罕见的五次配位形式的Al。夕线石产于中压或低压变质带的较高温部分,因低压高温易形成四次配位形式的Al.。
11.从绿柱石的晶体结构特点解释:为什么绿柱石的硬度很大但密度不大? 答:绿柱石晶体结构为[SiO4]四面体组成的六方环垂直c轴平行排列,上下两个环错动25o,由Al3+和Be2+连接;Al3+的配位数为6而Be2+的配位数为4,均分布在环的两侧,所以在环中心平行c轴有宽阔的孔道,以容纳大半径的离子K+或Na+、Cs+等以及水分子。Al3+和Be2+均是半径小、电价高的阳离子,配为数也较低,它们的配位多面体与[SiO4]四面体间的联系力强。因此,绿柱石结构中孔道较大、联系力较强的特点导致了绿柱石硬度很大但密度不大的现象。
12.空晶石、祖母绿、碧玺的矿物学名称是什么?
答:空晶石的矿物学名称为红柱石,祖母绿的矿物学名称为绿柱石,碧玺的矿物学名称为电气石。
13.如果某矿区发现紫红、玫瑰红色的石榴子石,该矿区可能有什么矿? 答:通常情况下紫红色、玫瑰红色的石榴子石是镁铝榴石。镁铝榴石只能在极高压的条件下形成,如榴辉岩、金伯利岩中,目前已广泛以它作为标志寻找金刚石。因此,该区可能有金刚石矿。
14.辉石族矿物晶体结构型式是什么?
答:辉石的晶体化学式为XY[Si2O6]。在其结构中,[SiO4]四面体各以两个角顶与相邻的[SiO4]四面体共用,形成沿c轴方向无限延伸的单链。每两个四面体为一个重复周期,记为[Si2O6]。在a和b轴方向上[Si2O6]链以相反的取向交替排列,在a轴方向上活性氧与活性氧相对形成M1位置,惰性氧与惰性氧相对形成M2位置。M1为半径较小的Mg、Fe等阳离子所占据,呈六次配位。在M2中,斜方辉石亚族中为Mg、Fe等占据,为畸变的八面体配位。单斜辉石中为大半径的阳离子Ca2+、Na+、Li+等占据,为八次配位。
15.辉石族矿物中,各矿物的晶体结构型式是一样的,为什么不同矿物种还会出现不同的对称性、不同的空间群及不同的晶胞参数?
答:虽然辉石族矿物中,各矿物的晶体结构形式相同,但各个位置占据的阳离子的种类有所差异,离子半径也有所不同,从而导致了它们的对称性,空间群和晶胞参数上有所不同。如:斜方辉石的的M2位置为小半径的阳离子占据,配位数为6,其对称程度较高;而单斜辉石中M2位置为大半径的阳离子Ca2+、Na+、Li+等占据,配位数变为8,其对称程度较低。
16.斜方辉石与单斜辉石矿物的解理面符号不同,解理夹角是否一样?为什么?
答:斜方辉石的解理面符号为{210},单斜辉石的解理面符号为{110}。但它们的夹角相同。这是因为两个辉石亚族的矿物的结构形式一样,产生解理的原因相同,因此产生的解理形态、夹角和等级均应相似。它们的解理面符号不同的原因是斜方辉石的a0(1.822~1.824nm)刚好是单斜辉石a0(0.970~0.982nm)的两倍,而b0和c0值均非常相似,从而导致解理符号分别为{210}和{110}(见图示)。
17.辉石中规则的出溶片晶应属于什么类型的规则连生?
答:辉石晶体结构中,斜方辉石和单斜辉石之间的转变不易发生,但易产生出溶现象,形成斜方辉石主晶中单斜辉石出溶片晶,或单斜辉石主晶中斜方辉石出溶片晶。这种出溶片晶属于交生这一类型的规则连生。这是因为斜方辉石和单斜辉石属于不同种矿物,且出溶片晶常沿一定结晶学方向定向排列。
18.辉石族的单链结构型式在高压下会发生什么样的结构转变?结构转变前后最主要的区别是什么?
答:辉石结构型在高压条件下可发生一系列结构转变: 随着压力增加————→
Mg2Si2O6(斜顽辉石)→Mg2SiO4(尖晶石型)+SiO2(斯石英)→2MgSiO3(钛铁矿型)→2MgSiO3(钙钛矿型)
Fe2Si2O6(斜铁辉石)→Fe2SiO4(尖晶石型)+SiO2(斯石英)→FeO(方铁矿型)+2SiO2(斯石英)
CaMgSi2O6(透辉石)→CaSiO3(钙钛矿型)+MgSiO3(钙钛矿型)→(Ca,Mg)SiO3(钙钛矿型)+少量MgSiO3(钙钛矿型)
由此可见,辉石的链状结构型在高压下可变为更紧密的、O2-作最紧密堆积的结构型(如尖晶石型、斯石英型、钙钛矿型等)。
19.从硅灰石的成分特点分析,硅灰石的单链结构与辉石的单链结构为什么完全不同?
