求“石”廊

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石英

作者: 发布者:颜世永 责任编辑: 发布时间:2020-12-16 浏览次数:9119

石英族矿物包括SiO2的数个同质多像变体,它们是α-石英、β-石英、α-鳞石英、β1-鳞石英、β2-鳞石英、α-方石英、β-方石英、柯石英、斯石英,以及产于陨石坑中的两个 “后斯石英”相的高压变体,分别具α- PbO2结构和ZrO2结构。此外,蛋白石也归入本族中。

热膨胀性质是影响矿物的稳定性的极为重要的因素。当温度升高时,矿物中随着每个原子或离子振动的振幅的增加,原子间距增大,所以体积随温度增加而增大,即矿物产生膨胀。这 种使离子彼此分开的倾向和相互作用的引力之间存在着一种平衡。 一旦动能超过了引力,则矿物或形成另一种结构(变体)或熔化。α-石英的膨胀性如果达到一定程度就变成β-石英。

SiO2的各种天然同质多像变体中,除斯石英(属金红石型)中硅离子为八面体配位外,在其余各变体中硅离子均为四面体配位,即每个硅离子均被四个氧离子包围而构成硅氧四面体。各硅氧四面体彼此均以角顶相连,构成三维的架状结构。由于不同的变体中硅氧四面体在排布方式和紧密程度上有所差异,从而反映在形态和某些物理性质上(如密 度、折射率等)有所不同。如鳞石英的结构由四面体组成的双六元环,相互连接呈层状排布,其紧密程度低于a-石英和β-石英。因此,鳞石英的密度的折射率都较α一石英和β-石英低。方石英呈单六元环,其排列的紧密程度略高于鳞石英。因此, 密度和折射率高于鳞石英。柯石英的结构,除斯石英外,较其他变体堆积紧密得多,因此相应地有较大的密度和较高的折射率。斯石英是最高压力下的同质多像变体,为金红石结构。硅占据八面体空隙,是所有变体中结构紧密程度最高的变体。密度和折射率也是最大的。

在石英(Quartz)、鳞石英(triymite)及方石英(cristobalite)自的高、低温变体之间,其同质多像转变均不涉及晶体结构中键的破裂和重建,转变过程迅速且是可逆的。但石英与鳞石英间及鳞石英与方石英间的转变,都涉及键的破裂和重建,其过程相当缓慢,并且当降温时,往往过冷却而并不发生转变,继续以准稳定状态存在,直至最后转变为本身的低温变体。

在所存的变体中,α-石英在自然界分布最广泛。

α-石英(左)和β石英(右)的晶体结构

鳞石英(A)、方石英(B)、柯石英(C)和斯石英(D)晶体结构

α-石英

晶体参数: 三方晶系:对称型32。空间群P312P322a0 =0.491mmc0 = 0. 540mZ=3

成分与结构:Si 46.7%O 53.3%。 在所有矿物中,石英的化学成分是相对较固定的。晶体结构中具有平行c轴的螺旋轴31(右旋)32(左旋),所形成的晶体分别称为右形晶体或左形晶体。但结构上的左右形与习惯上按晶体外形区分的左右形正好相反,亦即按惯例认为右形的晶体在结构上却是左旋的,左形的晶体则是右旋的。硅氧四面体绕螺旋轴呈螺旋状分布,其硅原子在(0001 )投影图上连接成复三方形。

形态:常见六方柱 和菱面体、的聚形。柱面上常具横纹。有时还出现三方双锥或和三方偏方面体或。单体由三方偏方面体(x)的分布可区分出左形晶和右形晶,以分布在柱面左上角的x面为左形晶,分布在柱面右上角的x面则为右形晶。常见的双晶有道芬双晶和巴西双晶;偶见日本双晶,双晶面为,二单体的c轴成84°33′斜交。道芬双晶以c轴为双晶轴,由两个右形晶或两个左形晶组成的贯穿双晶;巴西双晶是以为双晶面,由一个左形晶和一个右形品组成的贯穿双晶。两个双晶的区别以x面的分布方位来确定。当柱面上 的x面绕c轴,每隔60°就出现一次的为道芬双晶。其双晶缝合线一般呈曲线; 若在柱面上有 两个x面成左右对称分布时,应为巴西双晶,其双晶缝合线-般为折线。 集合体呈粒状、致密块状或晶簇状。

物理性质:因含微量色素离子或细分散包裹体,或因存在色心而呈各种颜色,并使透明度降低;玻璃光泽,断口油脂光泽。硬度7;无解理;贝壳状断口。密度2.65g/cm3。具压电性。显晶质石英的亚种:

(1) 无色透明的石英,称水晶( rock crystal)

(2) 烟黄至黑色的石英,称烟水晶( smoky quartz)

(3) 紫色的石英,称紫水晶( amethys)

以上呈色是由色心引起的颜色,当加热至230 – 260℃以上可褐色,受高能射线辐照后则又重新呈色。色心的产生与品体结构中微量的Al3+Fe3+Si4+的异价类质同像置换有关。

(4) 浅红色的石英称蔷薇石英( ruse quartz)

(5) 乳白色的石英称乳石英( milky quartz), 由细分散的气态或液态包裹体所致。若石英 中的包裹体由液体和气泡共同组成,并且其中液体约占气泡总体积的一半。 “一瓶不满,半瓶晃荡",轻轻揭动,水珠分合,称水胆水晶( water drop quartz)

(6) 含纤维状金红石、电气石等包裹体的水晶称发晶( rutilated quartz)

隐晶质石英的品种:

(1)石髓(玉髓chalcedony):隐晶质的石英称石髓(玉髓)。外形常呈肾状、钟乳状,葡萄状、皮壳状等。一般为淡黄、灰蓝、乳白色等。星红色的王储称红玉髓,草果绿的玉糖称绿玉随,绿色中夹红色斑点称血滴玉髓。蜡状光泽。微透明。硬度6.5。由于有孔隙存在,密度略小于石英,为2. 57 -2.64g/cm3

(2)玛瑙(agate):具有不同额色条带的或花纹相间分布的石髓称为玛瑙。按其花纹和颜色的不同,分为截子玛瑙、缠丝玛瑙、苔纹玛瑙等。

石英中含云母、赤铁矿等细小包裹体,星浅黄或福红色,称砂金石。含密集定向排列的包裹体面量猫眼效应者,称石英猫眼石。

鉴定特征:以共晶形 、无解理、贝壳状断口、硬度为特征。如由β-石英转变面成,可保留六方双锥的假象。

成因与产状α- 石英是三大类岩石中的造岩矿物,也是大多数热液脉中的主要矿物成分,在伟晶岩晶洞和变质岩系中的石英脉内,α-石英是天然压电水晶的重要来源。有些石英的亚种形成于一定的条件或特定的产状。如烟水晶只能形成于较高温度下;紫水晶形成于相当低的温压条件下;蔷薇石英总是呈块状产于伟晶岩脉的核心部位;玛瑙和石髓为低温热液的胶体成因产物,主要产于喷出岩的孔洞中;而风化沉积成因的玛瑙和石髓见于风化壳碎屑沉积物中。

主要用途α-石英的用途很广。石英砂是重要的工业矿物原料,广泛用于玻璃、铸造、陶瓷及耐火材料、冶金、建筑、化工、塑料、橡胶、磨料等工业。还用于制作石英谐振器、滤波器和透镜等。无裂院、无缺陷的水晶单晶用作压电材料;熔炼石英用于制造石英灯泡、耐酸耐高温等化学器材;蔷薇石英和玛瑙为雕刻工艺美术的材料。




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