实验十八 含氧盐大类硅酸盐类层状亚类

一、目的要求

1.掌握实习矿物的鉴定特征和鉴定方法;

2.理解层状硅氧骨干及其对矿物形态和物性的影响;

3.熟悉“粘土矿物”的概念及其基本性质;

4.熟悉该亚类中常见矿物所属结构单元层和离子占位类型。

二、难点

矿物类型划分、粘土矿物的鉴定及多型概念的理解和认识。

三、内容、方法和提示

(一)实习标本

①黑(白)云母(4303) ②滑石(4301) ③叶蜡石(4302) ④蛇纹石(4316)

⑤绿泥石(4313) ⑥高岭石(4314) ⑦蒙脱石(4311)

(二)重点内容和鉴定方法提示

1.关于云母族矿物的多型

所谓多型是指化学成分相同的层状矿物仅仅在层的堆积方式上所表现的结构差异的现象。它可以看作是一维方向的特殊的同质多象现象。仅具多型差异的矿物之间，原子或离子配位不变，内能相近，在形态和物性上也几乎没有差异，甚至不同多型可以共存于同一晶体之中，因此多型在矿物学中被看成是同一矿物种的结构变种，不另外命名。一般地说，多型所引起的结构变异，仅仅表现为垂直层的单位轴长c呈整数倍的变化。例如:云母最常见的多型变化如表11所列。

由于层状硅酸盐的多型现象以M类为主，因而层状硅酸盐以单斜晶系对称者最为多见。具有不同层状结构类型，但物性差异不大的两种或两种以上的层状矿物在同一晶格中相间排列组成的矿物特别称为混合层矿物，如蒙脱石层中混入绿泥石层结构。混合层矿物的层可以是规则交替的，也可以不很规则。在低温条件下形成的层状硅酸盐，常常有这种混合层矿物出现。

表11云母多型变化

注:x代表结构单元层;x的下角标表示结构单元层的位移次数;x前的“+”或“－”表示结构单元层按不同方向(互为反向)位移;不同x前均为“－”表示结构单元层按相同方向位移;位移量为任意确定的不变值;旋转角度前的“±”表示结构单元层按不同方向(互为反向)旋转;旋转角度前无“±”表示结构单元层按相同方向旋转。

2.主要粘土矿物类型特征对比

粘土(或称粘土岩)中的矿物均由极其细小(＜0.01mm)的细分散质点构成，而它们彼此间的差别就是在普通显微镜下也无法鉴别，故人们通常统称为粘土矿物。近年来，人们采用了X衍射分析、差热分析、红外吸收光谱分析、染色试验以及电子显微镜等方法才对其矿物成分有了较为深入的了解。发现粘土岩中分布最广、含量较多的主要是水云母、高岭石、蒙脱石三种，其物化性质及鉴定特征如表12。

3.关于层状硅酸盐类的矿物类型划分

(1)在结构单元层中，在相当于每个硅氧六方环网孔的范围内，最多只能容纳三个配位八面体，因此当三个八面体位置均被二价阳离子占据时，便称为三八面体型结构，如滑石Mg₃［Si₄O₁₀］(OH)₂;若全由三价阳离子充填时，必有一个八面体位置空着，故称为二八面体型结构;如叶蜡石Al₂［Si₄O₁₀］(OH)₂;当二价和三价阳离子共同存在时，则属于上述两者之间的过渡类型。

(2)基本结构层内，即四面体片和八面体片之间相接和排列的方式可以不同，因此结构单元层主要有两大类型。

2∶1型如本书第十五章图15－34a所示，由两层活性氧相对的四面体片(即T片)夹一层八面体片(即O片)构成的结构单元层。有的文献上把2∶1型，又称为T－O－T型或三重型。

1∶1型如本书第十五章图15－34b所示，由一个四面体片和一层(OH)^－夹一层阳离子构成，(OH)^－与活性氧组成了阳离子的配位八面体，因而可看成是一个四面体片和一个八面体片构成的结构单元层。所以，有的文献上又把1∶1型称为T－O型或二重型。

此外根据结构单元层和层间域的性质差异将层状硅酸盐矿物分为五种基本矿物结构类型:高岭石型结构、叶蜡石型结构、白云母型结构、绿泥石型结构、蒙脱石型结构。

4.鉴定方法提示

(1)Mg²⁺检出方法:用滑石或蛇纹石在清洁的条痕板上划一条痕，滴一滴镁试剂。若出现蓝色，则证明它们主要为含镁的矿物。

(2)蛇纹石石棉和角闪石石棉仅从外表不易识别，可将它们的纤维体少许放在研钵中研磨时，蛇纹石石棉性柔，可研成面饼状薄片，而角闪石石棉性脆，研成粉末状。

(3)特别注意观察作业中所列相似矿物的区别。

表12主要粘土矿物物化性质及鉴定特征

四、作业

1.观察描述实习标本并掌握鉴定方法，记录内容、顺序和格式如下:

矿物学简明教程

2.区别下列相似矿物

(1)滑石、叶蜡石、蛇纹石:硬度、相对密度、手感、镁试剂反应

(2)蒙脱石与高岭石:颜色、手感、吸水特征

五、思考题

1.滑石、叶蜡石、蛇纹石的主要鉴定特征是什么?它们的生成与富含什么元素的岩石和矿物有关?

2.蒙脱石和高岭石的形态、物性和产状有何特点?这些矿物用什么方法才能精确鉴定?它们的用途如何?

3.蛭石和黑云母如何区别?云母族矿物的实际用途是什么?蛭石在工业上有何意义?

4.层状硅酸盐矿物的硅氧骨干大多呈六方网孔，矿物为什么不形成六方晶系而以单斜晶系居多?

5.为什么滑石和叶蜡石具挠性而云母族矿物具弹性?

6.从层状硅酸盐矿物的晶体化学式可否直接判断二八面体型结构和三八面体型结构?举例说明。

7.蒙脱石具阳离子交换性和遇水膨胀性，原因何在?

8.白云母和黑云母的颜色差异是什么因素造成的?