答:硅灰石晶体化学式为Ca3[Si3O9],骨干外是半径较大的Ca2+,特别是在M1位置也是Ca2+,为了与之相适应,硅氧骨干为:以三个四面体为重复单元(可视为一个孤立四面体和一个双四面体组成);而辉石的晶体化学式为XY[Si2O6],骨干外阳离子在M1位置上为半径较小的Mg2+、Fe2+,所以硅氧骨干为:以两个四面体为重复单元。由此可见,骨干外阳离子类型导致硅灰石的单链结构与辉石的单链结构完全不同。
20.对比辉石族结构与闪石族结构的异同。
答:辉石族结构中硅氧骨干为单链,阳离子充填M1和M2两种空隙;而角闪石族结构可视为两条辉石单链联结形成的双链结构,阳离子位置可以分为M1、M2、M3、M4(前三者可以类似于辉石结构中的M1位置,M4可以类似于辉石结构中的M2位置),并且还多了一个A类阳离子,A类阳离子位于惰性氧相对的双链之间,它主要用来平衡AL3+-Si4+所产出的剩余电荷,故它可为Na+、K+、H3O+充填。
21.斜方角闪石与单斜角闪石的解理符号、解理夹角的区别是什么?为什么? 答:斜方角闪石解理符号为{210},解理夹角约为125o;而单斜角闪石解理符号为{110},解理夹角约为124o。解理符号不同,解理夹角基本相同。解理符号不同的原因是:是斜方角闪石的a0(1.850~1.860nm)接近于单斜角闪石a0
(0.954~0.989nm)的两倍,而b0和c0值均非常相似,从而导致了它们的解理面符号分别为{210}和{110}。
22.为什么碱性角闪石石棉质量最好?
答:自然界质量好的石棉多为碱性角闪石石棉,尤其是高铁钠闪石石棉,Na含量最高。因为双链间以大半径、低电价的阳离子Na+、K+联结时,联系力弱,易于劈分,形成纤维长、劈分性好、质地柔软、抗拉强度大、耐碱、耐高温的高质量石棉。
23.层状结构硅酸盐中,TO、TOT的含义是什么?其中O层还可分哪两种类型? 答:层状结构硅酸盐中TO和TOT代表其结构单元层的两种基本类型。其中T代表四面体片,即配位四面体构成的无限延伸的层,O代表八面体片,即配位八面体构成的无限延伸的层。TO代表结构中一层四面体层与一层八面体层构成的结构单元层,TOT代表结构中两层四面体层与一层八面体层构成的结构单元层。 O层根据其充填的阳离子类型的不同可以分为两种类型:如果充填的是二价阳离子,称为三八面体片,如果充填的是三价阳离子,称为二八面体片。
24.层间域是什么?层间域中的内容会影响矿物的哪些特性?
答:层间域是指层状硅酸盐结构中,结构单元层之间的区域。如果结构单元层内部电荷已达平衡,则层间域中无须其它阳离子存在;如果结构单元层内部电荷未达到平衡,则层间域中有一定量的阳离子(如K+、Na+、Ca2+等),还可以吸附一定量的水分子或有机分子。层间域中有无离子,不同离子的存在或分子的吸附,将大大影响矿物的物理性质,例如:吸附性、离子交换性、弹性、挠性等。
25.层状结构的单元层都是六方对称的,为什么所形成的矿物形态常以假六方片状出现?
答:这是因为单元层与单元层堆垛形成晶体结构时,常要发生位移,形成单斜、三方等晶系堆成的多型结构,即对称型已经不是六方。但片状的形态总体上还是体现六方对称,因此称为假六方片状。
26.什么叫混层矿物?为什么层状结构易出现混层矿物?
答:混层矿物是指结构单元层相互连生、堆叠形成的矿物。只有规则混层矿物才可以作为另一种新矿物进行定名。产生混层矿物的原因在于层状硅酸盐矿物结构单元层底面的相似性,即它们的T层惰性氧一侧的结构非常相似,所以尽管是不同的层状矿物,它们仍然能够以相似的底面连生在一起。
27.1M白云母和3T白云母是什么关系?它们是否属同一矿物种?它们的晶格能(即晶体结构中化学键能)是否相近?为什么?
答:它们之间是互为多型变体的关系。它们属于同一矿物种。
它们的晶格能相近。因为,各种多型变体间基本结构相同,只是在堆垛方式上有所区别。堆垛方式对晶格能的影响并不大,因此它们的晶格能相近。
28.高岭石主要有什么特性?这些特性的工业应用是什么?
答:高岭石的土状块体干燥时具吸水性,湿态具可塑性,但不膨胀。阳离子交换性能差。
这些特点使它的工业用途广泛:陶瓷工业,主要利用它的可塑性、烧结性、耐高温性和颜色洁白易于作色等特性;另外,在电器、建材、日用品及橡胶、造纸业等工业也有广泛的应用。而且粒度越细,工业性能越好。
29.什么叫温石棉?其特性和工业应用主要是什么?
答:蛇纹石石棉称为温石棉。它的抗拉强度比角闪石石棉和许多有机纤维及无机纤维高,尤其在高温下,蛇纹石石棉仍能保持相当好的强度,是其突出优点。因而,蛇纹石石棉可以广泛地用于建筑、化工、医药、冶金等部门。
30.什么叫粘土矿物?有什么特性?
答:真正的粘土矿物是指粒度小于2um的层状硅酸盐矿物。由于它们颗粒细微、比表面积巨大和存在特征的结构层间域等,使之具有吸附性、膨胀性、可塑性和离子交换性等特殊性能。另外,结构越无序、缺陷越多、颗粒越细、其活性越好。
31.绿泥石结构中层间域里有什么?绿泥石的成因特点是什么? 答:绿泥石结构中层间域被带有正电荷的[Mg-OH6]八面体所充填。
绿泥石矿物分布很广,成因多样:常见于低级变质带中绿片岩相和低温热液蚀变的岩石中,在某些中高温变质和蚀变岩中也可出现。在火成岩中绿泥石常作为富铁镁矿物(角闪石、辉石、黑云母等)的次生矿物;在沉积岩和粘土中都含有一定的绿泥石。总之,绿泥石主要是蚀变、变质的产物。