的影响下,常变化为正长石和绢云母,但外形不会改变,所以又被称为“假白榴石”或者“变白榴石”。在受到含钠溶液作用时,白榴石会变为方沸石,转变的过程中,白榴石的钾元素会溶解到土壤中,因此,含有白榴石的土壤通常比较肥沃。

方柱石是方长石矿物,在化学组成上是完全类质同象系列的一族架状结构硅酸盐矿物的总称,主要形成于远基性成分出现变化的岩浆岩中,也可能出现在深层变质岩中。方柱石又叫“文列石”,这是以德国探险家和矿物学家哥特别·文列的名字命名的,以纪念这位伟大的人物。方柱石遇长波和短波紫外线会产生反应,并有强磷光现象出现。方柱石的晶体为柱状,以块状、粒状的集合体出现;颜色多样,包括无色、白色、灰色、浅黄色、粉红色等,断口为贝壳状或者参差状,条痕呈无色,具玻璃光泽或珍珠光泽,从透明到半透明。方柱石的分布范围非常广泛,但宝石级的方柱石极罕见。方柱石的主要产地是缅甸的莫谷、巴西、马达加斯加、莫桑比克、坦桑尼亚、斯里兰卡、加拿大的安大略和魁北克等。